Resin penukar ion
Resin penukar ion atau polimer penukar ion adalah suatu resin atau polimer yang berperan sebagai medium pada pertukaran ion. Resin ini merupakan suatu matriks (atau struktur pendukung) tak larut yang biasanya berada dalam bentuk manik mikro berukuran kecil (diameter 0.25–0.5 mm), biasanya berwarna putih atau kekuningan, dibuat dari suatu substrat polimer organik. Manik-manik resin biasanya berpori, menyediakan luas permukaan yang besar di dan didalamnya. Penerangkapan ion terjadi bersama dengan pelepasan ion lainnya, dan dengan demikian proses ini disebut pertukaran ion. Terdapat beberapa jenis resin penukar ion. Kebanyakan resin komersial terbuat dari polistirena sulfonat.[1]
Resin penukar ion secara luas digunakan dalam proses pemisahan, pemurnian, dan dekontaminasi yang berbeda. Contoh yang paling umum adalah pelunakan dan pemurnian air. Dalam banyak kasus, resin penukar ion diperkenalkan dalam proses tersebut sebagai alternatif yang lebih fleksibel untuk penggunaan zeolit alami atau buatan. Juga, resin penukar ion sangat efektif dalam proses penyaringan biodiesel.
Tipe resin sunting
Sebagian besar resin penukar ion berdasarkan pada polistirena yang terikat silang. Situs penukar ion yang sebenarnya diperkenalkan setelah polimerisasi. Selain itu, dalam kasus polistirena, ikatan silang diperkenalkan oleh kopolimerisasi stirena dan beberapa persen divinilbenzena. Pengikatan silang mengurangi kapasitas penukar ion dari resin dan memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan proses pertukaran ion tetapi meningkatkan kekokohan resin. Ukuran partikel juga mempengaruhi parameter resin; partikel yang lebih kecil memiliki permukaan luar yang lebih besar, tetapi menyebabkan head loss yang lebih besar dalam proses kolom.[2]
Selain dibuat sebagai material berbentuk manik, resin penukar ion juga diproduksi sebagai membran. Membran penukar ion, yang terbuat dari resin pertukaran ion yang sangat terkait-silang yang memungkinkan lintasan ion, tetapi bukan dari air, digunakan untuk elektrodialisis.
Empat tipe utama resin penukar ion dibedakan dari gugus fungsional yang dimilikinya:
- asam kuat, biasanya memiliki gugus asam sulfonat, misalnya natrium polistirena sulfonat atau poliAMPS,
- basa kuat, biasanya memiliki gugus amino kuaterner, misalnya, gugus trimetilamonium, misalnya poliAPTAC),
- asam lemah, biasanya memiliki gugus asam karboksilat,
- basa lemah, biasanya memiliki gugus amino primer, sekunder, dan/atau tersier, misalnya amina polietilena.
Resin penukar ion khusus juga dikenal seperti resin pengelat (asam iminodiasetat, resin berbasis-tiourea, dan lain sebagainya).
Resin anion dan resin kation adalah dua resin yang paling umum digunakan dalam proses pertukaran ion. Sementara resin anion menarik ion bermuatan negatif, resin kation menarik ion bermuatan positif.
Penggunaan sunting
Pelunakan air sunting
Dalam aplikasi ini, resin penukar ion digunakan untuk menggantikan ion magnesium dan kalsium yang ditemukan dalam air sadah dengan ion natrium.[3] Ketika resin masih segar, mereka mengandung ion natrium pada situs aktifnya. Ketika kontak dengan suatu larutan yang mengandung ion magnesium dan kalsium (namun dengan ion natrium dengan konsentrasi rendah), ion magnesium dan kalsium secara istimewa bermigrasi keluar dari larutan ke situs aktif pada resin, digantikan dalam larutan oleh ion natrium.[4] Proses ini mencapai kesetimbangan dengan konsentrasi magnesium dan ion kalsium yang lebih rendah dalam larutan daripada saat awalnya.
Resin ini dapat dipakai kembali dengan membilasnya dengan larutan yang mengandung ion natrium dengan konsentrasi yang tinggi (seperti memiliki kandungan yang tinggi dari natrium klorida (NaCl) yang terlarut didalamnya). Ion kalsium dan magnesium bermigrasi dari resin, digantikan oleh ion natrium dari larutan hingga kesetimbangan baru tercapai. Garam digunakan untuk mengaktifkan kembali resin penukar ion, yang dapat digunakan untuk melunakkan air tersebut.
Pemurnian air sunting
Dalam aplikasi ini, resin penukar ion digunakan untuk menghilangkan ion-ion beracun (seperti tembaga) dan logam berat (seperti timbal atau kadmium) dari larutan, menggantinya dengan ion yang lebih tidak berbahaya, seperti natrium dan kalium.[5]
Beberapa resin penukar ion menghilangkan klorin atau kontaminan organik dari air – hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan filter karbon aktif yang dicampur dengan resin. Ada beberapa resin penukar ion yang menghilangkan ion organik, seperti resin MIEX (penukar ion magnetik). Resin pemurnian air rumah tangga biasanya tidak dapat dipakai kembali – resin tersebut dibuang ketika tidak bisa digunakan lagi.[6]
Katalisis sunting
Resin pertukaran ion dalam bentuk asam dikenal dapat mengkatalisis reaksi organik, salah satunya pada swakondensasi (self-condensation) seperti contoh pada dua molekul aseton yang terkondensasi menjadi senyawa tunggal mesitil oksida dengan adanya resin penukar ion:[7]
- 2 CH3COCH3 → (CH3)2C=CH(CO)CH3 + H2O
Farmasi sunting
Resin penukar ion digunakan dalam pembuatan obat-obatan, tidak hanya untuk mengkatalisasi reaksi tertentu, tetapi juga untuk mengisolasi dan memurnikan bahan aktif farmasi.
Tiga resin penukar ion, natrium polistirena sulfonat, kolestipol, dan kolestiramina, digunakan sebagai bahan aktif. Natrium polistirena sulfonat adalah resin penukar ion yang bersifat asam kuat dan digunakan untuk mengobati hiperkalemia.[8][9] Kolestipol adalah resin penukar ion yang bersifat basa lemah dan digunakan untuk mengobati hiperkolesterolemia.[10] Kolestiramina adalah resin penukar ion yang sangat basa dan juga digunakan untuk mengobati hiperkolesterolemia.[11] Kolestipol dan kolestiramina dikenal sebagai asam empedu sekuestran.
Resin penukar ion juga digunakan sebagai eksipien dalam formulasi farmasi seperti tablet, kapsul, gum, dan suspensi. Dalam penggunaan ini resin penukar ion dapat memiliki beberapa fungsi yang berbeda, termasuk peredupan rasa, perpanjangan pelepasan, peluruhan tablet, peningkatan bioavailabilitas, dan peningkatan stabilitas kimia dari bahan aktif.
Lihat pula sunting
Referensi sunting
- ^ François Dardel and Thomas V. Arden "Ion Exchangers" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2008, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a14_393.pub2.
- ^ IUPAC "sangat tidak menyarankan" penggunaan istilah "resin penukar ion" untuk mengacu pada polimer penukar ion, tetapi penggunaannya tetap umum: International Union of Pure and Applied Chemistry (2004), "Definitions of Terms Relating to Reactions of Polymers and to Functional Polymeric Materials (IUPAC Recommendations 2003)" (PDF), Pure Appl. Chem. (dalam bahasa Inggris), 76 (4): 889–906, doi:10.1351/pac200476040889
- ^ Sorg, Thomas J.; Schock, Michael R.; Lytle, Darren A. (Agustus 1999). "Ion Exchange Softening: Effects on Metal Concentrations". Journal AWWA (dalam bahasa Inggris). 91 (8): 85–97. ISSN 1551-8833. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2011-07-26. Diakses tanggal 2018-06-15.
- ^ "Water Softeners" (dalam bahasa Inggris). Canadian Mortgage and Housing Corporation. Diakses tanggal 29 Januari 2010.
- ^ "Filtration Facts" (PDF). U.S. Environmental Protection Administration (dalam bahasa Inggris). September 2005. hlm. 6–7. Diakses tanggal 6 Januari 2013.
- ^ "Ion Exchange Treatment of Drinking Water" (PDF). Des.nh.gov (dalam bahasa Inggris). 2009. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2017-12-08. Diakses tanggal 23 Juli 2016.
- ^ Lorette, N. (1957). "Ketone Condensations Using Sulfonic Acid Ion Exchange Resin". J. Org. Chem. (dalam bahasa Inggris). 22 (3): 346–347. doi:10.1021/jo01354a619.
- ^ Elkington JR, Squires RD, Klingensmith WC (1952). "Cation exchange resin in the treatment of congestive heart failure". Circulation (dalam bahasa Inggris). 5: 747–753. doi:10.1161/01.CIR.5.5.747.
- ^ Scherr L, Ogden DA, Mead AW, Spritz N, Rubin AL (1961). "Management of hyperkalemia with a cation-exchange resin". N. Engl. J. Med. (dalam bahasa Inggris). hlm. 115–119. doi:10.1056/nejm196101192640303.
- ^ Heel RC, Brogden RN, Pakes GE, Speight TM, Avery GS (Maret 1980). "Colestipol: a review of its pharmacological properties and therapeutic efficacy in patients with hypercholesterolaemia". Drugs (dalam bahasa Inggris). 19 (3): 161–80. doi:10.2165/00003495-198019030-00001. PMID 6988203.
- ^ Hashim SA, Vanitallie TB (April 1965). "Cholestyramine resin therapy for hypercholesteremia: clinical and metabolic studies". JAMA (dalam bahasa Inggris). 192: 289–93. doi:10.1001/jama.1965.03080170017004. PMID 14271976.
Bacaan lebih lanjut sunting
- "Ion Exchange Chemistry and Operation" (dalam bahasa Inggris). Remco Engineering. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-02-20. Diakses tanggal 16 Mei 2014.
- Helfferich, Friedrich G. (1962). Ion Exchange (dalam bahasa Inggris). Mineola, NY: Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-68784-1.
- K. Dorfner, ed. (1991). Ion Exchangers (dalam bahasa Inggris). Berlin: Walter de Gruyter.
- Harland, C. E. (1994). Ion Exchange: Theory and Practice (dalam bahasa Inggris). Cambridge: Royal Society of Chemistry.
- D. Muraviev, V. Gorshkov, A. Warshawsky (2000). Ion exchange (dalam bahasa Inggris). New York: M. Dekker.
- Zagorodni, A. A. (2006). "Ion Exchange Materials: Properties and Applications". Elsevier (dalam bahasa Inggris). Amsterdam. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-10-24. Diakses tanggal 2021-03-05.