Pertukaran Ion

Pertukaran ion atau Ion Exchange  pada konsepnya ialah ion-ion yang ditahan oleh gaya elektrostatis pada permukaan padatan digantikan oleh ion-ion bermuatan sama yang berada pada larutan. Bahan penukar ion  harus mempunyai ion aktif di seluruh strukurnya, berkapasitas besar selektif untuk jenis ion tertentu, mampu diregenerasi, stabil secara kimiawi / fisis serta mempunyai kelarutan rendah.

Metode pertukaran ion adalah suatu reaksi (pertukaran) reversible ion-ion pada padatan  (material / media penukar ion) dengan yang ada pada larutan, tetapi tidak terdapat perubahan substansial dalam struktur dari padatan tersebut. 

Secara sederhana metode pertukaran ion dapat diartikan sebagai metode untuk menghilangkan ion-ion yang tidak dikehendaki  keberadaannya dalam suatu larutan dengan cara memindah ion tersebut ke media padatan (solid) yang disebut media penukar ion. 

Contoh pertukaran ion di bawah ini adalah Zeolit.

Zeolit memiliki rumus  kimia Na₂(Al₂SiO₃O₁₀). 2H₂O atau K₂(Al₂SiO₃O₁₀).2H₂O yang akan ditukar dengan ion Hg²⁺ sehingga terjadi penurunan kadar merkuri  dengan  reaksi kimia sebagai berikut:

• Na₂(Al₂SiO₃O₁₀).2H₂O + 2Hg²⁺ _------ >>> (Hg)2²⁺ Al₂SiO₃O₁₀Na₂(OH)₄ atau, 
• K₂(Al₂SiO₃O₁₀).2H₂O + 2Hg²⁺ _------ >>> (Hg)2²⁺ Al₂SiO₃O₁₀Na₂(OH)₄

Media penukar ion yang pertama kali dikenal adalah zeolit alam (Green sand). Perkembangan selanjutnya yaitu pada tahun enam puluhan zeolit alam mulai digunakan untuk keperluan industri, terutama untuk proses pelunakan air. Beberapa tahun kemudian diperkenalkan penukar ion sintetik atau resin sintetik yang dibuat oleh Adam dan Holmes yang selanjutnya diberi nama sebagai resin penukar ion (ion exchanger resin).  Banyak faktor yang mempengaruhi terjadinya petukaran ion. Robert  Kunin  berpendapat, pertukaran ion dipengaruhi oleh:  Konsentrasi larutan, Sistem pengadukan dan kecepatan pengadukan, Diameter partikel resin, Kecepatan difusi (keaktifan resin), Tingkat kapasitas kemampuan resin, Temperatur. Dengan Persamaan yang terbentuk dari kurva penurunan merkuri pada percobaan batch adalah persamaan eksponensial yaitu y = e^{a + bx} yang dalam bentuk linearnya adalah ln y = a + bx   atau  ln y = 3,552 - 0,065x.

Beberapa percobaan telah dilakukan untuk menentukan diameter partikel resin yang paling tepat. Hasil percobaan tersebut menyatakan bahwa diameter optimum butiran media penukar ion khususnya zeolit alam adalah sebesar 80 mesh atau sebesar  0,2 mm.

Lebih lanjut penelitian tentang waktu kontak optimum zeolit alam melakukan proses pertukaran ion dalam larutan adalah 60 menit atau selama satu jam, waktu di atas satu jam menunjukkan proses pertukaran ion berlangsung sangat lambat.