一、概念

    離子交換技術(shù)是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時(shí)，便會(huì)被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價(jià)離子回溶液中。

二、原理

    離子交換技術(shù)是以圓球形樹(shù)脂（離子交換樹(shù)脂）過(guò)濾原水，水中的離子會(huì)與固定在樹(shù)脂上的離子交換。常見(jiàn)的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透（RO）處理之前，先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機(jī)里面的球狀樹(shù)脂，以?xún)蓚€(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來(lái)軟化水質(zhì)。 

　　離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫離子交換碰到的各種陽(yáng)離子（例如Na+、Ca2+、Al3+）。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子（如Cl-）。從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結(jié)合后生成純水。 

　　陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽(yáng)離子交換床。也可以將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂混在一起，置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式，當(dāng)樹(shù)脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹(shù)脂上的氫離子及（或）氫氧根離子，就必須進(jìn)行“再生”。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生，交換附著在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)。

三、樹(shù)脂

   人工合成的離子交換樹(shù)脂是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和可電離的活性基團(tuán)的難溶性高分子電解質(zhì)。根據(jù)樹(shù)脂骨架上的活性基團(tuán)的不同，可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、兩性離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂和氧化還原樹(shù)脂等。用于離子交換分離的樹(shù)脂要求具有不溶性、一定的交聯(lián)度和溶脹作用，而且交換容量和穩(wěn)定性要高。 

　　離子交換反應(yīng)是可逆的，而且等當(dāng)量地進(jìn)行。由實(shí)驗(yàn)得知，常溫下稀溶液中陽(yáng)離子交換勢(shì)隨離子電荷的增高，半徑的增大而增大；高分子量的有機(jī)離子及金屬絡(luò)合陰離子具有很高的交換勢(shì)。高極化度的離子如Ag+、Tl+等也有高的交換勢(shì)。離子交換速度隨樹(shù)脂交聯(lián)度的增大而降低，隨顆粒的減小而增大。溫度增高，濃度增大，交換反應(yīng)速率也增快。 

　　離子交換樹(shù)脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)乃帷A或鹽溶液發(fā)生交換，使樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為所需要的型式，叫做再生。這類(lèi)酸、堿或鹽就叫再生劑。 

四、設(shè)備

離子交換過(guò)程常在離子交換器中進(jìn)行。離子交換器類(lèi)似壓力濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過(guò)濾方式，濾床由交換劑構(gòu)成，底部為附有濾頭的管系。

五、應(yīng)用

離子交換分離廣泛用于：①水的軟化、高純水的制備、環(huán)境廢水的凈化。②溶液和物質(zhì)的純化，如鈾的提取和純化。③金屬離子的分離、痕量離子的富集及干擾離子的除去。④抗菌素的提取和純化等。