離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進(jìn)行交換。按交換基團(tuán)性質(zhì)的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

　　陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—so3h）、羧基（—cooh）或苯酚基（—c6h4oh）等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡單表示為r—so3h，式中r代表樹脂母體，其交換原理為

　　2r—so3h＋ca2＋（r—so3）2ca＋2h+

　　這也是硬水軟化的原理。

　　陰離子交換樹脂含有季胺基[-n（ch3）3oh]、胺基（—nh2）或亞胺基（—nh2）等堿性基團(tuán)。它們在水中能生成oh-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為

　　r—n（ch3）3oh＋cl-r—n（ch3）3cl＋oh-

　　由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進(jìn)行再生。

　　離子交換樹脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等。

　　離子交換的基本步驟

　　含交換的離子先進(jìn)入離子交換樹脂的孔徑內(nèi)，浸潤，然后再相互作用，參考表面化學(xué)。

　　離子交換法是通過離子交換劑上的離子與水中離子交換以去除水中陰離子的方法。

　　離子交換法(ionexchangeprocess)是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的的一種可逆性化學(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，便會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離子回溶液中。

　　離子交換的過程

　　離子交換進(jìn)行的過程，可以用H型樹脂對于水中鈉離子進(jìn)行交換，離子交換的過程分為以下5步進(jìn)行：

　　1、水中的鈉離子逐步擴(kuò)散至樹脂顆粒表面的邊界水膜處，這步成為膜擴(kuò)散。

　　2、鈉離子進(jìn)入樹脂顆粒內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)孔，并進(jìn)行擴(kuò)散，這步稱為內(nèi)擴(kuò)散。

　　3、鈉離子與樹脂中的交換基團(tuán)相接觸，并與交換基團(tuán)上可交換的氫離子進(jìn)行離子交換。

　　4、被交換下來的氫離子從樹脂顆粒內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)孔中向樹脂的表面擴(kuò)散。

　　5、氫離子進(jìn)一步擴(kuò)散至樹脂顆粒表面的邊界膜處，并進(jìn)入水溶液中。

　　從此可見，整個交換過程的速度取決于鈉離子、氫離子的擴(kuò)散速度。因此，要使離子交換過程迅速而有效地進(jìn)行，就得設(shè)法使交換與被交換的離子擴(kuò)散速度加快。