１、 定义

离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物：

● 不溶性的三维空间网状骨架

● 连接在骨架上的功能基团

● 功能集团上带有相反电荷的可交换离子

２、 分类

● 按母体材质分为：无机和有机

● 按结构特征分为：大孔、等孔、凝胶型

● 按化学活性基团性质（交换基或官能团）：阳离子交换树脂（弱酸性、强酸性）、阴离子交换树脂（弱碱性、强碱性）。

实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子形式运行，以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与氯化钠作用，转变成钠型树脂再使用。工作时，钠型树脂放出钠离子，与溶液中的钙离子、镁离子等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应式没有放出氢离子，可避免容易PH下降和由此产生的副作用，如设备腐蚀。

● 按基体种类分为：苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。

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大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点：耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。

4、离子交换树脂的离子交换容量

离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量”，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或 meq/mL(湿)；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。

四、交换原理

离子交换树脂是通过其可交换的活性离子A+与溶液中的自由离子B+交换完成对B+去除的。

4.1 离子交换过程

离子交换过程包含五个步骤：1B+自溶液扩散至树脂表面；2B+自树脂表面进入树脂内部的活性中心；3B+与RA在活性中心上发生复分解反应；4A+离子自树脂内部扩散到树脂表面；5A+离子从树脂表面扩散至溶液中。如图所示：

4.2 影响因素

影响交换速度的因素主要有以下几方面：

1）颗粒大小：颗粒越小，有利于提高交换速度

2）交联度：交联度越低树脂越易膨胀，在树脂内部扩散就越容易

3）离子化合价：离子在树脂中扩散时，和树脂骨架间存在库伦引力。离子化合价越高，这种引力越大，因此扩散速率就越小。

4）离子的大小：小离子的交换速度比较快，大分子会和树脂骨架碰撞，速度较慢

5）搅拌速率：当液膜控制时，增加搅拌速率会使交换速度增加。但增大到一定程度后再继续增加转速，对交换速度影响就比较小。

6）溶液浓度：

离子交换树脂的工作原理

在离子交换过程中，水中的阳离子(如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂上的H+ 进行交换，水中阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中。 水中的阴离子(如Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH- 交换到水中。而H+ 与OH- 相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

离子交换机理：化学吸附

历程：

与液固相反应的历程类似，

①溶液内离子扩散至树脂表面，

②由表面扩散到树脂内部，

③离子交换，

④被交换的离子从树脂内部扩散至表面，

⑤被交换的离子再扩散至溶液中，

控制步骤为内扩散。

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