離子交換技術是利用離子交換劑中的可交換基團與溶液中各種離子間的離子交換能力的不同來進行分離的一種技術，是一種固液分離的方法。

離子交換可起到提取、分離、濃縮和精制的作用。

離子交(jiao)換工藝過程包(bao)括清(qing)洗、離子交(jiao)換、反洗、再(zai)生和正(zheng)洗五個階段，樹(shu)脂的再(zai)生是利(li)用離子交(jiao)換反應的可逆性進(jin)行的，陽離子交(jiao)換樹(shu)脂失效后可采用酸液再(zai)生；陰離子交(jiao)換樹(shu)脂失效后可采用堿液再(zai)生。

離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)是一類帶有(you)活(huo)性(xing)基(ji)團的網(wang)狀結構高(gao)分子(zi)(zi)化合物。離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)具有(you)交(jiao)(jiao)換(huan)、選擇、吸(xi)附和催化等功能，根據交(jiao)(jiao)換(huan)基(ji)團性(xing)質的不同(tong)，可(ke)分為陽離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)和陰離(li)子(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)兩大類。

陽(yang)離子(zi)交(jiao)換樹(shu)脂，一般(ban)是以鈉(na)離子(zi)（Na+型(xing)(xing)）或氫(qing)離子(zi)（H+型(xing)(xing)）置換溶液(ye)中的陽(yang)離子(zi)從而(er)將其去除(chu)。

陰離(li)子交換樹脂，一般是以(yi)羥(qian)基(ji)（OH-）離(li)子置換溶(rong)液中的陰離(li)子從而將其去除。

離子交換樹脂的制造(zao)原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類(lei)。

它(ta)們分(fen)別與交聯劑二(er)乙(yi)烯苯(ben)產生聚合(he)反(fan)應，形成具(ju)有長分(fen)子主鏈及交聯橫(heng)鏈的網(wang)絡骨架結構(gou)的聚合(he)物。

離子(zi)交換樹脂(zhi)還可由其他有(you)機單體聚合制成。如酚(fen)醛(quan)系(xi)(FP)、環氧系(xi)(EPA)、乙烯吡啶系(xi)(VP)、脲醛(quan)系(xi)(UA)等。

苯(ben)乙烯系樹脂擅長吸附芳(fang)香族(zu)物質，善于吸附糖汁中的多酚類色素(su)(包括帶(dai)負(fu)電(dian)的或不帶(dai)電(dian)的)；但在再生時較難洗脫。

丙烯酸系樹脂(zhi)(zhi)能交(jiao)換(huan)吸(xi)附大(da)多數離子型色素(su)，脫色容量大(da)，而且吸(xi)附物較(jiao)易洗脫，便(bian)于再生(sheng)，在糖廠中可用作主要的(de)脫色樹脂(zhi)(zhi)。

因此，糖液(ye)先用丙(bing)烯(xi)酸(suan)樹(shu)脂進(jin)行(xing)(xing)粗脫色，再用苯(ben)乙烯(xi)樹(shu)脂進(jin)行(xing)(xing)精脫色

離(li)子(zi)樹脂常分(fen)為凝膠型和大孔(kong)型兩類。

凝膠型(xing)樹脂(zhi)的(de)(de)高分子骨架，在干燥的(de)(de)情(qing)況下內部沒有(you)毛細(xi)孔。它在吸水時潤脹，在大分子鏈節間(jian)形成很微(wei)(wei)細(xi)的(de)(de)孔隙(xi)，通常稱為(wei)顯微(wei)(wei)孔(micro-pore)。濕潤樹脂(zhi)的(de)(de)平均孔徑為(wei)2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。

這類(lei)樹脂較適合用于吸附無機離子(zi)，它們的(de)直(zhi)徑較小(xiao)，一(yi)般為0.3～0.6nm。這類(lei)樹脂不(bu)能吸附大(da)分子(zi)有機物(wu)質(zhi)(zhi)，因后者(zhe)的(de)尺寸(cun)較大(da)，如蛋白質(zhi)(zhi)分子(zi)直(zhi)徑為5～20nm，不(bu)能進入這類(lei)樹脂的(de)顯微孔隙中。

大孔型樹(shu)脂是(shi)在聚合反應時加入致孔劑，形(xing)成(cheng)多孔海綿狀構造(zao)的骨架，內部有大量(liang)永久性的微孔，再導入交(jiao)換(huan)基團制成(cheng)。

它并(bing)存有微細孔和大網孔(macro-pore)，潤濕樹(shu)脂的孔徑達100～500nm，其大小和數量都可(ke)以(yi)在制(zhi)造時控(kong)制(zhi)。孔道的表面積可(ke)以(yi)增大到超(chao)過1000m2/g。

當其他(ta)條件(jian)相同時，高價離(li)子(zi)通常(chang)被(bei)優先吸(xi)附，而(er)低價離(li)子(zi)的吸(xi)附較弱。在同價的同類離(li)子(zi)中，直徑較大的離(li)子(zi)被(bei)吸(xi)附較強。

離子的交(jiao)(jiao)換(huan)能力的大小(xiao)通常用(yong)交(jiao)(jiao)換(huan)容(rong)量(liang)表(biao)示，它(ta)可(ke)(ke)(ke)分為全(quan)交(jiao)(jiao)換(huan)容(rong)量(liang)（指交(jiao)(jiao)換(huan)樹(shu)脂中所有活性基團全(quan)部再(zai)生成可(ke)(ke)(ke)交(jiao)(jiao)換(huan)的離子總量(liang)）和工作(zuo)交(jiao)(jiao)換(huan)容(rong)量(liang)（指交(jiao)(jiao)換(huan)過程(cheng)中實際起到交(jiao)(jiao)換(huan)作(zuo)用(yong)的可(ke)(ke)(ke)交(jiao)(jiao)換(huan)離子的總量(liang)）。

表示每單位數量（重(zhong)量或體積）樹脂能進行(xing)離(li)子交換反應的化學基團(tuan)的總量。

表示(shi)樹(shu)脂在某一(yi)定條件下(xia)的(de)離子交(jiao)換能力，它與樹(shu)脂種類和總(zong)交(jiao)換容(rong)量，以及具體工作條件如溶液(ye)的(de)組成、流(liu)速、溫度等因素(su)有關。

表示在一定(ding)的再生(sheng)劑量條件下所取得(de)的再生(sheng)樹脂的交換容量，表明樹脂中原有化(hua)學基團再生(sheng)復(fu)原的程度。

再(zai)(zai)生交(jiao)換(huan)(huan)(huan)容(rong)量(liang)(liang)為總交(jiao)換(huan)(huan)(huan)容(rong)量(liang)(liang)的50～90%（一般控制70～80%），而工作交(jiao)換(huan)(huan)(huan)容(rong)量(liang)(liang)為再(zai)(zai)生交(jiao)換(huan)(huan)(huan)容(rong)量(liang)(liang)的30～90%（對再(zai)(zai)生樹脂而言）。

離子(zi)(zi)交換工藝過程(cheng)包(bao)括清洗、離子(zi)(zi)交換、反洗、再(zai)生和正洗五個階段，樹脂(zhi)的再(zai)生是利用(yong)離子(zi)(zi)交換反應(ying)的可(ke)(ke)逆性進行(xing)的，陽離子(zi)(zi)交換樹脂(zhi)失(shi)效后可(ke)(ke)采用(yong)酸液(ye)再(zai)生；陰(yin)離子(zi)(zi)交換樹脂(zhi)失(shi)效后可(ke)(ke)采用(yong)堿(jian)液(ye)再(zai)生。

樹脂(zhi)中(zhong)的離子(zi)通過與溶液(ye)中(zhong)的離子(zi)置換，用樹脂(zhi)吸(xi)附溶液(ye)中(zhong)所(suo)(suo)需(xu)的離子(zi)物質，如金屬離子(zi)、氯(lv)離子(zi)、鎂離子(zi)、鈣(gai)離子(zi)等，從而達到過濾、處理溶液(ye)，提取溶液(ye)中(zhong)的所(suo)(suo)需(xu)離子(zi)。

離子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂對(dui)溶液中的不(bu)同(tong)離子(zi)有(you)(you)(you)不(bu)同(tong)的親和力，對(dui)它們的吸(xi)附(fu)有(you)(you)(you)選擇性(xing)。各種離子(zi)受樹(shu)脂交(jiao)換(huan)吸(xi)附(fu)作用的強弱程度(du)有(you)(you)(you)一般的規律(lv)，但(dan)不(bu)同(tong)的樹(shu)脂可能略有(you)(you)(you)差異(yi)。

樹脂(zhi)(zhi)的交聯(lian)度，即樹脂(zhi)(zhi)基(ji)體(ti)聚合時所用二乙烯苯的百分數。

通常，交聯度高的樹脂聚合得比較(jiao)緊密，堅牢而耐用(yong)，密度較(jiao)高，內部空隙較(jiao)少，對離子的選擇性較(jiao)強；而交聯度低的樹脂孔(kong)隙較(jiao)大(da)，脫色能力較(jiao)強，反應速度較(jiao)快，但在工作時的膨脹(zhang)性較(jiao)大(da)，機械強度稍低，比較(jiao)脆而易碎。

工業應用的離子樹脂(zhi)的交(jiao)聯度(du)一般不低于(yu)(yu)4%；用于(yu)(yu)脫色的樹脂(zhi)的交(jiao)聯度(du)一般不高于(yu)(yu)8%；單(dan)純用于(yu)(yu)吸附無機離子的樹脂(zhi)，其(qi)交(jiao)聯度(du)可(ke)較高。

離子交換樹(shu)脂(zhi)通常(chang)制(zhi)成珠狀(zhuang)的(de)(de)小(xiao)顆(ke)粒。樹(shu)脂(zhi)顆(ke)粒較細者(zhe)，反應速度較大(da)，但細顆(ke)粒對(dui)液體(ti)通過的(de)(de)阻力較大(da)，需要較高(gao)(gao)的(de)(de)工作壓力；特(te)別是濃糖液粘度高(gao)(gao)，這種(zhong)影響(xiang)更顯著。

如果(guo)樹(shu)脂粒徑在0.2mm（約為70目）以下(xia)，會明顯(xian)增大流(liu)體通過(guo)的阻力(li)，降(jiang)低流(liu)量和(he)生產能(neng)力(li)。

含水率通常以每克濕樹脂(去除表面水分后(hou))所含水分百分數來表示。

離子交(jiao)換樹脂(zhi)的相對密(mi)(mi)度有三種表示方(fang)法:干真(zhen)密(mi)(mi)度、濕(shi)真(zhen)密(mi)(mi)度和濕(shi)視(shi)密(mi)(mi)度。

干(gan)密度是指在115℃真空干(gan)燥后的密度；

濕真密度是指樹(shu)脂(zhi)在水中充分膨漲后的質量與(yu)樹(shu)脂(zhi)所占體積(不包括(kuo)空隙(xi))之(zhi)比；

濕視密度是指樹脂在(zai)水中充分膨(peng)漲(zhang)后單位體積樹脂所具有的質(zhi)量。

離子(zi)交(jiao)換樹(shu)脂(zhi)(zhi)應為不(bu)溶(rong)性物(wu)質(zhi)。但樹(shu)脂(zhi)(zhi)在合成過程(cheng)中夾雜(za)的(de)聚合度較(jiao)低的(de)物(wu)質(zhi)，及(ji)樹(shu)脂(zhi)(zhi)分(fen)解生(sheng)成的(de)物(wu)質(zhi)，會在工作運行時溶(rong)解出來。交(jiao)聯度較(jiao)低和含活性基團多的(de)樹(shu)脂(zhi)(zhi)，溶(rong)解傾向(xiang)較(jiao)大(da)。

離(li)子(zi)交換(huan)樹脂含有大(da)量(liang)親水(shui)基團(tuan)，與水(shui)接觸即吸水(shui)膨(peng)脹。當樹脂中的(de)離(li)子(zi)變換(huan)時，如陽離(li)子(zi)樹脂由H+轉為Na+，陰樹脂由Cl－轉為OH－，都因離(li)子(zi)直徑增(zeng)(zeng)大(da)而發生膨(peng)脹，增(zeng)(zeng)大(da)樹脂的(de)體積。

通常，交(jiao)聯度(du)低(di)的(de)樹脂(zhi)的(de)膨脹(zhang)度(du)較大。

樹脂顆粒使(shi)用時(shi)有轉移、摩擦、膨脹和收縮(suo)等變化(hua)，長期使(shi)用后會有少(shao)量損耗和破碎，故樹脂要有較高的機械強度和耐磨性。

通常，交(jiao)聯(lian)度(du)低的樹脂(zhi)較易碎(sui)裂(lie)，但樹脂(zhi)的耐用性更主要地決定于(yu)交(jiao)聯(lian)結(jie)構的均勻程度(du)及其強度(du)。

耗氧量主(zhu)要(yao)反映受有機(ji)污染的程(cheng)度。樹脂被(bei)有機(ji)物污染后(hou)，清(qing)洗用水(shui)消耗急劇增加，工作交換量下(xia)降，出水(shui)水(shui)質較差(cha)。

離(li)子交換技術主要應用于水(shui)處(chu)理（水(shui)的軟化(hua)、水(shui)的脫鹽、冷凝水(shui)和超純(chun)水(shui)的制備(bei)），生化(hua)提取（天然(ran)生物(wu)物(wu)質的分(fen)離(li)回收、發酵產(chan)物(wu)的分(fen)離(li)回收、制藥(yao)工業(ye)的應用），三廢(fei)(fei)處(chu)理（含放射性核素廢(fei)(fei)水(shui)的處(chu)理、其他工業(ye)有害廢(fei)(fei)水(shui)廢(fei)(fei)氣的處(chu)理），濕法冶(ye)金等。

水處理領(ling)域離子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)的需求(qiu)量(liang)很大，約占離子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)樹脂(zhi)(zhi)產量(liang)的90%，用于水中的各種陰陽離子(zi)(zi)的去除(chu)。

離子(zi)交換(huan)樹脂可以(yi)從貧鈾礦(kuang)里(li)分離、濃(nong)縮、提(ti)(ti)純鈾及提(ti)(ti)取(qu)稀(xi)土元素和貴金屬(shu)。

在有(you)機(ji)(ji)合(he)成(cheng)中常用(yong)酸(suan)和堿(jian)作催化劑進行酯(zhi)化、水解、酯(zhi)交換(huan)、水合(he)等反應。用(yong)離子交換(huan)樹脂(zhi)代(dai)替無機(ji)(ji)酸(suan)、堿(jian)，同樣可進行上述反應，且優點(dian)更(geng)多(duo)。

如(ru)樹脂可(ke)反復(fu)使用，產品容易(yi)分離，反應器不會被腐蝕(shi)，不污染環境，反應容易(yi)控制等。

甲基叔丁基醚(mi)(MTBE)的制備，就是用(yong)大孔型離子交換樹脂作(zuo)催化劑。

離子(zi)交換樹脂更為穩定，提(ti)取分離藥(yao)物離子(zi)，進行濃縮和提(ti)純(chun)，是較為安全、能較大(da)程度(du)達到預料藥(yao)物效果的材料。

離子交(jiao)換樹脂可用于制(zhi)(zhi)糖(tang)、味精(jing)、酒的精(jing)制(zhi)(zhi)、生(sheng)(sheng)物制(zhi)(zhi)品(pin)等工業裝置(zhi)上。例如：高果糖(tang)漿(jiang)的制(zhi)(zhi)造是由玉米中萃出(chu)淀粉后(hou)，再經(jing)水(shui)解反應，產生(sheng)(sheng)葡(pu)萄糖(tang)與果糖(tang)，而(er)后(hou)經(jing)離子交(jiao)換處理，可以生(sheng)(sheng)成(cheng)高果糖(tang)漿(jiang)。

工業離子交(jiao)換設備(bei)主要有固定(ding)床(chuang)(chuang)、移動床(chuang)(chuang)和(he)流動床(chuang)(chuang)。目前(qian)使用(yong)最廣泛的(de)是固定(ding)床(chuang)(chuang)，包括單床(chuang)(chuang)、多床(chuang)(chuang)、復合床(chuang)(chuang)和(he)混合床(chuang)(chuang)。

區別于普通的(de)陰陽(yang)樹脂(zhi)，特(te)種離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂(zhi)是對某一(yi)種或者幾種目標污(wu)染物(wu)離(li)子(zi)具(ju)有選擇性(xing)吸(xi)附能(neng)力的(de)樹脂(zhi)。特(te)種樹脂(zhi)的(de)官(guan)能(neng)團(tuan)是在普通樹脂(zhi)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)基礎上經過特(te)殊(shu)的(de)高分子(zi)化學(xue)反(fan)應進行了(le)一(yi)定的(de)修飾改性(xing)或者直接使用了(le)對某種污(wu)染物(wu)離(li)子(zi)具(ju)有特(te)殊(shu)親和性(xing)的(de)物(wu)質(zhi)做官(guan)能(neng)團(tuan)。

EDI將離(li)子(zi)交(jiao)換技術(shu)、離(li)子(zi)交(jiao)換膜技術(shu)和(he)離(li)子(zi)電遷移技術(shu)(電滲析技術(shu))相結合的(de)純水制造技術(shu)。

EDI技(ji)術利用(yong)離(li)子(zi)交換能深(shen)度(du)脫(tuo)鹽(yan)來克服(fu)電(dian)滲(shen)析極化(hua)(hua)而(er)脫(tuo)鹽(yan)不(bu)徹底，又(you)利用(yong)電(dian)滲(shen)析極化(hua)(hua)而(er)發生(sheng)(sheng)水(shui)電(dian)離(li)產生(sheng)(sheng)H和OH離(li)子(zi)實(shi)現樹脂(zhi)自(zi)再生(sheng)(sheng)來克服(fu)樹脂(zhi)失(shi)效后通過化(hua)(hua)學藥(yao)劑再生(sheng)(sheng)的缺陷(xian)