一、概念

    離子交換技術是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學反應，當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。

二、原理

    離子交換技術是以圓球形樹脂（離子交換樹脂）過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見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，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機里面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。 

　　離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，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離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子（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脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子（如Cl-）。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合后生成純水。 

　　陰陽離子交換樹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離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置于同一個離子交換床中。不論是那一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及（或）氫氧根離子，就必須進行“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行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。

三、樹脂

   人工合成的離子交換樹脂是具有網狀結構和可電離的活性基團的難溶性高分子電解質。根據樹脂骨架上的活性基團的不同，可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、螯合樹脂和氧化還原樹脂等。用于離子交換分離的樹脂要求具有不溶性、一定的交聯度和溶脹作用，而且交換容量和穩定性要高。 

　　離子交換反應是可逆的，而且等當量地進行。由實驗得知，常溫下稀溶液中陽離子交換勢隨離子電荷的增高，半徑的增大而增大；高分子量的有機離子及金屬絡合陰離子具有很高的交換勢。高極化度的離子如Ag+、Tl+等也有高的交換勢。離子交換速度隨樹脂交聯度的增大而降低，隨顆粒的減小而增大。溫度增高，濃度增大，交換反應速率也增快。 

　　離子交換樹脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹脂和適當的酸、堿或鹽溶液發生交換，使樹脂轉化為所需要的型式，叫做再生。這類酸、堿或鹽就叫再生劑。 

四、設備

離子交換過程常在離子交換器中進行。離子交換器類似壓力濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過濾方式，濾床由交換劑構成，底部為附有濾頭的管系。

五、應用

離子交換分離廣泛用于：①水的軟化、高純水的制備、環境廢水的凈化。②溶液和物質的純化，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。