【格林大课堂】

    离子交换是指置于溶液相中的离子交换剂（树脂）在一定条件下从液相交换吸附相应离子，从而实现离子自液相向固－液界面转移的物理化学过程。离子交换过程是一种特殊的吸附过程，与吸附比较，离子交换过程的特点，主要是吸附离子化的物质并进行等当量的离子交换。离子交换作用之所以能够发生，除与离子交换剂树脂的本身的组成、结构等有关外，还与被交换离子的性质有关。

    目前常用的离子交换树脂是由固定中性层、固定离子层和可动离子层三个部分组成。如磺酸型阳离子交换树脂中固定层（R）是由高分子化合物和交联剂组成的高分子共聚物，交换功能团－SO3H实际上是由固定离子层和可动离子层两部分组成，和R直接相连的－SO3-是固定离子层，与它相联的H+可以解离并与溶液中的阳离子进行交换，其可逆反应。

在离子交换树脂与交换溶液接触时，交换反应是很迅速的，而扩散速度比较缓慢。因此整个离子交换反应的速度取决于扩散速度。也就是说离子交换过程不仅受溶液中被交换离子的性质和交换树脂的性能影响，而且还受操作条件等因素的影响。
离子交换剂种类较多：
按其来源可分为天然离子交换剂和人工合成离子交换剂；
按其组成可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂；
按其交换性能可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂等。
无机离子交换剂有粘土、绿砂羟基磷灰石、天然沸石和人工合成沸石。
有机离子交换剂有磺化煤及人工合成的离子交换树脂。
在人工合成的离子交换剂中，除人工合成的沸石、硅胶等无机离子交换剂外，目前应用更多的为人工合成的有机离子交换树脂。
按交换离子的选择性，可分为阳离子交换树脂与阴离子交换树脂两大类，而每类又有强弱之别。阳离子交换树脂可分为强酸性和弱酸性两类，阴离子交换树脂可分为强碱性和弱碱性两类。离子交换树脂在交换吸附达到饱和后，失去交换能力，必须再生才能使用。树脂再生就是使离子交换反应逆向进行，以恢复树脂的离子交换性能，树脂再生常用的是化学剂再生。

   离子交换法处理废水的装置与活性炭吸附装置基本相似，在填装交换树脂的交换塔中进行。
   也可以按水流方向分为降流式与升流式，按树脂在塔中的状态又分为固定床、移动床以及流动床等。
   但据离子交换树脂有阳、阴型之分，可采用阴、阳离子交换塔串联一起使用，这种形式称为复合床；将阴、阳离子交换树脂按一定的比例放在一个交换塔中使用，这种形式称为混合床。

   离子交换技术在水的软化、除盐以及从废水中脱除回收金、银、铂、汞、镉、锌、铜等重金属离子方面显示出较大的优越性，目前在环保、化工、冶金、生物、医药等诸多领域获得广泛的应用。

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