离子交换(Ion Exchange)法是利用离子交换树脂交换离子的能力，按水处理的要求将原水中所不需要的离子通过交换而暂时占有，然后再将它释放到再生液中，使水得到软化的水处理方法。
离子交换树脂是一种由有机分子单体聚合而成的，具有三维网络结构的多孔海绵状高分子化合物。在构成网络的主链上有许多活动的化学功能团，这些功能团由带电荷的固定离子和以离子键与固定离子相结合的反离子所组成。树脂吸水膨胀后，化学功能团上结合的反离子与水中的离子进行交换。阳离子交换树脂可吸附Ca2+、Mg2+等阳离子，阴离子交换树脂可吸附Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- 等阴离子，从而使原水得以净化。反应式如下：
R-H+(-SO3H+)+ Ca2+、Mg2+→R-SO3Ca(Mg)+H+
R-OH-(≡N-OH-)+ HCO3-、SO42-、CO32-→R≡N- SO42-( HCO3-、CO32-)+OH-
H++ OH-→H2O
经过几组树脂的反复交换，水的硬度和碱度都能得到较好控制。处理过的水含盐量可降至5～10mg/L以下，硬度接近0，pH值接近中性。
B. 离子交换树脂的选择原则是什么
离子交换树脂的吸附交换原理：
离子交换树脂本身的离子一般是低价离子，所以离子交换树脂在与水接触时，根据树脂的吸附选择性，会将水中的高价离子吸附，将低价离子释放，而这些被释放的低价离子会与水中的其他离子结合，成为无害的物质，而在实际使用的过程中，经常都是将树脂转化为其他的离子形式进行使用，比如一般阳离子交换树脂会转化为钠型树脂再进行使用，从而达到软化水的目的。
离子交换树脂的吸附顺序：
1.离子交换树脂对阳离子的吸附顺序：
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
2.强碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：
SO42－ > NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－
3.弱碱性阴离子交换树脂对阴离子的吸附顺序：
OH－ > 柠檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >醋酸根－ > HCO3－
详情点击：离子交换树脂的选择性
C. 离子交换法树脂的处理与再生
离子交换法树脂的处理与再生：
1. 首先对床层进行反吹，将进口吸附的杂质吹掉，防止树脂柱压力增加。
2. 用再生液从出口进入，对树脂柱进行再生。
3. 再生完毕，用纯水对树脂柱进行清洗，洗涤至符合要求时，再生完毕，重新投入使用。
D. 请问离子交换的作用是什么啊
您问的太笼统了啊。
（1）按骨架材料分类
按合成离子交换树脂骨架材料的不同，离子交换树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系等。
（2）按交换基团的性质分类
根据交换基团的性质不同，离子交换树脂可分为两大类：凡与溶液中阳离子进行交换反应的树脂，称为阳离子交换树脂，阳离子交换树脂可电离的反离子是氢离子及金属离子；凡与溶液中的阴离子进行交换反应的树脂，称为阴离子交换树脂，阴离子交换树脂可电离的反离子是氢氧根离子和酸根离子。
离子交换树脂同低分子酸碱一样，根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂；可将阴离子交换树脂分为强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂。表1中归纳了离子交换树脂的类别。
表1 离子交换树脂的类别
树脂名称
交换基团
酸碱性
化学式
名称
阳离子交换树脂
—SO3-H+
磺酸基
强酸性
—COO-H+
羧酸基
弱酸性
阴离子交换树脂
—N+OH-
季铵基
强碱性
—NH+OH-
—NH2+OH-
—NH3+OH-
叔胺基
仲胺基
伯胺基
弱碱性
此外，还可以根据交换基团中反离子的不同，将离子交换树脂冠以相应的名称，例如：氢型阳树脂、钠型阳树脂、氢氧型阴树脂、氯型阴树脂等。离子交换树脂由钠型转变为氢型或由氯型转变为氢氧型称为树脂的转型。
（3）按离子交换树脂的微孔型态分类
由于制造工艺的不同，离子交换树脂内部形成不同的孔型结构。常见的产品有凝胶型树脂和大孔型树脂。
a）凝胶型树脂。这种树脂是均相高分子凝胶结构，所以统称凝胶型离子交换树脂。在它所形成的球体内部，由单体聚合成的链状大分子在交联剂的链接下，组成了空间结构。这种结构像排布错乱的蜂巢，存在着纵横交错的“巷道”，离子交换基团就分布在巷道的各个部位。由巷道所构成的空隙，并非我们想象的毛细孔，而是化学结构中的空隙，所以称为化学孔或凝胶孔。其孔径的大小与树脂的交联度和膨胀程度有关，交联度越大，孔径就越小。当树脂处于水合状态时，水分子链舒伸，链间距离增大，凝胶孔就扩大；树脂干燥失水时，凝胶孔就缩小。反离子的性质、溶液的浓度及pH值的变化都会引起凝胶孔径的改变。
凝胶孔的特点是孔径极小，平均孔径约1~2nm，而且大小不一，形状不规则。它只能通过直径很小的离子，直径较大的分子通过时，则容易堵塞孔道而影响树脂的交换能力。凝胶型树脂的缺点是抗氧化性和机械强度较差，特别是阴树脂易受有机物的污染。
b）大孔型树脂。这种树脂在制造过程中，由于加入了致孔剂，因而形成大量的毛细孔道，所以称为大孔树脂。在大孔树脂的球体中，高分子的凝胶骨架被毛细孔道分割成非均相凝胶结构，它同时存在着凝胶孔和毛细孔。其中毛细孔的体积一般为0.5mL（孔）/g（树脂）左右，孔径在20~200nm以上，比表面积从几m2/g到几百m2/g。由于这样的结构，大孔型树脂可以使直径较大的分子通行无阻，所以用它去除水中高分子有机物具有良好的效果。
大孔型树脂由于孔隙占据一定的空间，骨架的实体部分就相对减少，离子交换基团含量也相应减少，所以交换能力比凝胶型树脂低。大孔型树脂的吸附能力强，与交换的离子结合较牢固，不容易充分恢复其交换能力。但大孔树脂的抗氧化性能比较好，因为它的交联度较大，大分子不易降解。再者，大孔树脂具有较好的抗有机物污染性能，因为被树脂截留的有机物，易于在再生操作中，从树脂的孔眼中清除出去。
离子交换原理
应用离子交换树脂进行水处理时，离子交换树脂可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号电荷的离子相互交换而达到净化水的目的。
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时，发生如下反应：
2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+
RH + Na+ RNa + H+
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时，其反应为：
ROH + Cl- RCl + OH-
2ROH + SO42- R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子（Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等）分别被吸着在树脂上，树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型，而树脂上的H+、OH-则进入水中，相互结合成为水，从而除去水中的杂质离子，制得纯水。
H+ + OH- H2O
离子交换树脂的离子与水中的离子之间所以能进行交换，是在于离子交换树脂有可交换的活动离子。而且因为离子交换树脂是多孔的，即在树脂颗粒中存在着许多水能渗入其内的微小网孔，这样使树脂和水有很大的接触面，不仅能在树脂颗粒的外表面进行交换，而且在与水接触的网孔内也可以进行这一交换。
如前所述，合成的离子交换树脂是一种带有交联剂的高分子化合物，有许多水能渗入的网孔，交换剂的内部是一个立体的网状结构作为骨架，这些网组成了无数的四通八达的孔隙，孔隙里面充满了水。在孔隙的一定部位上有一个可以自由活动的交换离子。当离子交换树脂和水溶液接触时，水溶液即通过这些网状结构的孔渗入其内，离子交换树脂进行离解，结果是一定数量的离子（H型离子交换树脂为氢离子，OH型离子交换树脂为氢氧根离子）进入围绕离子交换树脂颗粒四周的水溶液中，形成离子雾。
离子交换树脂与水溶液中离子的交换过程，实际上就是离子雾中的离子与水溶液中的离子的相互交换过程，其机理可以用双电层理论进行解释。
这种理论是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质，即在离子交换树脂的高分子表面上有和胶体表面相似的双电层。也就是说，在离子交换树脂的高分子表面有两层离子，紧挨着高分子表面的一层离子（如强酸性阳树脂中的—SO3-），称为内层离子，在其外面的是一层符号相反的离子层（如强酸性阳树脂中的H+）。和内层离子符号相同的离子称为同离子，符号相反的称为反离子。
根据胶体结构的概念，双电层中的离子按其活动性的大小，可划分为吸附层和扩散层。那些活动性较差，紧紧地被吸附在高分子表面的离子层，称为吸附层，它包括内层离子和部分反离子；在吸附层外侧，那些活动性较大，向溶液中逐渐扩散的离子，称为扩散层。
内层离子依靠化学键结合在高分子的骨架上，吸附层中的反离子依靠异电荷的吸引力被固定着。而在扩散层中的反离子，由于受到异电荷的吸引力较小，热运动比较显著，所以这些反离子有向水溶液中渐渐扩散的现象。
当离子交换树脂遇到含有电解质的水溶液时，电解质对其双电层有以下的作用：
（1）交换作用
扩散层中的离子与胶核距离大，受胶核电荷吸引力小，在溶液中活动较自由，离子交换作用主要是由扩散层中的反离子和溶液中其它离子互换位置所致。
在H型阳离子交换树脂与溶液中Na+的交换中，树脂内部网孔间的水中有很多从树脂上离解下来的H+，形成了很大的H+浓度，但在流动的水中H+浓度却很小；相反在流动的水中，Na+浓度很大，而树脂内部网孔水溶液中原来没有Na+。浓度大的地方的离子要向浓度小的地方运动，这就是扩散。所以水溶液中的Na+要扩散到树脂颗粒内部去，而H+要从树脂颗粒内部扩散到水溶液中去。这就是离子交换的过程。
上述的交换过程并不局限于扩散层。溶液中也有一些反离子先交换至扩散层，然后再与吸附层中的反离子互换位置；吸附层中的反离子，也会先与扩散层的反离子互换位置后，再完成上述的交换过程。
（2）压缩作用
当水溶液中盐类浓度增大时，可以使扩散层受到压缩，从而使原来处于扩散层中的部分反离子变成吸附层中的反离子，以及使扩散层的活动范围变小。这使扩散层中的反离子活性减弱，不利于进行离子交换。这也可以说明为什么当再生溶液的浓度太大时，不仅不能提高再生效果，有时反使效果降低。
上述将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质，用扩散理论对其交换过程进行解释，适合与水处理工艺的离子交换过程。但关于离子交换过程的机理，有多种说法，现尚还不能统一。
E. 什么叫离子交换树脂的选择性与什么因素有关
离子交换树脂选择性是什么？
离子交换树脂的选择性是指离子交换树脂能吸附的金属离子，污回水中有很多金答属离子而离子交树脂不可能可以把所有的金属离子都吸咐干净的，有一些金属离子树脂对它的吸附能力是比较弱的而有一些则比较强，也就是说离子交换树脂只能针对性的吸附某一些金属离子，拿同一款离子交换树脂来说，与水溶液中各种不同的离子其交换作用不同，有一些离子比较容易被吸附，吸附后如果想把它置换下来也比较困难。别一种离子是很难被吸附。这就是离子交换树脂的选择性。
离子交换树脂选择性与什么有关？
1.如果水中的杂质离子所带的电荷数越多，就容易被离子交换树脂所吸咐，比如说高价的离子就低价的离子容易被吸附。
2.如果离子有着相同的电荷数时，理论上原子序大的离子，就更容易被离子吸附。
3. 溶液的稀释情况一样可以影响树脂的吸附。浓溶液同稀溶液相比较而言，浓溶液则使得原本不易被吸附的低价离子相对的容易被树脂所吸附。
4.树脂交换效率与树脂的选择性有着密切的关系。树脂的选择数越大，不能过吸咐的离子就越少，处理后的溶液就越纯，树脂的实际交换吸附能力也越高。
F. 阳离子交换树脂的注意事项
阳离子交换树脂使用注意事项：
一般阳离子交换树脂都是氢离子型，这样的话就用1～2%的稀硫酸浸泡，时间12小时或以上，再用水洗至中性，即可使用。不能用自来水洗，要有去离子水，树脂的ph一般不测定，测的是通过树脂流出来的溶液的ph。
由于在合成树脂过程中，树脂表面及空隙中混掺有低分子和一些无机杂质(如铜、铁等)、高分子单体物质，以及致孔剂等，因此树脂在正式投入运行之前，必须将这些杂质除去，否则在使用过程中会以各种方式污染树脂。特别应当指出，在含铬废水中，因铬酸是一种氧化剂，如树脂中有铜、铁，便有催化氧化作用，从而加快树脂氧化。预处理方法如下：1、热水洗涤准备使用的新树脂先用热水反复清洗。阳树脂可用70～80℃的热水，阴树脂(特别是强碱阴树脂)的耐热性较差，可用50～60℃的热水。开始浸洗时，每隔15分钟左右换水一次，浸洗时要不是搅拌，换水4～5次后，可隔30分钟左右换水一次，总共换水7～8次，浸泡至洗涤水不带褐色，泡沫很少时为止。
树脂的保养树脂在使用过程中应防止悬浮物、有机物及油类等的污染，同时又要防止某些废水对树脂的剧烈氧化作用。因此，酸性氧化废水进入阴树脂前应去除重金属离子，以防止重金属对树脂的催化作用。每次设备运行完毕后应将交换柱中废水排回废水池，代之以自来水或净化水浸泡。树脂饱和后要及时再生，再生后不宜长期在原液中浸泡停放，应及时淋洗干净。
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G. 阳离子交换树脂的用途和原理
(1)
强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－so3h，容易在溶液中离解出h+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如so3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的h+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与h+结合而恢复原来的组成。
(2)
弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－cooh，能在水中离解出h+
而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如r-coo－(r为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低ph下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如ph5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。
(3)
强碱性阴离子树脂
这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)－nr3oh(r为碳氢基团)，能在水中离解出oh－而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
这种树脂的离解性很强，在不同ph下都能正常工作。它用强碱(如naoh)进行再生。
(4)
弱碱性阴离子树脂
这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-nh2、仲胺基(二级胺基)-nhr、或叔胺基(三级胺基)-nr2，它们在水中能离解出oh－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如ph1～9)下工作。它可用na2co3、nh4oh进行再生。
H. 阳离子交换树脂的物理性质
1、离子交换树脂颗粒尺寸：
离子交换树脂一般呈颗粒状，树脂颗粒的尺寸是非常重要的，如果树脂颗粒尺寸大的话，反应速度就比较慢一些，而树脂颗粒尺寸小，反应速度较快，但是液体通过的阻力也比较大，需要较高的工作压力，所以树脂颗粒的大小一般是经过严格筛选才能够确定，大多数的树脂的尺寸的有效粒径在0.4～0.6mm左右。
2、离子交换树脂的密度：
离子交换树脂的密度有两种，一种是树脂干燥时的密度，被称为真密度，另外一种是树脂湿润时的密度，被称为视密度。树脂的密度和树脂的交联度是息息相关的，交联度高的树脂密度一般也较高，而强酸性或强碱性的树脂要比弱酸性或弱碱性树脂的密度高一些。
3、离子交换树脂的溶解性：
离子交换树脂一般情况下是不溶性物质，不过树脂在合成的过程中，可能会加入一些聚合度较低的物质，就会导致树脂在工作时将这些物质溶解出来，根据统计交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大，我们在选择树脂时也要考虑到树脂溶解性能不能符合自己的要求。
4、离子交换树脂的耐用性：
离子交换树脂在运输、储存、使用时，树脂可能会发生摩擦、膨胀或者收缩等变化，长期使用后，还可以会发生树脂破损等现象，所以在选择树脂时，树脂的机械强度和耐磨性也是非常重要的一点，一般交联度低的树脂，耐磨性也较低。
5、离子交换树脂的膨胀度：
离子交换树脂体内本身就含有一定的水分，还有其他的亲水基团，使用树脂在与水接触时，就会发生树脂膨胀的现象，树脂在转型时，也会发生膨胀，比如树脂由氢型转为钠型时，树脂就会发生膨胀，一般情况下，树脂的交联度越低，膨胀度就越大，所以在树脂在装填时需要根据树脂膨胀的大小，确认树脂装填的高度。
6、离子交换树脂的水分：
一定离子型态的树脂其颗粒内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。同种树脂，不同的离子型态，其含水量也是不同的。为此，国家标准也规定了各种树脂在特定的离子型态下的含水量。树脂在使用的过程中，随着各种因素对树脂的损害，其含水量也会发生变化。因此，树脂含水量的变化大小，也是判断树脂受损性程度的依据之一。
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I. 离子交换树脂适用哪一种进行溶胀
溶胀：当将干的抄离子交换树脂浸入袭水中时,其体积常常要变大,这种现象称为溶胀。
影响溶胀率大小的因素有以下几种：
（1）溶剂：树脂在极性溶剂中的溶胀性,通常比在非极性溶剂中强。
（2）交联度：高交联度树脂的溶胀能力较低。
（3）活性基团：此基团愈易电离，树脂的溶胀性愈强。
（4）交换容量：高交换容量离子交换树脂的溶胀性要比低交换容量的强。
（5）溶液深度：溶液中电解质浓度愈大，由于树脂内外溶液的渗透压差减小，树脂的溶胀率愈小。
（6）可交换离子的本质：可交换的水合离子半径愈大，其溶胀率愈大。
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J. 用离子交换树脂软化水的原理是什么
软化水概述
目前国内常用的软化水设备主要有手动软化器、国产组合式自动软水设备、国产多阀式全自动软化器、进口多路阀式全自动软化水器几种，其中进口多路阀式自动软化器是目前市场上的主要产品，这种软化水设备小型的以国产为主，大型的以进口多路阀及控制器为核心，配用国产的树脂罐、盐箱、管道等材料构成全自动软化水设备。中科治水设备引进美国先进的控制技术及控制部件研发生产的高效节能型全自动钠离子交换设备。该设备可使软化、反洗、吸盐、慢洗、快洗、盐箱注水等全自过程实现自动化。
离子交换器的工作原理
自动软化器强酸性阳离子树脂将原水中的钙、镁离子置换出去，经该设备流出的水而为硬度极低的软化水。当树脂吸附到一定量的钙、镁离子后必须进行再生。用饱和的盐水浸泡树脂把树脂里的钙、镁离子等硬度置换出来。恢复树脂的软化交换能力，并将废水排出。整个再生过程包括：反洗-松动树脂层，吸盐慢洗-发生交换反应，冲洗（正洗）-将化学反应交换下来的钙、镁离子冲洗，注水-为了下次再生。