离子交换（离子交换法）

　　离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

　　阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—so3h）、羧基（—cooh）或苯酚基（—c6h4oh）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为r—so3h，式中r代表树脂母体，其交换原理为

　　2r—so3h＋ca2＋（r—so3）2ca＋2h+

　　这也是硬水软化的原理。

　　阴离子交换树脂含有季胺基[-n（ch3）3oh]、胺基（—nh2）或亚胺基（—nh2）等碱性基团。它们在水中能生成oh-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为

　　r—n（ch3）3oh＋cl-r—n（ch3）3cl＋oh-

　　由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。

　　离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

　　离子交换的基本步骤

　　含交换的离子先进入离子交换树脂的孔径内，浸润，然后再相互作用，参考表面化学。

　　离子交换法是通过离子交换剂上的离子与水中离子交换以去除水中阴离子的方法。

　　离子交换法(ionexchangeprocess)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。

　　离子交换的过程

　　离子交换进行的过程，可以用H型树脂对于水中钠离子进行交换，离子交换的过程分为以下5步进行：

　　1、水中的钠离子逐步扩散至树脂颗粒表面的边界水膜处，这步成为膜扩散。

　　2、钠离子进入树脂颗粒内部的交联网孔，并进行扩散，这步称为内扩散。

　　3、钠离子与树脂中的交换基团相接触，并与交换基团上可交换的氢离子进行离子交换。

　　4、被交换下来的氢离子从树脂颗粒内部的交联网孔中向树脂的表面扩散。

　　5、氢离子进一步扩散至树脂颗粒表面的边界膜处，并进入水溶液中。

　　从此可见，整个交换过程的速度取决于钠离子、氢离子的扩散速度。因此，要使离子交换过程迅速而有效地进行，就得设法使交换与被交换的离子扩散速度加快。