一. 離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)

離子交換樹脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，如下圖所示,。由三部分組成，分別是：

(1) 高分子骨架 由交聯(lián)的高分子聚合物組成：

(2)離子交換基團(tuán) 它連在高分子骨架上，帶有可交換的離子(稱為反離子)的

離子型官能團(tuán)或帶有極性的非離子型官能團(tuán),；

(3)孔 它是在干態(tài)和濕態(tài)的離子交換樹脂中都存在的高分子結(jié)構(gòu)中的孔(凝膠

孔)和高分子結(jié)構(gòu)之間的孔(毛細(xì)孔)。

在交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子基體(骨架)上,，以化學(xué)鍵結(jié)合著許多交換基團(tuán),，這些交換基團(tuán)也是由兩部分組成：固定部分和活動部分。交換基團(tuán)中的固定部分被束縛在高分子的基體上,，不能自由移動,，所以稱為固定離子；交換基團(tuán)的活動部分則是與固定離子以離子鍵結(jié)合的符號相反的離子,，稱為反離子或可交換離子,。反離子在溶液中可以離解成自由移動的離子，在一定條件下,，它能與符號相同的其他反離子發(fā)生交換反應(yīng),。

離子交換的選擇性定義為離子交換劑對于某些離子顯示優(yōu)先活性的性質(zhì)。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一,，有些離子易被交換樹脂吸附,，但吸著后要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著,，但被置換下來卻比較容易,，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯(lián)度,、交換基團(tuán),、可交換離子的性質(zhì)、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關(guān),。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團(tuán)上的可交換離子發(fā)生交換,。一般來說，離子交換樹脂對價數(shù)較高的離子的選擇性較大,。對于同價離子,，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中,，原子序數(shù)較大的離子其水合半徑較小,，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大,。對于強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：Fe³⁺>A1³⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺>H⁺,。離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng),，但是這種可逆反應(yīng)并不是在均相溶液中進(jìn)行的，而是在固態(tài)的樹脂和溶液的接觸界面間發(fā)生的,。這種反應(yīng)的可逆性使離子交換樹脂可以反復(fù)使用,。

以001×7強(qiáng)酸陽離子交換樹脂為例說明：

001×7強(qiáng)酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂，其內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中有無數(shù)四通八達(dá)的孔道,，孔道里面充滿了水分子,，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團(tuán)。當(dāng)原水當(dāng)中的Ca²⁺,，Mg²⁺等陽離子^-擴(kuò)散到樹脂的孔道中時,，由于該樹脂對Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子選擇性強(qiáng)于對H⁺的選擇性,，，所以H⁺就與進(jìn)入樹脂孔道中的Ca²⁺,，Mg²⁺等陽離子發(fā)生快速的交換反應(yīng),，Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子被固定到樹脂交換基團(tuán)上面,，被交換下來的H⁺向樹脂的孔道中^-擴(kuò)散,，最終擴(kuò)散到水中。

(1) 邊界水膜內(nèi)的擴(kuò)散  水中的Ca²⁺,，Mg²⁺等陽離子向樹脂顆粒表面遷移,，并擴(kuò)散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達(dá)樹脂表面,；

(2)交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散(或稱孔道擴(kuò)散)   Ca²⁺,，Mg²⁺等陽離子進(jìn)入樹脂顆粒內(nèi)部的交聯(lián)網(wǎng)孔，并進(jìn)行擴(kuò)散,，到達(dá)交換點,；

(3)離子交換  Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子與樹脂基團(tuán)上的可交換的H⁺進(jìn)行交換反應(yīng),；

(4)交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)的擴(kuò)散  被交換下來的H⁺在樹脂內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)孔中向樹脂表面擴(kuò)散,。

(5)邊界水膜內(nèi)的擴(kuò)散   最終擴(kuò)散到水中。

四  離子交換樹脂的再生

鑒于離子交換樹脂反應(yīng)的可逆性,，反應(yīng)后的樹脂通過處理,，重新轉(zhuǎn)化為原來的離子交換樹脂，這樣又可以進(jìn)入下一循環(huán),，其循環(huán)次數(shù)視所用樹脂類型不同而定,。