為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底，因而能制得很純的水。所以，在熱力發電廠鍋爐用水的製備工藝中，它是乙個必要的步驟。
離子交換處理，必須用一種稱做離子交換劑的物質（簡稱交換劑）來進行。這種物質遇水時，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換，離子交換劑的種類很多，有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分，大概情況如表所示。此外，按結構特徵來分，還有大孔型和凝膠型等。
離子交換劑的分類
無機離子交換劑:
天然海綠砂
人造合成沸石
有機離子交換劑
碳質磺化煤
有機質陽離子型強酸性磺酸基(-so3h)
弱酸性羧酸基（－cooh）
陰離子型強鹼性 ⅰ型 ｛-n(-ch3)3｝oh
ⅱ型 ｛－n(ch3)2｝oh
弱鹼性 （－(nh3)oh、（＝nh2）oh
或≡nh）oh
其他－氧化還原型、有機物清除除型等
在離子交換技術被發現和應用的初期，採用的只有天然的無機離子交換劑，如海綠砂。然而這類物質不能用於酸性介質而且其交換容量較小，所以現已被人造離子交換劑所替代，特別是由於合成離子交換樹脂的製造成功，交換劑的品種不斷增加，應用更為廣泛。
第一節離子交換劑的結構
離子交換樹脂屬於高分子化合物，結構比較複雜.離子交換劑的結構可以被區分為兩個部分：一部分具有高分子的結構形式，稱為離子交換劑的骨架；另一部分是帶有可交換離子的基團（稱為活性集團），它們化合在高分子骨架上.
所謂「骨架」，是因為它具有龐大的空間結構，支援著整個化合物，正象動物的骨架支援著肌體一樣，從化學的觀點來說，它是一種不溶於水的高分子化合物，現將常用離子交換劑的結構簡單介紹如下。
一、磺化煤
磺化煤是一種半化合成的離子交換劑，它利用煤質本身的空間結構作為高分子骨架，用濃硫酸處理的方法（稱磺化）引入活性基團而製成。
磺化煤的活性基團，除了有由於磺化而引入的－so3h外，還有一些煤質本身原有的基團（如－cooh和－oh）以及因硫酸氧化作用生成的羧酸（－cooh），所以它實質上是一種混合型離子交換劑。
磺化煤的**比較便宜，是過去水處理系統中廣泛應用的交換劑，但由於它有以下的缺點，所以現在大都為合成離子交換樹脂所替代：
⒈ 化學穩定性較差，特別是對於鹼性強的水，抵抗力很差；
⒉ 機械強度不好，易碎；
⒊ 交換容量小，小於合成離子交換樹脂的1／3；
⒋ 效能隨原煤的品種而異,難保持穩定的產品質量。
二、離子交換樹脂
高分子化合物一般是由許多低分子化合物頭尾相結合、連成一大串而形成的。這些低分子化合物稱為單體，此化合過程稱為聚合或縮合。離子交換樹脂，根據其單體的種類，可分為苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。
⒈ 苯乙烯系離子交換樹脂
苯乙烯系是現在我國電廠用得最廣泛的一種，其製造工藝的第一步是用苯乙烯和二乙烯苯進行共聚。
工業用二乙烯苯常常是它的各種異構體（約40％～55％）和乙基乙烯的混合物。所以在聚合時，實際上這些組成物均聚合在高分子內。
由於在乙個二乙烯苯的分子上有兩個可以聚合的乙烯基，它可以將兩個苯乙烯聚合鍵交聯起來，所以二乙烯苯稱為架橋物質。在市場上買到的離子交換樹脂所標稱的交聯度（簡寫為dvb），就是指聚合時所用二乙烯苯的質量佔苯乙烯總質量的百分率。交聯度的大小對聚合體的效能有很大的影響。
最顯著的影響是它的機械強度和密度是隨交聯度的增大而加大的。
現在，由於水處理工藝的需要，常在合成離子交換樹脂時直接製成小球狀。這種小球是將單體放在水溶液中，使其在懸浮狀態下聚合而成。由苯乙烯和二乙烯苯制得的是高分子化合物聚苯乙烯，還沒有可交換離子的基團，是半成品，稱為白球。
當將還些白球作進一步處理，引入帶有可交換離子的基團後，即可得陰、陽離子交換樹脂。
⑴ 苯乙烯系磺酸型陽離子交換樹脂。如將白球用濃硫酸處理，引入活性基團－so3h，則可製得磺酸型陽離子交換樹脂。
⑵ 苯乙烯系陰離子交換樹脂。它的製造方法是先將聚苯乙烯氯甲基化，然後胺化。氯甲基化的方法為用無水氯化鋁或氧化鋅為催化劑，用氯甲醚處理（稱為傅氏反應）。
如用叔胺處理此反應產物，即得季銨型強鹼性陰離子交換劑，如用仲胺或伯胺處理，則生成的是弱鹼性陰離子交換樹脂。
強鹼性陰離子交換劑分ⅰ型和ⅱ型。ⅰ型是用三甲胺｛(ch3)3n｝胺化而得, ⅱ型則是用二甲基乙醇基胺｛(ch3)2nc2h4oh｝胺化而得。ⅰ型的鹼性比ⅱ型強，ⅱ型的交換容量比ⅰ型的大。
在進行傅氏反應時，實際上還有生成亞甲基橋的副反應，此種副反應會使苯乙烯鏈之間的交聯增多，結果使產品更趨緊密，而且結構不均勻。為此，還可以採用以下的合成路線：先製成氯甲基苯乙烯單體，然後將它和二乙烯苯共聚，最後再用三甲胺胺化。
用這種方法制得的離子交換樹脂，有交換容量大、離子交換速度快和耐熱性能較好等優點。
⒉ 丙烯酸系離子交換樹脂
丙烯酸系樹脂的基體是由丙烯酸甲酯（或甲基丙烯酸甲酯）和二乙烯苯共聚而成。
⑴ 丙烯酸系羧酸樹脂。當將上述基體進行水解時，就可獲得丙烯酸系羧樹脂。羧酸型樹脂是弱酸性陽離子交換劑。
⑵ 丙烯酸系陰離子交換樹脂。當將上述基體用多胺進行胺化時，就可獲得丙烯酸系陰離子交換樹脂。
這樣制得的產品是弱鹼性。因為它的每乙個活性基團中有乙個仲胺基和乙個伯胺基，故其交換容量很大。除了以上兩種樹脂外，基於基體組成的不同，還有酚醛型和環氧型等多種離子交換樹脂。
⒊ 樹脂的結構型別
用普通聚合法制成的離子樹脂都是由許多不規則的網狀高分子構成的，類似凝膠，故稱凝膠型樹脂。這種樹脂的缺點是，抗氧化性和機械強度差，易受有機物汙染等，所以後來又發展了許多其他型別的離子交換樹脂，現分述如下：
⑴ 大孔型樹脂（mr型樹脂）。大孔型樹脂是在本世紀50年代末製成的。因其孔眼比凝膠型的大得多而得名。
普通凝膠型樹脂的孔眼孔徑平均為1～2nm，而大孔型的孔徑在20～100nm以上。凝膠型樹脂的孔眼由高分子鏈和交聯劑相鍵合而形成，這些孔眼不是其原有的，而是當它浸入水中時，由於活性基團發生水化而顯示出來的。大孔型樹脂實際上由許多小塊凝膠型樹脂所構成，孔眼存在於這些小塊凝膠之間。
不論是幹的或溼的樹脂，這些孔眼都可用電子顯微鏡看到。
大孔樹脂的交聯度通常要比凝膠型樹脂的大，因為這樣可製得抗氧化性好和機械強度高的樹脂。至於凝膠型樹脂，如果其交聯度太大，則由於樹脂孔眼過小和反應緩慢等原因，就失掉實用價值。對於大孔樹脂來說，由於其大孔中有大量的表面積，離子很容易到達這裡，所以可以補償凝膠相中反應緩慢的過程。
實際上，由於大孔型樹脂中的孔大，離子交換反應的速度加快，而且能抗有機物的汙染（因為被截留的有機物容易在再生時通過這些孔道除去）。大孔型樹脂的缺點是交換容量較低，再生時酸、鹼的用量較大和售價較貴等。
⑵ 第二代大孔型樹脂。這是在上述第一代大孔樹脂基礎上發展起來的新品種。它是由小塊凝膠型樹脂構成的大孔型樹脂，但在其製造過程中，孔眼的大小和孔隙度的多少都加以控制，使它們更符合實際應用的要求。
它的孔徑比第一代大孔型樹脂的小，孔隙率也較小（為1%～20%），第一代大孔型樹脂的孔隙率通常為30%)。這種新樹脂的優點是與凝膠型樹脂有相近的交換容量，有較快的反應速度，有比第一代大孔型樹脂更好的物理效能、抗汙染效能和抗滲透衝擊效能等。
⑶ 超凝膠型樹脂。普通凝膠型樹脂有機械強度較差的缺點，其原因是苯乙烯和二乙烯苯進行聚合反應時，通常是二乙烯苯首先反應完了，隨後進行單獨的苯乙烯分子間的聚合。此時，聚合成的是線型高分子，機械強度較差，這是凝膠型樹脂的薄弱環節。
在超凝膠型樹脂的製造過程中，設法控制好苯乙烯和二乙烯苯之間的反應速度，不使產生單獨由苯乙烯本身分子間產生聚合反應。這樣制得的樹脂機械強度較好，可以與大孔樹脂相比，**和凝膠型樹脂相近或相同。
⑷ 均孔型強鹼性陰樹脂。此種樹脂可防止有機物中毒，它是基於以下原理製取：樹脂的有機物中毒原因之一是交聯得不均勻，如果使交聯均勻，所有孔眼的大小相近，在樹脂內部不再有緊密區，樹脂就不會中毒，但用二乙烯苯作交聯劑時，由於苯乙烯和二乙烯苯是兩種不同單體，所以聚合引起的不均勻性是不可避免的。
因此，在製取均孔型樹脂時不用二乙烯苯作交聯劑，而是在引入氯甲基時，利用傅氏反應的副反應，使樹脂骨架上的氯甲基和鄰近的苯環間和忝亞甲基橋。這種交聯不會集攏在一起，網孔較均勻，故稱均孔型（也可稱為等孔型）。均孔型樹脂對有機物的吸著是可逆的，所以不會被汙染。
第二節離子交換樹脂的命名
一、 全稱
有機合成離子交換樹脂的全名稱，由分類名稱、骨架名稱、基本名稱三部分按順序依次排序組成。
⑴ 分類名稱。按有機合成離子交換樹脂本體的微孔形態分類，分為凝膠型、大孔型等。
⑵ 骨架名稱。按有機合成離子交換樹脂骨架材料命名，分為苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、環氧系等。
⑶ 基本名稱。基本名稱為「離子交換樹脂」。
凡屬酸性反應的在基本名稱前冠以「陽」字。
凡屬鹼性反應的在基本名稱前冠以「陰」字。
按有機合成離子交換樹脂的活性基團性質，分類強酸性、弱酸性、強鹼性、弱鹼性、螯合性等，分別在基本名稱前冠以「強酸」、「弱酸」、「強鹼」、「弱鹼」、「螯合」等字樣。
新型陰離子交換樹脂應用方法
進行離子交換技術都是利用泡沸石和用煤經過磺化制得的磺化煤作離子交換劑使用。但是，隨著現代化工陰離子交換樹脂技術是使用泡沸石通過磺化和煤作為離子交換劑。然而，隨著現代工業技術的迅速發展，然後開發工藝漂萊特離子交換樹脂，強勁表現漂萊特隨後開發了各種各樣的新型離子交換樹脂的應用方法。陰離子交換樹脂 離子交...
離子交換樹脂的氧化和降解
強鹼陰樹脂遭受氧化後，主要表現為季胺基團的逐漸降解，而不會發生骨架的斷鏈。強鹼陰樹脂的降解主要是季胺基團按順序分解為叔 仲 伯胺，甚至非鹼性物質。在化學除鹽工藝中，其主要表現為中性鹽分解容量，特別是矽交換容量的降低。樹脂的化學穩定性可以用其耐受氧化劑作用的能力表示。陽樹脂被氧化後主要發生骨架的斷鏈，...
水處理技術中離子交換樹脂使用說明
一 樹脂儲存方法 離子交換樹脂不能露天存放，存放處的溫度為0 40 當存放處溫度稍低於0 時，應向包裝袋內加入澄清的飽和食鹽水 浸泡樹脂。此外，當存放處溫度過高時，不但使樹脂易於脫水，還會加速陰樹脂的降解。一旦樹脂失水，使用時不能直接加水，可用澄清的飽和食鹽水浸泡，然後再逐步加水稀釋，洗去鹽分，貯存...