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【格林大課堂】

    離子交換是指置于溶液相中的離子交換劑（樹脂）在一定條件下從液相交換吸附相應(yīng)離子，從而實(shí)現(xiàn)離子自液相向固－液界面轉(zhuǎn)移的物理化學(xué)過程。離子交換過程是一種特殊的吸附過程，與吸附比較，離子交換過程的特點(diǎn)，主要是吸附離子化的物質(zhì)并進(jìn)行等當(dāng)量的離子交換。離子交換作用之所以能夠發(fā)生，除與離子交換劑樹脂的本身的組成、結(jié)構(gòu)等有關(guān)外，還與被交換離子的性質(zhì)有關(guān)。

    目前常用的離子交換樹脂是由固定中性層、固定離子層和可動(dòng)離子層三個(gè)部分組成。如磺酸型陽離子交換樹脂中固定層（R）是由高分子化合物和交聯(lián)劑組成的高分子共聚物，交換功能團(tuán)－SO3H實(shí)際上是由固定離子層和可動(dòng)離子層兩部分組成，和R直接相連的－SO3-是固定離子層，與它相聯(lián)的H+可以解離并與溶液中的陽離子進(jìn)行交換，其可逆反應(yīng)。

在離子交換樹脂與交換溶液接觸時(shí)，交換反應(yīng)是很迅速的，而擴(kuò)散速度比較緩慢。因此整個(gè)離子交換反應(yīng)的速度取決于擴(kuò)散速度。也就是說離子交換過程不僅受溶液中被交換離子的性質(zhì)和交換樹脂的性能影響，而且還受操作條件等因素的影響。
離子交換劑種類較多：
按其來源可分為天然離子交換劑和人工合成離子交換劑；
按其組成可分為無機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑；
按其交換性能可分為陽離子交換劑和陰離子交換劑等。
無機(jī)離子交換劑有粘土、綠砂羥基磷灰石、天然沸石和人工合成沸石。
有機(jī)離子交換劑有磺化煤及人工合成的離子交換樹脂。
在人工合成的離子交換劑中，除人工合成的沸石、硅膠等無機(jī)離子交換劑外，目前應(yīng)用更多的為人工合成的有機(jī)離子交換樹脂。
按交換離子的選擇性，可分為陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂兩大類，而每類又有強(qiáng)弱之別。陽離子交換樹脂可分為強(qiáng)酸性和弱酸性兩類，陰離子交換樹脂可分為強(qiáng)堿性和弱堿性兩類。離子交換樹脂在交換吸附達(dá)到飽和后，失去交換能力，必須再生才能使用。樹脂再生就是使離子交換反應(yīng)逆向進(jìn)行，以恢復(fù)樹脂的離子交換性能，樹脂再生常用的是化學(xué)劑再生。

   離子交換法處理廢水的裝置與活性炭吸附裝置基本相似，在填裝交換樹脂的交換塔中進(jìn)行。
   也可以按水流方向分為降流式與升流式，按樹脂在塔中的狀態(tài)又分為固定床、移動(dòng)床以及流動(dòng)床等。
   但據(jù)離子交換樹脂有陽、陰型之分，可采用陰、陽離子交換塔串聯(lián)一起使用，這種形式稱為復(fù)合床；將陰、陽離子交換樹脂按一定的比例放在一個(gè)交換塔中使用，這種形式稱為混合床。

   離子交換技術(shù)在水的軟化、除鹽以及從廢水中脫除回收金、銀、鉑、汞、鎘、鋅、銅等重金屬離子方面顯示出較大的優(yōu)越性，目前在環(huán)保、化工、冶金、生物、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。

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