（一）離子交換劑
一、什么叫離子交換劑？可分哪幾類(lèi)？
凡是能夠與溶液中的陽(yáng)離子或陰離子具有交換能力的物質(zhì)都稱(chēng)為離子交換劑。
離子交換劑分無(wú)機質(zhì)類(lèi)和有機質(zhì)類(lèi)兩大類(lèi)。無(wú)機質(zhì)類(lèi)又可分天然的——如海綠砂；人造的——如合成沸石。有機質(zhì)類(lèi)又分碳質(zhì)和合成樹(shù)脂兩類(lèi)。其中碳質(zhì)類(lèi)如磺化煤等；合成樹(shù)脂類(lèi)分陽(yáng)離子型——如強酸性和弱酸性樹(shù)脂；陰離子型——如強堿性（I、Ⅱ型）和弱堿性樹(shù)脂；其他類(lèi)型的有氧化還原型樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂等類(lèi)。
二、離子交換樹(shù)脂發(fā)展的簡(jiǎn)況怎樣？
離子交換現象早在18世紀中期就為湯普森（Thompson）所發(fā)現。直至1935年亞當斯（Aclams）和霍姆斯（Holmes）研究合成了具有離子交換功能的高分子材料，即第一批離子交換樹(shù)脂——聚酚醛系強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和聚苯胺醛系弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂的大發(fā)展主要是在第二次世界大戰以后。當時(shí)美國和英國一些公司成功地地合成了聚苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，在此基礎上又陸續開(kāi)發(fā)了交換容量高、物理-化學(xué)穩定性好的其他聚苯乙烯系離子樹(shù)脂，相繼又開(kāi)發(fā)了聚丙烯酸系陽(yáng)離子樹(shù)脂。20世紀60年代，離子交換樹(shù)脂的發(fā)展又取得了重要突破，美國羅姆-哈斯公司（Rohm anes Hass）和德國拜耳公司（Bayer）合成了一系列物理結構和過(guò)去完全不同的大孔結構離子交換樹(shù)脂。這類(lèi)樹(shù)脂除具有普通離子交換樹(shù)脂的交換基團外，同時(shí)還有像無(wú)機和碳質(zhì)吸附劑及催化劑那樣的大孔型毛細孔結構，使離子交換樹(shù)脂兼具了離子交換和吸附的功能，為離子交換樹(shù)脂的廣泛應用開(kāi)辟了新的前景。
離子交換樹(shù)脂和它的應用技術(shù)的發(fā)展一直是相互促進(jìn)、互相依賴(lài)的。承受離子交換樹(shù)脂的發(fā)展，樹(shù)脂應用技術(shù)也在不斷改善，開(kāi)始是間歇式工藝，很快就發(fā)展到固定床工藝，20世紀60年代后逆流技術(shù)及連續式離子交換工藝，雙層床技術(shù)等獲得了很快的發(fā)展，這些新的應用技術(shù)和工藝的開(kāi)發(fā)，使離子交換樹(shù)脂在許多領(lǐng)域的應用更加有效的經(jīng)濟。20世紀70年代后，人們正以極大的興趣，注意著(zhù)熱再生離子交換技術(shù)的發(fā)展。
三、什么叫離子交換？
所謂離子交換，就是水中的離子和離子交換樹(shù)脂上的離子，所進(jìn)行的等電荷摩爾量的反應。
離子交換的反應過(guò)程可以用H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂HR和水中Na+交換反應過(guò)程為例：
HR（R表示離子交換樹(shù)脂的交換基團）Na+      NaR+H+
從上式可知：在離子交換反應中，水中的陽(yáng)離子（如Na+）被轉移到樹(shù)脂上去了，而離子交換樹(shù)脂上的一個(gè)可交換的H+轉入水中。Na+從水中轉移到樹(shù)脂上的過(guò)程中離子的置換過(guò)程。而樹(shù)脂上的H+交換到水中的過(guò)程稱(chēng)游離過(guò)程。因此，由于置換和游離過(guò)程的結果，使得Na+與H+互換位置，這一變化，就稱(chēng)為離子交換。
四、什么叫離子交換反應的可逆性？
離子交換樹(shù)脂主要的化學(xué)性質(zhì)這一就是能進(jìn)行離子交換反應，并且這個(gè)反應是可塑的。
當含有Na+的水與H型樹(shù)脂相遇時(shí)，即產(chǎn)生下述反應：
RH+Na+→RNa+H+
這個(gè)反應實(shí)際上是離子交換的制水過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是遵循“等電荷摩爾量”（即等當量）進(jìn)行的；反之，當用鹽酸（或硫酸）通過(guò)Na型樹(shù)脂時(shí)，則會(huì )有下面的反應：
Rna+H+→RH+Na+
這個(gè)反應實(shí)際上是陽(yáng)離子樹(shù)脂失效后的再生反應。
需要說(shuō)明的是，上述兩個(gè)反應向哪個(gè)方向進(jìn)行，決定于當時(shí)水中各種離子的濃度。
將上述兩個(gè)反應式合并表示如下：
運行
RH+Na+ →RNa+H+
再生
離子交換反應的可逆性是離子交換樹(shù)脂能夠反復使用的重要原因。

五、失效樹(shù)脂為什么可以通過(guò)再生重新獲得交換能力？
為了說(shuō)明上述問(wèn)題，以Na型樹(shù)脂交換水中Ca2+，制取軟化水來(lái)加以說(shuō)明。
當把含有Ca2+的水通入Na型離子交換樹(shù)脂時(shí)，Na型樹(shù)脂即吸著(zhù)水中的Ca2+，并把本身含有的Na+釋放出來(lái)：
2Rna+Ca2+→R2Ca+2Na+
交換反應的結果，除去了水中的Ca2+。
當上述交換反應達到平衡時(shí)，根據質(zhì)量作用定律，可得出：
KNaCa=R2Ca]·[Na+]2/[RNa]2·[Ca2+]

式中   KNaCa——平衡常數；
[R2Ca]、RNa]——分別表示反應達到平衡時(shí)，樹(shù)脂中Ca2+，Na+的濃度，mol/L；
[Ca2+]、[Na+]——分別表示反應達到平衡時(shí)，水中的Ca2+，Na+濃度，mol/L。
當運行到出水中Ca2+含量開(kāi)始上升時(shí)，表示樹(shù)脂失效了。為了使樹(shù)脂重新獲得交換能力，就要用NaCl對樹(shù)脂進(jìn)行再生：
2NaCl+R2Ca→2Rna+CaCl2
此時(shí)，盡管KNaCa>1，不利于樹(shù)脂的再生，但由于再生時(shí)，NaCl的濃度很高，而Ca2+的濃度又很小，就可以使再生反應進(jìn)行下去。
所以在化學(xué)水處理中，就是通過(guò)提高再生劑的濃度，反復利用離子交換平衡的移動(dòng)，使失效的樹(shù)脂重要獲得交換能力。