離于交換法是用離子交換劑上的離子和水中離子進(jìn)行交換而除去水中有害離子的方法。在工業(yè)廢水處理中，主要用以回收貴重金屬離子，也用于放射性廢水和有機(jī)廢水的處理。

一、離子交換基本原理

離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過(guò)程，通常是可逆性化學(xué)吸附。

離子交換是可逆反應(yīng)，反應(yīng)式可表達(dá)為：

ＲＡ　＋　Ｂ　　?　ＲＢ　＋　Ａ

交換　　　交換　　　　　飽和

樹(shù)脂　　　離子　　　　　樹(shù)脂

在平衡狀態(tài)下，反應(yīng)物濃度符合下列關(guān)系式：

[RＢ]  [Ａ]

-----------------    =  K

[RＡ]  [Ｂ]

  K是平衡常數(shù)。K大于1，表示反應(yīng)能順利向右方進(jìn)行。K值越大，越有利于交換反應(yīng)，而不利于逆反應(yīng)。K值的大小能定量地反映在離子交換劑對(duì)某兩個(gè)固定離子交換選擇性的大小。

二、離子交換劑

水處理中常用的離子交換劑有磺化煤和離子交換樹(shù)脂。廢水處理中使用的主要是離子交換樹(shù)脂。

（一）離子交換劑分類

離子交換劑種類很多，通常根據(jù)母體材質(zhì)和活性基團(tuán)分類，見(jiàn)表５－１

表５－１　　離子交換劑分類

注：Ⅰ型比Ⅱ型的堿性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，抗氧化，除硅能力強(qiáng)；Ⅱ型交換容量大得多，易再生，不受水中氯離子的影響。

（二）離子交換樹(shù)脂組成

離子交換樹(shù)脂是人工合成的高分子化合物，由樹(shù)脂本體（又稱母體）和活性基團(tuán)兩部分組成。

１．離子交換樹(shù)脂

樹(shù)脂母體通常是苯乙烯的聚合物，是線型結(jié)構(gòu)的高分子有機(jī)化合物，原料中常加入一定數(shù)量的二乙烯苯做交聯(lián)劑，使線狀聚合物之間相互交聯(lián)，成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。樹(shù)脂的外形呈球狀顆粒，通常在０.２～０.８mm。

樹(shù)脂本身不是離子化合物，無(wú)離子交換能力，需經(jīng)處理后加上活性基團(tuán)，才成為離子化合物。

２．活性基團(tuán)

活性基團(tuán)由固定離子和活動(dòng)離子組成。固定離子固定在樹(shù)脂的網(wǎng)狀骨架上，活動(dòng)離子（或稱為交換離子）則依靠靜電引力與固定離子結(jié)合在一起，二者電性相反電荷相等。如含有－ＳＯ_３^－Ｈ^＋、－ＣＯＯ^－Ｈ^＋等，稱為陽(yáng)樹(shù)脂；含有－Ｎ（ＣＨ_３）^＋ＯＨ^－、－Ｎ（ＣＨ_３）_２Ｃ_２Ｈ_４^＋ＯＨ^－等，稱為陰樹(shù)脂。

離子交換樹(shù)脂和其他離子交換劑相比，交換容量大，阻力小，交換速度快，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，但成本較高。