离子交换剂的分类，组成及结构

按母体材质不同，离子交换剂可分为无机和有机两大类。

无机离子交换剂包括天然沸石和合成沸石。是一类硅质的阳离子交换剂。成本低，但不能在酸性条件下使用。

有机离子交换剂包括磺化煤和各种离子交换树脂。磺化煤是烟煤或褐煤经发烟硫酸碳化处理后制成的阳离子交换剂，成本适中，但交换容量低，机械强度和化学稳定性较差。目前在水处理中广泛使用的是离子交换树脂，它具有交换容量高（是沸石和磺化煤的8倍以上）；球形颗粒，水流阻力小，交换速度快；机械强度和化学稳定性都好，但成本较高。

离子交换树脂的化学结构可分为不溶性树脂母体和活性基团两部分。树脂母体为有机化化合物和交联剂组成的高分子共聚物。交联剂的作用是使树脂母体形成主体的网状结构。交联剂与单体的重量比的百分数称为交联度。活性基团由起交换作用的离子和与树脂母体联结的固定离子组成。

制造离子交换树脂的方法有两种。（1）直接聚会有机电解质，如由异丁烯酸和二乙烯苯（交联剂）直接聚合成按酸型阳离子交换树脂。这种方法制备的树脂质量均匀。（2）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基因。如由苯乙烯和二乙烯苯（交联剂）共聚得交联聚苯乙烯：

此种聚合物没有活性基因，称为白球。将白球用浓硫酸磺化，可得磷酸型阳离子交换树脂（RSO3H）：

其中—SO3H是活性基团，H-是可交换离子。如将白球氯甲基化和胺化，则得到阳离子交换树脂。由此可见，采用（2）法制备离子交换树脂可以灵活选择活性基因，不受单体性质限制、且易于控制交联度。阳离子交换树脂内的活性基团是酸性的，而阴离子交换树脂内的活性基团是碱性的。根据其酸碱性的强弱，可将树脂分为强酸（RSO3H）、弱酸（RCOOH）、强碱（R4NOH）、弱碱（RnNH3OH，n=1～3)四类。活住基团中的H+和OH-可分别用Na+和Cl-替换，因此，阳离子交换树脂又有氢型和钠型之分；阴离子交换树脂又有氢氧型和氯型之分。有时也把钠型和氢型称为盐型。

此外,还有一些具有特殊活性基因的离子交换树脂。如氧化还原树脂，含流基、氢醌基；两性树脂，同时合羧酸基和叔胺基；螫合树脂，含胺羧基等。

离子交换树脂具有立体网状结构，按其孔隙特征，可分凝胶型和大孔型。两者的区别在于结构中孔隙的大小。凝胶型树脂不具有物理孔隙，只有在侵入水中时才显示其分子链间的网状孔隙；而大孔树脂无论在干态或湿态，用电子显微镜都能看到孔隙，其孔径为(200～10000)×10-10m，而凝胶型孔径仅(20～40)×10-10m。因此，大孔树脂吸附能力大，交换速度快，溶胀性小。