離子交換樹(shù)脂是由帶有電荷位點(diǎn)的聚合物構成的,電荷位點(diǎn)處可以發(fā)生離子交換。合成的離子交換樹(shù)脂通常都是由多孔微球制備的,這些微球的表面和孔徑大小非常適合離子的附著(zhù)。如果表面積太大,會(huì )發(fā)生嚴重的物理吸附。離子交換樹(shù)脂一旦被各種物質(zhì)用物理吸附包裹起來(lái),就不能進(jìn)行離子交換了。(表面積太小會(huì )造成離子交換容量有限)。在正常條件下,離子交換和物理吸附都會(huì )發(fā)生。
現在使用的大多數離子交換樹(shù)脂都是由合成的聚合物骨架或者矩陣以及與其連接的帶有離子交換功能的功能基團構成??梢愿鶕貌煌x擇不同的離子交換樹(shù)脂制備方法。通常情況下,它們是球形或者顆粒狀的,但也可以制備成膜、纖維、管、布以及泡沫狀。用專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)工藝,微球型的聚合物可以制備出成多孔的結構,取代傳統的實(shí)心凝膠樹(shù)脂結構。這種樹(shù)脂被稱(chēng)為大孔或者大網(wǎng)絡(luò )樹(shù)脂。聚合物骨架通常是交聯(lián)在一起的,這樣可以防止它們溶解,同時(shí)增加機械強度和穩定性。交聯(lián)的程度必須加以控制,以使得樹(shù)脂在保證機械性能的同時(shí)有足夠的縫隙和孔道來(lái)吸收和溶脹水,從而保證離子交換活性。最常見(jiàn)的離子交換樹(shù)脂是苯乙烯——二乙烯基苯(DVB)共聚物,在這里,DVB是交聯(lián)劑,
離子交換的定義是,在固相和液相之間進(jìn)行可逆的離子互換,同時(shí)固相的結構不發(fā)生永久的改變。這意味著(zhù)常規的使用是不會(huì )消耗離子交換樹(shù)脂的。當樹(shù)脂耗盡時(shí),可以通過(guò)再生使其恢復到初始狀態(tài),重新使用。
陰離子交換是去除陰離子(帶負電的離子)的選擇性樹(shù)脂。強陰離子交換采用季胺基團作功能基團,而弱陰離子交換則用叔胺基團。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除陽(yáng)離子(帶正電的離子)。強力陽(yáng)離子交換基團是璜酸基,而弱陽(yáng)離子交換基團為羧酸。