利用離子交換劑來進行物質的分離和提純的方法
基於物質在固相與液相之間的分配
有機離子交換樹脂和無機離子交換劑
無機離子交換劑的優點：耐高溫、抗輻射 缺點：交換能力低、化學穩定性差、機械穩定性差
有機離子交換樹脂的特點：網狀結構、難溶（水、酸、鹼、有機溶劑）、性質穩定（熱、機械、化學）、含活性基團（-SO3H、-COOH、≡NROH）
網狀骨架上有許多功能團，以苯乙烯和二乙烯苯交聯共聚體為骨架，以磺酸基為功能團。
按物理結構分類：凝膠型（孔徑為5nm)；大孔型（孔徑為20—100nm)；
按合成的樹脂所用原料單體分類：
苯乙烯系、酚醛系、丙烯酸系、環氧系、乙烯吡啶系
最常用的分類是依據樹脂離子交換功能團分：
強酸性陽離子交換樹脂；弱酸性陽離子交換樹脂；
強鹼性陰離子交換樹脂；弱鹼性陰離子交換樹脂。
特殊的離子交換樹脂：電子交換樹脂，大孔離子交換樹脂，螯合樹脂，萃淋樹脂，氧化還原樹脂和纖維交換劑等。
（1）電離
最常見的聚苯乙烯苯磺酸樹脂，以苯乙烯和二乙烯苯交聯共聚體為骨架，以磺酸基為功能團，當樹脂浸泡在水溶液中，水滲入樹脂相，功能團電離產生可供交換的游離離子，如上式，聯結在樹脂骨架上不能自由運動，使樹脂帶上固定的電荷，被稱為固定離子，與固定離子電荷相反的離子（如）稱反離子，在樹脂相內形成一種類似高分子電解質的「溶液」，外來離子擴散入樹脂相，便能置換這些反離子，而發生。
（2）交換反應
所以，被吸附在樹脂上，而被解吸進入溶液中，這就是離子交換樹脂上的離子交換過程，也可稱作吸附和吸解過程。
7.1外觀
（1）顏色：透明或半透明的物質，顏色各異。在使用中，由於可交換離子的轉換或受雜質的汙染等原因，其顏色會發生變化。
（2）形狀：一般均呈球形。樹脂呈球狀顆粒數佔顆粒總數的百分率，稱為圓球率。對於交換柱水處理工藝來說，圓球率愈大愈好，它一般應達90%以上。
7.2粒度
樹脂顆粒的大小對水處理的工藝過程有較大的影響。顆粒大，交換速度就慢；顆粒小，水通過樹脂層的壓力損失就大。如果各個顆粒的大小相差很大，則對水處理的工藝過程是不利的。
有效粒徑是指篩分樹脂時，10%體積的樹脂顆粒通過，而90%體積的樹脂顆粒保留的篩孔直徑。均一係數是指能通過60%體積樹脂的篩孔直徑與能通過10%體積的樹脂的篩孔直徑之比。均一係數越接近1，表明樹脂顆粒越均勻。常常見到用篩目數表示樹脂粒度。
7.3密度
（1）真體積V真：質量為w1的含有平衡水的溼樹脂加到水中，觀察排開水的量，即得到樹脂的真體積V真。
（2）視體積V視：將含平衡水的樹脂裝入量筒，敲擊振動使體積極小，得樹脂空間體積，即為視體積V視。
（3）幹真密度：在乾燥狀態下樹脂本身的密度。
此值一般為1.6左右，在實用意義不大，常用在研究樹脂性能方面。
（4）溼真密度：指樹脂在水中經過充分膨脹後，樹脂顆粒的密度
（5）溼視密度：指樹脂在水中充分膨脹後的堆積密度
溼視密度用來計算交換器中裝載樹脂時所需溼樹脂的質量,此值一般在0.60～0.85之間。
7.4含水率
含水量的大小取決於親水基團的多少及樹脂孔隙的大小。對凝膠型樹脂，交聯度對含水量的影響比較大。
7.5溶脹性
當將幹的離子交換樹脂浸入水中時,其體積常常要變大,這種現象稱為溶脹。
影響溶脹率大小的因素有以下幾種：
（1）溶劑。樹脂在極性溶劑中的溶脹性，通常比在非極性溶劑中強。
（2）交聯度。高交聯度樹脂的溶脹能力較低。
（3）活性基團。此基團愈易電離，樹脂的溶脹性愈強。
（4）交換容量。高交換容量離子交換樹脂的溶脹性要比低交換容量的強。
（5）溶液深度。溶液中電解質濃度愈大，由於樹脂內外溶液的滲透壓差減小，樹脂的溶脹率愈小。
（6）可交換離子的本質。可交換的水合離子半徑愈大，其溶脹率愈大，因而在其交換和再生的過程中會發生脹縮現象，多次的脹縮就容易促使樹脂顆粒碎裂。
7.6耐磨性
一般，其機械強度應能保證每年的樹脂耗損量不超過3%～7%。
7.7溶解性
離子交換樹脂含有的少量低聚物較易溶解。離子交換樹脂在使用中，有時也會發生轉變成膠體漸漸溶入水中的現象，即所謂膠溶。
7.8耐熱性
通常，鹽型要比酸型或鹼型穩定。
7.9抗凍性
7.10耐輻射性能
在有核反應堆的企業中，所用離子交換劑的抗輻射性是很重要的。一般而論，無機離子交換劑的耐輻射性能較好，而樹脂均易降解，其中又以陰樹脂為嚴重。
7.11導電性
乾燥的離子交換樹脂不導電，純水也不導電，但用純水潤溼的離子交換樹脂可以導電，所以這種導電屬於離子型導電。這種導電在離子交換膜及樹脂的催化作用上很重要。
8.1酸鹼性
離子交換樹脂是聚電解質，其功能團釋出H+或OH–能力的不同表示它們的酸鹼性。
8.2交聯度
使各個單體交聯而形成樹脂交聚物的物質稱交聚劑，樹脂中含交聚劑的重量百分數稱交聯度。交聯度大小反映了樹脂網狀結構間空隙的大小。交聯度大，樹脂間空隙小；交聯度小，空隙大。不同空隙大小影響了離子交換的速度和對不同離子的選擇性。
8.3交換容量
離子交換樹脂的交換容量表示其可交換離子量的多少。
（1） 全交換容量（Q）。表示離子交換樹脂中所有活性基團的總量，即將樹脂中所有活性基團全部再生成某種可交換的離子，然後測定其全部交換下來的量。
（2）工作交換容量（QG）。工作交換容量是在交換柱中，模擬水處理實際運行條件下測得的交換容量，就是把離子交換樹脂放在動態交換柱中，通過需要處理的水，直到濾出液中有要交換的離子漏出為止所發揮出的交換容量，稱為工作交換容量。
（3）平衡交換容量（QP）。離子交換樹脂完全再生後，求它和一定組成的水溶液作用到平衡狀態時的交換容量，稱為平衡交換容量。
8.4離子交換樹脂的選擇性與化學穩定性
離子交換樹脂吸著各種離子的能力不一，離子被置換下來的能力也不同，這種性能稱為離子交換的選擇性。選擇性會影響到離子交換樹脂的交換和再生過程。
化學穩定性：主要指耐化學試劑、耐氧化、耐輻射的性能。
8.5離子交換反應的可逆性
離子交換反應的可逆性，是離子交換樹脂可以反覆使用的重要性質。
8.6中和與水解
離子交換樹脂的中和與水解的性能和通常的電解質一樣。
離子交換過程，是在水中離子和離子交換樹脂的可交換基團間進行的。離子交換化學反應本身的速度，一般是很快的，所以通常說的離子交換速度，不單指此種化學反應，而是表示水溶液中離子濃度改變的速度。
影響陽離子交換速度的一些因素：
（1）樹脂交換基團。離子間化學反應速度是很快的，樹脂交換基團的不同一般並不影響交換速度。但對於會形成弱電解質的離子交換樹脂，情況就不同。
（2）樹脂的交聯度。樹脂的交聯度越大，網孔越小，則其顆粒內擴散越慢，交換速度就越慢，當水中有粒徑較大的離子存在時，對交換速度影響就更為顯著。
（3）樹脂的顆粒。樹脂顆粒越小，交換速度越快。
（4）溶液的濃度。濃度越大，擴散速度越快。
（5）水溫。提高水溫能同時加快內擴散和膜擴散。
（6） 攪拌或提高流速。交換過程中的攪拌或提高水的流速，只能加快擴散，但不能影響內擴散。
（7）離子的本性。它對內擴散的速度影響較大，離子水合半徑越大，內擴散越慢；離子電荷數越多，內擴散越慢，根據實驗結果，陽離子增加一個電荷，其內擴散速度約減慢為原來的1／10。
水處理（複合床式離子交換法除鹽、陰陽離子交換樹脂混合柱中和酸鹼性）
陰離子交換劑從鈾礦硫酸浸出液中提取鈾（主要是含鈾品位較低的礦石浸出液、鹼性浸出液也適用、陽離子樹脂無效）
稀土元素和超鈾元素的分離（陽離子交換樹脂）
錼中除釷（陽離子交換樹脂、根據離子吸附在陽離子樹脂上能力的強弱）