由于无机物离子的直径都很小(0.3~0.7nm),用普通的凝胶型树脂是完全可以除去;但当水中有有机物分子存在时,由于其分子很大(胶硅化合物的粒径可大于50nm,某些蛋白质分子为5~20nm),用普通凝胶树脂除去它们则有困难。而且再生时,这些被吸附的有机物也不易被再生下来,所以凝胶型树脂易于被有机物所污染。
凝胶型树脂外观呈透明球状颗粒,其孔隙度很小,一般都在3nm以下,这些孔隙不是真正意义上的“孔”,而是由高分子链和交联剂相键合而形成的,它随运行条件而改变;在干的凝胶型树胶中,这些孔实际上是“消失"的。当凝胶型树脂浸人水中后,由于活性基团发生水化后,才显现出来。
用普通合成法制成的离子交换树脂,由许多不规则的网状高分子组成,类似凝胶,所以称其为凝胶型树脂,如津南化工厂生产的001×7、201×7等都属于凝胶型树脂。凝胶型树脂在水中会发生溶胀,体积变大,这种溶胀会使树脂的机械强度降低;同时,当凝胶型树脂在不同离子型态时,膨胀率也会发生变化。这样就会因为树脂的反复膨胀、收缩而使树脂颗粒易于破碎。
凝胶型离子交换树脂具有交换容量高,合成的工艺要比大孔树脂的更加简单,孔径小,平均孔径约1~2nm,操作容量高、产水量比较大、颗粒均匀、物性强度好、耐温性能好、再生、成本较低等特点。经常使用于处理软水、纯水或化学制品。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
在离子交换循环期间,将待处理的溶液加入离子交换树脂床中并使其流过树脂。当溶液移动通过离子交换树脂时,树脂的官能团吸引溶液中存在的任何抗衡离子。如果官能团对新抗衡离子的亲和力大于已经存在的那些离子,那么溶液中的离子将移除现有的离子并取代它们,通过共享的静电吸引力与官能团结合。通常,离子的尺寸和/或价数越大,其与相反电荷的离子的亲和力就越大。
有机污垢是树脂污垢和降解常见和昂贵的形式。通常,在井水中仅发现低含量的有机物质。然而,地表水可含有数百万分之一的天然和人造有机物质。天然有机物来自腐烂的植被。它们本质上是芳香族和酸性的,并且可以复合重金属,例如铁。这些污染物包括单宁,单宁酸,腐殖酸和富里酸。
铝通常以氢氧化铝形式存在,由铝酸钠或铝酸钠用于澄清或沉淀软化。如果铝絮状物通过过滤器,则将树脂涂在钠沸石软化剂中。用酸或苛性碱清洗即可将其除去。通常,铝在脱矿质系统中不是污垢,因为在正常再生期间铝从树脂中除去。
如果再生温度太低,则在强碱阴离子树脂中可能发生二氧化硅结垢,或者如果来自用于再生弱碱单元的SBA单元的废水含有过多的二氧化硅,则在弱碱树脂中发生二氧化硅结垢。在低pH水平下,二氧化硅的聚合可以在弱碱树脂中发生。在耗尽的强碱阴离子树脂中也可能存在问题。通过在温(120°F)苛性钠中长时间浸泡除去二氧化硅污垢。