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离子交换是一种可逆的化学反应，其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物，而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点，其中带正电离子（阳离子）或带负电离子（阴离子）的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
离子交换树脂的几何形状，尺寸和结构可以在不同类型之间变化。大多数离子交换树脂交换系统使用由微小的多孔微珠组成的树脂床，尽管一些系统（例如用于电渗析的系统）使用片状网状树脂。离子交换树脂珠通常是小的和球形的，半径仅为0.25至1.25毫米。根据应用和系统设计，树脂珠粒可具有均匀的粒度或高斯尺寸分布。大多数应用使用凝胶树脂珠，具有半透明的外观，并提供高容量和化学效率。大孔树脂由于其不透明的白色或黄色外观而可识别，通常保留用于苛刻的条件，因为它们具有相对较高的稳定性和耐化学性。
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。
什么是树脂再生？
随着时间的推移，污染物离子与离子交换树脂中的所有可用交换位点结合。一旦树脂耗尽，通过所谓的再生循环将其恢复以供进一步使用。在再生循环期间，通过施加浓缩的再生溶液基本上逆转离子交换反应。根据树脂的类型和手头的应用，再生剂可以是盐，酸或苛性碱溶液。随着再生循环的进行，离子交换树脂释放污染物离子，将它们交换为再生溶液中存在的离子。污染物离子将作为再生剂流出物流的一部分离开树脂系统，并且需要被适当地排出。
铁可以作为亚铁或三价无机盐或作为隔离的有机络合物存在于水中。亚铁在树脂中交换，但三价铁不溶，不会。三价铁涂层阳离子树脂，防止交换。使用酸或强还原剂来除去这种铁。有机结合的铁通过阳离子单元并污染阴离子树脂。将其与有机材料一起除去。存在于某些井水中的锰以与铁相同的方式污染树脂。
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。
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