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离子交换树脂‌是一类具有离子交换功能的高分子材料，其吸附原理基于离子交换反应。离子交换树脂内部含有可交换的离子基团，这些基团可以与溶液中的离子发生交换作用，从而去除水中的离子杂质。

阳离子交换树脂的原理

阳离子交换树脂含有酸性基团，如磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等。当溶液通过阳离子树脂层时，树脂上的氢离子(H+)与溶液中的阳离子（如Na+、Ca2+等）进行交换，从而吸附溶液中的阳离子，生成酸性溶液。例如，苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到的强酸性阳离子交换树脂，其结构式为R—SO3H，反应式为2R—SO3H+Ca2+——(R—SO3)2Ca+2H+‌12。

阴离子交换树脂的原理

阴离子交换树脂含有碱性基团，如季胺基(-N(CH3)3OH)、胺基(—NH2)等。这些基团在水中生成OH-离子，与溶液中的阴离子（如Cl-、HCO3-等）进行交换，从而吸附溶液中的阴离子。例如，季胺基与氯离子(Cl-)的反应式为R—N(CH3)3OH+Cl-——R—N(CH3)3Cl+OH-‌12。

再生过程

由于离子交换作用是可逆的，使用过的离子交换树脂可以通过适当的再生过程恢复到原状态并重复使用。阳离子交换树脂可以用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗再生；阴离子交换树脂则可以用氢氧化钠等溶液处理再生‌。

应用领域

离子交换树脂广泛应用于各个领域，包括硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。不同类型的离子交换树脂适用于不同的应用场景，例如强酸性阳离子交换树脂用于工业废水处理和冶金，弱酸性阳离子交换树脂用于制药和稀有元素分离‌。

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