化学词典告诉你离子交换柱的原理和使用方法。所谓离子交换柱，就是在同一交换装置中填充一定比例的阳阴交换树脂，交换和去除流体中的离子。离子交换柱技术广泛应用于水处理领域。如水质软化、除盐、高纯水制备、工业废水处理、重金属及贵金属回收等。水质软化工艺广泛应用于锅炉等领域。
离子交换柱的原理
采用离子交换法，可以去除水中离子态的阳阴离子，用氯化钠去除（NaCl）代表水中无机盐，水质除盐的基本反应可以用以下方程表达：
1、阳离子交换树脂：R—H Na →R-Na H
2、阴离子交换树脂：R—OH CL-→R-CL OH
阴离子交换树脂的总体反应可以写成：
RH ROH NaCL—RNa RCL H2O
由此可见，水中的Nacl被树脂上的H分别使用 用OH-代替，反应生成物只有H2O，从而达到去除水中盐的效果。
3、混合离子交换柱(混床)：混床按一定比例安装阳和阴树脂(一般为1):2.将阳、阴树脂同时达到交换终点，同时再生)放入混合柱中，实际上组合成水中的H 和OH-立即产生电离度小的水分子(H2O）,阳床或阴床交换时几乎没有反交换现象，因此交换反应可以非常彻底地进行，因此，混合床的出水水质优于由阳、阴床组成的复合床所能达到的水质，能产生相当高纯度的成品水。
使用离子交换柱的方法
在分析工作中，为了分离或丰富某种离子。通常采用动态交换。该交换方法在交换柱中进行，其操作过程如下。
(一)树脂的选择和处理
强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂在化学分析中应用最广泛。交换树脂颗粒在生产过程中的尺寸往往不够均匀，因此在使用过程中应首先筛选，以去除过大和过小的颗粒拉力。也可以用水泡膨胀，然后用筛子在水中选择一定尺寸的颗粒备用。一般商品树脂韧性含有一定量的杂质，因此在使用前必须净化各种杂质，然后用蒸馏水清洗至中性。这样就可以在活性基团中获得可交换的H 或Cl-氢阳离子交换树脂或氯阴离子交换树脂。如果需要钠阳离子交付，如果需要钠阳离子交付 氢型阳离子交换树脂用NaCL代替树脂。
(二)装柱
离子交换通常在离子交换柱中进行。离子交换柱一般由玻璃制成。装置交换柱时，先在交换柱下端铺一层玻璃丝，倒入少量水，然后倒入带水的树脂，树脂下沉形成交换层。安装柱时，应防止树脂层中的气泡，以免在交换过程中与树脂完全接触试液。树脂的高度一般约为柱高的90%。为了防止树脂在添加试液时被冲起，在柱子上 上端还应铺一层玻璃纤维。换枝后，用蒸馏水冲洗，关闭活塞备用。应注意树脂不能暴露在水面上，因为树脂暴露在空气中，当添加溶液时，树脂间隙会产生气体拥抱，使交换不完全。滴定管也可以代替交换柱。
(三)交换
将试液添加到交换柱上，用活塞控制一定流速进行交换。一段时间后，上层树脂全部交换，下层不交换，中间部分交换，称为“交界层”。随 随着交换的进行，交界层逐渐向下移动，当交换离子开始出现在流出液中时，称为开始泄漏点（也称为泄漏点或突破点）。此时，交换柱上交换离子的数量称为开始泄漏。到达开始泄漏点时，交界层下端刚到达交换柱底部，交换层中没有交换树脂，因此开始泄漏总是小于总交换量。
(四)洗脱
交换后，一般用蒸馏水冲洗残留溶液，然后用适当的洗脱液冲洗。洗脱过程中，上层交换的离子先洗脱，下层未交换的树脂后再交换。因此，最初洗脱液中交换离子的浓度等于零。随着洗脱液的进行，洗脱液的离子浓度逐渐增加，达到最大值后逐渐降低。完全洗脱后，洗出的离子浓度等于零。
HCL溶液常用作阳离子交换树脂的洗脱液，洗脱后树脂转为氢型；NACL或NAOH溶液常用作阴离子交换树脂的洗脱液。洗脱后，树脂转为氯型或氢氧型。因此，洗脱后的树脂已经再生，可以用蒸馏水再次使用。
