简述离子交换原理

  离子交换是以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分离方法。广泛采用人工合成的离子交换树脂作为离子交换剂，它是具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子电解质。根据树脂骨架上的活性基团的不同，可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂等。用于离子交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的交联度和溶胀作用，而且交换容量和稳定性要高。

    按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
    阳离子交换树脂大都含有磺酸基（-SO3H）、羧基（-COOH）或苯酚基（-C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R-SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 
     2R-SO3H+Ca2+----（R-SO3）2Ca+2H+
    这也是硬水软化的原理。
    阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH₃）₃OH]、胺基（-NH₂）或亚胺基（-NH₂）等碱性基团。它们在水中能生成OH^-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为：
    R-N（CH₃）₃OH+Cl^- ----RN（CH₃）₃Cl+OH^-