离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲合能力。
离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器及混合离子交换器等。阳离子交换器主要用于去除水中的阳离子，软水器即属于阳离子交换器的一种，阴离子交换器主要用于去除水中的阴离子，混合离子交换（简称混床）是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。
当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO-等离子）与交换柱中的阳树脂的H+和阴树脂的OH-进行交换，从而达到脱盐的目的。阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。阳树脂包括强酸和弱酸性两种，阴树脂包括强碱和弱碱性两种。同一种树脂对不同离子的亲和能力不同，对亲和能力强的离子优先选择，因此应根据所要除去的离子的不同来选择合适的树脂类型。
离子交换有广泛的应用领域。在给水处理中，可用于水质软化和脱盐，制取软化水、纯水和超纯水；在废水处理中，可除去废水中的某些有害物质，回收有价值化学品、重金属和稀有元素；在国防、化工、生物制药等方面，能有效的进行分离、浓缩及提纯等功能。
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