陽離子交換劑

常用的陽離子交換劑有無機物離子交換劑，炭質離子交換劑和合成的強酸陽離子交換樹脂。由於沸石交換容量比較低，適用的條件比較窄（如允許使用温度為30℃，允許使用pH值範圍為6～8），已很少使用。現在用於鈉離子交換軟化的交換劑主要是磺化煤強酸陽離子交換樹脂。

一種含有酸性基團的有機萃取劑，即正磷酸分子中有一個或兩個羥基被烷基酯化或取代的化合物。主要有以下幾種類型：

這類萃取劑在非極性有機溶劑中（如脂肪烴、脂環烴、四氯化碳、苯等）呈二聚或多聚狀態。萃取金屬離子時，主要通過分子結構中一個（或兩個）氫離子與水相中金屬陽離子相互交換進行。其萃取機理與陽離子交換樹脂吸附金屬離子相類似，故有“液體陽離子交換劑”之稱。 這類萃取劑的萃取效率高，廣泛用於鈾、稀土元素的提取工藝以及鉭環元素的分離分析中。 ^[2] 

工業企業鍋爐房，常用的陽離子交換劑有兩種，就是磺化煤和沸石（又稱海綠砂）。

沸石有天然沸石及合成（人造）沸石兩種，天然沸石為淺綠灰色夾有黑紋的水成岩，我國撫順市東崗地區盛產天然沸石，質量很好，埋藏量也很豐富。上海化工廠生產的合成沸石為白色。

磺化煤是一種最低級的交換樹脂，它是用碎的焦煤經發煙硫酸（濃硫酸與18~20%SO₃的混合物）加熱處理而製成的，為黑色無光澤顆粒。

陽離子交換劑的特性中最主要的特性，就是它的交換能力及耗鹽量。交換能力有“全置能力”及“工作交換能力”之分。全置能力就是交換劑完全失效時的交換能力，實際應用時，由於對軟水殘留硬度有一定的要求，如工業企業鍋爐—般要求為0.1毫克當量/升以下，當達到此硬度時，雖然尚有部分離子交換劑還稍有交換能力，也停止工作而進行還原，按此時計算的交換能力稱為工作交換能力。

工作交換能力與以因素有關：

1、交換劑的顆粒度

同樣性質的交換劑，顆粒度越小交換能力越大，但顆粒度越小，同樣條件下過濾速度則降低。

2、水質及軟化要求

生水的硬度種類、含鹽量及Na⁺含量等對工作交換能力都有影響，如Na⁺含量越大則工作交換能力越小；如對軟水殘留硬度標準要求較高，則工作交換能力也降低。

3、離子交換器的構造

如與生水及鹽水分配是否均勻，交換器直徑與交換層高度的比例都有關係。同樣交換層高和直徑越小的交換器，工作交換能力越大。 ^[3] 

只要在水中存在少量的氧化劑，就會使離子交換劑受到氧化的影響，這不僅限制了它在含礦物水中繼被使用，而且還嚴重地污染了強鹼性陰離子交換樹脂，進而污染無鹽水。當採用Na₂SO₃或SO₂消除水中的氯後，陽離子交換樹脂的壽命實際上延長了，井且陰離子樹脂的污染以及質量差的水是減少或消除了。當供水是有機污染物的主要來源時，應事先予以適當處理，原水中的有機污染物對陰離子交換樹脂的污染，是並不十分嚴重的。

為了提高水的質量，在沒有檢查脱鹽器的運轉條件及陽離子交換樹脂情況前，不應該隨便翻換陰離子交換樹脂。若要了解氯的數量及其降低的程度，必須在流入液和流出液中分別進行氯的測定，如分析陽離子交換樹脂時，應採集交換柱上端約6寸以上的樣品，但也可以取得低些。若是混合牀，則應該把陽離子交換樹脂分出。假如陽離子交換樹脂是引起水質降低的原因，為防止它污染新的陰離子交換樹脂，可以考慮把它更換。

原水中的氯，主要會使陽離子交換樹脂發生降解。對於氧化劑的問題尚未完全瞭解，所以還不能用一種還原劑去改進，當苯乙烯型陽離子交換樹脂以氫式循環時，不論其交聯度如何，製備方法怎樣，均易遭受氧的侵害。温水比冷水更嚴重，含鹽量多的與含重金屬的，它們在水中如同催化劑一樣，能加速交換劑的降解。 ^[4]