將離子性官能基結合在樹脂(有機高分子)上的材料,稱之為 “離子交換樹脂”。 樹脂表面帶有磺酸 (sulfonic acid) 者,稱為陽離子交換樹脂,而帶有四級氨離子的,則為陰離子交換樹脂。由於離子交換樹脂可以有效去除水中陰陽離子,所以經常使用於純水、超純水的製造程序中。(見下圖)

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離子交換樹脂上的官能基雖可去除原水 (Feed water) 中的離子,但隨著使用一段時間之後,因官能基的飽和而導致去離子效率的降低,引發水質劣化的缺點。此外,離子交換樹脂本身也是有機物質,使用中會受到氧化分解、機械性破裂、擔體流出而造成有機物質的溶出。此外,帶有電荷的有機物質也會受到離子交換樹脂的吸附,使離子交換樹脂很容易受到有機物質的汙染 (Fouling)。而有些微生物由於菌體表面帶著負電,也會被陽離子交換樹脂所吸附,樹脂表面因而成為微生物的繁殖場地,造成純水的汙染。在此同時,微生物所產生的代謝產物也會成為有機物質的汙染來源。這些都是使用離子交換樹脂時,引發水質劣化而不可不注意的地方。

通常失去離子去除能力(飽和)的離子交換樹脂,雖然可以經由酸鹼藥劑的作用來再生,達到重複使用的目的,但若因為有機物質的吸附(汙染)而造成效率不好時,樹脂的去除性能就會降低。此外,依再生用化學藥劑的品質不同也會有離子交換樹脂本身被汙染的風險。因此,超純水系統所使用的離子交換樹脂幾乎是不能進行再生處理的。

優點:

缺點:

  • 無機離子的去除能力優良。
  • 具再生能力,且裝置簡單。
  • 純化(交換)容量有一定的限制、
    水質會起伏。
  • 樹脂會有有機物溶出的情形。
  • 樹脂表面會有微生物的増殖。
  • 樹脂的崩解碎片等會造成水中顆粒的増加。
  • 樹脂的再生過程較麻煩。