陽離子交換柱是在高純度的惰性硅膠表面鍵合一種新型的聚合磺酸基陽離子交換配位體。這種*的鍵合結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定的聚合包膜結(jié)構(gòu)，比普通的聚合物離子交換柱柱效更高，且具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和重現(xiàn)性。離子交換柱技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。如水質(zhì)軟化、除鹽、高純水制取、工業(yè)廢水處理、重金屬及貴重金屬回收等等。水質(zhì)軟化過程在鍋爐等方面的得到廣泛的應(yīng)用。
陽離子交換柱的使用方法
分析工作中，為了分離或富集某種離子。一般采用動態(tài)交換。這種交換方法在交換柱中進(jìn)行，其操作過程如下。
(一)交換
將試液加到交換柱上，用活塞控制一定的流速進(jìn)行交換。經(jīng)過一段時間之后，上層樹脂全部被交換、下層未被交換，中間則部分被交換，這一段稱為“交界層”。隨著交換的進(jìn)行，交界層逐漸下移，至流出液中開始出現(xiàn)交換離子時，稱為始漏點(亦稱泄漏點或突破點)，此時交換柱上被交換離子的物質(zhì)的量數(shù)稱為始漏量。在到達(dá)始漏點時，交界層的下端剛到達(dá)交換柱的底部，而交換層中尚有未被交換的樹脂存在，所以始漏量總是小于總交換量。
(二)裝柱
進(jìn)行離子交換通常在離子交換柱中進(jìn)行。離子交換柱一般用玻璃制成，裝置交換柱時，先在交換柱的下端鋪上一層玻璃絲，灌入少量水，然后傾入帶水的樹脂，樹脂就下沉而形成交換層。裝柱時應(yīng)防止樹脂層中存留氣泡，以免交換時試液與樹脂無法充分接觸。樹脂高度一般約為柱高的90%。為防止加試液時樹脂被沖起，在柱的上端亦應(yīng)鋪一層玻璃纖維。交換枝裝好后，再用蒸餾水洗滌，關(guān)上活塞，以備使用。應(yīng)當(dāng)注意不能使樹脂露出水面，因為樹脂露于空氣中，當(dāng)加入溶液時，樹脂間隙中會產(chǎn)生氣抱，而使交換不*。交換柱也可以用滴定管代替。
(三)樹脂的選擇和處理
在化學(xué)分析中應(yīng)用多的為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。生產(chǎn)上出廠的交換樹脂顆粒大小往往不夠均勻，故使用時應(yīng)當(dāng)先過篩以除去太大和太小的顆拉，也可以用水泡脹后用篩在水中選取大小一定的顆粒備用。一般商品樹脂韌含有一定量的雜質(zhì)，所以在使用前必須進(jìn)行凈化各種雜質(zhì)，然后用蒸餾水洗滌至中性。這樣就得到在活性基團(tuán)上含有可被交換的H+或Cl-的氫型陽離子交換樹脂或氯型陰離子交換樹脂。如果需要鈉型陽離子交換樹脂，則用NaCl處理氫型陽離子交換樹脂。
(四)洗脫
當(dāng)交換完畢之后，一般用蒸餾水洗去殘存溶液，然后用適當(dāng)?shù)南疵撘哼M(jìn)行洗脫。在洗脫過程中、上層被交換的離子先被洗脫下來，經(jīng)過下層未被交換的樹脂時，又可以再度被交換。因此初洗脫液中被交換離子的濃度等于零，隨著洗脫的進(jìn)行，洗出液離子濃度逐漸增大，達(dá)到大值之后又逐漸減小，至*洗脫之后，被洗出之離子濃度又等于零。
對于陽離子交換樹脂常采用HCl溶液作為洗脫液，經(jīng)過洗脫之后樹脂轉(zhuǎn)為氫型；陰離子交換樹脂常采用NaCl或NaOH溶液作為洗脫液，經(jīng)過洗脫之后，樹脂轉(zhuǎn)為氯型或氫氧型。因此洗脫之后的樹脂已得到再生，用蒸餾水洗滌干凈即可再次使用。
