我國(guó)每天排放大量的工業(yè)的廢水，對(duì)江河湖海造成嚴(yán)重的污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)27主要河流，大多數(shù)被嚴(yán)重污染，有些河流中含酚，汞普遍超過(guò)指標(biāo)數(shù)倍，乃至數(shù)十倍，使許多盛產(chǎn)魚(yú)蝦的河流的魚(yú)產(chǎn)量大幅度下降。水質(zhì)污染，加劇了北方缺水地區(qū)的水源緊張程度。南方由于大量工廠沒(méi)有節(jié)制的排放重金屬?gòu)U水，也導(dǎo)致了水質(zhì)的嚴(yán)重污染，造成長(zhǎng)江流域的水的污染。

　　在環(huán)境污染中，工業(yè)廢水的污染影響最大，20世紀(jì)60年代以來(lái)，世界上水體污染達(dá)到極為嚴(yán)重的程度，震驚世界的幾起公害事件相繼發(fā)生，引起了科學(xué)界和政界的重視，保護(hù)環(huán)境，治理污染成了人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。

　　因此，重金屬?gòu)U水的治理刻不容緩，重金屬是一種永久性的污染物。對(duì)于重金屬?gòu)U水，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚紫葢?yīng)該設(shè)法減少?gòu)U水量，盡量回收其有用金屬，廢水適當(dāng)處理后實(shí)行循環(huán)利用，盡可能不排或少排廢水。對(duì)必須排放的廢水進(jìn)行凈化處理，使之達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)處理產(chǎn)生的污泥和濃縮液，如無(wú)回收利用價(jià)值，也應(yīng)該進(jìn)行無(wú)害化處理，以免二次污染。而在重金屬?gòu)U水的治理方法中，離子交換法是最為常見(jiàn)，且處理效果較好的一種方法。

　　離子交換現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于十八世紀(jì)中期，發(fā)現(xiàn)人為湯普森，后為J.托馬斯.韋（J.Thomas Way）全面研究，而在離子交換劑的發(fā)展進(jìn)程過(guò)程中的最重要事件，乃是1935年B.A.亞當(dāng)斯（Adams）和H.L.霍姆斯（Holmes）研究合成了具有離子交換功能的高分子材料，即第一批離子交換樹(shù)脂—聚酚醛系強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和聚苯胺醛系弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。后來(lái)，由霍姆斯和當(dāng)時(shí)德國(guó)I.G.染料工業(yè)公司對(duì)以上離子交換樹(shù)脂進(jìn)行了改進(jìn)并投入工業(yè)生產(chǎn)。隨后的幾年內(nèi)，還發(fā)展了多種類(lèi)別的縮聚型離子交換樹(shù)脂并在水處理方面得到應(yīng)用。

　　離子交換樹(shù)脂的大發(fā)展主要是在二次世界大戰(zhàn)以后。當(dāng)時(shí)美國(guó)和英國(guó)一些公司廣泛進(jìn)行了合成離子交換樹(shù)脂的研究工作，G.F.達(dá)萊利奧（D Alelio）成功地合成了聚苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，在此基礎(chǔ)上又陸續(xù)開(kāi)發(fā)了交換容量高，物理—化學(xué)穩(wěn)定性好的其他聚苯乙烯系離子樹(shù)脂，相繼又開(kāi)發(fā)了聚丙烯酸系陽(yáng)離子樹(shù)脂。這時(shí)，離子交換樹(shù)脂已成為一類(lèi)新型高分子材料，人們認(rèn)識(shí)到，用它可以比較簡(jiǎn)單地達(dá)到離子性物質(zhì)的分離，純化和濃縮的目的，而不求助于結(jié)晶和消耗熱能的蒸發(fā)等工藝。

　　六十年代，離子交換樹(shù)脂的發(fā)展又取得了重要突破，柯寧等采用E.F.梅特茲南（Meitzner）和J.A.奧林（Oline）發(fā)明的聚合新方法，合成了一系列物理結(jié)構(gòu)和過(guò)去完全不同的大孔結(jié)構(gòu)離子交換樹(shù)脂，該類(lèi)樹(shù)脂很快在美國(guó)羅姆—哈斯公司（Rohm and Hass）和西德拜耳公司（Bayer）投入生產(chǎn)。這類(lèi)樹(shù)脂除具有普通離子交換樹(shù)脂的交換基團(tuán)外，同時(shí)還有像無(wú)機(jī)和碳質(zhì)吸附劑及催化劑那樣的大孔型毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)，使離子交換樹(shù)脂兼具了離子交換和吸附的功能，為離子交換樹(shù)脂的廣泛應(yīng)用開(kāi)辟了新的前景。

　　離子交換樹(shù)脂和它的應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展一直是相互促進(jìn)，相互依賴的。隨著離子交換樹(shù)脂的發(fā)展，樹(shù)脂應(yīng)用技術(shù)也在不斷改善，開(kāi)始是間歇式工藝，很快就發(fā)展到固定床工藝，六十年代后逆流技術(shù)及連續(xù)式離子交換工藝，雙層床技術(shù)等獲得了很快的發(fā)展，這些新的應(yīng)用和工藝的開(kāi)發(fā)，使離子交換樹(shù)脂在許多領(lǐng)域的應(yīng)用更加有效和經(jīng)濟(jì)。七十年代后，人們正以極大的興趣，注意著熱再生離子交換技術(shù)的發(fā)展。隨著高分子化學(xué)的發(fā)展，離子交換的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在給水處理中，可用于水質(zhì)軟化和脫鹽，制取軟化水，純水和超純水。在廢水處理中，可除去廢水中的某些有害物質(zhì)，回收有價(jià)值化學(xué)物品，重金屬和稀有元素，在國(guó)防，化工，生物制藥等方面，能有效地進(jìn)行分離，濃縮，提純等功能。

　　離子交換是靠交換劑本身所帶的能自由移動(dòng)的離子與被處理的溶液中的離子通過(guò)離子擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。推動(dòng)離子交換的動(dòng)力是離子間的濃度差和交換劑上的功能基對(duì)離子的親和能力，這就是離子交換的基本原理。

　　離子交換是可逆反應(yīng)，其反應(yīng)式可表達(dá)為

　　 RH＋M＋←→RM＋H＋

　　 交換 交換 飽和樹(shù)脂 離子 樹(shù)脂

　　在平衡狀態(tài)下，樹(shù)脂中及溶液中的反應(yīng)物濃度符合下列關(guān)系式

　　 （[RM][H+]）/（[RH][M+]）=K

　　K是平衡常數(shù)。K大于1，表示反應(yīng)能順利地向右方進(jìn)行。K值越大，越有利于交換反應(yīng)，而不利于逆反應(yīng)。K值的大小能定量地反映在離子交換劑對(duì)某兩個(gè)固定離子交換選擇性的大小。

　　在重金屬?gòu)U水的離子交換法處理過(guò)程中，由于工業(yè)廢水種類(lèi)繁多，水質(zhì)復(fù)雜，故應(yīng)考慮工業(yè)廢水水質(zhì)對(duì)離子交換的影響。

　　1.懸浮雜質(zhì)和油類(lèi)的影響

　　廢水中所含懸浮物和油類(lèi)會(huì)堵塞樹(shù)脂內(nèi)部的孔隙，使樹(shù)脂的交換容量降低，因此，廢水在進(jìn)入離子交換柱只前應(yīng)進(jìn)行過(guò)濾等預(yù)處理，以去除懸浮雜質(zhì)和油類(lèi)。

　　2.溶解鹽類(lèi)的影響

　　有些工業(yè)廢水所含溶解雜質(zhì)中除了少量（或微量）有毒物質(zhì)外，還含有大量的一般鹽類(lèi)，這些鹽對(duì)離子交換有重要影響。一般當(dāng)溶解鹽類(lèi)含量超過(guò)1000～2000mg/L時(shí)，將大大縮短樹(shù)脂的工作周期，因此這種廢水不適宜采用離子交換法處理

　　3.PH值的影響

　　PK值對(duì)離子交換有兩方面的影響：第一，影響某些離子在廢水中的存在形態(tài)。第二，影響樹(shù)脂交換基團(tuán)的離解，如強(qiáng)酸，強(qiáng)堿性樹(shù)脂的交換基團(tuán)不受PH的限制，它們可以在各種PH值的廢水處理中，而弱酸，弱堿性樹(shù)脂則不然，其交換基團(tuán)的離解與PH值關(guān)系很大。如羧酸型（—COOH）陽(yáng)樹(shù)脂，只有在PH＞4時(shí)才顯示交換性，且PH值越大，交換能力越強(qiáng)（當(dāng)PH=5時(shí)。交換容量為0.5當(dāng)量/g樹(shù)脂，在在PH=8～9時(shí)，其交換容量可達(dá)9mg 當(dāng)量/g 樹(shù)脂）。同樣，弱堿性陰樹(shù)脂只有在PH值比較低的條件下，才能得到比較好的交換效果。

　　4.溫度的影響

　　工業(yè)廢水的溫度一般都比較高，這雖然可提高內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散速度，加速離子交換反應(yīng)，但溫度過(guò)高就可能引起樹(shù)脂的分解。每一種樹(shù)脂都有一定的耐熱性能，如果廢水溫度超過(guò)其高限度，在進(jìn)入交換樹(shù)脂以前應(yīng)采取降溫措施。

　　5.高價(jià)金屬離子的影響

　　有些廢水常含有大量高價(jià)金屬離子（如Fe3+ Al3+ Cr3+等），他們與樹(shù)脂交換基團(tuán)的固定離子有較強(qiáng)的結(jié)合力，可以優(yōu)先被交換，因此在只要求去除這些離子的情況下，可采用較大的流速而不影響交換效果。這對(duì)離子交換是有利的，但它們交換到樹(shù)脂上去以后，再生洗脫則比較困難。容易引起樹(shù)脂“中毒”。降低樹(shù)脂的工作交換容量。

　　6.氧化劑和高分子有機(jī)物的影響

　　有些廢水中含有各種氧化劑（如Cl2 O2 H2Cr2O7 HNO3等）和高分子有機(jī)物，造成樹(shù)脂被氧化破壞和有機(jī)污染，使樹(shù)脂的使用壽命縮短或工作交換容量降低。

　　綜上所述，在廢水處理中，離子交換主要用于回收和去除廢水中金，銀，銅，鎘，鉻，鋅等金屬離子，對(duì)于凈化放射性廢水及有機(jī)廢水也有應(yīng)用。離子交換法優(yōu)點(diǎn)為：離子的去除效率高，設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作容易控制。目前在應(yīng)用中存在的問(wèn)題是：應(yīng)用范圍還受到離子交換樹(shù)脂品種，產(chǎn)量，成本的限制，對(duì)廢水的預(yù)處理要求較高，離子交換樹(shù)脂的再生及再生液的處理有時(shí)也是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。