『壹』 离子交换柱的工作原理是什么
离子复交换柱的原理制
采用离子交换方法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除，以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：
1、阳离子交换树脂：R—H+Na+→R-Na+H+
2、阴离子交换树脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：
RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O
由此可看出，水中的Nacl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物只有H2O，故达到了去除水中盐的作用。
3、混合离子交换柱（混床）：混床是装阳、阴树脂按一定比例（一般为1:2,以便阳、阴树脂同时达到交换终点而同时再生）装入混合柱而成，实际上它组合成了水中的H+和OH-立即生成电离度很小的水分子（H2O）,几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，故可以使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴床串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
『贰』 离子交换树脂的原理
离子交换树脂是人工合成的颗粒状有机高分子化合物，有交换剂本体（有机高聚物内，用R表示）和交换容基团两部分组成。可以分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类
可以通过硬水处理的过程来理解。硬水先后通过分别装有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的离子交换柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等阳离子和Clˉ等阴离子先后与交换树脂中德H+和OHˉ起例子交换作用，从而软化硬水。例子方程式为
阳离子交换树脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
阴离子交换树脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ
『叁』 离子交换树脂吸附的原理
离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。
阳离子交换树脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂，其结构式可简单表示为R—SO3H，式中R代表树脂母体，其交换原理为 2R—SO3H＋Ca2+——（R—SO3）2Ca＋2H+
这也是硬水软化的原理。
阴离子交换树脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团。它们在水中能生成OH-离子，可与各种阴离子起交换作用，其交换原理为
R—N（CH3）3OH＋Cl- ——R—N（CH3）3Cl＋OH-
由于离子交换作用是可逆的，因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤，可恢复到原状态而重复使用，这一过程称为再生。阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗；阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理，进行再生。
离子交换树脂的用途很广，主要用于分离和提纯。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。
『肆』 离子交换柱交换过程化学方程式
强酸型阳离子交换树脂：R-SO3H （有许多SO3H基团）
强碱型阴离子交换树脂：[R4N]OH （有许多内OH基团）
R-SO3H + M(+) = RSO3M + H(+) 将所有阳离容子吸附到树脂上，释放出H(+)；
[R4N]OH + X(-) = [R4N]X + OH(-) 将所有阴离子吸附到树脂上，释放出OH(-)；
H(+) + OH(-) = H2O 阳离子交换产生的H(+)与阴离子交换产生的OH(-)结合成水。
『伍』 交换树脂再生的过程实际上是什么过程
离子交换树脂的最大特点就是其交换性能的可逆性。
离子交换反应是可逆的。例如，当含有Na+的水通过RH型阳离子交换树脂时，发生如下交换反应：
RH + Na+ → RNa + H+
由于上述反应不断消耗RH型树脂，以致它已不能继续使水中的Na+被交换成H+时，为了恢复树脂的交换能力，可以用盐酸或硫酸通过该Na型树脂，由于离子交换反应是可逆的，树脂又可恢复到RH型的状态，其可逆反应可表示如下：
RH + Na+ ⇋ RNa + H+
当水中Na+多而树脂层RH型树脂多时，上式的平衡向右移动，反之，向左移动。
离子交换反应的可逆性，是离子交换树脂的重要而可贵的性质，它使离子交换树脂能够长期反复地使用。
『陆』 离子交换柱的工作原理
离子交换柱的工作原理是通过离子交换树脂来去除水中的离子态阳离子和阴离子。其基本过程可用以下两个方程式概括：阳离子交换树脂（R-H+Na+）与氯化钠（NaCl）反应为R-Na+H+，阴离子交换树脂（R-OH+Cl-）则转变为R-Cl+OH+。合并后，NaCl被树脂上的H+和OH-取代，生成的只是水（H2O），从而实现去盐效果。
离子交换柱是一种柱状压力容器，内置离子交换树脂。常见的材料包括耐腐蚀的玻璃、不锈钢或有机玻璃。根据再生方式，离子交换柱主要分为三种类型：体内再生混床，体外再生混床，和阴树脂外移再生混床。
- 体外再生混床适合处理小流量且对环保要求高的情况，但因其设备复杂、操作繁琐，使用较少。
- 体内再生混床和阴树脂外移再生混床适用于大流量场合，需要专门的操作人员和废水处理设施。体内再生混床操作简单，再生过程在混合床内进行，所需附属设备较少。
- 阴树脂外移再生混床则类似小型逆流再生固定床，阴树脂再生柱的构造与混合床相似，但再生柱厚度较小，便于操作。
总结来说，离子交换柱通过树脂的离子交换作用，有效地去除水中的盐分，根据不同再生方式，满足不同规模和需求的水质处理。
『柒』 为什么离子交换树脂复原的反应（CaR2+ 2Na+=2NaR+Ca2+）会自发进行
水的硬度主要由其中的阳离子：钙(Ca2+)、镁(Mg2+)离子构成。 当含有硬度的原水通过交换器的Na型树脂层时，水中的钙、镁离子被树脂吸附，同时释放出钠离子，这样交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水,当树脂吸附钙、镁离子达到一定的饱和度后，出水的硬度增大，此时软水器会按照预定的程序自动进行失效树脂的再生工作，利用较高浓度的氯化钠溶液(盐水)通过树脂，使失效的树脂重新恢复至钠型树脂。反应原理为：
2NaR + Ca2- → CaR2 +2Na
除盐水阴阳混床中阳树脂为H型，阴树脂为OH型，这样阳树脂交换了水中的阳离子，释放出H根离子，阴树脂交换了水中的阴离子，释放出OH根离子，阳树脂释放出的H+ 与阴树脂释放出的OH-结合生成水，反应原理为：
HR + Na+ → NaR + H+
ROH + Cl- → RCl + OH-
H+ + OH- → H2O