天然的离子交换剂有
粘土、
沸石、
淀粉、
纤维素、
蛋白质等,但实际应用中最主要的类别是
离子交换树脂,
离子交换膜等。离子交换树脂又分为酸性离子交换树脂、碱性离子交换树脂、中性离子交换树脂等。
离子交换的过程,就是交换剂中的离子与溶液中的离子实现总量上的等电荷互换,从而实现分离溶液中目标离子的效果。详见
离子交换树脂词条。
最早的离子交换法应用是从工业锅炉用水的处理开始的,水中所含的钙、镁离子会使锅炉结垢,导致锅炉效率降低,久之还有爆炸风险,人们先后采用天然泡沸石、磺化煤、离子交换树脂等解决了这一问题,也带动了离子交换法在其他水处理领域,尤其是饮用水处理领域的应用。常见的离子有
硬水软化处理。
金属盐、有机酸、胺、氨基酸等能够产生的离子都能够被吸附到离子交换剂上,进而富集,从而达到 分离的效果,这个方法在分离工程中应用广泛,尤其是在低浓度大批量样品的处理中效果显著。
离子交换剂分为酸性、碱性、中性等种类,而不少化学反应需要酸性、碱性等物质作为催化剂,离子交换剂大量易得,使用方便,分离容易,可以作为很好的传统酸碱催化剂替代品使用。