离子交换树脂是高分子化合物，所以它们的结构和性能因制造工艺的不同而不同，为此，对于商品离子交换树脂的性能，必须用一系列指标加以说明。

    同一类型的离子交换树脂，其交联剂加入量的多少，对产品的物理化学性能有很大的影响，一般加交联剂多（即交联度大）的树脂，由于许多苯乙烯链都被交联成网状，所以其产品有网孔小、机械强度大和稳定性较好等特点，其特点是交换容量较小。

     一、物理性能

     1、外观

      ⑴ 颜色。离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，依其组成的不同，呈现的颜色也各异，苯乙烯系均呈黄色，其他也有黑色及赤褐色的。树脂的颜色稍深。树脂在使用中，由于可交换离子的转换或受杂质的污染等原因，其颜色会发生变化，但这种变化不能确切表明它发生了什么改变，所以只可以作为参考。

      ⑵ 形状。离子交换树脂一般均呈球形。树脂呈球状颗粒数占颗粒总数的百分率，称为圆球率。对于交换柱水处理工艺来说，圆球率愈大愈好，它一般应达90%以上。

      树脂圆球率的测定方法，是先将树脂在60℃烘干、称重，然后慢慢倒在倾斜10°的玻璃上端，让树脂分散地向下自由滚动，将滚动下来的树脂再称重，后者与前者比值的百分数即为圆球率。

       2、粒度

      树脂颗粒的大小对水处理的工艺过程有较大的影响。颗粒大，交换速度就慢；颗粒小，水通过树脂层的压力损失就大。如果各个颗粒的大小相差很大，则对水处理的工艺过程是不利的。这首先是因为小颗粒堵塞了大颗粒间的孔隙，水流不匀和阻力增大；其次，在反洗时流速过大会冲走小颗粒树脂，而流速过小，又不能松动大颗粒。用于水处理的树脂颗粒粒径一般为0.3～1.2mm。树脂粒度的表示法和过滤介质的粒度一样，可以用有效粒径和不匀系数表示。

      3、密度

      离子交换树脂的密度是水处理工艺中的实用数据。例如在估算设备中树脂的装载量，需要知道它的密度。离子交换树脂的密度有以下几种表示法。

    （1）干真密度。干真密度即在干燥状态下树脂本身的密度：

                    干真密度 ＝    g/mL

           此值一般为1.6左右,在实用意义不大,常用在研究树脂性能方面。

     （2）湿真密度。湿真密度是指树脂在水中经过充分膨胀后，树脂颗粒的密度：

                    湿真密度 ＝  g/mL

    （3）湿视密度.湿视密度是指树脂在水中充分膨胀后的堆积密度:

                     湿视密度 ＝  g/mL

      湿视密度用来计算交换器中装载树脂时所需湿树脂的质量,此值一般在0.60～0.85之间。阴树脂较轻，偏于下限；阳树脂较重，偏于上限。

      4、含水率

     离子交换树脂的含水率是指它在潮湿空气中所保持的水量，它可以反映交联度和网眼中的孔隙率。树脂的含水率愈大，表示它的孔隙率愈大，并联度愈小。

     5、溶胀性

     当将干的离子交换树脂浸入水中时,其体积常常要变大,这种现象称为溶胀。

     影响溶胀率大小的因素有以下几种：

    （1）溶剂。树脂在极性溶剂中的溶胀性,通常比在非极性溶剂中强。

    （2）交联度。高交联度树脂的溶胀能力较低。

    （3）活性基团。此基团愈易电离，树脂的溶胀性愈强。

    （4）交换容量。高交换容量离子交换树脂的溶胀性要比低交换容量的强。

    （5）溶液深度。溶液中电解质浓度愈大，由于树脂内外溶液的渗透压差减小，树脂的溶胀率愈小。

    （6）可交换离子的本质。可交换的水合离子半径愈大，其溶胀率愈大，故对于强酸和强碱性离子交换树脂，溶胀率大小的次序为：

                H＋＞Na＋＞NH4＋＞K＋＞Ag＋

              OH－＞HCO3≈CO32-＞SO42-＞Cl-

     一般，强酸性阳离子交换树脂由Na转变成H型，强碱性阴离子交换树脂由Cl型转变成OH型，其体积均增加约5%。

     由于离子交换树脂具有这样的性能，因而在其交换和再生的过程中会发生胀缩现象，多次的胀缩就容易促使树脂颗粒碎裂。

     6、耐磨性

     交换树脂颗粒在运行中，由于相互磨轧和胀缩作用，会发生碎裂现象，所以其耐磨性是一个影响其实用性能的指标。一般，其机械强度应能保证每年的树脂耗损量不超过3%～7%。

     7、 溶解性

     离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物，但在产品中免不了会含有少量低聚物。因这些低聚物较易溶解，所以其应用的zui初阶段。这些物质会逐渐溶解。

     离子交换树脂在使用中，有时也会发生转变成胶体渐渐溶入水中的现象，即所谓胶溶。促使胶溶的因素有：树脂的交联度小、电离能力大、离子的水合半径大，有时还有受高温或被氧化的影响。特别是强碱性阴树脂，它会因化学降解而产生胶溶现象。

     所以在运行中要密切注意其运行条件：如离子交换树脂处于蒸馏水中要比在盐溶液中易胶溶，Na型比Ca型易胶溶。离子交换器备用后刚投入运行时，有时发生出水带色的现象，就是胶溶的缘故。

     8、 耐热性

     各种树脂所能承受的温度都有限度，超过此温度，树脂热分解的现象就很严重。由于各种树脂的耐热性能不一，所以对每种树脂能承受的zui高温度，应由鉴定试验来确定。一般阳树脂可耐100℃或更高的温度；阴树脂，强碱性的约可耐60℃，弱碱性的可耐80℃以上。通常，盐型要比酸型或碱型稳定。

     9、 抗冻性

     根据对各种树脂在－20℃的抗冻性试验，发现大孔型树脂的搞冻性优于凝胶型树脂，实际上冰对大孔型树脂没有影响。凝胶型阳树脂的抗冻性不如阴树脂。无论阴、阳树脂，机械强度好的（磨后圆球率高），抗冻性能也好。进行滤干外部水分的001×7阳树脂10周期（冻干24h，再*解冻24h为1周期）的测定，发现磨后圆球率有所下降，裂球率提高，冰冻对浸在水中的001×7阳树脂的磨后圆球率几乎无影响；201×7阴树脂不管滤干外部水分、还是浸在水中冰冻，磨后圆球率和裂球率均变化不大，表明阴树脂韧性较强。 

     10、 耐辐射性能

     在有核反应堆的企业中，所用离子交换剂的抗辐射性是很重要的。一般而论，无机离子交换剂的耐辐射性能较好，而树脂均易降解，其中又以阴树脂为严重。

     11、导电性

     干燥的离子交换树脂不导电，纯水也不导电，但用纯水润湿的离子交换树脂可以导电，所以这种导电属于离子型导电。这种导电在离子交换膜及树脂的催化作用上很重要。

     二、化学性能

     离子交换树脂的化学性能，有离子交换、催化和形成络盐等。对于水处理来说，以离子交换zui为重要。今将有关离子交换方面的性能叙述于下。

     1、 离子交换反应的可逆性

     离子交换反应是可逆的，例如当以含有硬度的水通过H型离子交换树脂时，其反就如下式：

               2RH ＋ Ca2＋  →  R2Ca ＋ 2H＋

     当反应进行到失效后，为了恢复离子交换树脂的交换能力，就可以利用离子交换反应的可逆性，用硫酸或盐酸溶液通过此失效的离子交换树脂，以恢复其交换能力，其反应如下：

               R2Ca ＋ 2H＋   →  2RH ＋ Ca2＋

     这两种反应，实质上就是可逆反应式（1－1）化学平衡的移动。当水中Ca2＋和H型离子交换树脂多时，反应正向进行，反之，则逆向进行。

              2RH ＋ Ca2＋   →  R2Ca ＋ 2H＋    （1－1）

     离子交换反应的可逆性，是离子交换树脂可以反复使用的重要性质。

     2、酸、碱性

     H 型阳离子交换树脂和OH型阴离子交换树脂的性能与电解质酸、碱相同，在水中有电离出H＋和OH－的能力。因此，根据此能力的大小可以有强弱之分。例如

     磺酸型是强酸性离子交换树脂

     羧酸型是弱酸性离子交换树脂

     季胺型是强碱性离子交换树脂

     伯胺、仲胺和叔胺型是弱碱性离子交换树脂：

     也有些离子交换树脂介于上述强弱之间，例如－PO3H2（膦酸基）型离子交换树脂就是中等酸性的。 

     强酸性H 型交换树脂在水中电离出H＋的能力较大，所以它很容易和水中其他各种阳离子进行交换反应；而弱酸性H 型交换树脂在水中电离出的H＋能力较小，故当水中有一定量的H＋时，就显示不出交换反应。强碱性和弱碱性阴离子交换树脂的情况与此相似。

      3、中和与水解

      离子交换树脂的中和与水解的性能和通常的电解质一样。H离子交换树脂和碱溶液会进行中和反应，如强酸性H离子交换树脂和强碱NaOH相遇，则中和反应进行得很*，如下式：

               RSO3H ＋ NaOH   →  RSO3Na ＋ H2O

     因此，H型离子交换树脂酸性的强弱，和一种化合物酸性的强弱一样，可用测定滴定曲线的办法求得。

     它的水解反应也和通常电解质的水解反应一样，当水解产物有弱酸或弱碱时，水解度就较大，如下式：

              RCOONa ＋ H2O   →   RCOOH ＋ NaOH

               RNH3Cl ＋ H2O   →    RNH3OH ＋ HCl

     所以，具有弱酸性基团和弱碱性基团的离子交换树脂的盐型，容易水解。

     4、离子交换树脂的选择性

     离子交换树脂吸着各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸着，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些离子很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。选择性会影响到离子交换树脂的交换和再生过程，故在实际应用中是一个很重要的问题。

     影响离子交换树脂选择性的因素很多，例如交换离子的种类、树脂的本质、溶液的浓度等。离子交换的选择性实际上是离子交换平衡的一种表现。

     5、交换容量

     离子交换树脂的交换容量表示其可交换离子量的多少。其表示单位有以下两种：一是质量表示法，即单位质量离子交换树脂吸着能力，通常用mmol/g表示；另一种是体积表示法，即单位体积离子交换树脂的吸着能力，通常用mmol/m3表示。

     在表示交换容量时，应把交换树脂上可交换离子的形态阐述清楚，因为离子交换树脂形态不同，其质量和体积也不相同。为了统一起见，一般是阳离子交换树脂以Na型为准（也有以H型为准的），阴离子交换树脂以Cl型为准。必要时，应标明其离子形态。

     今将常用的全交换容量、工作交换容量和平衡交换容量叙述如下：

    （1） 全交换容量（Q）。此指标表示离子交换树脂中所有活性基团的总量，即将树脂中所有活性基团全部再生成某种可交换的离子，然后测定其全部交换下来的量。对于同一种离子交换树脂来说，它是常数。这种交换容量主要用于离子树脂的研究方面。

    （2）工作交换容量（QG）。工作交换容量是在交换柱中，模拟水处理实际运行条件下测得的交换容量，就是把离子交换树脂放在动态交换柱中，通过需要处理的水，直到滤出液中有要交换的离子漏出为止所发挥出的交换容量，称为工作交换容量。影响工作交换容量的因素甚多：如进水中离子的浓度、交换终点的控制指标、树脂层的高度、水流速度等。此外，通常为了节约再生剂的用量，交换剂并不能得到*再生，这也会对工作交换容量有很大影响。所以在测定工作交换容量时，应明确规定这些运行条件，或根据设备情况、原水水质和对出水水质的要求等，通过试验来测定。工作交换容量常用体积表示法，即mmol/m3或mol/L。

     显然，离子交换树脂的再生程度对其交换容量有很大的影响。如经充分再生，则可得到zui大的工作交换容量。

    （3）平衡交换容量（QP）。离子交换树脂*再生后，求它和一定组成的水溶液作用到平衡状态时的交换容量，称为平衡交换容量。此指标表示在某种给定溶液中离子交换树脂的zui大交换容量。它不是常数，只与平衡的溶液组成有关。