Катионный обмен: R – H + Na⁺ = R – Na ⁺ H⁺ смола в форме Н⁺

Анионный обмен: R – OH + Cl^– = R – Cl + OH^– смола в форме OH^–

Характеристики ионообменных смол

Промышленные ионообменные смолы сегодня изготовлены из полимерных пластмасс, образующих пористую структуру. Обычно для этого используется полистирол/дивинилбензол и полиакрилаты. Функциональные группы химически связаны с матричной структурой. Типовыми группами являются: Как сильные основные, так и кислотные обменные смолы являются полностью ионизированными на всем рН-интервале от 0 до 14. Слабоосновные и кислотные обменные смолы имеют ограниченную зону рН, где они проявляют активность. Слабые кислотные обменные смолы обычно не используются при низком значении рн (0–7), поскольку карбоксильная группа в основном представлена в свободной кислотной форме, что определяется константой кислотно/щелочной диссоциации (часто выражается как рК_а = –10 логарифм константы диссоциации). При значениях рН выше рК_а карбоксильные группы находятся в форме соли и могут принимать участие в ионообменных реакциях. И наоборот, слабоосновные анионные смолы активны только в нижнем рН-диапазоне 0–7. С точки зрения упрощения процедуры регенерации предпочтительно везде, где возможно, использовать слабые смолы. Их можно регенерировать кислотой/основанием соответственно при превышении теоретически требуемого значения всего на 10–50%. Для сильных кислот требуется превышение содержания кислоты/основания на 300–400% по сравнению с теоретическим значением регенерации. Для деминерализации, согласно традиционной методике сильнокислотная катионообменная смола, регенерированная ионами водорода, используется совместно со слабоосновной анионообменной смолой, работающей в свободной гидроксильной форме. Нельзя использовать слабокислотную анионообменную смолу вместо сильной, поскольку устанавливается благоприятное равновесие для обмена катионов водорода и гидроксильных групп. Другими важными характеристиками ионообменных смол, которые в дальнейшем не рассматриваются, являются: