離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。大多數(shù)制成顆粒狀,也有一些制成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3~1.2mm 范圍內(nèi),大部分在0.4~0.6mm之間。它們有較高的機械強度(堅牢性),化學(xué)性質(zhì)也很穩(wěn)定,在正常情況下有較長的使用壽命。
離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學(xué)活性基團,它即是交換官能團,在水溶液中能離解出某些陽離子(如h 或na )或陰離子(如oh-或cl-),同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換,從而將溶液中的離子分離出來。
凝膠型樹脂的高分子骨架,在干燥的情況下內(nèi)部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹,在大分子鏈節(jié)間形成很微細的孔隙,通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤樹脂的平均孔徑為2~4nm(2×10-6 ~4×10-6mm)。這類樹脂較適合用于吸附無機離子,它們的直徑較小,一般為0.3~0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質(zhì),因后者的尺寸較大,如蛋白質(zhì)分子直徑為5~20nm,不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。
大孔型樹脂是在聚合反應(yīng)時加入致孔劑,形成多孔海綿狀構(gòu)造的骨架,內(nèi)部有大量性的微孔,再導(dǎo)入交換基團制成。它并存有微細孔和大網(wǎng)孔(macro-pore),潤濕樹脂的孔徑達100~500nm,其大小和數(shù)量都可以在制造時控制??椎赖谋砻娣e可以增大到超過1000m2/g。這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件,縮短了離子擴散的路程,還增加了許多鏈節(jié)活性中心,通過分子間的范德華引力(van de waal's force)產(chǎn)生分子吸附作用,能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質(zhì),擴大它的功能。一些不帶交換功能團的大孔型樹脂也能夠吸附、分離多種物質(zhì),例如化工廠廢水中的酚類物。
樹脂在干燥時的密度稱為真密度。濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密度與它的交聯(lián)度和交換基團的性質(zhì)有關(guān)。通常,交聯(lián)度高的樹脂的密度較高,強酸性或強堿性樹脂的密度弱酸或弱堿性者,而大孔型樹脂的密度則較低。例如,苯乙烯系凝膠型強酸陽離子樹脂的真密度為1.26g/ml,視密度為0.85g/ml;而丙烯酸系凝膠型弱酸陽離子樹脂的真密度為1.19g/ml,視密度為0.75g/ml。
樹脂在使用中,防止與金屬(如鐵、銅等)油污、有機分子微生物、強氧化劑等接觸,免使離子交換能力降低,甚至失去功能,因此,須根據(jù)情況對樹脂進行不定期的活化處理,活化方法可根據(jù)污染情況和條件而定,一般陽樹脂在軟化中易受Fe的污染可用鹽酸浸泡,然后逐步稀釋,陰樹脂易受有機物污染,可用10%NaCl+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗,必要時可用1%雙氧水溶液泡數(shù)分鐘,其它,也可采用酸堿交替處理法,漂白處理法,酒精處理及各種滅菌法等等。