离子交换树脂是一种高分子化合物，大多由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成，在长碳链（苯乙烯）之间，用二乙烯苯交联起来，形成网状结构，通常为半透明的浅黄、黄或棕色球状物。离子交换树脂不溶于水、酸、碱及盐中，对有机溶剂、氧化剂、还原剂等化学试剂也具有一定的稳定性，对热也较稳定，具有交换容量高、机械强度好、膨胀性小、可以长期使用等优点。在离子交换树脂网状结构的骨架上，有许多可与溶液中离子起交换作用的活性基团，根据活性基的不同，分阳离子和阴离子交换树脂两类，前者又可分为强酸性和弱酸性阳离子交换树脂，后者也分为强碱性和弱碱性阴离子交换树脂。离子交换树脂的交换性能指标主要有以下几点。
（1）颗粒大小
颗粒从十几目到100目（“目”是丝网的规格单位，25.4毫米的长度上有多少个孔排列，就是多少目）以上大小不等。树脂颗粒小，表面积大，交换速度快。但由于装填紧密、阻力大，交换压力要求也高。
（2）交联度
树脂中交联剂二乙烯苯的重量百分率称为该树脂的交联度。交联度小，对水的溶胀性能好，网眼大，交换反应速度快，结构疏松，强度小，由于各种体积大或小的离子都易进入树脂内部，所以交换的选择性差；交联度大的则反之。选择适当的交联度，可使树脂对大小不同的各种离子有选择性通过的能力。
（3）交换容量
交换容量是离子交换树脂交换离子量大小的指标，可用每千克干树脂交换离子的摩尔数表示。由滴定法测定的离子交换树脂的交换能力称为离子交换树脂对离子的亲和力。不同的离子，亲和力不一样，其大小与离子的水合离子半径、电荷数有关。
4.2.3离子交换树脂的分类
按其物理结构的不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。
不同物理结构的离子交换树脂（1）凝胶型离子交换树脂凡外观透明、具有均相高分子凝胶结构的离子交换树脂统称为凝胶型离子交换树脂。这类树脂表面光滑，球粒内部没有大的毛细孔，在水中会溶胀成凝胶状，并呈现大分子链的间隙孔，大分子链之间的间隙约为2～4纳米，一般无机小分子的半径在1纳米以下，因此可自由地通过离子交换树脂内大分子链的间隙。在无水状态下，凝胶型离子交换树脂的分子链紧缩，体积缩小，无机小分子无法通过，所以，这类离子交换树脂在干燥条件下或油类中将丧失离子交换功能。
（2）大孔型离子交换树脂
针对凝胶型离子交换树脂的缺点，研制了大孔型离子交换树脂。大孔型离子交换树脂外观不透明，表面粗糙，为非均相凝胶结构，即使在干燥状态，内部也存在不同尺寸的毛细孔，因此可在非水体系中起离子交换和吸附作用。大孔型离子交换树脂的孔径一般为几纳米至几百纳米，比表面积可达每克树脂几百平方米，因此其吸附功能十分显著。
（3）载体型离子交换树脂
载体型离子交换树脂是一种特殊用途树脂，主要用作液相色谱的固定相，一般是将离子交换树脂包覆在硅胶或玻璃珠等表面上制成。它可经受液相色谱中流动介质的高压，又具有离子交换功能。
4.2.4离子交换树脂的应用
（1）水处理
水处理包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备等。水处理是离子交换树脂最基本的用途之一，也是离子交换树脂应用最广泛的一个领域，如硬水软化，无离子水生产（如原子能工业用水、锅炉用水、医疗用水），水中放射物质脱除，废水中贵金属回收和重金属的脱除等。离子交换树脂净化水的效率很高，如自来水经过28次重复蒸馏后的电阻率为23兆欧姆·厘米，而一次离子交换净水后可达20兆欧姆·厘米。离子交换净化水不仅能满足原子能工业的水质要求，也可适应半导体工业的水质要求。
（2）冶金工业
在铀、钍等超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分离、提纯和回收方面，离子交换树脂均起着十分重要的作用。离子交换树脂还可用于选矿。在矿浆中加入离子交换树脂可改变矿浆中水的离子组成，使浮选剂更有利于吸附所需要的金属，提高浮选剂的选择性和选矿效率。
（3）原子能工业
离子交换树脂在原子能工业上的应用包括核燃料的分离、提纯、精制、回收等。用离子交换树脂制备高纯水，是核动力用循环、冷却、补给水供应的唯一手段。离子交换树脂还是原子能工业废水去除放射性污染处理的主要方法。
（4）海洋资源利用
利用离子交换树脂，可从许多海洋生物（例如海带）中提取碘、溴、镁等重要化工原料。在海洋航行和海岛上，用离子交换树脂以海水制取淡水是十分经济和方便的。
（5）化学工业
离子交换在化学实验、化工生产上已经和蒸馏、结晶、萃取和过滤一样，成为重要的单元操作，离子交换树脂普遍用于多种无机、有机化合物的分离、提纯、浓缩和回收等。离子交换树脂用作化学反应催化剂，可大大提高催化效率，简化后处理操作，避免设备的腐蚀。
（6）食品工业
离子交换树脂在制糖、酿酒、烟草、乳品、饮料、调味品等食品加工中都有广泛的应用。特别在酒类生产中，利用离子交换树脂改进水质、进行酒的脱色、去浑、去除酒中的酒石酸、水杨酸等杂质，提高酒的质量。酒类经过离子交换树脂的去铜、锰、铁等离子，可以增加储存稳定性，而且经处理后的酒，香味纯，透明度好，稳定性可靠。
用离子交换树脂可调节乳品的组成，增加乳液的稳定性，延长存放时间。此外，用离子交换树脂来调节牛奶中钙的含量，除去乳品中离子性杂质，如锶（Sr）、碘（I2）等污染物，均是很成功的。在味精生产中，利用离子交换树脂对谷氨酸的选择性吸附可除去产品中的杂质和对产品进行脱色，这一方法在国内亦已大规模地使用。
（7）医药卫生领域
离子交换树脂在医药卫生事业中被大量应用，如在药物生产中用于药剂的脱盐、吸附分离、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等。对于外敷药剂，用离子交换树脂粉末可配制软膏、粉剂及婴儿护肤用品，用以吸除伤口毒物和作为解毒药剂。将各种药物吸附在离子交换树脂上，可有效地控制药物释放速率，延长药效，减少服药次数。利用离子交换树脂吸水后体积迅速膨胀的特点，将其与药剂混合制成药片，服后可迅速胀大崩解，更快更好地发挥药物的作用。
离子交换树脂还是医疗诊断、药物分析检定的重要药剂，如血液成分分析、胃液检定、药物成分分析等，具有检测速度快、干扰少等优点。
（8）环境领域
离子交换树脂在废水、废气的浓缩、处理、分离、回收及分析检测上都有重要应用，已普遍用于电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等的治理。例如影片洗印废水中的银是以Ag（SO3）3-2等阴离子形式存在的，使用Ⅰ型强碱性离子交换树脂处理后，银的回收率可达90％以上，既节约了大量的资金，又使废水达到了排放标准。
4.2.5离子交换树脂的市场前景
离子交换树脂作为一种充满活力而又发展迅速的年轻技术，目前受到世界各国的重视。由于离子交换树脂具有物理化学性质稳定、抗污染性、解吸条件温和、再生简便、使用周期长、节省费用等诸多优点，在工业上获得了广泛的应用。离子树脂离子交换分离工艺对化学工业及废水处理、中药提取工艺尤其具有重大的意义。化学工业是国家支柱产业，离子交换树脂的使用大大简化了化学工艺，使化工操作更加简便安全，为化工产品的提纯分离提供了一个快捷方便的手段。
离子交换树脂除了继续在常规应用领域（如工业水处理、饮用水净化和食品工业等）继续发挥重要作用外，也开始向高端科技领域渗透和发展。例如，离子交换树脂已经在“神舟五号”“神舟六号”载人宇宙飞船和“嫦娥一号”探月卫星工程中崭露头角。
4.3生命在呼唤
高分子膜在自然界中，特别是生物体内是广泛而恒久地存在的，它与生命起源和生命活动密切相关，是一切生命活动的基础。膜广泛存在于自然界，起着分隔、分离和选择性透过等功能。膜过程在许多自然现象中发挥了重大的作用，在现代经济发展和人民的日常生活中也扮演着重要的角色。
我们正在为亲人失去身体的某个器官而忧心忡忡，也许我们还在为昂贵的医药费而紧锁眉头，但是医用高分子膜材料将带领我们进入一个全新的时代，高分子膜材料虽然不是万能的，不可能指望它解决一切医学问题，但通过分子设计的途径，合成出具有生物医学功能的理想医用高分子膜材料的前景是十分广阔的。在生物医学领域，从生物物质的分离、纯化到人工脏器的制备、智能材料的控释，无一不涉及高分子膜材料的应用，它不仅应用广泛，而且成本低。总之，生命在呼唤高分子膜材料为其保驾护航。
4.3.1高分子分离膜材料及其特点
高分子分离膜材料是当今发展较快并广泛地应用于临床医学、生物工程领域中的材料之一。用特种高分子材料制作的分离膜以其能透过某些物质而阻挡另一些物质或对不同物质具有不同透过速率的功能，实现选择性分离。这种分离技术具有操作简便、能耗少、无污染等特点，因此是医学领域中最有前途的一种分离、浓缩与提纯的方法。
人类对于膜现象的研究源于1748年，1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜，奠定了电渗析的实用化基础。1960年洛布（Loeb）和索里拉金（Souriringan）首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜，这在膜分离技术发展中是一个重要的突破，使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。高分子分离膜是用人工或天然合成的高分子分离膜，可借助于化学位差的推动对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、提纯，由于使传统的分离工序发生革命性的变化，所以高分子分离膜广泛地应用于化学工程、生物技术、医学、食品工业、环境保护、石油探测等众多领域，在当代高新技术领域内，高分子分离膜作为高效能材料而成为开发的重点，并将进一步获得发展。
高分子分离膜的材料品种规格繁多，其形式有平面膜、管式膜、卷式膜、中空纤维膜等。根据膜的截留分子量与通量的不同又将膜分为微滤、超滤、纳滤、反渗透等四大类。在医学领域上述四大类膜都有用武之地，根据应用不同，各种类膜应用量也有侧重。临床医学中应用较多的是微滤与超滤类型的中空纤维膜，制药业应用纳滤与反渗透类型的膜较多，医院废水则又是多种膜的组合应用。
4.3.2高分子分离膜在医学领域大显身手
对医用高分子除了要有医疗功能外，还必须强调安全性，即不仅要治病，而且对人体健康无害。对医用高分子材料的要求也不是一律不变的，可因其使用环境或功能的不同而异，如外用医疗材料与肌体接触时间短，要求可稍低；而与血液直接接触，或体内使用的材料则要求较高。总的来说，膜材料要求化学性能不活泼，不会因体液接触而发生化学变化；聚合物的纯度高，不对人体组织产生炎症；不致癌；与人体或血管长期接触的材料要有良好的血液相容性和组织相容性等。
数十年来，许多患者借助高分子膜材料改善机体的状况，摆脱了死神的追逐。可以预测，随着高分子膜科学技术的发展，它的应用前景会更广阔。
（1）人工肾透析
