离子交换设备是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备，其原理是在一定条件下，依靠离子交换剂（树脂）所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。用于深度脱盐处理，产水电阻率动态可达到18MΩ·cm。
离子交换的基本原理：采用离子交换方法，可以把水中阳、阴离子去除。以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应式：
1、阳离子交换柱：R-H＋Na＋＝R–Na＋H＋；
2、阴离子交换柱：R–OH＋Cl-＝R–Cl-＋OH-；
阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床，其总的反应式：R-H＋R-OH＋NaCl＝R-Na＋R-Cl＋H2O；由此得出，水中的NaCl已分别被树脂上的H＋和OH-所取代，而反应生成物为H2O，故达到了去除水中盐的作用。
3、混合离子交换柱（混床）：将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去，由于通过混合离子交换后进入水中的H＋和OH-立即生成电离度很低（H2O），几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
4、离子交换设备是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。 当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO-等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换，从而达到脱盐的目的。阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。
工艺流程：
自来水→阳离子交换塔→阴离子交换塔→用水点
阳离子交换塔是利用阳离子交换树脂可交换的阳离子，把水中所含的钙、镁等离子交换出来，从而达到降低用水硬度的目的，典型反应可用下列离子反应式表示：
Ca2++2RNa=R2Ca+2Na2+、Mg2++2RNa=RMg+2Na2+；其出水的硬度可降至0.03mmol/L以下，其工作原理是，当水流经过树脂层时，阳树脂中比较活泼的Na+将水中金属离子交换出来，经过一定时间，当出水硬度超过某一规定值后，离子交换树脂饱和，不再起软化作用。为恢复离子交换树脂的交换能力，离子交换树脂必须进行再生（又称还原），本系统采用全自动控制，无需人工操作，出水水质稳定。
阴离子交换塔强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之－N+(CH3)3，在氢氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
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