イオン交換とは？

イオン交換は、砂や土壌が持つ水の浄化作用を中心に地球の誕生と共に超太古より大自然の中で営まれている現象です。

科学的にイオン交換現象を発見し検討したのは1850年頃H.S.Thomson、J.Spence、J.T.Wayと言われています。彼らは肥料中の硫酸アンモニウムを土壌に通すことによりアンモニア成分が除去され、代わりに硫酸カルシウムとして流出して来た現象を確認し土壌中に存在する粘土がイオン交換体の主体であることを突き止めました。

上記の現象は粘土中のカルシウムイオンと肥料中のアンモニウムイオンの交換が起きたことを示しています。このようにイオン交換とは、物質がイオン成分を取り込み、代わりに物質が持っていた他のイオン成分を放出する現象のことであり、このような作用を持つ物質をイオン交換体と言います。

イオン交換樹脂とは？

イオン交換作用を持つイオン交換体には、大きく分けて「無機イオン交換体」と「有機イオン交換体」が有りますが、「有機イオン交換体」の主たるものがイオン交換樹脂になります。

イオン交換樹脂は、三次元的な網目構造を持った高分子母体に、官能基（イオン交換基）を導入した合成樹脂であり、通常使用されるものは径が0.4～0.7mm程度の球状粒子になっています。

イオン交換樹脂の高分子母体としては、スチレン－ジビニルベンゼンの共重合体が最も一般的で、官能基が酸性を示す陽イオン交換樹脂と、塩基性を示す陰イオン交換樹脂に大別され、さらに導入されるイオン交換基の種類によって、強酸性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂、さらには重金属イオン等に選択的吸着性を有するキレート樹脂等が有ります。

イオン交換樹脂の種類

イオン交換樹脂の構造

母体原料

大きく分けてスチレン系、アクリル系の２種類がある。
その他にもポリプロピレン系、フェノール系、メタクリル系などがある。

母体構造

官能基