イオン交換樹脂には球状細粒、膜状、繊維、液体などいろいろな種類がありますが、現在もっとも普及しているイオン交換樹脂は球状細粒の有機高分子重合体です。
図１はその一例でしかありませんが、通常湿潤状態で市販されており、大きさは 0.4～0.6mmくらいの丁度ニシンの数の子のような形をしています。 樹脂の色は褐色系のほか、淡色で白色に近いものや無色透明に近いものもあります。褐色系にはアンバー（琥珀色）が多く、イオン交換樹脂アンバーライト（米国ローム＆ハース社）の名称はその色から出たものと言われています。
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すでに【1７】電気を通さない純水を電解するなどで述べたとおり、イオン交換樹脂には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂があります。陽イオン交換樹脂には酸型（H型）と塩型（Na型）があり、陰イオン交換樹脂には塩基型（OH型）と塩型（Cl型）があ
ります。
これらのイオン交換樹脂は母体が水に不溶の固体粒状の高分子重合体であり、水中で電離して、それぞれ酸、アルカリやその塩としての性質を示します。
また、湿潤状態のとき電気をよく通すことから、
固体高分子電解質（Solid Polymer Electrolyte：SPE）とも言われています。
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イオン交換樹脂は、それが酸性基を持つか塩基性基を持つかによって陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とに分けられます。また、陽イオン交換樹脂は強酸性型と弱酸性型に、陰イオン交換樹脂は強塩基性型と弱塩基性型に分けられます。強塩基性イオン交換樹脂は、さらにⅠ型
（Ⅱ型よりも塩基度がやや高い）とⅡ型に分けられます。また、Ⅰ型はⅡ型より化学的に安定であり、交換吸着する力（イオンの選択性）が強いと言う特徴があります。Ⅰ型を最強塩基性陰イオン交換樹脂と言うこともあります。
したがって、
酸性度の強いH型強酸性陽イオン交換樹脂は、水に溶けない固体粒状の強い酸であると言えますし、OH型の陰イオン交換樹脂は水に溶けない
固体粒状のアルカリであるとも言えます。
［１］イオン交換樹脂母体の構造
ここでイオン交換樹脂の母体の構造について簡単に触れておきます。
イオン交換樹脂の球形粒子は、樹脂母体の表面或いは内部に、母体に固定している無数のイオン交換基（固定イオン）を持ち、交換される可動性のイオン
（対立イオン）とイオン結合をしています。
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強酸性陽イオン交換樹脂の交換基の場合はR-SO3- （固定イオン）+ H+（対立イオン）
強塩基性陰イオン交換樹脂（Ⅰ型）の交換基はR-N(CH3)+ （固定イオン）+ OH-（対立イオン）
の様に書くことが出来ます。また、イオン交換基は上述のように樹脂粒子の表面ばかりではなく内部にも存在します。
イオン交換樹脂の母体は複雑な網目状の立体的な骨格をもっています。
一つのイメージとして図２の球のような構造、例えば非常に細かいジャングルジムのようなものが非常に密にぎっしり詰まっている小さい球体を想像していただければよい のですが、実際には図２のような整然とした立体格子状の構造ではなく、無数の長鎖状高分子とその長鎖間に橋を架ける有機化合物とからなる密度の高い樹脂球です。
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代表的なスチレン系のイオン交換樹脂を例にとってイオン交換樹脂の構造を見てみましょう。
左の式に示すように、スチレンとジビニルベンゼンを混合して共重合させると、スチレンが重合したポリスチレンの長鎖分子間にジビニルベンゼンが橋を架けた状態になり
ます。
この構造は平面的なものではなく、上下左右のポリスチレンの長鎖分子間にジビニルベンゼンの橋が架かった三次元的な網目構造を持つものであり、これが樹脂母体の骨格をなしています。
更に、これに濃硫酸を作用させスルフォン化することによりスチレン系陽イオン交換樹脂が出来ます。
水はこの網目を通って自由にイオン交換樹脂の内部に到達することがきます。
※．ジビニルベンゼンの橋の数が多くなればなるほど、密度の高い網目状の立体構造になります。
ジビニルベンゼンのような役割を果たすものを架橋剤と言い、架橋剤の混合割合、すなわち橋の架かる割合を架橋度と呼びます。
［２］イオン交換の三つの基本
さて、イオン交換樹脂が水中のイオンを吸着除去する能力はどのくらいあるのでしょうか。この問題に入る前にイオン交換の三つの基本に
ついて、まず述べることにします。
①．イオン交換樹脂で水中のイオンを吸着除去したとき、吸着されたイオンの代わりにそれまで樹脂中に存在した同符号の別のイオンが必ず樹脂から出てきます。
イオン交換樹脂が陽イオンA+を吸着した場合は、それまで樹脂に吸着されていた陽イオンB+が樹脂から離れて出てきます。
イオンが樹脂から離れて出てくることをイオンの脱着といいます。AがもしA2+なら２B+が脱着します。
②．イオン交換樹脂がイオンを交換吸着する強さ（イオンの選択性）には、低濃度（一般の天然水や水道水程度の濃度）、常温では次のような順序があります。
強酸性陽イオン交換樹脂……Ca2+＞Cu2+＞Zn2+＞Mg2+＞K+＞NH4+＞Na+＞
H+
強塩基性陰イオン交換樹脂……S042-＞I-＞N03-＞CrO42-
＞Br-＞Cl-＞OH-＞F-
強酸性陽イオン交換樹脂におけるイオンの選択性はイオンの原子価が高いものほど強く、同じ原子価なら原子番号が大きいものほど強くなります。
③．交換吸着する強さの順を逆転させるには、順位の低いものの高濃度の溶液を使用します。
通常、５～１０％程度の濃度の溶液を使用します。能力の無くなった樹脂を再活性化させる、いわゆる『再生』にはこの手順を利用します。(04.11.12)
