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虽然离子交换树脂缺少结晶性，但其离子交换机理与晶体的点阵离子的交换十分相似，各种阳离子交换树脂与阴离子交换树脂可以看作是有机高分子电解质。阳离子树脂之所以能交换离子是由于有磺酸基、羧基和酚基等官能团。这些树脂的离子交换反应是在整个树脂凝胶体结构中进行的，而并不局限于表面上的作用。
1.2.2 唐南（Donnan）理论
唐南平衡，也叫膜平衡，是指在当电解质溶液为大分子时，较小的离子在溶液中受到大离子电荷作用力的影响，透过溶液中的半透膜，而大离子不能透过半透膜，当在电解质溶液中两边的渗透达到平衡时，半透膜两边小离子的浓度不同。
Donnan概念表示为：
① 游离的电解质不能进入高交换容量树脂相内部去；
② 化合价效应；
③ 溶液体积和电解质浓度的效应；
④ 树脂相固定离子浓度的效应。
假设连接交换离子的胶粒为不能渗透的离子。在离子交换平衡中我们可将液相和固相相交的界面认为是膜。如果选取一个交换量较高或离子浓度固定的离子交换物质，并将其放置在稀电解质溶液中，扩散到交换物质中游离电解质会很少。离子交换树脂有较高交换量，高浓度的固定离子为了防止从浓度相对低于固定离子浓度的溶液来的电解质进入树脂相中去。该理论把树脂看成是浓的电解质溶液，在溶液中的离子交换平衡决定于树脂相与外面溶液中活度系数的差，显然没有考虑到一个离子对另一个离子的特殊亲和力对平衡作用的任何影响。
1.2.3 双电层理论
双电层理论原本是用来解释反应体系中胶体的电动力学性质，后来有科学家用来解释在离子交换过程中所伴有的各种离子现象。双电层理论的模型可看作为：物资体系中有两个电层，内层是固定不变的，外层是可扩散、可移动的电荷，外部的游离离子能被该电荷吸附。内层存在的离子决定胶体大部分的电动力学性质，而被外层电荷吸附的游离离子与胶体内层的离子完全不同，而原来存在的离子存在于胶体的扩散外层中的离子一直伸展到外面液体介质中去。在扩散层中的离子以及与之平衡的外部介质中的离子之间没有清楚地分界。外面溶液的浓度和pH值的改变会一直影响扩散层的离子浓度，使扩散层的离子的浓度不断地随着变化。当在外部溶液中加入另一种离子以改变溶液中的浓度和组分时，溶液的平衡即被打破，且新加入的离子在溶液扩散外层替代某些原有的离子重新建立新的平衡，这样一个过程就发生了离子交换。