（三）軟化處理水的基本原理
1．用陰、陽離子交換樹脂製取純水有多種裝置
（1）將自來水隻通過陽離子交換柱或陰離子交換柱，除去金屬離子（Ca2+、Mg2+）或酸根離子（Cl-）的，稱為單床式。
（2）如將自來水通過陰、陽離子混合交換柱，同時除去金屬離子和酸根離子製取純水的，稱為混合床式。
（3）如將自來水按順序先通過陽離子交換柱，再通過陰離子交換柱，分別除去金屬離子和酸根以後，再通過陰、陽離子混合交換柱，除去殘餘的金屬離子和酸根製取純水的，稱為複床+混合床式。
2．離子交換樹脂的“轉型”
（1）強酸性陽離子交換樹脂，出廠離子形式為“鈉型”，在製取純水之前，需要預先轉變成“氫型”樹脂。因此，在使用前必須先進行“轉型”處理，處理方法是將樹脂用8%鹽酸溶液浸泡5次，每次約1.5h，溫度25～30℃，浸泡時鹽酸溶液必須浸沒樹脂，隨時輕輕攪拌，即可轉成“氫型”，pH2～3即可使用。
（2）強堿性陰離子交換樹脂，出廠離子形式為“氯型”，在製取純水之前，需要轉成“氫氧型”樹脂。因此，在使用前必須先進行“轉型”處理，處理方法是將樹脂用8%氫氧化鈉溶液浸泡5次，每次約1.5h，溫度25～30℃，浸泡時氫氧化鈉溶液必須浸沒樹脂，氫氧化鈉溶液必須用純水配製，並隨時輕輕攪拌，即可轉成“氫氧型”，pH9～9.5即可使用。
（3）陰離子交換樹脂的“再生”處理，主要是避免自來水中的鎂離子與氫氧化鈉的鈉離子結合，生成膠狀物沉澱，汙染樹脂失去交換能力。
3．製取純水的化學反應過程
（1）當自來水通過陽離子交換柱時，水中的陽離子（Ca2+、Mg2+）被樹脂吸附，樹脂上可交換的（H+）離子被置換到水中，並與水中的陰離子組成相應的無機酸。
（2）當含有無機酸的水通過陰離子交換柱時，水中陰離子（Cl—）被樹脂吸附，樹脂上可交換的（OH—）離子被置換到水中，並與水中的H+離子結合成水，因此，製成的純水可達到pH7的中性水質。
4．離子交換樹脂製取純水的操作規程
（1）陽離子交換柱：陽離子交換柱直徑與柱高的尺寸比例應當為1∶6～1∶10，一般實際的直徑為26cm，柱高為230cm。每個交換柱裝入強酸性陽離子交換樹脂47kg左右。
使用時，自來水自上而下，正向流過樹脂層，用pH的變化來控製出水情況，開始時出水pH在2.5左右，隨著連續不斷的出水，樹脂也隨著開始失效，最先與自來水接觸的樹脂層最先失效，在透明的交換柱外麵，可以清楚地看到樹脂層有一圈寬度約5cm的黑色帶狀色環，自上而下緩慢向下移動，出水pH也逐漸增大，色環所經之處表示樹脂層已經失效，直到色環移動到距離樹脂層最下端約10cm時，出水pH也逐漸增大到5左右，即可停止出水，準備進行“再生”處理。
再生處理是先用自來水進行反洗，即從交換柱底部通入自來水，廢水從頂部排放，使樹脂層鬆動並稍微翻騰，以驅除氣泡及懸浮雜質，直至排放廢水清澈透明為止；反洗完畢後即可由頂部正向通入再生液——5%鹽酸溶液90kg，控製流速約1.5L/min，務必使再生液與樹脂層充分接觸，以提高再生效果，保持樹脂層不可露出液麵，以免出現氣泡，致使再生液繞過氣泡不能與樹脂層完全接觸，發生“短路”現象，影響再生效果，全部再生液流經樹脂層的時間大約需要50min；然後再正向通入自來水洗滌餘酸，流速可逐漸加快到2L/min，持續10～20min，可以從底部排水測試其pH達2.5～3即表示餘酸洗滌完畢；最後用自來水反向衝洗1～2min，使樹脂層稍微鬆動，並驅除氣泡，即可恢複使用。使用時，將自來水從頂部自上而下，正向流過樹脂層，由底部出水口連接塑料管道，通入陰離子交換柱的頂部入水口。
（2）陰離子交換柱：陰離子交換柱的直徑和高度與陽離子交換柱相同。每個交換柱裝入強堿性陰離子交換樹脂約45kg。使用時，由陽離子交換柱底部出水口流出的水，導入陰離子交換柱的頂部入水口，正向流過樹脂層，用pH的變化來控製出水情況，開始時出水pH在9～10，隨著連續不斷的出水，樹脂也隨著開始失效，最先與陽離子交換水接觸的樹脂層最先失效，在透明的交換柱外麵，可以看到樹脂層的顏色自上而下逐漸變淺，出水pH也逐漸降低，顏色變淺的樹脂層表示已經失效，直到樹脂層顏色全部變淺，出水pH也逐漸降低到6左右，即可停止出水，準備進行“再生”處理。
再生處理是先用陽離子交換水進行反洗，即從交換柱底部通入陽離子交換水，廢水從頂部排放，使樹脂層鬆動並稍微翻騰，以驅除氣泡及懸浮雜質，7～10min反洗完畢；即可由頂部正向通入再生液——5%氫氧化鈉溶液90kg（用純水溶解），適當控製流速，務必使再生液與樹脂層充分接觸，以提高再生效果，全部再生液流經樹脂層的時間大約需要50min；然後再正向通入陽離子交換水洗滌餘堿，流速可逐漸加快一些，持續10～20min，可以從底部排水測試其pH達9～9.5，並檢查氯根是否存在，合格後即表示餘堿洗滌完畢；最後再用陽離子交換水反向衝洗3～5min，使樹脂層稍微鬆動並驅除氣泡，即可恢複使用。使用時，將陽離子交換水從頂部自上而下，正向流過樹脂層，底部出水口連接塑料管道，通入陰、陽離子混合交換柱頂部入水口。
（3）陰、陽離子混合交換柱：混合交換柱的尺寸規格與陽柱、陰柱基本相同，隻是在柱體高度的下部1/3～1/4，即陰、陽樹脂分層的界麵交接處，設置了一個淋酸管，作為陽離子交換樹脂再生時，鹽酸再生液的進口管道。每個交換柱裝入強酸性陽離子交換樹脂約15kg；裝入強堿性陰離子交換樹脂約30kg（陽、陰樹脂比例為1∶2，樹脂層總高度不得超過柱體有效高度的2/3）。從交換柱底部緩慢通入自來水並保持有一定的水墊層，然後再從底部進氣口通入壓縮空氣，壓力一般不超過151.988kPa（1.5大氣壓），頂部排空，使陰、陽樹脂充分混合，排除氣泡，始終保持有一定的水墊層，準備使用出水。使用時，由陰離子交換柱底部出水口連接塑料管道，通入混合交換柱的頂部入水口，正向流過樹脂層，由底部出水口接收純水。連接塑料管道引入儲水箱，嚴密加蓋，備用。樹脂層的失效，可觀察樹脂顏色逐漸變淡來預測；測定出水電阻率低於10萬Ω·cm時，停止出水，準備進行“再生”。