离子交换法是目前应用最广泛的重金属废水处理方法之一。重金属离子的吸附过程是在离子交换树脂上进行的，离子交换树脂用于交换废水中的重金属离子。将废水中的重金属离子从废水中去除，以达到净化废水的目的。离子交换技术具有分离选择性好、浓缩比高、操作简单等优点。离子交换法净化后的水中重金属离子浓度远低于化学沉淀法，降低了重金属离子进入环境的风险。

随着全氟磺酸离子交换树脂生产技术的发展，它不仅以离子膜的形式应用于燃料电池和氯碱工业，而且还应用于污水处理、化学催化、光催化、气体分离、功能复合材料、制备高纯水、海水淡化、新型电解有机化学品生产、酸性废水处理与回收、医院废物处理、湿法冶金和气体干燥等领域。在气体干燥等多个行业中发挥着不可替代的作用。

全氟磺酸离子交换树脂由四氟乙烯和含磺酰基的全氟乙烯基醚单体共聚而成。它是以聚四氟乙烯结构为骨架，以磺酸烯侧链为端基的全氟聚合物。它具有非凡的化学稳定性和热稳定性。全氟磺酸树脂的结构式如下：

全氟磺酸离子交换树脂是一种含氟高分子材料，是一种性能优良的特种功能材料。全氟磺酸树脂的结构由骨架和活性基团磺酸基团(-SO3H)组成。H+在溶液中可以解离并与金属离子交换。与铜离子交换的反应公式如下：

在式中，R是树脂的骨架。

1.测试部件

1.1测试材料和仪器

全氟磺酸离子交换树脂中空细管，管子内径1 mm，壁厚0.25 mm；含铜有机废水、金属电镀厂废水。

精密喷射泵，LSP01-2A，电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)，8000型。

1.2测试设备

离子交换测试装置如图1所示，溶液流速由实验室精密注射泵控制。

1.3检测方法

采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)检测Cu~(2+)含量。

2.成果与讨论

2.1废水流量对Cu2+去除效果的影响

全氟磺酸离子交换树脂中空管长60 cm，内径1 mm，壁厚0.25 mm。为了考察全氟磺酸树脂中空管在不同流速下对含铜有机废水的交换能力，设计了5个不同的实验。有机废水通过离子交换树脂的速率分别为10、30、50、100和500ml/h。测试结果如表1所示。

从表1可以看出，全氟磺酸离子交换树脂中空管对有机废水中Cu2+的去除效果较好，有机废水流速对去除效果有明显影响。流量越大，处理效果越差，流量越小，交换吸附效果越好。汇率对Cu2+的去除起决定性作用。

全氟磺酸离子交换树脂中空细管交换容量为0.9 mmol/g，管长60 cm，质量约0.5g，理论上可完全回收14.4 mg的Cu2+。为了更清楚地了解全氟磺酸离子交换树脂中空管交换时间与废水中Cu2+回收率的关系，对数据进行了分析。结果如图4和图5所示。

从图4和图5可以看出，为了达到实验室废水放电的标准，只能在较低的流速下进行检测，才能满足要求。

2.2交换面积对Cu2+去除效果的影响

为了进一步研究全氟磺酸离子交换树脂中空管的交换能力，研究了相同流量下不同长度的全氟磺酸离子交换树脂中空管与废水中Cu2+交换量的关系。结果列於表二。

从表2可以看出，全氟磺酸离子交换树脂中空管的长度对处理效果影响不大。理论上，交换树脂的中空管长度越大，处理效果越好，但表2中的数据显示交换效果并不明显。由于大多数离子交换树脂为蜂窝状多孔结构，孔内壁的官能团是离子交换反应的活性部位。一旦这些活跃地点被覆盖，交换就不能进行。

从树脂的结构和工作过程看，全氟磺酸离子交换树脂中空管可以解决离子交换反应过程中离子交换通道堵塞和树脂中沉积不溶性沉淀的问题，但全氟磺酸基团与铜的交换机理还有待研究。

2.3饱和树脂的再生

采用离子交换树脂中空管处理含Cu~(2+)废水。当树脂饱和时，用H2SO4作为再生剂，并用质量分数的H2SO4溶液