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去離子 的目的是將溶解于水中的無機離子排除，與硬水軟化器一樣，也是利用離子交換樹脂的原理。在這里使用兩種樹脂 - 陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂利用氫離子 (H ) 來交換陽離子 ; 而陰離子交換樹脂則利用氫氧根離子 (OH-) 來交換陰離子，氫離子與氫氧根離子互相結合成中性水，其反應方程式如下 :
M x xH - Re → M - M - Re x xH 1
A -z zOH - Re → A - Re z zOH -1
上式中的的 M x 表陽離子， x 表電價數， M x 陽離子與陽離子樹脂上 H - Re 的氫離子交換， A -z 則表陰離子， z 表電價數， A -z 與陰離子交換樹脂結合后，釋放出 OH - 離子。 H 離子與 OH - 離子結合后即成中性的水。
這些樹脂之吸附能力耗盡之后也需要再還原，陽離子交換樹脂需要強酸來還原 ; 相反的，陰離子則需要強堿來還原。陽離子交換樹脂對各種陽離子的吸附力有所差異，它們的強弱程度及相對關系如下 :
Ba 2 >Pb 2 >Sr 2 >Ca 2 >Ni 2 >Cd 2 >CU 2 >Co 2 >Zn 2 >Mg 2 >Ag 1 >Cs 1 >K 1 >NH4 1 >Na 1 >H 1
陰離子交換樹脂與各陰離子的親合力強度如下 :
S0 2- 4 >I - >NO 3- >NO 2- >Cl - >HCO 3- >OH - >F -
如果陰離子交換樹脂消耗殆盡而沒有還原，則吸附力弱的氟就會逐漸出現在透析用水中，造成軟骨病，骨質疏松癥及其它骨病變 ; 如果陽離子交換樹脂消耗盡了，氫離子也會出現在透析用水之中，造成水質酸性的增加，所以去離子功能有效，需要時常監視。一般是靠水質的電阻系數 (resistivity) 或傳導度 (conductivity) 來判斷。去離子法所使用的離子交換樹脂同樣也會造成細菌的繁殖引起菌血癥，這是注意的一點。
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