合成的沸石交换材料很快被称为Greensand的天然材料所取代。Greensand的交换容量低于合成材料，但其更高的物理稳定性使其更适合工业应用。容量定义为单位量的树脂将从溶液中除去的可交换离子的量。它通常以每立方英尺的千克粒表示为碳酸钙。
图1。微观树脂珠（20-50目）的磺化苯乙烯 - 二乙烯基苯强酸阳离子exhcanger的显微镜视图。（由罗门哈斯公司提供。）
磺化煤阳离子交换介质（称为碳质沸石）的开发将离子交换的应用扩展到氢循环操作，允许降低碱度和硬度。很快，开发出阴离子交换树脂（多胺和甲醛的缩合产物）。新的阴离子树脂与氢循环阳离子树脂一起使用，试图使水脱矿质（从水中除去所有溶解的盐）。然而，早期的阴离子交换剂是不稳定的，并且不能除去诸如硅酸和碳酸之类的弱电离酸。
在20世纪40年代中期，离子交换树脂是基于苯乙烯与二乙烯基苯交联的共聚合而开发的。这些树脂非常稳定，并且具有比其前辈更大的交换容量。基于聚苯乙烯 - 二乙烯基苯的阴离子可以去除所有阴离子，包括硅酸和碳酸。这项创新使水的完全脱矿成为可能。
聚苯乙烯 - 二乙烯基苯树脂仍用于大多数离子交换应用中。尽管基础树脂组分相同，但树脂已经以多种方式进行了改性，以满足特定应用的要求并提供更长的树脂寿命。最显着的变化之一是大网状或大孔树脂结构的发展。
标准的蜂窝状树脂，例如图1中所示的那些，具有可渗透的膜结构。该结构满足大多数应用的化学和物理要求。然而，在一些应用中，树脂结构所需的物理强度和耐化学性超出了典型凝胶结构的能力。大孔树脂在高度交联的聚苯乙烯 - 二乙烯基苯基质中具有离散的孔。这些树脂具有比凝胶更高的物理强度，以及对热降解和氧化剂的更大抵抗力。大孔阴离子树脂（图2）由于其多孔结构而更耐有机污染。除聚苯乙烯 - 二乙烯基苯树脂外（图3），有更新的丙烯酸结构树脂，增加了它们对有机污垢的抵抗力。
图2为大孔强碱阴离子树脂的显微镜观察。（由陶氏化学公司提供。）
图3、磺酸强酸阳离子树脂（Amberlite lR-120），（XL）的化学结构式：交X联；（PC）：聚合物链；（ES）：交换网站；（EI）：可交换离子。
除塑料基质外，离子交换树脂还含有可电离的官能团。这些官能团由带正电的阳离子元素和带负电的阴离子元素组成。然而，只有一种离子物质是可移动的。另一个离子基团连接到珠子结构上。图4是强酸阳离子交换树脂珠的示意图，其具有由固定的阴离子（SO 3）基团和可移动的钠阳离子（Na +）组成的离子位点。当原水离子扩散到珠子结构中并交换官能团的可移动部分时，发生离子交换。从珠子中移出的离子扩散回水溶液中。
图4、水合强酸阳离子交换剂的示意图。（由罗门哈斯公司提供。）
