До недавнего времени применение ионного обмена было эмпирическим, и лишь в последние десятилетия возникли стройные теоретические представления о важнейших процессах, происходящих при ионном обмене.
Естественно, появилась острая необходимость в справочной литературе по теории ионного обмена. Трудность создания такого материала заключается не в недостаточности знаний об ионообменных смолах, а, скорее, в том, что в настоящее время о них много известно: катионит, анионит и сульфоуголь для водоподготовки широко и повсеместно применяются.
А ионообменные смолы нашли применение в деминерализации воды.
Здесь мы сознательно ограничимся теми теоретическими представлениями и экспериментальными результатами, которые казались подходящими для создания наиболее ясной картины ионного обмена и его физико-химических закономерностей. В описании сложных процессов, таких как водоподготовка, нет смысла стремиться ко всеобъемлющей полноте и к изложению многочисленных абстрактных теорий, лучше попытаться дать законченное, современное и, по возможности, количественное объяснение процессов ионного обмена.
Вещества не взаимодействуют, если они не находятся в жидком или растворенном состоянии. К явлениям, не подчиняющимся этому старинному правилу химиков, принадлежит ионный обмен. В данном случае твердое вещество, ионообменная смола, реагирует с раствором и поглощает из него одни ионы в обмен на другие.
При этом электролит и даже труднорастворимый осадок могут быть практически полностью удалены из раствора. Процесс ионного обмена происходит в природных условиях. Реакции ионного обмена постоянно протекают в горных породах и песках, однако до некоторого времени химики и минералоги не обращали на них особого внимания, считая их исключительным явлением, в котором играют роль не только химические, но и какие-то другие неизвестные силы.
Исследователи второй половины ХХ в. показали, что ионообменные процессы вполне закономерны, а немногим больше тридцати лет тому назад удалось синтезировать ионообменные смолы, которые по емкости намного превзошли природные ионообменные материалы.