为什么蒸馏法和离子交换法能去除水中的无机杂质

天然水中含有氯化钠、氯化镁、硫酸镁、氯化钙等无机盐杂质，蒸馏法可以将水蒸发冷却后形成所谓的蒸馏水，水从液相转换为气相的过程中，无机盐杂质被沉淀去除。离子交换法去除水中无机盐杂质原理为：
应用离子交换树脂进行水处理时，离子交换树脂可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号电荷的离子相互交换而达到净化水的目的。
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时，发生如下反应：
2RH + Ca2+→ R2Ca + 2H+
RH + Na+ → RNa + H+
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时，其反应为：
ROH + Cl- →RCl + OH-
2ROH + SO42- →R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子（Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等）分别被吸着在树脂上，树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型，而树脂上的H+、OH-则进入水中，相互结合成为水，从而除去水中的杂质离子，制得纯水。
H+ + OH- →H2O
离子交换树脂的离子与水中的离子之间所以能进行交换，是在于离子交换树脂有可交换的活动离子。而且因为离子交换树脂是多孔的，即在树脂颗粒中存在着许多水能渗入其内的微小网孔，这样使树脂和水有很大的接触面，不仅能在树脂颗粒的外表面进行交换，而且在与水接触的网孔内也可以进行这一交换。
如前所述，合成的离子交换树脂是一种带有交联剂的高分子化合物，有许多水能渗入的网孔，交换剂的内部是一个立体的网状结构作为骨架，这些网组成了无数的四通八达的孔隙，孔隙里面充满了水。在孔隙的一定部位上有一个可以自由活动的交换离子。当离子交换树脂和水溶液接触时，水溶液即通过这些网状结构的孔渗入其内，离子交换树脂进行离解，结果是一定数量的离子（H型离子交换树脂为氢离子，OH型离子交换树脂为氢氧根离子）进入围绕离子交换树脂颗粒四周的水溶液中，形成离子雾。
离子交换树脂与水溶液中离子的交换过程，实际上就是离子雾中的离子与水溶液中的离子的相互交换过程，其机理可以用双电层理论进行解释。
这种理论是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质，即在离子交换树脂的高分子表面上有和胶体表面相似的双电层。也就是说，在离子交换树脂的高分子表面有两层离子，紧挨着高分子表面的一层离子（如强酸性阳树脂中的—SO3-），称为内层离子，在其外面的是一层符号相反的离子层（如强酸性阳树脂中的H+）。和内层离子符号相同的离子称为同离子，符号相反的称为反离子。

蒸馏法中无机杂质留在了蒸馏器的底部，而水蒸发后被冷凝收集于另外的容器中。
离子交换法原理是：一般至少有两个交换柱。水先通过阳离子交换柱。当水通过阳离子交换柱时，水中金属阳离子M与交换柱上的氢离子发生交换反应，M吸附到交换树脂上，交换树脂上的氢离子被交换下来进入水溶液；当水通过阴离子离子交换柱时，水中阴离子L与交换柱上的氢氧根离子发生交换反应，L吸附到交换树脂上，交换树脂上的氢氧根离子被交换下来进入水溶液。进入溶液的氢离子和氢氧根离子结合形成水。这样水就纯化了。