离子交换技术常用于水处理的净化或提纯，是较为成熟的水处理技术手段。

离子交换是应用离子交换剂（见的是离子交换树脂）分离含电解质的液体混合物的过程。离子交换过程是液固两相间的传质（包括外扩散和内扩散）与化学反应（离子交换反应）过程，通常离子交换反应进行得很快，过程速率主要由传质速率决定。

离子交换反应一般是可逆的，在一定条件下被交换的离子可以解吸（逆交换），使离子交换剂恢复到原来的状态，即离子交换剂通过交换和再生可反复使用。同时，离子交换反应是定量进行的，所以离子交换剂的交换容量（单位质量的离子交换剂所能交换的离子的当量数或摩尔数）是有限的。

离子交换树脂是带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。

孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔"。分类属酸性的应在名称前加“阳"，分类属碱性的，在名称前加“阴"。

离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下：

对阳离子的吸附

高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：

Fe3⁺ > Al3⁺ > Pb²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ > Na⁺ > H⁺

对阴离子的吸附

强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：

SO4^2－> NO^3－ > Cl^－ > HCO^3－ > OH^－

弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：

OH^－>柠檬酸根^3－>SO4^2－> 酒石酸根^2－>草酸根^2－> PO4^3－ >NO^2－ > Cl^－ >；醋酸根^－ > HCO^3－。