离子交换是利用带有可交换离子(阴离子或阳离子)的不溶性固体与溶液中带有同种电荷的离子之间置换离子而除去水中有害离子的单元操作。含有可交换离子的不溶性固体称为离子交换剂，其中带有可交换阳离子的交换剂称为阳离子交换剂;带有可交换阴离子的交换剂称为阴离子交换剂。

离子交换的实质是离子交换剂的可交换离子与废水中其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，但与吸附相比，离子交换法主要吸附水中的离子化物质，并进行等物质的量的离子交换。

离子交换分离技术与其他分离技术相比具有如下特点:

① 离子交换操作是一种液-固非均相扩散传质过程，所处理的溶液一般为水溶液。

②离子交换是水溶液中的被分离组分与离子交换剂中可交换离子进行离子置换反应的过程，且离子交换反应是定量进行的，即有1mol的离子被离子交换剂吸附，就必然有lmol的另一同性离子从离子交换剂中释放出来。

③ 离子交换剂在使用后，其性能逐渐消失，需经酸、碱再生而恢复使用，同时也将被分离组分洗脱出来。

④ 离子交换分离技术具有优势的分离选择性和很高的浓缩倍数，操作方便，效果突出。离子交换分离技术最早应用于以沸石类天然矿物为交换剂净化水质。离子交换法具有去除率高、可浓缩回收有用物质、设备简单、操作控制容易等优点，因此离子交换技术很快就推广到许多现代工业的分离过程中，如化学、医药、食品、水处理、湿法冶金、环境保护以及核燃料后处理等方面。但目前应用范围还受到离子交换剂品种、性能、成本的限制，对预处理要求较高，离子交换剂的再生和再生液的处理有时也是一个难题。随着新型离子交换剂的不断开发，特别是离子交换树脂的出现使离子交换技术进人了飞速发展的新阶段，离子交换分离技术作为一种新型提取、浓缩、精制手段，得到了广泛应用，展示了美好前景。

在工业用水处理中，通过离子交换可以制取软化水、脱盐水和纯水;在工业废水处理中，离子交换法主要用于回收有用物质和贵重、稀有金属，如金、银、铜、镉、铬、锌等，也用于放射性废水和有机废水的处理。