離子交換是利用帶有可交換離子(陰離子或陽離子)的不溶性固體與溶液中帶有同種電荷的離子之間置換離子而除去水中有害離子的單元操作。含有可交換離子的不溶性固體稱為離子交換劑，其中帶有可交換陽離子的交換劑稱為陽離子交換劑;帶有可交換陰離子的交換劑稱為陰離子交換劑。

離子交換的實質(zhì)是離子交換劑的可交換離子與廢水中其他同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程，但與吸附相比，離子交換法主要吸附水中的離子化物質(zhì)，并進行等物質(zhì)的量的離子交換。

離子交換分離技術(shù)與其他分離技術(shù)相比具有如下特點:

① 離子交換操作是一種液-固非均相擴散傳質(zhì)過程，所處理的溶液一般為水溶液。

②離子交換是水溶液中的被分離組分與離子交換劑中可交換離子進行離子置換反應(yīng)的過程，且離子交換反應(yīng)是定量進行的，即有1mol的離子被離子交換劑吸附，就必然有lmol的另一同性離子從離子交換劑中釋放出來。

③ 離子交換劑在使用后，其性能逐漸消失，需經(jīng)酸、堿再生而恢復(fù)使用，同時也將被分離組分洗脫出來。

④ 離子交換分離技術(shù)具有優(yōu)勢的分離選擇性和很高的濃縮倍數(shù)，操作方便，效果突出。離子交換分離技術(shù)最早應(yīng)用于以沸石類天然礦物為交換劑凈化水質(zhì)。離子交換法具有去除率高、可濃縮回收有用物質(zhì)、設(shè)備簡單、操作控制容易等優(yōu)點，因此離子交換技術(shù)很快就推廣到許多現(xiàn)代工業(yè)的分離過程中，如化學(xué)、醫(yī)藥、食品、水處理、濕法冶金、環(huán)境保護以及核燃料后處理等方面。但目前應(yīng)用范圍還受到離子交換劑品種、性能、成本的限制，對預(yù)處理要求較高，離子交換劑的再生和再生液的處理有時也是一個難題。隨著新型離子交換劑的不斷開發(fā)，特別是離子交換樹脂的出現(xiàn)使離子交換技術(shù)進人了飛速發(fā)展的新階段，離子交換分離技術(shù)作為一種新型提取、濃縮、精制手段，得到了廣泛應(yīng)用，展示了美好前景。

在工業(yè)用水處理中，通過離子交換可以制取軟化水、脫鹽水和純水;在工業(yè)廢水處理中，離子交換法主要用于回收有用物質(zhì)和貴重、稀有金屬，如金、銀、銅、鎘、鉻、鋅等，也用于放射性廢水和有機廢水的處理。