离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子之间的离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，这就是离子交换的基本原理。

离子交换剂是实现交换功能的*基本物质，根据其材料性质可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工离子交换剂。天然离子交换剂有粘土、沸石、褐煤等，人工合成天然离子交换剂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。按其交换能力又分为强碱性树脂、弱碱性树脂、强酸性树脂、弱酸性树脂等多种类型。离子交换树脂实际上是有网状结构的高分子固体与附着在母体上的许多活性基团构成的不溶性高分子电解质。

在废水处理中，离子交换法可用于去除废水中的某些有害物质，回收有价值化学品、重金属和稀有元素，或是为了实现水资源的重复利用。主要用于处理电镀废水，如镀铬废水、镀镍废水、镀镉废水、镀金废水、镀银废水、镀锌废水、镀铜废水及含氰废水等，在胶片洗印废水中回收银CD-2、CD-3等贵重化学药品，还可用于其他含铬废水、含镍废水和含汞废水、放射性废水的处理。

每升含铬数十至数百毫克的电镀废水首先经过过滤去除悬浮物，再经阳离子交换器除去金属离子，然后进入阴离子交换器除去Cr₂O₇^2- 和CrO₄^2-，出水六价铬的含量小于0.5mg/L，还可作为清洗水循环使用。阴树脂用12%NaOH再生后，再生液含铬可高达17g/L，将此再生液H型阳离子交换器使NaCrO4转变成铬酸，再经蒸发浓缩7~8倍后，可返回电镀槽重新使用。离子交换法处理电镀废水，*个阳离子交换器的作用有两个，一是除去金属离子及杂质，减少对阴树脂的污染，因为重金属对数值的氧化分解能起催化作用；二是降低pH值，使六价铬以Cr₂O₇^2-存在，因为阴树脂对Cr₂O₇^2-的选择性大于对CrO₄^2-和其他阴离子的选择性，而且交换一个Cr₂O₇^2-除去两个Cr⁶⁺，而交换一个CrO₄^2-只能除去一个Cr⁶⁺。由于Cr₂O₇^2-是强氧化剂，容易引起树脂的氧化性破坏，因此一定要选用化学稳定性较好的强碱性树脂。