離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子之間的離子擴散來實現的。推動離子交換的動力是離子間的濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力，這就是離子交換的基本原理。

離子交換劑是實現交換功能的*基本物質，根據其材料性質可分為無機離子交換劑和有機離子交換劑，又可分為天然離子交換劑和人工離子交換劑。天然離子交換劑有粘土、沸石、褐煤等，人工合成天然離子交換劑有凝膠樹脂、大孔樹脂、吸附樹脂、氧化還原樹脂、螯合樹脂等。按其交換能力又分為強堿性樹脂、弱堿性樹脂、強酸性樹脂、弱酸性樹脂等多種類型。離子交換樹脂實際上是有網狀結構的高分子固體與附著在母體上的許多活性基團構成的不溶性高分子電解質。

在廢水處理中，離子交換法可用于去除廢水中的某些有害物質，回收有價值化學品、重金屬和稀有元素，或是為了實現水資源的重復利用。主要用于處理電鍍廢水，如鍍鉻廢水、鍍鎳廢水、鍍鎘廢水、鍍金廢水、鍍銀廢水、鍍鋅廢水、鍍銅廢水及含氰廢水等，在膠片洗印廢水中回收銀CD-2、CD-3等貴重化學藥品，還可用于其他含鉻廢水、含鎳廢水和含汞廢水、放射性廢水的處理。

每升含鉻數十至數百毫克的電鍍廢水首先經過過濾去除懸浮物，再經陽離子交換器除去金屬離子，然后進入陰離子交換器除去Cr₂O₇^2- 和CrO₄^2-，出水六價鉻的含量小于0.5mg/L，還可作為清洗水循環使用。陰樹脂用12%NaOH再生后，再生液含鉻可高達17g/L，將此再生液H型陽離子交換器使NaCrO4轉變成鉻酸，再經蒸發濃縮7~8倍后，可返回電鍍槽重新使用。離子交換法處理電鍍廢水，*個陽離子交換器的作用有兩個，一是除去金屬離子及雜質，減少對陰樹脂的污染，因為重金屬對數值的氧化分解能起催化作用；二是降低pH值，使六價鉻以Cr₂O₇^2-存在，因為陰樹脂對Cr₂O₇^2-的選擇性大于對CrO₄^2-和其他陰離子的選擇性，而且交換一個Cr₂O₇^2-除去兩個Cr⁶⁺，而交換一個CrO₄^2-只能除去一個Cr⁶⁺。由于Cr₂O₇^2-是強氧化劑，容易引起樹脂的氧化性破壞，因此一定要選用化學穩定性較好的強堿性樹脂。