Bản chất của quá trình trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng diện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này được gọi là các chất trao đổi ion (ionit), chúng hoàn toàn không tan trong nước. Các chất trao đổi ion có khả năng trao đổi các ion dương từ dung dịch điện ly ( hay còn gọi là các cationit ) và chúng mang tính acid. Các chất có khả năng trao đổi với các ion âm (anionit) và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là ionit lưỡng tính. Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.

Ứng dụng: 

Quá trình trao đổi icon được ứng dụng rất rộng rãi, điển hình là thường ứng dụng để làm mềm nước, khử khoáng và khử NH4+.

+  Làm mềm nước: ứng dụng quan trọng của quá trình trao đổi ion là làm mềm nước, trong đó các ion Ca2+ và Mg2+ được tách khỏi nước và thay thế vị trí Na+ trong hạt nhựa. Đối với các quá trình làm mềm nước, thiết bị trao đổi ion axit mạnh với Na+ được sử dụng.

+  Khử khoáng: trong quá trình khử khoáng, tất cả các ion âm và các ion dương đều bị khử khỏi nước. Nước di chuyển qua hệ thống hai giai đoạn gồm bộ trao đổi cation axit mạnh ở dạng H+ nối tiếp với bộ trao đổi anion bazơ mạnh ở dạng OH -.

+  Khử NH4+ (ammonium): quá trình trao đổi ion có thể được dùng cô đặc NH4+ có trong nước thải. Trong trường hợp này, phải sử dụng chất trao đổi chất có tính lựa chọn NH4+ cao chẳng hạn như clinoptilolite. Sau khi tái sinh, dung dịch đậm đặc có thể được chế biến thành phân bón.