离子交换反应是一种可逆反应，典型的反应为：A BReS^-=B AReS^-。式中BReS^-为离子交换树脂的功能基，ReS^-为固定在离子交换树脂或其他类型离子交换剂上的离子，B 为可交换的一价阳离子，A 为料液中一价的阳离子。

料液中的A 取代B 而为离子交换树脂所捕获的过程称为交换或吸附，在交换过程中当B 几乎全部被A 所取代后，即使再通入含A 的料液，A 也会原封不动的流出来，此时，便认为离子交换处于平衡状态。当往被A 所交换的离子交换树脂中通入某种含B 而B 又能取代离子交换树脂中A 的溶液时，反应便向交换的逆方向进行。即流出含A 的溶液，而BReS^-功能基因再生。称这一操作为淋洗、再生或解吸。称所用的这种溶液为淋洗液或再生剂。这样，特定离子通过交换为离子交换树脂所捕获，然后经过淋洗又可以回收。但离子为离子交换树脂所捕获的程度，或从所捕获的离子交换树脂上淋洗下来的程度，则因不同离子而异。因此，通过交换和淋洗操作，即可实现离子的选择性分离。通常用离子选择系数K_d来评价离子的分离程度。当K_d约等于1时，表明离子交换树脂对离子没有选择性，离子得不到分离；而当K_d大于1或小于1时，则表明离子交换树脂对离子有选择性，而在K_d远大于1或K_d远小于1时，离子分离的更加彻底。离子交换之所以能使离子分离，是基于各种离子的选择系数不同及离子和离子交换树脂的结合力不一样。当混合离子溶液流过充填着离子交换树脂的交换柱时，各离子按其选择系数分别形成各自的吸附带而被捕集。在淋洗阶段，利用同样原理扩大其选择性。由此可知，比较难以吸附而容易淋洗的离子便在初期阶段流出的淋洗液中出现并富集；与此相反，容易吸附而难以淋洗的离子则在后阶段的淋洗液中富集，从而得到分离。

离子交换的工艺过程一般由交换、反洗、淋洗（再生）、正洗四部分组成，原则流程图如图1所示。反洗的目的是在淋洗之前洗去离子交换树脂中的杂质和松动离子交换树脂层，正洗是在淋洗之后洗去离子交换树脂颗粒之间及表面上的再生剂。