離子交換反應是可逆反應，這種反應是在固態的樹脂和水溶液接觸的界面間發生的。在水溶液中，連接在離子交換樹脂骨架上的功能基能離解出可交換的離子B+,該離子在較大范圍內可以自由移動并能擴散到溶液中。同時，溶液中的同類型離子A+也能擴散到整個樹脂結構內部，這兩種離子之間的濃度差推動著它們之間進行交換。其濃度差越大，交換速度就越快。離子交換樹脂對不同的離子表現出了不同的交換親和吸附性能，這種選擇性與樹脂本身所帶有的功能基、骨架結構、交聯度有關，也與溶液中離子的濃度、價數有關。一般情況下，離子價數越高，與樹脂功能基的靜電吸引力越大，親和力越大;對同價離子而言，原子序數增加，樹脂對其選擇性也增加。由于陽離子交換劑可以與水中的陽離子進行交換，陽離子交換劑可以與水中的陰離子進行交換，因此，選用合適的交換劑便可去除水中所有的雜質離子，制得純凈的水。制備純水用的陽離子交換樹脂呈酸性，交換基因主要有磺酸基、羧基或酚基等，它們以H+與被處理水中的金屬離子交換。陰離子交換樹脂呈堿性，其交換基團主要有季胺基【-N(CH3)3OH】、伯胺基(-NH2)等堿性基因，它們在水中能以OH_與水中的陰離子進行交換反應。采用聯合處理裝置，使被處理水相繼通過H+型陽離子交換劑和OH_型陰離子交換劑，與之進行交換，便可得到純水。