離子交換法是以圓球形樹(shù)脂(離子交換樹(shù)脂)過(guò)濾原水，水中的離子會(huì)與固定在樹(shù)脂上的離子交換。常見(jiàn)的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質(zhì)硬度降低的一種前處理程序。軟化機(jī)里面的球狀樹(shù)脂，以?xún)蓚€(gè)鈉離子交換一個(gè)鈣離子或鎂離子的方式來(lái)軟化水質(zhì)。 

離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫離子交換碰到的各種陽(yáng)離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯制成的陰離子交換樹(shù)脂會(huì)以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹(shù)脂釋出的氫氧根離子相結(jié)合后生成純水。 

陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽(yáng)離子交換床。也可以將陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂混在一起，置于同一個(gè)離子交換床中。不論是那一種形式，當(dāng)樹(shù)脂與水中帶電荷的雜質(zhì)交換完樹(shù)脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進(jìn)行“再生"。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進(jìn)行再生，交換附著在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)。 

若將離子交換法與其他純化水質(zhì)方法(例如反滲透法、過(guò)濾法和活性碳吸附法)組合應(yīng)用時(shí)，則離子交換法在整個(gè)純化系統(tǒng)中，將扮演非常重要的一個(gè)部分。離子交換法能有效的去除離子，卻無(wú)法有效的去除大部分的有機(jī)物或微生物。而微生物可附著在樹(shù)脂上，并以樹(shù)脂作為培養(yǎng)基，使得微生物可快速生長(zhǎng)并產(chǎn)生熱源。因此，需配合其他的純化方法設(shè)計(jì)使用。