離子交換是一個可逆的化學反應，讓一個溶液中的離子和固體顆粒上的相同電荷的離子交換。這種固體離子交換顆粒可能是自然生成的無機沸石，或是人工合成的有機樹脂。

在水純化處理中，樹脂以氫離子交換吸附水中的金屬離子，以氫氧根離子交換吸附水中的酸根離子；釋放在水中的氫離子與氫氧根離子因反應平衡，形成水分子而完成純水作用。

離子交換樹脂(Ion exchange Resin, IER) 主要應用於軟水(Softened water)、除礦水(Demineralized water)、冷凝水(Condensate water)、超純水(Ultrapure water) 與廢水回收（或處理）等水處理系統。不同的應用，樹脂所需要的特性也就不同，例如：

1. 飲用水、食品及飲料相關應用的樹脂，考量安全與衛生需選用食品級的樹脂。
2. 高壓鍋爐等冷凝水及核電廠的應用，考量重點為樹脂的強度與純度。
3. 廢水回收，需考慮樹脂的穩定性與是否耐有機污染。
4. 半導體及光電廠等的超純水系統，對TOC、微量金屬(trace metal)、二氧化矽(Silica)、硼(Boron) 及微細顆粒(Fine particle)等水質的要求非常高，需要選用離子去除能力好，且純度、潔淨度及穩定度高的樹脂。

樹脂會與水中的離子產生交換或吸附的作用，使得水中離子或雜質逐步被去除而達到純化的目的。樹脂在使用一段時間後，其官能基上的交換基會逐步被消耗掉，最後產生離子洩漏而達到使用終點。在可再生的樹脂單元，樹脂可藉由酸或鹼等再生劑來進行再生，以達到重複使用的目的。

1. 陽離子樹脂：可去除懸浮顆粒、有機物、以及正電荷離子，進行水質軟化
2. 陰離子樹脂：去除帶負電荷之無機鹽類