離子交換器分為陽離子交換器、陰離子交換器及混合離子交換器等。陽離子交換器主要用于去除水中的陽離子，軟水器即屬于陽離子交換器的一種，陰離子交換器主要用于去除水中的陰離子，混合離子交換（簡稱混床）是通過離子交換樹脂在電解質溶液中進行的，可去除水中的各種陰、陽離子，是目前制備高純水工藝流程中不可替代的手段。
當原水通過離子交換柱時，水中的陽離子和水中的陰離子（HCO-等離子）與交換柱中的陽樹脂的H+和陰樹脂的OH-進行交換，從而達到脫鹽的目的。陽、陰混柱的不同組合可使水質達到更高的要求。陽樹脂包括強酸和弱酸性兩種，陰樹脂包括強堿和弱堿性兩種。同一種樹脂對不同離子的親和能力不同，對親和能力強的離子優先選擇，因此應根據所要除去的離子的不同來選擇合適的樹脂類型。
離子交換有廣泛的應用領域。在給水處理中，可用于水質軟化和脫鹽，制取軟化水、純水和超純水；在廢水處理中，可除去廢水中的某些有害物質，回收有價值化學品、重金屬和稀有元素；在國防、化工、生物制藥等方面，能有效的進行分離、濃縮及提純等功能。