离子交换处理，是用一种称为离子交换剂的物质来进行的。当水通过这种物质时，某种离子交换剂中不能形成水垢的离子，与水中容易生成水垢的离子相互交换，从而使水得到软化。如Na型离子交换剂遇到含有Ca2 的水时， 水中的Ca2 被吸着在交换剂上，Na型离子交换剂转变成Ca型离子交换剂，而离子交换剂上原来的Na 进入水中，从而除去了水中的Ca2 。当Na型离子交换剂变成Ca型离子交换剂时，这种交换反应就停止了，此时称为离子交换剂的失效。为了恢复离子交换剂的交换能力，可将食盐溶液通过Ca型离子交换剂，使Ca型离子交换剂又变成Na型离子交换剂从而恢复了交换能力，又可重新投入使用。因此离子交换技术在水处理工作中得到广泛的应用。

　　离子交换剂分为无机和有机两大类。

　　海绿砂是天然矿物质，外表呈浅绿灰色。人工合成的沸石多为白色。这类无机质阳离子交换剂不能用于酸性介质;而且其颗粒核心是致密结构，故只能进行表面交换，因此交换容量小，且其机械强度差，目前已很少采用。磺化煤是由烟煤经粉碎过筛，用浓硫酸处理(磺化)后，经除去过量的酸而制成的，过去得到过广泛使用，但是磺化煤的交换容量仅为合成树脂的三分之一，且化学稳定性差(特别是对碱性强的水其抵抗性很差)，机械强度也低，现已很少使用，已被合成树脂所替代。合成树脂属于高分子化合物，具有机械强度高、耐热性能较好、交换容量大、耐酸碱且化学稳定性好等优点，因而得到广泛使用。

　　工业锅炉经常使用阳离子型的离子交换剂，它是由阳离子和复合阴离子根两部分组成，其中复合阴离子根是一种不溶于水的稳定的高分子化合物，阳离子则和水中的钙、镁等阳离子互相交换。阳离子交换剂按其含有离子的种类，分为钠离子、氢离子和铵离子三种。因此，阳离子交换水处理又可分为钠离子交换法、部分钠离子交换法、氢一钠离子交换法和铵一钠离子交换法等多种、使用铵法能导致蒸汽中有氨气，故很少采用。