Processo unitario in cui ioni mobili di una data specie sono sostituiti sulla superficie di una matrice solida non solubile di scambio (resina a scambio ionico) da ioni di una specie differente ma aventi simile carica elettrica disciolti in soluzione (l’intero processo può essere riferito a una ridistribuzione di costituenti ionici). Questo trasferimento di ioni si manifesta tra due elettroliti oppure tra un elettrolita e un complesso. Spesso il termine è utilizzato per denotare il processo di purificazione, separazione e decontaminazione di soluzioni acquose (o altre soluzioni contenenti ioni) ad opera di solidi polimerici o “scambiatori di ioni” di origine minerale.
Tipici scambiatori di ioni sono:

Gli scambiatori ionici si distinguono in cationici, anionici, e anfoteri, a seconda che scambino rispettivamente ioni caricati positivamente, ioni caricati negativamente, o entrambi. Gli scambiatori anfoteri sono poco utilizzati, in quanto si ottiene una maggiore efficienza rispetto alle resine anfotere in letti misti dove siano presenti scambiatori anionici e cationici contemporaneamente, oppure in un trattamento in due stadi attraverso un letto di scambiatori anionici seguito da un letto di scambiatori cationici (o viceversa). Gli scambiatori ionici hanno due principali caratteristiche: capacità e polarità. Per capacità si intende il numero di raggruppamenti ionici che scambiano per unità di peso del polimero secco ed è funzione del pH in quanto in ambiente molto acido gli ioni H⁺ presenti possono bloccare i gruppi polari. La variazione di capacità con il pH costituisce la polarità: quest’ultima fissa l’intervallo di pH entro il quale lo scambiatore è utilizzabile.
Tipici gruppi che possono legarsi agli scambiatori ionici sono:

Caratteristica del processo di scambio ionico è di essere un processo reversibile, e il solido scambiatore ionico può essere “rigenerato”, ovvero “caricato” di ioni tramite lavaggio con soluzioni contenenti gli ioni stessi.