İyon değiştirme, kimyasal reaksiyonlar sonucunda katı maddeye bağlanmış bir iyonun çözeltide bulunan bir iyon ile değiştirilmesini ifade eder. Bu süreç genellikle tersinir bir reaksiyon olup, yüzeydeki ve çözeltideki iyonların konsantrasyonları bir dengeye ulaşana kadar devam eder.

İyon değiştirici reçineler ise su arıtımında yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Bu reçineler, sertlik oluşturan iyonları (örneğin Ca2+ ve Mg2+) sudan uzaklaştırmak için kullanılır. İyon değiştirici reçineler, sodyum veya hidrojen iyonlarıyla bu sertlik oluşturan iyonların yer değiştirmesini sağlar ve suyun daha yumuşak hale gelmesini sağlar.

İyon değiştirme kapasitesi, bir reçinenin belirli koşullar altında ne kadar iyonu değiştirebileceğini ifade eder. Bu kapasite, reçinenin türüne, boyutuna ve koşullarına göre değişiklik gösterebilir. Sentetik reçinelerde tipik değişim kapasitesi genellikle 2-10 eq/kg reçine arasında; zeolit katyon değiştiricilerde ise 0,05-0,1 eq/kg arasında olabilir.

İyon değiştiriciler genellikle inorganik, doğal organik ve sentetik reçine olmak üzere üç ana gruba ayrılır. Bu sınıflandırma, iyon değiştiricilerin yapısal özelliklerine göre yapılır.

İyon değiştirici reçineler genellikle su yumuşatma ve deiyonizasyon sistemlerinde kullanılır. Bu reçineler, suda bulunan istenmeyen anyon ve katyon iyonlarını gidermeye yardımcı olur ve bu iyonlar yerine sodyum veya hidrojen iyonları yerleştirilir.

İyon değiştirme yöntemi aynı zamanda iyon kromatografisi cihazlarında da kullanılır. Bu cihazlar, iyonları ayırmak ve analiz etmek için anyon değiştirme veya katyon değiştirme reçinelerinden faydalanır.

Atıksu arıtımında ise iyon değiştirme geniş ölçüde kullanılan bir yöntemdir. Özellikle sulardan sertliği gidermede ve yeraltı sularından demir ve mangan gibi metallerin uzaklaştırılmasında etkili bir yöntem olarak kullanılır.

Organik iyon değiştiriciler, organik iyonlara karşı seçici olarak davranarak kullanılır. Bu iyon değiştiriciler, üç boyutlu hidrokarbon zincirlerinden oluşan matriksler içerir ve anyon veya katyon değiştirici olarak adlandırılır, iyonları etkili bir şekilde değiştirme kabiliyetine göre isimlendirilir.