이온교환법은 원수를 원구형 수지(이온교환수지)로 걸러내는 것으로, 물속의 이온은 수지에 고정된 이온과 교환된다.흔히 볼 수 있는 두 가지 이온 교환 방법은 각각 경수 연화와 이온 제거법이다.경수연화는 주로 역삼투(RO) 처리 전에 수질 경도를 낮추는 일종의 전처리 절차에 쓰인다.연화기 안의 구상수지는 나트륨 이온 두 개를 칼슘 이온이나 마그네슘 이온 한 개를 교환하는 방식으로 수질을 연화시킨다.

이온교환수지는 수소이온을 이용하여 양이온을 교환하고 수소뿌리이온으로 음이온을 교환한다.술폰산 뿌리를 포함하는 스티렌과 디에틸렌 벤젠으로 만든 양이온 교환 수지는 수소 이온으로 부딪히는 다양한 양이온 (예: Na+, Ca2+, Al3+) 을 교환합니다.마찬가지로, 계절 암모늄 염을 포함하는 스티렌으로 만든 음이온 교환 수지는 Cl-와 같은 다양한 음이온을 수소 뿌리 이온으로 교환합니다.양이온교환수지에서 나온 수소이온과 음이온교환수지에서 나온 수소뿌리이온이 결합해 순수한 물을 생성한다.

음양이온교환수지는 각각 다른 이온교환침대에 포장되어 이른바 음이온교환침대와 양이온교환침대로 나눌 수 있다.양이온교환수지와 음이온교환수지를 섞어 같은 이온교환침대에 놓을 수도 있다.그 형태를 막론하고 수지가 수중에 전하를 띤 불순물과 수지의 수소이온 및 (또는) 수소산소뿌리이온을 교환하면 반드시"재생"을 진행해야 한다. 재생의 절차는 순화의 절차와는 반대로 수소이온 및 수소산소뿌리이온을 리용하여 재생하고 이온교환수지에 첨부된 불순물을 교환한다.

만약 이온교환법을 기타 순화수질방법 (예를 들면 반침투법, 려과법, 활성탄소흡착법) 과 조합하여 응용할 때 이온교환법은 전반 순화시스템에서 아주 중요한 부분을 차지하게 된다.이온교환법은 이온을 효과적으로 제거하지만 대부분의 유기물이나 미생물은 효과적으로 제거하지 못한다.미생물은 수지에 부착할 수 있고 수지를 배양기로 하여 미생물이 빠르게 성장하고 열원을 생성할 수 있다.따라서 다른 순화 방법과 함께 설계하여 사용해야 한다.