Jonu apmaiņa ir ķīmisks process, kurā jonu apmaiņa notiek starp diviem elektrolītu šķīdumiem vai starp elektrolīta šķīdumu un cietas matricas struktūru, kas pazīstama kā jonu apmaiņas polimērs. Kad elektrolīta šķīdums reaģē ar polimēru vai sveķiem, joni no šķīduma tiek notverti un piestiprināti pie cietā substrāta, kas savukārt atbrīvo dažādus viena un tā paša lādiņa jonus. Katjonu apmaiņa notiek, kad notiek pozitīvi lādētu daļiņu apmaiņa, savukārt anjonu apmaiņa notiek, kad notiek negatīvi lādētu daļiņu apmaiņa.
Jonu apmaiņa var notikt dabiskā vidē, izmantojot alumīnija silikātu minerālus, kas pazīstami kā ceolīti un kas atrodas mālos. Augsnē notiekošo katjonu apmaiņas līmeni var izmantot kā indikatoru augsnes spējai saglabāt barības vielas. Tas ir arī svarīgs faktors gruntsūdeņu tīrības noteikšanā.
Rūpnieciskos apstākļos jonu apmaiņa notiek, izmantojot sintētiskos organiskos polimērus. Var izgatavot jonu apmaiņas polimēru, lai īpaši filtrētu noteiktus jonus no šķīduma. Ir četri galvenie jonu apmaiņas polimēru veidi, kuriem ir atšķirīga jonu afinitāte un ķīmiskās īpašības: stipras bāzes anjonu sveķi, vājas bāzes anjonu sveķi, stipru skābju katjonu sveķi un vāji skābi katjonu sveķi.
Papildus šīm četrām grupām pastāv arī citi jonu apmaiņas sveķu veidi. Helātu veidojošie sveķi ir svarīgi, lai filtrētu toksiskus smago metālu katjonus, piemēram, svinu un dzīvsudrabu. Šos sveķus izmanto notekūdeņu un gruntsūdeņu attīrīšanā.
Spēcīgu skābju sveķus var izmantot, lai noņemtu kalcija un magnija katjonus no ūdens procesā, kas pazīstams kā ūdens mīkstināšana. Kalcija un magnija joni no šķīduma tiek apmainīti pret nātrija vai ūdeņraža joniem no sveķiem. Sadzīves produktos, piemēram, veļas mazgāšanas līdzekļos, tiek izmantoti ceolīti ūdens mīkstināšanai, lai novērstu kalcija un magnija jonu iejaukšanos ziepju tīrīšanas darbībā.
Ūdens dejonizācija ir vēl viens izplatīts jonu apmaiņas pielietojums. Dejonizācijā minerālsāļus, piemēram, nātriju un kalciju, atdala no ūdens un aizstāj ar ūdeņraža katjoniem vai hidroksīda anjoniem atkarībā no izmantotā sveķu veida. Šis process rada attīrītu ūdeni, kas ir salīdzināms ar destilētu ūdeni, kas ir noderīgs laboratorijas un rūpnieciskos procesos, kur nepieciešama augsta ūdens tīrība.
Rūpnieciskās jonu apmaiņas reakcijas parasti veic, izmantojot kolonnas. Šajos traukos ir sveķu slānis, kas satur jonu apmaiņas sveķus, kamēr šķīdums tiek izvadīts caur tiem. Plūsmu var kontrolēt ar vārstiem un instrumentiem, kas piestiprināti pie kolonnas. Šķīdumam izlaižot cauri sveķiem, notiek jonu apmaiņa, līdz tiek aizpildītas visas saistīšanās vietas sveķos, veidojot attīrītu šķīdumu.