离子交换树脂广泛用于不同的分离、纯化和去污过程。最常见的例子是水软化和水净化。在许多情况下，离子交换树脂被引入到这样的过程中，作为使用天然或人造沸石的更灵活的替代品。此外，离子交换树脂在生物柴油过滤过程中非常有效。

离子交换树脂用于代替镁和钙中发现的离子硬水与钠离子。当树脂新鲜时，它的活性位点含有钠离子。当与含有镁和钙离子（但钠离子浓度低）的溶液接触时，镁和钙离子优先从溶液中迁移到树脂上的活性位点，在溶液中被钠离子取代。该过程在溶液中镁和钙离子浓度比开始时低得多的情况下达到平衡。

水软化过程的理想化图像，包括用阳离子交换树脂捐赠的钠离子替换水中的钙离子可以通过用含有高浓度钠离子的溶液（例如，其中溶解有大量食盐(NaCl)）的溶液洗涤树脂来重新充电。钙和镁离子从树脂中迁移出来，被溶液中的钠离子取代，直到达到新的平衡。盐用于为离子交换树脂充电，而离子交换树脂本身用于软化水。