Ionenaustauscher sind in der Regel feste, makromolekulare Polyelektrolyte in Form makroskopischer Partikel mit einer porösen Struktur. Sie sind in Wasser unlöslich, können dieses aber aufnehmen und quellen. An den Ionenaustauscher gebundene Ionen können abgegeben und andere Ionen aus der umgebenden Lösung aufgenommen werden. Zur Bindung der Gegenionen besitzen Kationenaustauscher eine fixierte, negativ geladene Gruppe. Im Gegensatz dazu besitzen Anionenaustauscher eine fixierte, positiv geladene Gruppe. Bindung und Lösen der Gegenionen ist ein reversibler Prozess, der von der Ionenkonzentration und der Affinität zum Ionenaustauscher abhängt.

Je nach Anwendung können verschiedenen Materialien zum Einsatz kommen:

• Wasserenthärtung/-Entsalzung: Aluminiumsilikate, z. B. Zeolite
• Entgiftung oder Adsorber für Proteine oder Viren: Bentonit
• Einsatz in der Industrie: Synthetische Ionenaustauscher
• Trennung großer Biomoleküle (Nukleinsäuren, Proteine): Modifizierte Agarose, Zellulose oder Dextran

Adsorberharze besitzen eine ähnliche Basismatrix wie Ionenaustauscher, jedoch ohne funktionelle Gruppen. Die Bindung erfolgt hier über nicht-ionische Kräfte, z. B. SERDOLIT^®  PAD Harze.