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尽管人们对离子交换（或离子交换过程）作了许多不同的解释，但是最典型的是这三种理论：晶格交换理论；双电层理论；Donnan理论。
1.2.1 晶格理论
一个离子固体物的本质就是组成晶体点阵的离子而不是分子。也就是说，一个离子固体物完全处于解离状态。一个氯化钠晶体并不含有氯化钠分子，而仅含有钠离子和氯离子。晶体中每一个离子被一定数目的具有相反电荷的离子包围，这决定于离子的配位数，同时它受库伦吸力的作用，在晶体表面上的离子受到的引力要比在晶体表面下面的同样离子所受到的引力要小。如果将晶体放在一个极性很大的介质中，例如水中，连接离子到晶体上面的引力减弱到这个离子可能被溶液中的其他离子所取代或与之反应的程度。所以在表面上的离子被其他离子取代的容易程度取决于：
① 接离子到晶体上的引力的性质；
② 进行交换的离子的浓度；
③ 进行交换的离子的电荷；
④ 这两种离子的大小；
⑤ 晶格可以接近的程度；
⑥ 溶解度效应。
这些晶格上离子的交换作用类似于二种可溶性电解质的混合作用，例如氯化钠和硝酸钾的混合。按电解质理论，氯化钠溶液中的每个氯离子被钠离子围绕着，每个钠离子同样被氯离子围绕着，这相似于氯化钠晶体。当硝酸钾加入到氯化钠溶液中时，钠离子就与钾离子交换，氯离子就与硝酸根离子交换。这种离子交换十分相似于晶格离子与电解质溶液中离子间的交换[4]。
虽然离子交换树脂缺少结晶性，但其离子交换机理与晶体的点阵离子的交换十分相似，各种阳离子交换树脂与阴离子交换树脂可以看作是有机高分子电解质。阳离子树脂之所以能交换离子是由于有磺酸基、羧基和酚基等官能团。这些树脂的离子交换反应是在整个树脂凝胶体结构中进行的，而并不局限于表面上的作用。
1.2.2 双电层理论
双电层理论原来是用来解释胶体的电动力学性质的，后来有人用来解释伴有离子交换的各种现象。其模型是：有两个电层，一个固定不变的内层，外层是扩散可移动的电荷，这个电荷就能吸附离子。这些被吸附的离子可以与胶体内部原来的离子完全不同，而原来存在的离子决定胶体大部分的电动力学性质。存在于胶体的扩散外层中的离子一直伸展到外面液体介质中去。在扩散层中的离子以及与之平衡的外部介质中的离子之间没有清楚地分界。构成扩散层的离子的浓度不断地随着外面溶液的浓度和pH值的改变而变化着。如果加了一种另外的离子到外面的溶液中去，因而改变了外面溶液中离子的浓度和组分，于是平衡被打破，并重新建立新的平衡，某些新来的离子将进入扩散外层以替代某些原有的离子，这样就发生了离子交换。
1.2.3 Donnan膜理论
Donnan概念清楚地表明：
① 游离电解质不能进入高交换容量树脂相内去；
② 化合价效应；
③ 溶液体积和电解质浓度的效应；
④ 树脂相固定离子浓度的效应。
假设连接交换离子的胶粒为不能渗透的离子。虽然离子交换平衡中并没有膜存在，但可以将固相与液相的界面认为是膜。如果取一个高交换量或固定离子浓度的离子交换物质，并将其浸渍于稀电解质溶液中，很少游离电解质能扩散到交换物质中去。例如，磺酸型阳离子交换树脂的钠盐会有固定离子浓度5mol/L，当其与0.1mol/LNaCl溶液平衡时，将只有极少而可以忽略的氯离子进入树脂中去。必然有这样的事实：[Na+]i[Cl-]i=[Na+]o[Cl-]o。树脂有高交换量，结果就有高浓度的固定离子以防止从浓度相对低于固定离子浓度的溶液来的电解质进入树脂相中去。该理论把树脂看成时浓的电解质溶液，在溶液中的离子交换平衡决定于树脂相与外面溶液中活度系数的差，显然没有考虑到一个离子对另一个离子的特殊亲和力对平衡作用的任何影响。
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