Giả sử một loại nhựa có ái lực lớn hơn cho ion B hơn so với ion A. Nếu nhựa chứa ion A và B ion được hoà tan trong nước đi qua nó, sau đó trao đổi sau đây diễn ra, phản ứng tiến tới bên phải (R đại diện cho nhựa ):
AR + Bn± ↔ BR + An± = Q
Khi khả năng trao đổi nhựa đến gần như không còn, nó sẽ chủ yếu là dưới hình thức BR. Một mối quan hệ cân bằng được áp dụng nơi các đối tượng trong ngoặc vuông đại diện cho nồng độ:
Q là hệ số trạng thái cân bằng, và là một hằng số cụ thể cho các cặp ion và các loại nhựa. Biểu hiện này chỉ ra rằng nếu một dung dịch đậm đặc chứa ion A bây giờ là đi qua cột trao đổi ion hết khả năng trao đổi, nhựa sẽ tạo thành dạng AR đã sẵn sàng để tái sử dụng, trong khi ion B sẽ được tách vào trong nước. Tất cả các ứng dụng quy mô lớn cho các loại nhựa trao đổi ion liên quan đến kiệt sức và tái tạo chu kỳ như vậy.
Cân bằng trao đối ion xảy ra khi một chất trao đổi ion tiếp xúc với một dung dịch chất điện ly, ion trao đổi của dung dịch và trong nhựa trao đổi có bản chất khác nhau. Gỉa sử nhựa trao đổi chứa ion trao đổi là A, ion trao đổi trong dung dịch là B. Quá trình trao đổi ion diễn ra:
-R- A + B → -R- B + A-
R là mạng polymer chứa nhóm chức. Trong trạng thái cân bằng các ion trao đổi A, B có mặt cả trong dung dịch lẫn trong chất trao đổi ion. Trao đổi ion là quá trình thuận nghịch và vì vậy rất khó phân biệt là cân bằng được tiệp cận từ phía nào, tức là A trao đổi với B hay ngược lại.Tuy nhiên sự phân bố cả A và B trong hai pha ở trạng thái cân bằng là như nhau đối với cả hai trường hợp miễn là tổng nồng độ của chúng trong hệ không thay đổi. Tỉ lệ nồng độ của hai ion trong từng pha là khác nhau. Cân bằng trao đổi ion có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn và
về mặt lí thuyết. Quan hệ hàm số phụ thuộc ion trái dấu của chất trao đổi ionvao2 thành phần ion trái dấu của