蛋白质表面在溶液中一般都带电荷，带电荷的类型取决于蛋白质 pI 和溶液的 pH 。 pH 小于 pI 时蛋白质带正电， pH 大于 pI 时蛋白质带负电。不同的等电点的蛋白质在同一个溶液中，表面带电情况不同。离子交换色谱法就是利用不同的蛋白质有不同的等电点在同一个溶液中表面带电情况不同实现分离。
近似处理中，将蛋白质分子和交换基团看作点电荷，它们之间的作用力 F 为：
F=q 1 q 2/εr 2 q 1 ， q 2 分别为蛋白质分子和交换基团两个点电荷的电量；ε为介质介电常数； r 为两点电荷间的距离。
在离子交换色谱中交换基团的电荷和大小是不变的，而样品的电荷（表面带电情况）和大小是不同的，受到交换基团的作用力也不同，从而实现分离。
与凝胶色谱基质一样，离子交换介质的基质也有 3 类：交联多糖如交联琼脂糖、交联葡聚糖，大孔硅胶和多孔玻璃，大孔有机聚合物（聚苯乙烯等）。在蛋白质的离子交换分离中主要使用交联多糖，特别是交联琼脂糖基质介质，有强阴、弱阴、强阳、弱阳 4 种，下面为国内外离子交换色谱介质的名称、基质、交换基团等性质的表格。
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名称
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交换基团
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基质
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应用
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强阴（ Q ）
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CH 2N +(CH 3) 3
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交联琼脂糖 CL6B/6FF
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蛋白质分离，除内毒素
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弱阴 (DEAE)
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CH 2CH 2N(C 2H 5) 2
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交联琼脂糖 CL6B/6FF
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蛋白质分离，
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强阳 (SP)
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(CH 2) 3SO 4 -
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交联琼脂糖 CL6B/6FF
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蛋白质分离
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弱阳 (CM)
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CH 2COOH
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交联琼脂糖 CL6B/6FF
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蛋白质分离
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离子交换填料吸附量大（见下表），分辨率好，可用在工艺的任何一步。但是上样时样品溶液中盐浓度（即离子强度）不能太大，否则会不保留或分辨率差。现在有一些新的介质产品，可以允许样品溶液有较大的盐浓度。
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名称
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交换基团
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最大吸附量（ mg/ml ）
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pH 工作范围
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强阴（ Q ）
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CH 2N +(CH 3) 3
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120HSA
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2~12
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弱阴 (DEAE)
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CH 2CH 2N(C 2H 5) 2
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110HSA
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2~9
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强阳 (SP)
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(CH 2) 3SO 4 -
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70RNase
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4~13
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弱阳 (CM)
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CH 2COOH
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50RNase
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5~10
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离子交换填料配基只有带电荷才能对蛋白质有吸附。强阴（ Q ）和强阳 (SP) 介质的离解度很大，所以 pH 工作范围很宽；但弱阴 (DEAE) 和弱阳 (CM) 填料在一定的 pH 范围内离解， pH 工作范围有较大的局限。（见上表）
弱阴 (DEAE) 在较小 pH 值时离解度较大；而 弱阳 (CM) 在较大 pH 值时离解度较大。强阴（ Q ）和强阳 (SP) 在溶液中几乎完全离解，与 pH 关系不大。
蛋白质的保留与其 pI 及溶液的 pH 值有关。
从以上两点看，使用弱阴 (DEAE) 时较小 pH 值离解度较大，但要大于蛋白质等电点才有保留，而 弱阳 (CM) 较大 pH 值离解度较大，但要小于蛋白质等电点才有保留。要兼顾离解度和保留值对溶液 pH 的要求。 弱阳 (CM) 常在酸性下如 pH5.0 使用，此时适合 pI 大于 5.0 的蛋白质样品， pI 越大保留值越大。弱阴 (DEAE) 常在碱性如 pH8.0 使用，此时适合 pI 小于 8.0 的蛋白质样品， pI 越小保留值越大。
西安恒成生物科技有限公司是一家专业从事层析介质（色谱填料）研产销一体的公司；
有两大类产品：无配基微球和层析介质
五大层析介质都有：离子交换，排阻（凝胶过滤），亲和，疏水，反向；
三类材料：琼脂糖凝胶，葡聚糖凝胶，硅胶
离子交换包括：阳离子（SP，CM)阴离子（Q,DEAE);
凝胶过滤包括：4B,6B,CL-4B,CL-6B,4BFF,6BFF
疏水包括：苯基，丁基
亲和的有：蛋白a柱，去内毒素柱，肝素柱，明胶柱，赖氨酸柱，硼酸柱，辅酶A柱，镍柱。
亲和活化中间体有：溴化*活化4B，氨已基4B，羧已基4B，环氧活化FF,NHS活化；
反向的有C18，C8，C12
有标签蛋白首选亲和介质，纯化效率高，分离效果好。无标签蛋白，样品成分复杂，选离子交换和疏水介质。检测分析样品，一般选排阻介质和反向介质。
亲和介质和需分离出物质有特异性的选择性亲和力，亲和介质选择性好，分离效率高，洗脱用取代基竞争替换，过程简单。
离子交换介质适用面广，可处理复杂的混合溶液；PI大的物质一般选阳离子交换介质，PI小的物质一般选择阴离子交换介质；洗脱一般用改变PH和盐浓度的方式洗脱。
疏水介质分辨率高，一般用于处理盐析以后的样品，洗脱用去离子水或低浓度缓冲液。
排阻介质根据分子大小分离，过程简单，一般用于纯化的后续工艺及精制实验室分析，特别适用于分子量相差比较大额样品。
反向介质依据物质之间极性差异进行分离，适用广泛，特别多的用于小分子有机物质，和中草药提取精制等，也多用于实验室分析。