离子交换剂和水中离子之间的离子交换反应是可逆的，并按等电荷摩尔量进行。它们之间的离子交换根据质量作用定律，当正反应速度和逆反应速度相等的时候，溶液中各种离子的浓度就不再改变而达到平衡，即称为离子交换平衡。

离子交换反应的通式为：

式中 a、b———A、B离子的价数，则平衡常数的通式为：

例如H型强酸性阳离子交换树脂RH，同水中Na^＋进行交换，其反应式如下：

按照质量作用定律，在离子交换反应达到平衡时，树脂中含Na^＋浓度和H^＋浓度的比值［RNa］/［RH］，与水中Na^＋浓度与H^＋浓度的比值［Na^＋］/［H^＋］成正比关系。其比值在一定的温度条件下是一个常数，称为平衡常数或离子交换选择性系数，以K表示：

式中 K———离子交换平衡常数；

［RNa］———反应平衡时交换剂中Na^＋浓度，mol/L；

［RH］———反应平衡时交换剂中H^＋浓度，mol/L；

［H^＋］———反应平衡时水溶液中H^＋浓度，mol/L；

［Na^＋］———反应平衡时水溶液中Na^＋浓度，mol/L。

从平衡常数K的大小，可以看出交换剂上的H^＋变成Na^＋的难易程度。如果K>1，则Na^＋容易到交换剂上去，而把H^＋放出来，K越大，就越容易吸附Na^＋而放出H^＋。对于一定的树脂来说，与水中不同的离子，有不同的交换能力。因此，K值的大小各不相同。如H型强酸性阳离子交换树脂，对水中常见的几种阳离子的平衡常数K如下：

Na型强酸性阳离子交换树脂对水中几种阳离子的平衡常数K如下：

OH型强碱性阴离子交换树脂（Ⅰ型）对水中常见的几种阴离子的交换平衡常数K如下：

Cl型强碱性阴离子交换树脂（Ⅰ型）对水中几种阴离子的平衡常数K如下：