La adsorción es un proceso de separación en la que componentes de una fase fluida se transfieren hacia la superficie de un sólido adsorbente (formado por un lecho de partículas fijas), mientras el fluido circula continuamente a través de dicho lecho sólido. La transferencia cesa cuando el sólido está prácticamente saturado, momento en que se debe regenerar el lecho para reutilizarlo.
El intercambio iónico es otro proceso que generalmente se lleva a cabo en operación semi-continua en un lecho fijo de forma similar. Mediante este proceso es posible ablandar o desionizar agua que se hace pasar sobre un lecho de esferas de resina de intercambio iónico, situadas en una columna, hasta que la resina alcanza prácticamente la saturación.
En todos estos procesos la eficacia depende del equilibrio sólido- fluido y de las velocidades de transferencia de materia. Las columnas de intercambio iónico, operan normalmente en condiciones transitorias, y se encuentran rellenas de partículas porosas de resina, que pueden ser ácidas (resinas catiónicas) o básicas (resinas aniónicas).
En el caso de una resina catiónica (RH), al estar en contacto con una solución de NaOH va a intercambiar protones por el ión Na+, ya que van a reaccionar con el grupo OH-, en una reacción de neutralización:
RH + NaOH < ———————- > RNa + H2O
Cuando a una columna, inicialmente limpia de iones, ingresa una corriente de agua con una cierta concentración (Co) de NaOH, los iones Na+ quedan inmovilizados en el sólido, los H+ liberados, los OH- se neutralizan y el agua que abandona la columna es pura. A medida que transcurre el tiempo, el sólido se va saturando hasta llegar al equilibrio, momento en el cual el relleno no atrapa mas iones, obteniéndose un agua con la misma concentración inicial Co. Es en ese momento que debe regenerarse el filtro con una solución que revierta el equilibrio de intercambio para poder utilizarlo nuevamente.