化学分析和离子分离技术中。例如，在生物化学中被广泛应用于带电分子——蛋白质的分离。生物萃取和纯化后所产生的物质，如蛋白质之氨基酸和DNA/RNA等，也为一重要应用领域。离子交换过程也用来分离和纯化金属，包括分离铀、钸和其他锕系元素等，包括钍、镧、钕、镱、钐、镏和其他稀土金属。有两个系列的稀土金属——镧系元素和锕系元素，这两个族内过渡元素都有非常相似的物理和化学特性。1940年代由开发了新的用法，离子交换技术成为唯一可以大量将稀土金属与其他元素分开的方法，直到出现了溶剂萃取技术，才大幅度增加产量。一个