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离子交换层析根据化合物的净电荷进行分离。带负电荷或正电荷的官能团共价结合于固相载体基质，分别成为阳离子交换剂和阴离子交换剂。当一个带电荷的分子加入到带有相反电荷的交换剂时，它就会被吸附，同时，带相同电荷的离子和中性分子则被洗脱到层析柱的外水体积里。带电荷分子的结合是可逆的，通常可用盐或PＨ梯度洗脱吸附的分子。
离子交换层析可以有多种应用，包括分离和纯化生物分子，分离无机离子，试剂和水的去离子化，盐转换以及去除金属离子、溴化乙锭和ＳＤＳ。
两性化合物的分离策略。如果分子在ＰＨ高于其等电点时稳定，可使用阴离子交换树脂。如果分子在ＰＨ低于其等电点时稳定，则使用阳离子交换树脂。
美国GE（原安玛西亚）层析填料（常用型号）
| 离子交换填料： | 规格 |
| 17-0510-01QSepharoseF.F | 300ml |
| 17-0510-04QSepharoseF.F | 5L |
| 17-0510-05QSepharoseF.F | 10L |
| 17-0729-01SPSepharoseF.F | 300ml |
| 17-0729-04SPSepharoseF.F | 5L |
| 17-0729-05SPSepharoseF.F | 10L |
| 17-0709-01DEAESepharoseF.F | 500ml |
| 17-0709-05DEAESepharoseF.F | 10L |
| 17-0719-01CMSepharoseF.F | 500ml |
| 17-0719-05CMSepharoseF.F | 10L |
| 17-1275-02SOURCE30Q | 200ml |
| 17-1275-03SOURCE30Q | 1L |
| 17-1014-03QSepharoseH.P. | 1L |
| 17-1087-03SPSepharoseH.P. | 1L |
