陽離子交換樹脂原理是作用于環境中的水溶液中，含有金屬陽離子，這些金屬陽離子可以與樹脂上的氫離子發生離子交換作用，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H⁺交換到水中，從而提高離子交換樹脂的使用壽命，下面由離子交換樹脂廠家-津南大化工廠的楊工予以詳細介紹：

   上圖有陽離子交換樹脂結構圖可以看出：陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO₃H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C₆H₄OH）等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO₃H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為：
   2R—SO₃H＋Ca—（R—SO₃）2Ca＋2H
   這也是硬水軟化的原理。

   以津南大化工廠生產的001×7強酸陽離子交換樹脂為例詳細說明：
   
   001×7強酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道里面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當原水當中的Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子-擴散到樹脂的孔道中時，由于該樹脂對Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子選擇性強于對H+的選擇性，，所以H+就與進入樹脂孔道中的Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子發生快速的交換反應，Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子被固定到樹脂交換基團上面，被交換下來的H+向樹脂的孔道中-擴散，最終擴散到水中。
   1、邊界水膜內的擴散水中的Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子向樹脂顆粒表面遷移，并擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面； 
   2、交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散)Ca²⁺，Mg2+等陽離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，并進行擴散，到達交換點； 
   3、離子交換Ca²⁺，Mg²⁺等陽離子與樹脂基團上的可交換的H⁺進行交換反應；
   4、被交換下來的H⁺在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散。 
   5、邊界水膜內的OH-最終擴散到水中。

   由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗，進行再生。      

   根據陽離子交換樹脂原理，我們將陽離子交換樹脂用途于硬水軟化、純水制備、濕法治金、稀有元素分離、抗生素提取等領域，取得了優異的環保效益和經濟效益。