Jonų mainai yra cheminis procesas, kurio metu jonai keičiasi tarp dviejų elektrolitų tirpalų arba tarp elektrolito tirpalo ir kietos matricos struktūros, žinomos kaip jonų mainų polimeras. Kai elektrolito tirpalas reaguoja su polimeru arba derva, jonai iš tirpalo sulaikomi ir prijungiami prie kieto pagrindo, o tai savo ruožtu išskiria skirtingus to paties krūvio jonus. Katijonų mainai vyksta, kai keičiasi teigiamai įkrautos dalelės, o anijonai įvyksta, kai keičiasi neigiamo krūvio dalelės.
Natūralioje aplinkoje jonų mainai gali vykti dėl aliuminio silikato mineralų, žinomų kaip ceolitai, kurių yra molyje. Dirvožemyje vykstantis katijonų mainų lygis gali būti naudojamas kaip dirvožemio gebėjimo išlaikyti maistines medžiagas rodiklis. Tai taip pat svarbus veiksnys, lemiantis požeminio vandens grynumą.
Pramoninėje aplinkoje jonų mainai vyksta naudojant sintetinius organinius polimerus. Gali būti pagamintas jonų mainų polimeras, skirtas specialiai filtruoti tam tikrus jonus iš tirpalo. Yra keturi pagrindiniai jonų mainų polimerų tipai, turintys skirtingą jonų giminingumą ir chemines savybes: stiprios bazinės anijoninės dervos, silpnos bazinės anijoninės dervos, stiprios rūgštinės katijoninės dervos ir silpnos rūgštinės katijoninės dervos.
Be šių keturių grupių, yra ir kitų tipų jonų mainų dervų. Chelatinės dervos yra svarbios filtruojant toksiškus sunkiųjų metalų katijonus, tokius kaip švinas ir gyvsidabris. Šios dervos naudojamos nuotekų ir požeminio vandens valymui.
Stiprios rūgštinės dervos gali būti naudojamos kalcio ir magnio katijonams pašalinti iš vandens, procese, vadinamame vandens minkštinimu. Kalcio ir magnio jonai iš tirpalo pakeičiami natrio arba vandenilio jonais iš dervos. Buitiniuose gaminiuose, tokiuose kaip skalbinių ploviklis, naudojami ceolitai, skirti vandeniui minkštinti, kad kalcio ir magnio jonai netrukdytų valyti muilo.
Vandens dejonizacija yra dar vienas įprastas jonų mainų pritaikymas. Dejonizacijos metu mineralinės druskos, tokios kaip natris ir kalcis, pašalinamos iš vandens ir pakeičiamos vandenilio katijonais arba hidroksido anijonais, priklausomai nuo naudojamos dervos tipo. Šio proceso metu gaunamas išgrynintas vanduo, panašus į distiliuotą vandenį, kuris yra naudingas laboratoriniuose ir pramoniniuose procesuose, kur reikalingas didelis vandens grynumas.
Pramoninės jonų mainų reakcijos dažniausiai atliekamos naudojant kolonėles. Šiuose induose yra dervos sluoksnis, kuriame yra jonų mainų derva, kol tirpalas praeina pro jį. Srauto srautą galima valdyti vožtuvais ir prie kolonėlės pritvirtintais prietaisais. Kai tirpalas praleidžiamas per dervą, jonų mainai vyksta tol, kol užpildomos visos dervos surišimo vietos ir susidaro išgrynintas tirpalas.