离子交换法是利用离子交换剂与水样中的阳离子或阴离子发生交换反应来进行分离的方法。离子交换法几乎可以用来分离所有的无机离子，同时也能用于许多结构复杂、性质相似的有机化合物的分离。在水样前处理中常用作超微量组分的分离和浓集。缺点是工作周期较长。目前广泛应用的是有机离子交换剂，即离子交换树脂，具体分类如下。
     1．阳离子交换树脂
     活性基团为酸性基团，常见的有强酸性基团，如磺酸基(一SO₃H-SO₃Na)；弱酸性基团，如羧基(一C00H)、酚基(-OH)；中等酸性基团，如磷酸基(一PO₃H₂)等。强酸性树脂应用广泛，在酸性、中性和碱性溶液中都能使用，交换反应速度快，简单或复杂的无机与有机的阳离子都可以交换。
    2．阴离子交换树脂
    活性基团为碱性集团，常见的有：强碱性基团，如季铵基-N(CH₃)₃₊X-基团，其巾X-为OH-、C1-、NO_3-等；弱碱性基团，如伯胺基-NH₂、仲胺基=NH和叔胺基=N。其中强碱性树脂应用较广。
    3．螫合型离子交换树脂
    活性基团为螫合功能团，如巯基型螯合树脂就是将巯基接在天然纤维大分子或树脂的骨架上而制得的，螯合型离子交换树脂具有良好的选择性吸附能力。
    离子交换在富集和分离微量或痕量元素方面应用较广。例如，测定天然水中K⁺、Na⁺、Ca²⁺ 、Mg²⁺ 、SO^_24-、Cl-等组分，可取数升水样，分别流过阳、阴离子交换柱，再用几十至一百毫升稀盐酸溶液洗脱阳离子，用稀氨液洗脱阴离子，这些组分的浓度能增加数十倍至百倍。欲分离Ni²⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺，Fe³⁺、Zn²⁺ ，可加入盐酸将它们转变为络阴离子后通过强碱性阴离子交换树脂，再用稀盐酸洗脱，可达到彼此分离的目的。其中，Ni²⁺不生成络阴离子，不发生交换；6mol／L的HCl洗脱Mn²⁺；4mol／L的HCl洗脱CO²⁺ ；2．5 mol／L的HCl洗脱Cu2⁺，O．5 mol／L的Hcl洗脱Fe³⁺ ，最后用0．05mo1／L的HCl洗脱Zn²⁺。
    (五)冷冻浓缩法
    冷冻浓缩法是取已除悬浮物的水样，使其缓慢冻结，随之析出相对纯净和透明的冰晶，水样中的溶质保留在剩余的液体部分中，残留的溶液逐渐浓缩，液体中污染物的浓度相应增加。其主要优点是对于由挥发或化学反应及某些沾污所引起的误差可降到最低水平，不会导致明显的生物、化学或物理变化。采用这种技术可将几十毫升到几升的溶液浓缩大约10～100倍。冷冻法不复杂，但需注意操作技术，否则会出现各种不透明冰而失败或降低回收率。冷冻全过程搅拌，避免过冷现象，避免瞬间产生大量树枝状疏松冰；理想的冷冻速度为4 h左右使l L水样浓缩至5～6 mI。冷冻完成后，浓缩水样用注射器吸出，如将水样完全回收，可采用水洗法洗涤冰穴表面，这样可提高3％的回收率；采用热风吹洗-可提高5％的回收率。

国家计量标准物质网