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離子交換（IEX）層析能夠分離電荷只有輕微差別的一分子或組分子。以保證分離是基于帶電分子與帶相反電荷的層析填料之間的可逆相互作用。通常情況

下，選擇條件被感興趣的分子隨著上樣柱上而結合到層析填料然后改變條件以便使被結合的物質被洗脫。經常通過連續梯度或逐步增加離子強度進行洗脫，常使用NaCl。

蛋白質由含有可以被測定的弱酸和弱堿基團（即電離基團）。因此，蛋白質的凈表面電荷是高度依賴的pH，并將隨著環境pH變化而逐漸改變。每種蛋白質都有其針對pH的靜電荷關系，這可以被視為滴定曲線（。這條曲線反映了蛋白質整體凈電荷如何根據環境的pH變化。可以在不同的pH值下利用IEX以分離具有截然不同電荷性質的多種蛋白。

離子交換劑的選擇

以強交換劑(Q, S, SP)開始，能夠在廣泛的pH范圍進行開發工作。如果感興趣蛋白的等電點低于pH 7.0或未知，則使用強陰交換劑（Q）結合蛋白。當在一個pH下出現大分辨率，而且感興趣的蛋白質在此pH下穩定時，使用強交換劑。如果強的離子交換劑的選擇性不理想，則考慮使用弱的交換劑(DEAE, ANX, CM)，但請記住弱的離子交換劑的離子交換能力隨著pH而變化。多峰配體(MMC, adhere)提供離子相互作用、氫鍵和疏水相互作用。MMC表現的如同弱的陽離子交換劑，但可以在高電導率下結合。Adhere表現為強陰離子交換劑。

層析柱填料選擇

根據純化步驟的目標和起始材料的條件選擇離子交換填料。其他因素例如樣品穩定性、規模、速度、結合能力和提供的設備也可能影響后的選擇。

一般信息選擇性和緩沖液pH

三種假定蛋白在不同pH下的分離如下所述，

酸性強pH：所有三種蛋白都處于它們的等電點，帶正電荷，且只結合陽離子交換劑。蛋白質按照它們的凈電荷順序被洗脫下來。

較小酸性pH：藍色的蛋白在其等電點以上，帶負電荷，而其他蛋白仍然帶正電荷。藍色蛋白結合陰離子交換劑，并可以與直接洗滌穿透的其他蛋白分離。另外，紅色和綠色蛋白可以在陽離子交換劑上被分離，而藍色蛋白洗滌穿透。

堿性強pH：所有三種蛋白都高于它們的等電點，帶負電荷，且只結合陰離子交換劑。蛋白質按照它們的凈電荷順序被洗脫。

較小堿性pH：紅色蛋白低于其等電點，帶正電荷。紅色蛋白結合陽離子交換劑，而其他蛋白洗滌穿透。

另外，藍色和綠色蛋白可以在陰離子交換劑上進行分離，而紅色蛋白洗滌穿透。