离子交换色谱分离蛋白质是在一定的pH条件下，基于蛋白质电荷不同的一种分离方法。常用于蛋白质分离的离子交换剂包括弱酸羧甲基纤维素(CM纤维素)和弱碱二乙氨基乙基纤维素(DEAE纤维素)。前者是阳离子交换剂，后者是阴离子交换剂。
离子交换色谱(IEC)是生物大分子纯化中最广泛使用的方法之一。
1848年，汤普森等人在研究土壤中碱性物质交换的过程中，发现了离子交换现象。20世纪40年代，出现了具有稳定交换特性的聚苯乙烯离子交换树脂。20世纪50年代，离子交换色谱进入生物化学领域，应用于氨基酸的分析。离子交换色谱是生物化学领域常用的色谱方法，广泛应用于氨基酸、蛋白质、糖、核苷酸等多种生化物质的分离纯化。常用的离子交换剂有：离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换树脂。
在离子交换色谱中，基质由带电树脂或纤维素组成。带负电荷的阳离子交换树脂；而带正电荷的被称为阴离子树脂。离子交换色谱也可用于蛋白质的分离和纯化。因为蛋白质也有等电点，蛋白质在不同的pH条件下，其带电状态也不同。阴离子交换基质结合带负电荷的蛋白质，所以这类蛋白质留在柱上，然后通过增加洗脱液中盐的浓度来洗脱吸附在柱上的蛋白质。具有弱结合的蛋白质首先被洗脱。相反，阳离子交换基质与带正电荷的蛋白质结合，通过逐渐增加洗脱液中的盐浓度或提高洗脱液的pH值，可以将结合的蛋白质洗脱下来。
预处理和柱填充
对于离子交换纤维素，少量不易沉淀的破碎颗粒要用流水冲洗掉，以保证良好的均一性，而对于溶胀的产品则不需要这一步。溶胀的交换剂应在使用前用稀酸或稀碱处理，使其成为含H或OH-的交换剂型。阴离子交换剂通常用‘碱-酸-碱’处理，使其最终变成-OH-型或盐型交换剂。对于阳离子交换剂，采用“酸-碱-酸”处理，最终转化为-H型交换剂。
使用前，洗涤过的纤维素必须平衡到所需的pH值和离子强度。在填充到塔中之前，平衡交换器应减压以去除气泡。为了避免不同粒径的交换剂在自然沉降过程中分离，需要对柱适当加压，同时压紧柱床，以减少死体积，有利于提高分离度。
色谱柱安装后，可以用初始缓冲液清洗，直到完全平衡。
样品添加和洗脱
样品添加：
用于色谱的样品应具有与初始缓冲液相同的pH值和离子强度，所选pH值应在交换剂和结合物质具有相反电荷的范围内。同时，应注意低离子强度，可通过透析、凝胶过滤或稀释来实现。样品中的不溶物应在透析后或凝胶过滤前通过离心去除。为了达到满意的分离效果，上样量应适当，不应超过色谱柱的负载能力。柱的负载量可以通过交换容量来计算，上样量通常为交换器总交换容量的1%-5%。
