La chromatographie échangeuse d'ions repose sur l'interaction entre des ions chargés dans une solution et un échangeur d'ions. Ce procédé est utilisé pour purifier des protéines, séparer des molécules ou analyser la composition ionique d’un liquide. Les échanges ioniques se produisent grâce à un support, souvent en résine, qui contient des sites ioniques pouvant échanger des ions avec ceux présents en solution. Le choix de l'échangeur (cations ou anions) dépend des molécules cibles à séparer.

Dans ce type de chromatographie, les ions positifs (cations) de la solution échangent leurs places avec les cations fixés sur l'échangeur. Les résines échangeuses de cations contiennent généralement des groupes fonctionnels acides, tels que les acides sulfoniques, qui attirent et retiennent les molécules chargées positivement.

Ici, ce sont les ions négatifs (anions) qui échangent avec ceux de l'échangeur. Les résines d'échangeurs d'anions contiennent des groupes fonctionnels basiques, comme les groupements amino, qui sont chargés positivement et attirent les ions chargés négativement.

Avant l'exécution de la chromatographie, la colonne est remplie de résine échangeuse d'ions. La résine choisie doit être équilibrée en fonction du type d'ions à échanger. La colonne est ensuite rincée avec des solutions tampons pour stabiliser le pH et éliminer les ions non désirés.

L'échantillon contenant les ions à séparer est introduit dans la colonne. Les ions de l'échantillon se lient temporairement aux sites ioniques de la résine. Les molécules passent à travers la colonne à différentes vitesses en fonction de leur affinité avec la résine.

Pour détacher et récupérer les ions liés à la résine, une solution d'élution contenant une concentration élevée d’électrolytes est appliquée. À mesure que la concentration de l'éluant augmente, les ions cibles sont progressivement libérés de la résine et collectés pour l'analyse.

La chromatographie échangeuse d'ions est largement utilisée dans divers domaines scientifiques tels que la biotechnologie, la chimie analytique, et l'industrie alimentaire. En biotechnologie, cette méthode est essentielle pour la purification des protéines et des enzymes, où une haute pureté et une spécificité sont cruciales. Dans l'analyse chimique, elle permet la séparation et la quantification de petits ions ou de composés ioniques impliqués dans diverses réactions chimiques. L'industrie alimentaire l'applique pour le contrôle de la qualité et la sécurité des aliments, tels que l'élimination des contaminants ioniques ou la vérification des compositions ioniques dans les boissons et produits alimentaires.