离子交换树脂在处理重金属废水时的作用主要有以下几个方面：
(1)转换离子种类
在废水中，若某种离子属于有害离子应予以除去时，可利用离子交换树脂将这种离子转换成另一种离子。例如，软化水时除去天然水中含有的钙、镁、锰、铁等离子，处理含重金属离子废水中的铬、铜、镍、锰等，以及回收废水中的贵重金属黄金等。
(2)分离提纯
当含有多种离子性物质的废水流过树脂层时，可将离子进行有选择性的分离。对电性相反离子的分离，可采用任何离子交换树脂来完成。例如经过阳离子交换树脂后，废水中的阳离子被交换出来，则阴离子留在溶液中；反之，若废水经过阴离子交换树脂后，阴离子被交换出来，则阳离子留在溶液中。对电性相同离子的分离，利用树脂对不同离子有不同交换亲和力的现象，在树脂层中不断发生置换取代作用，交换亲和力较高的离子将交换亲和力较低的离子逐渐排斥到树脂层底部，最后完全被排出树脂层，使离子性物质获得分离提纯。对电性相同但离子半径相差很大的离子的分离，例如分离大的有机离子和小的无机离子，可采用孔隙小的离子交换树脂吸附无机离子而加以分离。两种离子相应酸的强度不同时，可选用一种树脂，其碱度只足以中和一种酸，也可使两者分离。
(3)浓缩离子性物质
工业废水一般具有浓度低、水量大的特点，但排放标准要求的浓度更低。利用离子交换树脂，可将溶液中一些低浓度微量物质进行富集浓缩，再将其洗脱下来。
(4)废水脱盐和酸、碱废水处理
同时使用阴、阳离子交换树脂，将废水中的阳离子全部转换成H+，阴离子全部转换成OH-，两者再结合生成水分子而达到脱盐目的。经过脱盐后的废水接近去离子水，可以循环使用。可以把离子交换树脂看作是一种不溶于水的酸、碱、盐，因而可用来去除一些酸、碱性物质。近年来出现了一些理化性能优良、交换容量高的弱酸弱碱树脂，用来处理某些酸、碱废水，显示出其良好的应用潜力。让酸、碱废液反复轮流通过一个弱酸性离子交换树脂柱，就
可保证出水的pH值保持在可排放的范围。
除了以上四种方法外，电解法、腐殖酸树脂吸附法、斜发沸石吸附法、反渗透法、电渗析法和生物法等都在重金属废水处理中得到一定的应用。电镀过程中的废水处理很复杂，在考虑废水中重金属离子的处理法方案时，应同时考虑废水中氰化物、酸碱度等指标的处理，最佳的处理工艺是将脱重（金属）、破氰（化物）和中和（酸碱）三者结合起来，统一处理的工艺。但在实际废水处理时往往很难做到。一般是根据废水的性质有重点的处理某一方面的问题。
