蛋白質和酶都具有電解質性質，故可用離子交換劑進行分離提純，特別是經過了初步純化后的蛋白質和酶采用此法效果尤為顯著。有關離子交換劑及其使用技術，參閱有關專著，這里介紹近年來以纖維素衍生物作為離子交換劑純化蛋白質及酶的方法。在這類衍生物中以二乙氨基乙基纖維素（簡稱DEAE-纖維素，為陰離子交換劑）及甲基纖維素（簡稱CM-纖維素，為陽離子交換劑）應用zui廣泛。
DEAE-纖維素是纖維素結構中的氫原子被一定量的二乙氨基-乙基取代而成弱堿性化合物，它作為陰離子交換劑的原理是：
在實際工作中常用磷酸緩沖液平衡DEAE-纖維素后，才對蛋白質進行交換吸附的，故上式B-可視為PO3-。用DEAE-纖維素吸附酶和蛋白質時常用pH為7～9，然后提高鹽濃度（使蛋白質與交換劑的結合鍵減弱）或降低pH使之洗脫，洗脫后的蛋白質溶液有時可進一步上CM-纖維素柱純化。
A+可為H+或Na+，視平衡CM－纖維素時所用溶劑而定。CM－纖維素常選在pH4.5～6.0左右吸附蛋白質，然后提高pH或鹽濃度進行洗脫。離子交換纖維素對大分子物質有較大交換量，例如CM-纖維素對血紅蛋白的交換量為93～98mg/100mgCM-纖維素。此外，纖維素離子交換劑還具有層析條件溫和、物質易于洗脫、分辨力強、被分離的蛋白質不易變性等優點。
除了纖維素離子交換劑外，離子交換凝膠也是目前應用于分離蛋白質和酶的一種很好的離子交換劑。常用的有DEAE-葡聚糖凝膠和CM-葡聚糖凝膠。離子交換凝膠不僅具有交換當量高、層析條件溫和、操作簡便等優點，而且兼具分子篩的性能，在梯度洗脫時，對不同分子量的蛋白質具有很高的分辨能力。
