离子交换膜是
电渗析的心脏，它的选择性透过机理，目前流行的有两种理论：
1.双电层理论
离子交换膜是一种高聚物电解质薄膜，当浸入电解质溶液后，其中的活性基团在溶剂（水）的作用下发生解离。产生的反离子进入水溶液，在膜上留下带有一定电荷的固定基团，从而在膜-溶液界面上形成了带相反电荷的双电层，此时这些带电的固定基团会对膜外溶液中带相反电荷的离子因异性相吸使之穿过膜，溶液中带相同电荷的离子则被排斥。因而溶液中带正电荷的阳离子在电场作用下作定向运动时能穿过带负电荷的阳膜，但被带正电荷的阴膜排斥。同样溶液中带负电荷的阴离子，能穿过带正电荷的阴膜，而被电负电荷的阳膜所排斥，这就是双电层理论。
由上述讨论可以看出，离子交换膜发生的作用并非离子交换作用膜，而是起离子选择性透过作用，所以更精准地说，这种膜应称其为离子选择性透过膜（ion permselective membranes）。
2.唐南膜平衡理论
唐南提出这种理论是解释离子交换树脂与电解质溶液间的平衡。对离子交换膜来说，它只是离子交换树脂的一种特殊应用。当离子交换膜浸入电解质溶液时，电解质溶液中的离子和膜内的离子会发生交换作用，*终达到动态平衡。平衡时阳膜内阳离子浓度大于溶液中阳离子浓度，而阳膜中阴离子浓度小于溶液中阴离子浓度，说明溶液中反离子容易进入膜内，同名离子不容易进入膜内，因此离子交换膜对反离子有选择透过性。