離子交換膜是電滲析的心臟，它的選擇性透過機理，目前流行的有兩種理論：

1.雙電層理論

離子交換膜是一種高聚物電解質薄膜，當浸入電解質溶液后，其中的活性基團在溶劑（水）的作用下發(fā)生解離。產(chǎn)生的反離子進入水溶液，在膜上留下帶有一定電荷的固定基團，從而在膜-溶液界面上形成了帶相反電荷的雙電層，此時這些帶電的固定基團會對膜外溶液中帶相反電荷的離子因異性相吸使之穿過膜，溶液中帶相同電荷的離子則被排斥。因而溶液中帶正電荷的陽離子在電場作用下作定向運動時能穿過帶負電荷的陽膜，但被帶正電荷的陰膜排斥。同樣溶液中帶負電荷的陰離子，能穿過帶正電荷的陰膜，而被電負電荷的陽膜所排斥，這就是雙電層理論。

由上述討論可以看出，離子交換膜發(fā)生的作用并非離子交換作用膜，而是起離子選擇性透過作用，所以更精準地說，這種膜應稱其為離子選擇性透過膜（ion permselective membranes）。

2.唐南膜平衡理論

唐南提出這種理論是解釋離子交換樹脂與電解質溶液間的平衡。對離子交換膜來說，它只是離子交換樹脂的一種特殊應用。當離子交換膜浸入電解質溶液時，電解質溶液中的離子和膜內的離子會發(fā)生交換作用，*終達到動態(tài)平衡。平衡時陽膜內陽離子濃度大于溶液中陽離子濃度，而陽膜中陰離子濃度小于溶液中陰離子濃度，說明溶液中反離子容易進入膜內，同名離子不容易進入膜內，因此離子交換膜對反離子有選擇透過性。