Uma lama de resina, como a DEAE-Sephadex, é vertida na coluna. A matriz que é utilizada é insolúvel com grupos carregados que estão covalentemente ligados. Estes grupos carregados são referidos como permutadores como catiões e permutadores de aniões. Depois de assentar, a coluna é pré-equilibrada em tampão antes da mistura de proteínas ser aplicada. DEAE-Sephadex é uma polpa com carga positiva que terá interações eletrostáticas com os átomos carregados negativamente, fazendo-os eluir mais tarde que as moléculas com carga positiva na amostra interessada. Esta é uma técnica de separação amplamente utilizada para descobrir proteínas específicas, ou enzimas no corpo. As proteínas não ligadas são recolhidas no fluxo e/ou em lavagens de tampão subsequentes. As proteínas que se ligam à resina com carga positiva são retidas e podem ser eluídas de uma de duas maneiras. Em primeiro lugar, a concentração de sal no tampão de eluição é gradualmente aumentada. Os íons negativos na solução salina (por exemplo, Cl-) competem com as proteínas na ligação com a resina. Segundo, o pH da solução pode ser gradualmente diminuído, o que resulta numa carga mais positiva sobre a proteína, libertando-a da resina. Ambas estas técnicas podem deslocar a proteína carregada negativamente que é então eluídas em frações de tubos de ensaio com o tampão.
A separação das proteínas dependerá das diferenças na carga total. A composição dos grupos de cadeias laterais ionizáveis irá determinar a carga total da proteína a um determinado pH. No ponto isoelétrico (pI), a carga total sobre a proteína é 0 e ela não se ligará à matriz. Se o pH estiver acima do pI, a proteína terá uma carga negativa e se ligará à matriz em uma coluna de troca de ânions. A estabilidade da proteína em valores acima ou abaixo do pI, determinará se deve ser utilizada uma coluna de troca aniônica ou uma coluna de troca catiônica. Se ela for estável em valores de pH abaixo do pI, será utilizada a coluna de troca catiônica. Se for estável em valores de pH acima do pI, então a coluna de troca de aniões pode ser utilizada.