阳离子交换性是
膨润土（主要成分为
蒙脱石）的关键工艺特性，表现为层间可交换阳离子（如Na+、Ca2+、Mg2+等）与其他阳离子发生可逆交换的能力。蒙脱石特有的2:1型层状结构使其阳离子交换容量（CEC）可达70-140mmol/100g，该数值直接决定膨润土的分散性、膨胀性等工艺性能。通过钡离子交换法可实现
钙基膨润土改型为
钠基膨润土，并支撑活性白土、锂基膨润土、有机膨润土等系列产品的制备。该特性在铸造粘结剂、高温润滑脂制备、重金属废水处理等工业领域具有核心应用价值。
蒙脱石晶胞由两层
硅氧四面体夹一层
铝氧八面体构成，在等电荷置换作用下形成永久性层间负电荷。这些负电荷通过静电引力吸附K+、Na+、Ca2+、Mg2+等可交换阳离子，且层间阳离子与结构层结合力较弱，可在水介质中与其他阳离子发生交换。阳离子交换容量（CEC）定义为100g膨润土可交换阳离子的总毫摩尔数，实测值受层间电荷密度、矿物粒度及介质pH值影响。
通过阳离子交换反应可将钙基膨润土转化为钠基膨润土，典型工艺采用氯化钠溶液处理钙基原土，利用Na+置换层间Ca2+，改型后膨润土的膨胀性、分散性显著提升。钠基膨润土湿压强度达到90-100kPa，是铸造行业首选的型砂粘结材料。锂基膨润土则通过Li+交换制备，具备更优的热稳定性。
半湿法生产工艺中，钠基膨润土层间Na+与有机铵阳离子（如
十六烷基三甲基溴化铵）直接交换，生成蒙脱石-有机复合物。该工艺要求：
经巯基化、镁离子改性等处理的膨润土，阳离子交换容量提升至原土的3-12倍，对As3+、Cr6+等重金属离子的吸附率可达91-100%。在土壤修复工程中，通过Ca2+与Pb2+的交换作用实现重金属钝化。