物質的分離和純化技術在化工、醫藥、環保等各方麵有很重要的地位。人們一直在尋找比傳統的萃取、蒸餾、過濾等更簡單、能耗更低，而效率更高的方法，高分子離子交換樹脂、膜和纖維以及各種聚合物分離膜的出現將分離技術推向一個新的局麵，這些高分子材料以其選擇性強、效率高、工藝簡單、能耗低而成為分離技術的重要發展方向。離子交換樹脂之所以能達到分離純化的目的，是利用樹脂上可離解的功能基（例如H ＋）與溶液中的同電荷離子（如Na ＋）發生交換，兩種離子的濃度差是產生交換的動力。失去交換能力的離子交換樹脂可以再生而重新使用。離子交換樹脂粉碎後在化學化工上用做各種無機和有機物質的分離、水的純製、天然物質的提純，在環保中用於各種廢水處理，食品工業中用做各種食品的脫色、脫臭、去雜味和純化等。例如，酒的去渾脫色；奶成分的分離、改性和脫鹽；在冶金工業中用做各種貴重金屬的分離提純；在醫學上用於人工肝、腎的灌血醫療；在農業上用於製作長效化肥。將離子交換樹脂粉碎後與高分子黏合劑製成的離子交換膜可實現溶液中的離子與膜之間的離子傳遞，實現離子的選擇性透過，其作用原理與離子交換不同，所以不必經過再生，在化工、醫藥、食品、冶金、造紙的工業部門獲得應用。如在膜兩邊加直流電場實現電滲析，實現水的脫鹽、淡化和離子分離等。由於離子交換膜可以選擇性地讓某種離子通過，它又是鉛蓄電池、堿蓄電池、隔膜電池和濃差電池的理想材料，例如宇宙飛船中使用的燃料電池即由離子交換膜製成。離子交換纖維是利用化學改性向天然纖維素引入帶有酸性或堿性等離子基團製成的纖維，是生物化學上必需的試劑，並廣泛地用於處理含有金屬、有機物、色素的廢水和貴重金屬的回收。
中空纖維膜是分離功能高分子材料中的一個佼佼者。利用纖維素、醋酸纖維、尼龍、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碸等高聚物紡製成的中空纖維，或者在它們的纖維壁多孔結構中引入離子交換樹脂的中空纖維，可以粘結和組裝成反滲透過濾器、超濾器、透析器和氣體過濾器，它們在海水淡化，超純水製備，人工腎製造，細菌病毒的分離消毒，生物堿、激素、抗菌素的分離濃縮以及H2、N2、CO、CH4等氣體的分離富集等方麵顯示了獨特優異的功能。腎病患者的血滲析應歸功於中空纖維分離膜。電子工業和超大規模集成電路中所用到的超純水，每毫升隻允許有3個以下的細菌，隻有依靠中空纖維超濾膜和反滲透膜來實現。