Az ioncsere-folyamatokat a XIX. század közepén a talajokkal kapcsolatos kutatások során fedezték fel. A talajok ioncserélő képességének jelentős részét a rétegrácsos szerkezetű aluminoszilikátok, az agyagásványok adják. Az agyagásványok a magmás kőzetek földpátjainak bomlása során alakulnak ki, mállási helyükön vagy víz által elszállítva, legtöbbször tengeri üledék formájában keletkeznek, de a finom szemcsék leülepedhetnek mocsarakban, tavakban és folyómedrekben is. Alapvető szerkezeti egységeik a SiO4-tetraéderek és az AlOOH-oktaéderek, melyek összekapcsolódásának sokfélesége biztosítja az agyagásványok változatos szerkezetét, igen nagy számát. Jelentős kationcsere-kapacitása azoknak az agyagásványoknak van, ahol az oktaéderben a háromértékű kationt kétértékű kation (pl. magnéziumion, vas(II)-ion), ill. a tetraéderben a négyértékű szilíciumot háromértékű kation (pl. alumíniumion) helyettesíti.