Рассмотрены основные принципы организации процесса разделения изотопов щелочных элементов в противоточной двухфазной ионообменной системе при электрохимическом обращении потоков фаз в условиях электромиграции изотопозамещенных форм ионов при электродиализе. Разработаны математические модели процесса изотопного обогащения, которые учитывают электрохимический способ обращения потоков фаз при движущемся потоке ионообменника в колонне. Установлены условия переноса изотопических ионов в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также время диффузии изотопозамещенных форм ионов через рабочую камеру электродиализного аппарата, работающего в динамических условиях подачи раствора, затраты энергии и условия электропитания. Полученные результаты теоретических исследований для обменных двухфазных систем с последующей электро-регенерацией ионообменного материала хорошо согласуются с экспериментальными данными.