一般城市水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸鹽、碳酸氫鹽等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透預處理，99%以上的離子可以被除去。另外，原水中也可能包括其他微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質（例如硼，二氧化硅）這些雜質在工業除鹽水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質的清除效果較差。
離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近，可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子通過，不允許陽離子通過；而陽離子交換膜正好相反。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列，并使用網狀物將每個EDI單元隔開形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下，在淡水室中，離子交換樹脂中的陰陽離子分別在電場作用下向正負極遷移，并透過陰陽離子交換樹脂進入濃水室，同時，給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據由離子電遷移而流下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續發生的。通過這樣的過程，給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除鹽水。
帶負電荷的陰離子（例如0H—、Cl—）被正極（+）吸引而通過陰離子交換膜，進入到臨近的濃水室中。此后這些離子在繼續向正極遷移中遇到臨近的陽離子交換膜，而陽離子交換膜不允許其通過，這些離子即被EDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被除去離子的遷移，另一部分源于水本身電離產生的H+和0H-，這些就地產生的H+和0H-對離子交換樹脂進行連續再生。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹脂，另一部分稱作拋光樹脂，二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電作用，而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務，而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任務。
EDI的電源
所使用的直流電源應在運行電壓范圍內空調，并可以提供再生需要的電壓。直流電源的功率應滿足EDI電流(6A)的要求。直流電源的紋波率不能超過30%。過高的紋波率會使EDI組件在瞬間承受高于表觀有效電流/電壓，造成對組件的破壞。當多個EDI組件共用一個直流電源時，每個EDI電壓/電流應實現獨立可調。配有電壓表和電流表。同時，應當配備限流裝置。為保護EDI組件，當流經EDI組件的水流量低于某一點時，應關閉電源。
EDI所用儀表
1．壓力表：測定EDI純水、濃水、極水給水壓力和出水壓力。
2．流量計：測量純水出水、濃水入水、極水入水及濃水補水的流量。
3．電導率儀：測量EDI給水和濃水入水電導率。
4．電阻率儀：測量EDI純水電阻率。
5．流量開關：如果流入EDI組件的純水、濃水、極水流量過低，流量開關會促使系統關閉。
阻隔在濃水中，在濃水中，透過陰陽膜的離子維持電中性。
