Nước máy thường chứa các muối hòa tan như natri, canxi, magie, clorua, nitrat và silicon. Các muối này bao gồm các ion tích điện âm (AC) và các ion tích điện dương (Cs). Thẩm thấu ngược có thể loại bỏ hơn 99% các ion này. Nước máy cũng chứa vi lượng kim loại, khí hòa tan (như CO2) và các hợp chất ion hóa yếu khác (như silicon và boron) phải được loại bỏ trong xử lý công nghiệp.
Độ dẫn điện của nước thải thẩm thấu ngược RO (nước cấp EDI) thường là 10⁻² μS/cm, với giá trị tối ưu dưới 6 μS/cm. Tùy theo yêu cầu cụ thể, điện trở suất của nước siêu tinh khiết do EDI sản xuất có thể đạt 15-18 MΩ·cm. Chất lượng nước không đủ có thể gây ra thiệt hại không cần thiết cho EDI và rút ngắn tuổi thọ của nó.
Phản ứng trao đổi diễn ra trong buồng khử muối của mô-đun, nơi nhựa trao đổi anion sử dụng các ion hydroxit (OH⁻) để trao đổi các anion (chẳng hạn như ion clorua, Cl⁻) trong muối hòa tan. Tương ứng, nhựa trao đổi cation sử dụng các ion hydro (H⁺) để trao đổi cation (chẳng hạn như Na⁺) trong muối hòa tan.
Một ngăn xếp màng EDI điển hình bao gồm nhiều đơn vị được kẹp giữa hai điện cực. Mỗi thiết bị có một buồng khử muối và một buồng cô đặc. Buồng khử muối chứa đầy hỗn hợp nhựa trao đổi anion và cation, được đặt giữa màng trao đổi cation và màng trao đổi anion.
Một điện trường DC được đặt vào giữa cực dương (+) và cực âm (-) ở cả hai đầu của mô-đun. Điện thế này làm cho các ion trao đổi trên nhựa di chuyển dọc theo bề mặt của các hạt nhựa và đi qua màng vào buồng cô đặc. Cực dương thu hút các anion (như OH-, Cl-), đi qua màng trao đổi anion vào buồng cô đặc liền kề nhưng bị chặn bởi màng trao đổi cation, do đó vẫn còn trong buồng cô đặc. Cực âm thu hút các cation (như H+, Na+), đi qua màng trao đổi cation vào buồng cô đặc liền kề nhưng bị chặn bởi màng trao đổi anion, do đó vẫn còn trong buồng cô đặc. Khi nước chảy qua hai buồng song song này, các ion được loại bỏ khỏi buồng khử muối và tích tụ trong buồng cô đặc liền kề, sau đó chúng bị dòng nước mang đi khỏi mô-đun. Điện áp DC đặt trên lớp màng không chỉ thúc đẩy sự di chuyển ion mà còn phân tách các phân tử nước, tạo ra một lượng lớn H+ và OH{14}}. Các ion H+ và OH- này di chuyển dưới tác động của điện trường, tái tạo các loại nhựa trao đổi cation và nhựa trao đổi anion đã khử hoạt tính tương ứng, do đó đạt được khả năng tái sinh điện hóa liên tục của nhựa mà không cần đến hóa chất bên ngoài. Trong hệ thống EDI điển hình, khoảng 5%-10% nước cấp đi vào buồng cô đặc. Chất cô đặc được tuần hoàn bằng máy bơm với tốc độ dòng chảy cao, giúp nâng cao hiệu quả khử muối, thúc đẩy quá trình trộn nước và giảm nguy cơ đóng cặn. Các ion đậm đặc được thải ra khỏi hệ thống bằng cách thải một phần chất cô đặc.
Để hệ thống EDI hoạt động ổn định và hiệu quả, cần phải xử lý trước nước cấp thích hợp (chẳng hạn như thẩm thấu ngược) để kiểm soát độ dẫn điện, độ cứng, chất hữu cơ và hàm lượng chất rắn lơ lửng. Các tạp chất trong nước cấp có tác động đáng kể đến mô-đun khử ion và có thể rút ngắn tuổi thọ của nó.
