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(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)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(wǎng)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(jù)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(xù)發(fā)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。