離子交換系統是通過陰陽離子樹脂對水中的陰陽離子進行置換的處理工藝，離子交換設備中的陰陽離子交換樹脂按照不同的比例進行搭配，組成離子交換陽床系統、離子交換陰床系統和離子混床系統三種。混床系統是在反滲透處理工藝后用來制取超純水。離子交換設備采用離子交換方法，把水中的陰陽離子清除，用氯化鈉代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應方程式如下：
陽離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+
陰離子交換樹脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式為：
RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
從而看出，水中的氯化鈉已分別被樹脂上的氫離子和氫氧根離子所取代，生成水，達到清除水中鹽的作用。
