EDI膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數(shù)的單元組成。在每個單元內(nèi)有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質(zhì)離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位于兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。
樹脂床利用加在室兩端的直流電進(jìn)行連續(xù)地再生，電壓使進(jìn)水中的水分子分解成H＋及OH－，水中的這些離子受相應(yīng)電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對應(yīng)膜的方向遷移，當(dāng)這些離子透過交換膜進(jìn)入濃室后，H＋和OH－結(jié)合成水。這種H＋和OH－的產(chǎn)生及遷移正是樹脂得以實現(xiàn)連續(xù)再生的機(jī)理。
當(dāng)進(jìn)水中的Na＋及CI－等雜質(zhì)離子吸咐到相應(yīng)的離子交換樹脂上時，這些雜質(zhì)離子就會發(fā)生象普通混床內(nèi)一樣的離子交換反應(yīng)，并相應(yīng)地置換出H+及OH－。一旦在離子交換樹脂內(nèi)的雜質(zhì)離子也加入到H＋及OH－向交換膜方向的遷移，這些離子將連續(xù)地穿過樹脂直至透過交換膜而進(jìn)入濃水室。這些雜質(zhì)離子由于相鄰隔室交換膜的阻擋作用而不能向?qū)?yīng)電極的方向進(jìn)一步地遷移，因此雜質(zhì)離子得以集中到濃水室中，然后可將這種含有雜質(zhì)離子的濃水排出膜堆。