陰、陽離子交換器用于天然水，如河水、湖水、深井水的高度純化設備，在這些類型的水中含有大量的鈣、鎂、鈉、鹽類，含量在500mg/L以下者，通過陰、陽離子交換的純化，其含量可降低至5一10mg/L以下，亦即相當于水的導電度為10微姆/公分左右，可以作為無線電、醫藥、造紙、化工、原子能等工業用水；如果要求更高的純度，可以設置級或再通過陰陽混合離子交換器進-步達到純化。

原水中含有的鹽類如Ca(HC03)2，MgSO4，NaCI，Na2SiO3等鈣、鎂、鈉鹽類，在流經陽離子交換器的陽離子交換樹脂層時，陽離子Ca2+，Mg2+，Na+被樹脂的活性基團中氫離子所置換，生成H2C03，H2S04，HCL，H2SiOg；再流經陰離子交換器的陰離子交換樹脂層時，陰離子HCO3-，SO，2-，CL-，HSiO3-被樹脂的生基團中的氫氧根所置換，生成H2O，水就得到了純化，如果原水中的重碳酸鹽含量較高，應在陽、陰離子交換器之間設置脫氣塔，驅除CO2氣體。

原水含Ca(HCO3)2，MgSO4，CaSOa，MgSOa，CaCL2，NaCI，Na2SiO3，在離子交換器工作了一段時間之后，當樹脂的交換能力;被原水中鹽類的陽、陰離子所飽和時，離子交換器出口的水質就發生明顯的變化，此時離子交換器就應停止工作，進行再生處理，恢復樹脂的交換能力，陽樹脂可以用鹽酸(或硫酸)再生，陰樹脂用苛性鈉再生。