Doğada bulunan suların içerisinde, çözünmüş mineral tuzları mevcuttur. Bu tuzlar, suyun içinde pozitif yüklü katyonlar ve negatif yüklü anyonlar olarak ayrışır. Deiyonizasyon işlemi, bu iyonların miktarını minimum seviyelere indirerek suyun arıtılmasını sağlar.

Deiyonizasyon Sistemi, suyun içindeki mineral iyonlarının -katyon ve anyon- uzaklaştırılması işlemidir. Bu proses, özel reçine dolgusu içeren iyon değiştirici üniteler aracılığıyla gerçekleştirilir. Katyon değiştirici ünitesi, katyon iyonlarını uzaklaştırırken, anyon değiştirici ünitesi anyon iyonlarını uzaklaştırır. Hem katyonik hem de anyonik iyonların arındırıldığı üniteye ise Karışık Yatak İyon Değiştirici (Mixed Bed) denir. İyon değiştirici reçinelerden geçen su, katyon değiştirici reçinelerde bulunan H+ iyonları ile pozitif yüklü iyonları ve anyon değiştirici reçinelerde bulunan OH- iyonları ile negatif yüklü iyonları değiştirir. Bu iyon değişim reaksiyonu sonucunda OH- ve H+ iyonları birleşerek su moleküllerini oluşturur. Bu şekilde arındırılan su, pozitif ve negatif yüklü iyonlardan büyük ölçüde arındırılmış olur. İyonları tutan reçineler, zamanla doygunluk noktasına ulaşırlar ve istenilen kalitede su üretimi gerçekleştiremezler. Bu reçinelerin yeniden kullanılabilir hale gelmesi, rejenerasyon adı verilen bir işlemle yapılır. Rejenerasyon sırasında anyonik reçine kostik ile, katyonik reçine ise asit ile temizlenir.

Deiyonizasyon Sistemleri, çıkış suyu kalitesini etkileyen faktörler arasında tank sayısı, ham su kalitesi, iyon değiştirme tipi ve miktarı gibi bir dizi çeşitli unsura bağlı olarak sonuç verir.