Bu işlem proseste yer alan içersinde reçine dolgusu bulunan iyon değiştiriciler sayesinde yapılır. Katyon iyonlarının giderildiği üniteye katyon değiştirici, anyon iyonlarını giderildiği üniteye anyon değiştirici denir.İyon değiştiricilerden geçen ham su, katyonik yüklerini (Ca, Mg, Na) katyon değiştirici reçinelere bağlı H+ iyonu ile değiştirirler. Anyonik yüklerini (Cl , So4, HCO3, SiO2) ise anyon değiştirici reçinelere bağlı OH- iyonu ile değiştirirler.
İyon değişimi sonucunda OH- ve H+ iyonları birleşerek su molekülünü oluştururlar. Böylelikle pozitif ve negatif yüklü iyonlarından arındırılan su yüksek oranda saflaştırılmış olur. Su içinde bulunan iyon yüklerini alan reçineler bir süre sonra doygunluk noktasına ulaşırlar ve üretim kaliteleri düşer. Tükenen reçinelerin regenere edilmesi yani tuttukları iyonlardan temizlenmesi gerekir. Regenerasyon işleminde anyonik reçine sodyum hidroksit, katyonik reçine ise hidroklorik asitle kendini yeniler. ROALWATER deiyonizasyon sistemlerinde çıkış suyu kalitesi, tank sayısı, ham su kalitesi, reçine miktarı ve geçiş debisi ile orantılıdır.