Соли кальция и магния, растворенные в воде, делают ее более жесткой. В результате использования такой воды на нагревательных приборах образуется накипь, а в результате потребления – излишки солей откладываются в организме человека.

Задача очистки воды методом ионного обмена состоит в уменьшении количества жестких солей (кальций и магний) и увеличения мягких солей (натрий).

Принцип ионного обмена состоит в том, что ионообменные материалы (иониты) в картридже фильтра вступают в реакцию с химическими элементами воды и производят замещение жестких солей на мягкие («высасывают» из воды магний и кальций и насыщают воду натрием) . Меняется ионная структура жидкости и вода становится более пригодной к употреблению.

Метод ионного обмена используется повсеместно как для получения очищенной воды, так и в качестве предварительной очистки для определенных процессов в атомной и теплоэнергетики и некоторых других отраслях промышленности.

Этот метод применяется также в случаях, когда требуется извлекать только определенные примеси, оставляя другие, т.е. селективно.

Все ионообменные материалы содержат иониты – нерастворимые в воде твердые вещества, имеющие в своем составе ионообменные функциональные группы, способные к ионизации в растворах и ионному обмену с растворами.

При ионизации возникают два вида ионов, одни жестко закреплены в материале, другие, противоположного знака (противоионы) способны переходить в раствор в обмен на такое же количество ионов другого вещества того же знака из фильтрующегося раствора.

Метод очистки с применением технологии ионного обмена используется для удаления из раствора катионов, обуславливающих жесткость воды, таких как кальций, магний, железо, катионов тяжелых металлов, а также с целью декарбонизации воды (удаления гидрокарбонат-ионов за счет их перевода в слабую угольную кислоту с последующим разложением до углекислого газа и воды). На поверхности ионита находятся функциональные группы (остатки кислот или оснований), заряд которых компенсируется расположенными вблизи противоионами, слабо связанными с функциональными группами. В процессе ионного обмена происходит замещение безопасных противоионов, изначально находящихся рядом с функциональными группами в фазе ионита, на ионы загрязняющих веществ того же знака заряда (положительного или отрицательного), поступающие из воды, которая подвергается очистке. При этом ионы загрязнителей для того, чтобы связаться с функциональными группами ионита и быть удаленными из воды, должны сначала проникнуть сквозь пленку раствора, окружающего гранулу ионита, после чего войти в его поры, а оказавшись внутри, устремиться к соответствующей функциональной группе и связаться с ней посредством химической связи. При обессоливании воды из смеси удаляются и катионы, и анионы посредством последовательного прохождения через катионообменные и анионообменный смолы (катиониты и аниониты).