El módulo EDI consta de capas alternas de membranas de intercambio catiónico, membranas de intercambio aniónico y resinas de intercambio iónico, formando una estructura de pila de membranas con cámaras alternas de desalinización y concentrado. Bajo voltaje de CC, los cationes y aniones en el agua migran a sus electrodos correspondientes: los cationes atraviesan la membrana de intercambio catiónico hacia la cámara de concentrado, pero son bloqueados por la membrana de intercambio aniónico, mientras que los aniones atraviesan la membrana de intercambio aniónico pero son bloqueados por la membrana de intercambio catiónico, logrando así una retención selectiva de iones.
El lecho de resina mixta en la cámara de desalinización logra una purificación dinámica a través de tres efectos sinérgicos: primero, adsorbe iones de impurezas del agua mediante el intercambio iónico; luego, impulsados por un campo eléctrico, los iones adsorbidos migran a la cámara de concentrado; Simultáneamente, el H⁺ y el OH⁻ generados a partir de la electrólisis de las moléculas de agua regeneran continuamente la resina, manteniendo su capacidad de intercambio. Este mecanismo de autorregeneración elimina la necesidad de apagar el sistema para la regeneración química.