一般城市水源中存在钠、钙、镁、氯化物、硝酸盐、碳酸氢盐等溶解物。这些化合物由带负电荷的阴离子和带正电荷的阳离子组成。校园直饮水工程通过反渗透预处理，99%以上的离子可以被除去。另外，原水中也可能包括其他微量元素、溶解的气体（例如CO2）和一些弱电解质（例如硼，二氧化硅）这些杂质在工业除盐水中必须被除掉。但是反渗透过程对于这些杂质的清除效果较差。

　　校园直饮水工程离子交换膜和离子交换树脂的工作原理相近，可以使特定的离子迁移。阴离子交换膜只允许阴离子通过，不允许阳离子通过；而阳离子交换膜正好相反。一体式直饮水机在一对阴阳离子交换膜之间充填混合离子交换树脂就形成一个EDI单元。阴阳离子交换膜之间由混合离子交换树脂占据的空间被称为淡水室。将一定数量的EDI单元罗列在一起，使阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，并使用网状物将每个EDI单元隔开形成浓水室。在给定的直流电压的推动下，在淡水室中，离子交换树脂中的阴阳离子分别在电场作用下向正负极迁移，并透过阴阳离子交换树脂进入浓水室，同时，校园直饮水工程给水中的离子被离子交换树脂吸附而占据由离子电迁移而流下的空位。事实上离子的迁移和吸附是同时并连续发生的。通过这样的过程，给水中的离子穿过离子交换膜进入到浓水室被去除而成为除盐水。