De EDI-module bestaat uit afwisselende lagen kationenuitwisselingsmembranen, anionenuitwisselingsmembranen en ionenuitwisselingsharsen, die een membraanstapelstructuur vormen met afwisselende ontziltings- en concentraatkamers. Onder gelijkspanning migreren kationen en anionen in het water naar hun overeenkomstige elektroden: kationen gaan door het kationenuitwisselingsmembraan naar de concentraatkamer, maar worden geblokkeerd door het anionenuitwisselingsmembraan, terwijl anionen door het anionenuitwisselingsmembraan gaan maar worden geblokkeerd door het kationenuitwisselingsmembraan, waardoor selectieve ionenretentie wordt bereikt.
Het gemengde harsbed in de ontziltingskamer bereikt een dynamische zuivering door drie synergetische effecten: ten eerste adsorbeert het onzuivere ionen uit het water door middel van ionenuitwisseling; vervolgens migreren de geadsorbeerde ionen, aangedreven door een elektrisch veld, naar de concentraatkamer; Tegelijkertijd regenereren H⁺ en OH⁻, gegenereerd door de elektrolyse van watermoleculen, continu de hars, waarbij de uitwisselingscapaciteit behouden blijft. Dit mechanisme voor zelfregeneratie elimineert de noodzaak om het systeem uit te schakelen voor chemische regeneratie.