EDI膜堆是由夾在兩個電極之間一定對數的單元組成。在每個單元內有兩類不同的室：待除鹽的淡水室和收集所除去雜質離子的濃水室。淡水室中用混勻的陽、陰離子交換樹脂填滿，這些樹脂位于兩個膜之間：只允許陽離子透過的陽離子交換膜及只允許陰離子透過的陰離子交換膜。

　　樹脂床利用加在室兩端的直流電進行連續地再生，電壓使進水中的水分子分解成 H+及 OH-，水中的這些離子受相應電極的吸引，穿過陽、陰離子交換樹脂向所對應膜的方向遷移，當這些離子透過交換膜進入濃室后， H +和 OH-結合成水。這種 H+和 OH-的產生及遷移正是樹脂得以實現連續再生的機理。EDI模塊(膜堆)是EDI工作的核心。一個簡單的EDI膜堆主要由兩個電性相反的電極和多個模塊單元對組成，一個膜單元對由一個填滿陽離子和陰離子交換樹脂的淡水室(D-室)、一個陽膜、一個陰膜、一個濃水室(C-室)組成。EDI膜堆包含多個膜單元對。

　　在每個膜堆的內部有兩個帶有600V電壓的電極，這是通過每個膜堆必需的電壓。正極帶正電壓，負極帶負電壓，電流在正極和負極之間通過30個膜單元。任一個淡水室都包含著陽樹脂和陰樹脂，它相當于一個8千米厚的混床。一個陽膜朝著陰極的方向把淡水室和濃水室分開，在另外一邊，陰膜也把淡水市和濃水室分開。EDI用的膜和反滲透用的膜很不相同，反滲透用的膜允許小顆粒的分子污染物和離子以及水通過，而EDI膜象離子交換樹脂一樣是用聚苯乙烯材料制作的，只允許帶適當電荷的離子通過，水基本上不能通過。樹脂通過水的分離持續的再生。