Do đó, trong công nghệ xử lý, công nghệ trao đổi cation được lựa chọn sử dụng. Trao đổi ion là quá trình trao đổi dựa trên sự tương tác hóa học giữa các ion trong pha lỏng và các ion trong pha rắn. Đây phản ứng thế giữa các ion trong pha lỏng (là nước) và các ion trong pha rắn (là nhựa trao đổi cation). Các nhựa trao đổi này sẽ hấp thu các ion có trong nước. Khi đó, các ion trong nước sẽ thế chỗ các ion trên hạt nhựa trao đổi ion. Quá trình này phụ thuộc vào từng loại nhựa trao đổi và các loại ion khác nhau. Trạng thái trao đổi ion gồm 02 trạng thái chính: (1) trạng thái động: lớp nhựa trao đổi ion chuyển động liên tục trong quá trình vận hành, nhựa được tái sinh liên tục, hệ thống vận hành liên tục (2) trạng thái tĩnh: lớp nhựa trao đổi đứng yên trong quá trình hoạt động của hệ thống, nhựa được tái sinh gián đoạn, chế độ vận hành gián đoạn.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước tinh khiết

 
Đầu tiên, nước giếng được bơm lên bể chứa nước thô. Sau đó, nước được bơm qua các bể lọc thô, bể lọc than, bể trao đổi ion để xử lý các chất ô nhiễm trong nước. Chức năng của các bể như sau:

-  Bồn lọc thô sẽ loại bỏ phèn, các chất lơ lửng trong nước;

-  Bồn lọc than có tác dụng loại bỏ mùi, màu, hấp phụ các chất độc, các nguyên tố dạng vết,…. có trong nước. Hiệu suất lọc của than phụ thuộc vào các tính chất vật lý, hóa học, thời gian tiếp xúc giữa nước và than;

-  Bồn trao đổi ion có nhiệm vụ loại bỏ các cation trong nước, làm mềm nước,... bảo vệ hệ thống RO trong dây chuyền sản xuất nước tinh khiết;

Nước sau khi qua bồn trao đổi ion được lưu lại bể chứa nước sạch. Tại bể này, hóa chất khử trùng được châm vào bể để tiệt trùng nước. Nước sau bể chứa nước sạch đảm bảo đạt tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt. Nước tại bể chứa nước sạch được bơm qua bồn lọc tinh để loại bỏ các tạp chất có kích thước rất nhỏ trong nước. Bồn lọc tinh cũng có nhiệm vụ là bảo vệ hệ thống RO. Nước từ bồn lọc tinh được bơm qua hệ thống RO. Hệ thống này ứng dụng công nghệ thẩm thấu ngược để loại bỏ hầu hết các virut, vi khuẩn, các ion trong nước với hiệu suất rất cao. Thẩm thấu là hiện tượng nước dịch chuyển từ nơi có nồng độ muối thấp đến nơi có nồng độ muối cao hơn để tạo nên thế cân bằng trong dung dịch. Còn thẩm thấu ngược thì nước sẽ đi từ nơi có nồng độ muối cao đến nơi không có hoặc có ít muối hơn, bằng tác dụng của một ngoại lực, lực này sẽ làm cho nước “thấm” qua một loại màng đặc biệt. Đây là một loại màng đặc chủng, chịu được áp suất cao, màng mỏng, trên màng có các lỗ có kích thước rất nhỏ (0.0001 micro). Màng được làm từ vật liệu Cellulose Acetate, Polyamide hoặc màng.

Nước sau hệ thống RO được lưu ở bể chứa. Tại bể này, để tiêu diệt các vi sinh trong nước do hiện tượng tái nhiễm vi sinh khi lưu trữ nước trong bể, khí ozon được cấp vào bể để khử trùng nước. Đồng thời, ở đầu ra của bể chứa nước, hệ thống UV được lắp trên đường ống này để xử lý triệt để các vi khuẩn, virut có trong nước do hiện tượng nước bị tái nhiễm vi sinh trên đường ống công nghệ. Nước sau khi qua hệ thống UV đảm bảo các tiêu chuẩn nước tinh khiết.