水的離子交換軟化過程是硬性礦物質，主要是鈣和鎂被鈉交換或取代的過程。這些礦物質性質上是離子的（常稱作離子化雜質），這意味著它們帶有電荷，由于同種電荷相斥，異種電荷相吸，因此有可能產生離子交換。

    水中的鈣、鎂離子實際上是溶解的礦石。當水流經巖層和地壤時溶解了鈣和鎂的沉積物，這種溶解的礦物最終進入到地下水層。當水從地下水層被抽到表面時，水中含有溶解的硬性礦物質，這種水稱為硬水。

    軟水器使溶解在水中的鈣鎂硬性礦物質被軟化劑樹脂上的軟性礦物質鈉交換。所有這三種礦物都是叫做陽離子的帶正電荷離子。在適當的壓力容器中，含硬性礦物的水通過離子交換樹脂可發生離子交換反應。在現代的軟水器中裝有千百萬顆微細的聚苯乙烯/二乙烯苯塑料球，所有小球都含有許多吸引正離子的負電荷交換位置。當樹脂處在再生狀態時，這些負電荷交換位置為帶正電荷的鈉離子占據。當鈣和鎂經過樹脂貯槽時，它們與樹脂小球接觸，從交換位置上取代鈉離子，從而被除去。

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