EDI modulis susideda iš kintamų katijonų mainų membranų, anijonų mainų membranų ir jonų mainų dervų sluoksnių, sudarančių membranos krūvos struktūrą su kintamomis gėlinimo ir koncentrato kameromis. Esant nuolatinei įtampai, vandenyje esantys katijonai ir anijonai migruoja į atitinkamus elektrodus: katijonai pereina per katijonų mainų membraną į koncentrato kamerą, tačiau juos blokuoja anijonų mainų membrana, o anijonai praeina per anijonų mainų membraną, tačiau juos blokuoja katijonų mainų membrana, taip pasiekiamas selektyvus jonų sulaikymas.
Sumaišytas dervos sluoksnis gėlinimo kameroje užtikrina dinamišką valymą dėl trijų sinergetinių efektų: pirma, jis adsorbuoja priemaišų jonus iš vandens per jonų mainus; tada, veikiami elektrinio lauko, adsorbuoti jonai migruoja į koncentrato kamerą; tuo pačiu metu H⁺ ir OH⁻, susidarę vandens molekulių elektrolizės metu, nuolat regeneruoja dervą, išlaikydami jos mainų pajėgumą. Šis savaiminio-regeneravimo mechanizmas pašalina poreikį išjungti sistemą cheminiam regeneravimui.