離子交換樹脂是一種聚合物，帶有相應的功能基因團。一般情況下，常規的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時，離子交換樹脂可以釋放出鈉離子，功能基因團與鈣鎂離子結合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變為軟水，這是全自動軟化水設備的工作過程。
水中的鈣鎂離子的存在是水溫變化時形成水垢的主要原因。目前在國內常用的全自動軟化水設備主要有手動式、國產組合式、國產多閥式、進口多路閥式幾種，其中進口多路閥式全自動軟化水設備設備是目前市場上的主要產品，這種設備以進口的多路閥及控制器為核心，配用國產的樹脂罐、鹽箱、管道等材料構成全自動軟化水設備。
由于水垢的沉積對人們的生活及生產均有很明顯的影響，所以生產用水和生活用水均對硬度指標有一定的要求，特別是鍋爐用水中若含有硬度鹽類，會在鍋爐受熱面上生成水垢，從而降低鍋爐熱效率、增大燃料消耗，甚至因金屬壁面局部過熱而損傷部件、引起爆炸。因此對于低壓鍋爐要進行水的軟化處理;對于中、高壓鍋爐要進行水的軟化與脫鹽處理。
離子交換法：采用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。這種方法是目前的標準方式。
主要優點是：效果穩定準確，工藝成熟。采用這種方式的全自動軟化水設備一般也叫做“離子交換器”(由于采用的多為鈉離子交換樹脂，所以也多稱為“鈉離子交換器”)。
當樹脂上的大量功能基因團與鈣鎂離子結合后，樹脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過樹脂，此時溶液中的鈉離子含量高，功能基因團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結合，這樣樹脂就恢復了交換能力，這個過程叫做“再生”。
當樹脂吸收一些鈣鎂離子之后，則必須進行再生，再生的過程則就是將鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的硬度離子在置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了軟化交換功能。由于水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示由于水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示鈉離子交換軟化處理的原理是將原水通過鈉型陽離子交換樹脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到軟化。
