La desmineralización es la eliminación de los minerales disueltos que forman sales cuando el agua se evapora. Estas sales tienen propiedades corrosivas y deben ser eliminadas en los procesos industriales para que no dañen los equipos, como las calderas de alta presión. En las aplicaciones de desmineralización por intercambio iónico, las sales se sustituyen por hidrógeno e hidróxido para formar agua pura.
El agua de distintas fuentes tendrá diversas concentraciones de minerales. El agua de lluvia casi no tiene minerales, mientras que el agua de mar tiene un contenido mineral muy alto. La cantidad de minerales en el agua puede medirse evaluando la cantidad de sólidos disueltos totales, así como la conductividad del agua.
Los sistemas de desmineralización están diseñados para reducir el contenido mineral del agua. Al igual que en el ablandamiento, en los procesos de desmineralización por intercambio de iones se utilizan resinas catiónicas para eliminar los cationes y resinas aniónicas para eliminar los aniones.
Sin embargo, en los sistemas de desmineralización por intercambio de iones, las resinas de intercambio de iones eliminan todas las sales minerales, excepto las trazas de sodio y el sílice coloidal (no disuelto). Los cationes típicos que se eliminan son el calcio (Ca++), el magnesio (Mg++), el sodio (Na+), el potasio (K+) y el hierro (Fe++). Los aniones típicos que se eliminan son el bicarbonato (HCO3-), el cloruro (Cl-), el sulfato (SO4–), el nitrato (NO3-) y el sílice (SiO2).
El rendimiento de los sistemas desmineralizadores depende de la química del agua afluente, del diseño del sistema (flujo conjunto o contracorriente), del tipo de resina instalada y del tipo y la concentración del regenerante.