A água desmineralizada é a mais pura para ser utilizada nos processos industriais. As principais aplicações ou uso destacamos as indústrias farmacêuticas, químicas, alimentícias, de bebidas e notadamente para geração de vapor em caldeiras de alta pressão.
Na desmineralização de água são removidos os cátions e anions presentes na água bruta.
Os cátions serão removidos numa coluna contendo resina catiônica fortemente ácida em ciclo hidrogênio, onde os cátions existentes na água bruta serão substituídos pelo cátion H+.

Seguidamente a água passa por uma coluna contendo resina aniônica fortemente básica que trabalhando no ciclo hidróxido (OH-) remove os ânions, sílica e gás carbônico dissolvido, substituindo-os pelo ânion hidroxila que, em combinação com o cátion H+, formará uma molécula de água H2O.

Após a saturação da resina catiônica, esta deverá ser regenerada com uma solução ácida (ácido sulfúrico ou ácido clorídrico), e a resina aniônica por uma solução de hidróxido de sódio (soda).

Dependendo da condutividade da água requerida no processo e da qualidade da água de entrada pode optar-se por sistemas com:

a.Uma coluna com leito misto (resinas aniônicas e catiônicas misturadas).

b.Uma coluna catiônica e outra aniônica.

c.Uma coluna catiônica, uma aniônica e outra com leito misto.

Caso a água de entrada contenha cloro, o filtro desmineralizador deve ser precedido de um filtro de carvão ativo para evitar contaminação das resinas de troca iônica.

Quando a água bruta apresenta altos teores de alcalinidade e gás carbônico dissolvido, é recomendado a colocação de uma torre descarbonatadora precedendo o trocador aniônico, visando diminuir o volume necessário de resina aniônica forte.