固定床的运行方式,通常是使水自上而下地不断通过树脂层。由于水和树脂层上、下部接触的先后次序不同,在树脂层的不同高度处的交换作用也就不同。

下面以Ca2+交换Na型树脂层为例加以说明。当水通过再生好的Na型树脂层时,水中的Ca2+首先与处于表面层的树脂进行离子交换,所以这树脂层很快就失去了交换水中Ca2+的作用,此后的水再通过该树脂层时,水中的Ca2+就不再与这层树脂进行交换了,交换作用进入到下一层的树脂层,由于处于上部的树脂层其交换树脂已呈Ca型,水通过该层后,水质没有变化,故这一层称为“失效层”。

在失效层的下一层树脂称为工作层,水在通过这一层时,水中的Ca2+就与树脂层中Na进行交换作用,直至达到交换的平衡。

为了保证一定的出水质量,处于交换床最下面的一层离子交换树脂(相当于工作层的厚度)不能发挥其全部的离子交换作用,只能起到保护出水水质,使出水中的Ca2+不超过规定的标准,故这一层树脂称为“保护层”。

在交换床的整个交换过程中,工作层自上而下不断地移动,直至工作层的下缘与保护层下缘相重合时,因为交换的不完全,出水水中的Ca2+残留量增加,并很快地上升,这称之为失效。树脂失效后需要进行再生,以恢复其交换能力。在交换过程中,整个树脂层就是这样从“分层”达到交换“失效”,这就是一般所说的“分层失效”原理。