A desionização é por vezes usada, como processo complementar no tratamento da água para distribuição urbana. É um processo químico, muito rápido, que produz água pura, isenta de partículas, iões e substâncias orgânicas, sendo geralmente semelhante a água destilada.

O processo mais vulgar consiste em fazer passar a água através de colunas de enchimento, permutadoras de iões, denominadas “desionizadores” contendo resinas de troca, ou permuta iónica. Estas resinas são constituídas por polímeros com grupos com carga elétrica, positiva ou negativa, que podem ser permutados com iões da solução. A resina catiónica substitui contaminantes catiónicos por iões H⁺, sendo os catiões mais vulgarmente removido o cálcio, o magnésio, o ferro, o alumínio, o manganês, o cobre, o zinco, o crómio e o níquel. Por sua vez, a resina aniónica substitui contaminantes aniónicos, como por exemplo o nitrato, o fosfato, o clorato, o clorito, o cloreto, o sulfato, o sulfito, o sulfureto, o nitrito e o fluoreto que são os mais comuns, por iões OH^-.

A água desionizada é utilizada em laboratórios de análises clínicas, em análises físico-químicas, em investigação e em indústrias finas, como a farmacêutica e cosmética.

A figura 1 mostra o esquema de um desionizador de uma só coluna e respetivo funcionamento.

Figura 1 - Desionizador de uma só coluna. A água é colocada no desionizador passando em primeiro lugar por um pré-filtro (retirando algumas impurezas que vêm arrastadas), em seguida vai para a coluna que possui as resinas trocando então os contaminantes catiónicos e aniónicos por iões H⁺ e OH^-, respetivamente. O desionizador possui um condutímetro que, através da medição da condutividade da água, permite verificar a concentração iónica. As setas representadas na imagem indicam o percurso da água no desionizador.