固定床运行时，当水流从上至下通过交换剂层时，水中的Ca2+、Mg2+与交换剂中的Na+进行交换反应。其过程如下： 

碳酸盐硬度软化过程：Ca(HCO3)2 + NaR à CaR2 + NaHCO3

               Mg(HCO3)2 + NaR à MgR2 + NaHCO3

非碳酸盐硬度软化过程：  CaSO4 + NaR à CaR2 + Na2SO4

                 CaCl2 + NaR à CaR2 + NaCl

                  MgSO4 + NaR à MgR2 + Na2SO4

                MgCl2 + NaR à MgR2 + NaCl

从以上反应式可以分析出，经钠离子交换树脂软化后的水，其残余硬度可以降低至0.03mmol/L以下，甚至可以*消除硬度。由于碳酸盐硬度等量的转变成了重碳酸钠，并不能使硬水的碱度降低，所以碱度保持不变。

经钠离子交换树脂软化后的水，由于原水中的阴离子，即水中的氯离子、硫酸根、重碳酸根和硅酸根等并不改变，如果水中的其他重金属阳离子忽略不计时，只是钙、镁盐类等量地转变成了不能生成水垢的钠盐，当1mmol/L的（1/2Ca2+）钙硬度被1mmol/L的钠离子所交换时，则水中可增加盐量达2.96mg/L[即23.00（Na+的摩尔质量）-20.04（1/2Ca2+）的摩尔质量）]。而1mmol/L的（1/2Mg2+）镁硬度被1mmol/L的钠离子所交换时，则水中可增加盐量达10.84mg/L[即23.00（Na+的摩尔质量）-12.16（1/2 Mg 2+）的摩尔质量）]。因此，软化后的水质，其含盐量要比原水高。