Wasserenthärtersysteme verwenden einen Prozess namens Ionenaustausch, um Kalzium und Magnesium zu entfernen, die die Markenzeichen von hartem Wasser sind. Zu hartes Wasser kann die Reinigung im Haushalt erschweren, da es oft Abschaum auf Küchen- und Badezimmerarmaturen hinterlässt, Kleidung stumpf macht und Flecken auf dem Geschirr hinterlässt. Die Wasserenthärtung muss jedoch mit Vorsicht angewendet werden, da sie Natrium gegen die Mineralien austauscht, die dem Wasser harte Eigenschaften verleihen, und es kann für Menschen mit einer natriumarmen Ernährung schädlich sein. Natrium, das beim Enthärten von Wasser entsteht, kann auch für Pflanzen schädlich sein. Die verschiedenen Arten von Wasserenthärtersystemen verwenden alle einen Ionenaustausch, aber sie unterscheiden sich in der Menge an Eingabe, die sie vom Bediener benötigen.
Hartes Wasser stammt aus Grundwasserquellen wie Grundwasserleitern, da sich Kalzium, Magnesium und andere Mineralien aus den umgebenden Gesteinen im Wasser lösen. Das Calcium und Magnesium bewirken die Eigenschaften, die als hart bezeichnet werden. Die Härte wird in Grains per Gallone (GPG) gemessen, wobei ein Härtekorn dem Gewicht eines Weizenkorns entspricht. Jedes Wasser mit mehr als 1 GPG Calcium und Magnesium gilt als hart, wobei mehr als 10.5 GPG als sehr hart eingestuft werden.
Manchmal werden Waschmitteln Chemikalien zugesetzt, um das zum Waschen von Kleidung verwendete Wasser zu enthärten, aber alle Wasserenthärtersysteme, die das Wasser eines ganzen Hauses aufbereiten, verwenden einen Ionenaustausch. Ein Ion ist ein elektrisch geladenes Molekül, und verschiedene Ionen können unterschiedliche Ladungsstärken haben. Wasserenthärter enthalten ein Austauschmedium, das zunächst mit positiv geladenen Natriumionen beschichtet ist. Die Calcium- und Magnesiumionen in hartem Wasser sind ebenfalls positiv geladen, jedoch stärker geladen als die Natriumionen. Dies bedeutet, dass beim Durchgang von Wasser durch das Austauschmedium die Calcium- und Magnesiumionen vom Medium eingefangen werden, während die Natriumionen davon befreit werden, da die Calcium- und Magnesiumionen eine stärkere Anziehungskraft haben.
Schließlich wird das Austauschmedium in einem Wasserenthärtersystem vollständig mit Calcium- und Magnesiumionen umhüllt. In diesem Fall wird der Weichspüler mit einer Natriumchloridlösung rückgespült, ein Vorgang, der als Wiederaufladung bezeichnet wird. Die Calcium- und Magnesiumionen gehen mit dem Chlor Verbindungen ein und werden ausgewaschen, während die Natriumionen wieder an das Austauschmedium angelagert werden.
Verschiedene Arten von Wasserenthärtersystemen variieren je nachdem, wie viel Arbeit der Benutzer leisten muss, um sie aufzuladen. Die beliebteste Art von Wasserenthärtern für den Hausgebrauch sind automatische Enthärter, manchmal auch vollautomatische Enthärter genannt, die einen vom Eigentümer eingestellten Timer verwenden, um das System automatisch aufzuladen. Eine andere Art von Wasserenthärter, die automatisch arbeitet, ist die bedarfsgesteuerte Regeneration (DIR), die basierend auf der verbrauchten Wassermenge bestimmt, wann das System aufgeladen werden muss.
Sowohl manuelle als auch halbautomatische Systeme erfordern mehr Eingaben vom Benutzer. Bei einem halbautomatischen Wasserenthärter muss der Besitzer dem Enthärter manuell mitteilen, wann er nachgefüllt werden soll. Bei manuellen Wasserenthärtern muss der Benutzer alle Parameter zum Aufladen des Wasserenthärters einstellen, einschließlich wann und wie lange das System aufgeladen wird.