Однако при противоточной регенерации для полной десорбции ионов натрия требуется намного больший расход реагентов, поэтому данную схему применяют при работе с водой, содержащей в малых количествах ионы натрия, или для умягчения воды. Проведение противоточной регенерации существенно усложняется наличием устройства для сохранения неподвижности слоя катионита при подаче раствора снизу вверх.

Образующийся при Н-катионировании диоксид углерода удаляется из воды аэрированием, которое проводят, как правило, с помощью вентиляторных градирен с насадками из деревянных реек или полых кислотоупорных керамических цилиндров (колец Рашига).

На второй ступени происходит обмен катионов и анионов, прошедших через фильтры первой ступени, главным образом катионов щелочных металлов и анионов слабых кислот (кремниевой и угольной). Если необходимо глубокое обессоливание воды, применяют три ступени ионирования или используют фильтры со смешанным слоем, включающим катионит и анионит. Для того чтобы фильтры второй и третьей ступени успешно работали, необходима их глубокая регенерация, эксплуатация в области небольших ионных нагрузок и без полного истощения.

В смешанном слое ионитов, состоящем из сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита, благодаря очень близкому расположению противоположно заряженных ионитов протекают реакции ионного обмена в сторону образования малодиссоциированного соединения — воды.