整个装置是由一定数量的膜组成的一系列结构单元；其中每个单元由一张阴离子均相膜隔开成渗析室和扩散室，采用逆流操作，在阴离子均相膜的两侧分别通入废酸液及接受液(自来水)时，废酸液侧的酸及其盐的浓度远高于水的一侧，根据扩散渗析原理，由于浓度梯度的存在，废酸及其盐类有向扩散室渗透的趋势，但膜对阴离子具有选择透过性，故在浓度差的作用下，废酸侧的阴离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧。

溶液中回收废酸为例进一步阐述扩散渗析的过程，回收酸需采用阴膜正电，阴膜带允许SO42-通过。在浓度差推动下，原液室中的SO42-向回收室的水中扩散渗析。除本身带电外，离子交换膜孔道具有一定大小，因此还有“分子筛”的作用。当SO42-向回收室迁移时，也会夹带H+及Fe2+过去，但因为H+小于Fe2+，H+随SO42-渗析过去，而大部分Fe2+被阻挡。同时回收室中OH-离子浓度比原液室中的高，通过阴膜进入原液室，与原液室中的H+离子结合成水。结果从回收室流出的是硫酸，从原液室流出的是FeSO42-残液。用扩散渗析法回收硫酸，只有原废水硫酸浓度大于10%时，才有实用价值。

扩散渗析主要用于酸、碱的回收。在碱性条件下，可使用阳离子交换膜(阳膜)从盐溶液中回收烧碱；在酸性条件下，可使用阴离子交换膜(阴膜)从盐溶液中回收酸。扩散渗析用于酸、碱回收，不消耗能量。