锅炉结垢的主要原因是由于锅炉给水中存在Ca2+、Mg2+，钠离子交换的目的就是除去水中的Ca2+、Mg2+，使硬水变成软水，以防止锅炉结垢。当原水的碱度较低时，工业锅炉的给水可采用钠离子交换软化法处理。
固定床钠离子交换软化过程
固定床是动态离子交换的一种形式，它是指运行中离子交换剂层固定在一个交换器中，再生时一般也在交换器内进行。
钠离子交换软化的原理
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，经钠离子交换的软化水有如下特点：
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，甚至可以完全消除硬度。
经钠离子交换树脂软化后的水，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。
