整個裝置是由一定數量的膜組成的一系列結構單元；其中每個單元由一張陰離子均相膜隔開成滲析室和擴散室，采用逆流操作，在陰離子均相膜的兩側分別通入廢酸液及接受液(自來水)時，廢酸液側的酸及其鹽的濃度遠高于水的一側，根據擴散滲析原理，由于濃度梯度的存在，廢酸及其鹽類有向擴散室滲透的趨勢，但膜對陰離子具有選擇透過性，故在濃度差的作用下，廢酸側的陰離子被吸引而順利地透過膜孔道進入水的一側。

溶液中回收廢酸為例進一步闡述擴散滲析的過程，回收酸需采用陰膜正電，陰膜帶允許SO42-通過。在濃度差推動下，原液室中的SO42-向回收室的水中擴散滲析。除本身帶電外，離子交換膜孔道具有一定大小，因此還有“分子篩”的作用。當SO42-向回收室遷移時，也會夾帶H+及Fe2+過去，但因為H+小于Fe2+，H+隨SO42-滲析過去，而大部分Fe2+被阻擋。同時回收室中OH-離子濃度比原液室中的高，通過陰膜進入原液室，與原液室中的H+離子結合成水。結果從回收室流出的是硫酸，從原液室流出的是FeSO42-殘液。用擴散滲析法回收硫酸，只有原廢水硫酸濃度大于10%時，才有實用價值。

擴散滲析主要用于酸、堿的回收。在堿性條件下，可使用陽離子交換膜(陽膜)從鹽溶液中回收燒堿；在酸性條件下，可使用陰離子交換膜(陰膜)從鹽溶液中回收酸。擴散滲析用于酸、堿回收，不消耗能量。