固定床的运行方式通常是使水自上而下地通过树脂层进行离子交换。由于水与树脂层 、下部接触的先后次序不同，在树脂层的不同高度，所发生的交换过程也有不同。下面以水的离子交换软化反应为例，加以说明。
当水通过再生好的Na型离子交换树脂层时，水中的Ca2+、Mg2+首先与处于表面层的树脂进行离子交换，所以这层树脂很快就失去了交换水中Ca2+、Mg2+的作用。此后的水再通过该层树脂时，水的Ca2+、Mg2+就不再与这层树脂进行交换了，交换作用进入到下一层的树脂层。由于处于上部的树脂层，其树脂忆呈Ca型或Mg型，水通过该层后，水质没有变化，故这一层称为“失效层”。
在失效层的下一层树脂称为工作层。因为水在通过该层后，水中的Ca2+、Mg2+就与树脂层中Na+进行交换作用，直至达到交换的平衡。
为了保证一定的出水质量，处于交换床最下面的一层离子交换树脂（相当于工作层的厚度），不能发挥其全部的离子交换作用，只能起到保护出水水质，使出水中Ca2+、Mg2+不超过规定的标准，故这一层树脂称为“保护层”。
在交换床的整个运行过程中，工作层自上而下不断地移动，直至工作层的下缘与保护层的下缘相重合。因为交换作用的不完全，出水中的Ca2+、Mg2+残留量增加，并很快地上升，这称之为“失效”。这时需要对交换床进行再生工作，以恢复树脂交换水中离子的作用。
在整个运行过程中，交换床树脂层就是这样“分层”达到交换失效，即通常所说的“分层失效”原理。