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L'alcalinité est définie comme tout composé ayant la capacité de neutraliser l'acidité. Bien que l'on considère généralement l'alcalinité comme étant constituée des espèces dioxyde de carbone, bicarbonate et carbonate, elle comprend également l'ammoniac, le borate et même le sulfate.

L'aluminium est un élément chimique du groupe du bore, de symbole Al et de numéro atomique 13. C'est un métal ductile, non magnétique, mou et d'un blanc argenté. L'aluminium est le troisième élément le plus abondant de la croûte terrestre (après l'oxygène et le silicium) et le métal le plus abondant. L'acide phosphorique n'est pas complètement ionisé, ce qui permet l'utilisation de quelques réactions d'échange d'ions. Des quantités modestes d'aluminium peuvent être éliminées de solutions relativement concentrées et efficacement retirées à l'aide d'acide sulfurique. Dans l'eau potable, l'aluminium est souvent présent sous forme de solide en suspension plutôt que sous forme d'ion. L'aluminate est une source courante d'aluminium utilisée comme coagulant dans le traitement de l'eau.

Le gaz ammoniac diffuse dans les billes de résine puis s'échange sous forme d'ion ammonium. Les résines cationiques sous forme hydrogène ont une très grande capacité pour l'ammoniac lorsqu'elles sont régénérées avec de l'acide. L'ion ammonium se forme lorsque le pH est inférieur à 9 (de préférence inférieur à 8). L'ammonium est un cation monovalent. Les résines cationiques telles que CG8 et CG10 ont une sélectivité modeste pour l'ion ammonium par rapport au sodium, mais une faible sélectivité par rapport aux ions de dureté tels que le calcium et le magnésium.

L'arsenic est un élément chimique de symbole As et de numéro atomique 33. L'arsenic se trouve dans de nombreux minéraux, généralement combiné au soufre et à des métaux, mais aussi sous forme de cristal élémentaire pur. L'arsenic est notoirement toxique pour les organismes multicellulaires. La contamination des nappes phréatiques par l'arsenic est un problème qui touche des millions de personnes dans le monde. L'arséniate est un anion divalent dont l'affinité pour les résines anioniques est proche de celle du sulfate, mais légèrement inférieure. L'arséniate peut être échangé par des résines échangeuses d'anions fortement basiques puis adsorbé dans l'adsorbant hybride au fer de l'ASM-10-HP.

Le baryum est un élément chimique de symbole Ba et de numéro atomique 56. C'est le cinquième élément du groupe 2, un métal alcalino-terreux mou et d'un blanc argenté. Le baryum a une forte affinité pour les résines cationiques et peut être facilement éliminé avec d'autres ions de dureté tels que le calcium et le magnésium. Il faut veiller, lors de la régénération, à limiter la précipitation du sulfate de baryum.

Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5. Le bore est concentré sur Terre par la solubilité dans l'eau de ses composés naturels les plus courants, les minéraux boratés. Le bore (sous forme de borate) peut être éliminé de saumures de toute concentration à condition que le pH soit supérieur à 3. Les débits doivent être maintenus faibles.

Les résines cationiques génériques à acide fort sont couramment utilisées pour éliminer les ions de dureté, dont le calcium, de l'eau potable. L'eau adoucie protège les chauffe-eau du tartre et permet aux savons de fonctionner sans laisser de dépôt savonneux. Le calcium et les autres ions de dureté sont échangés contre du sodium (ou dans certains cas du potassium). La résine chélatante iminodiacétique (SIR-300) et la résine chélatante aminophosphonique (SIR-500) peuvent être utilisées pour éliminer le calcium de la saumure, quelle que soit sa concentration.

Le césium est un élément chimique de symbole Cs et de numéro atomique 55. C'est un métal alcalin mou, d'un jaune doré argenté. Le césium métallique est très réactif dans l'air et surtout dans l'eau. La SIR-600 présente une sélectivité extrêmement élevée pour le césium. Le césium est capté par tamisage moléculaire en plus de l'échange d'ions.

Le chlore est un élément chimique de symbole Cl et de numéro atomique 17. C'est un élément extrêmement réactif et un puissant agent oxydant. Le chlore est normalement présent dans l'eau sous forme d'anion hypochloreux et est éliminé par les résines anioniques fortement basiques.

Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24. C'est un métal dur et cassant, gris acier et brillant. Le chrome dissous peut être cationique (trivalent) ou anionique (hexavalent) selon le pH et le potentiel redox. La SIR-700 est le meilleur choix à condition que le pH puisse être réduit ; sinon, la SBG2 ou la SBG1 peuvent être de meilleurs choix.

Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre est un oligoélément essentiel et un métal extrêmement utile. Dans l'eau, le cuivre forme principalement un cation divalent. Dans l'eau potable, le cuivre se trouve le plus souvent sous forme de cation divalent, résultat de la corrosion des canalisations en cuivre.

Le fluor est un élément chimique de symbole F et de numéro atomique 9. Le fluorure est délibérément ajouté à la plupart des réseaux d'eau potable aux États-Unis pour aider à prévenir les caries dentaires. La CMA (concentration maximale admissible) des États-Unis pour le fluorure est de 4 mg/L.

Le fer est un élément chimique de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le quatrième élément le plus abondant de la croûte terrestre. Le fer existe dans une large gamme d'états d'oxydation, +2 et +3 étant les plus courants. Le fer ferreux (parfois appelé fer d'eau claire) peut être éliminé par diverses résines cationiques, sous forme sodium ou hydrogène.

Le plomb est un élément chimique de numéro atomique 82 et de symbole Pb. C'est un métal lourd, mou et malléable. Le plomb est l'élément stable le plus lourd. Le plomb présent sous sa forme ionique dans l'eau potable peut être éliminé par diverses résines échangeuses de cations, de type acide fort comme acide faible.

Le mercure est un élément chimique de symbole Hg et de numéro atomique 80. Le mercure est une puissante neurotoxine. La majeure partie du mercure présent dans notre environnement provient actuellement des centrales électriques au charbon. Les résines sélectives à fonctionnalité thiol ont une forte affinité pour le mercure cationique. Les composés organomercuriels, notamment le méthylmercure, se forment par réaction du mercure élémentaire ou cationique avec la matière organique.

Les résines anioniques fortement basiques ont une bonne affinité pour le nitrate. Les amines supérieures (triéthylamine, tributylamine, etc.) présentent une affinité accrue pour le nitrate et une affinité réduite pour les ions divalents tels que le sulfate, ce qui les rend préférables pour de nombreuses applications.