除碳器的工作原理主要是通過鼓風脫氣的方式除去水質中的游離二氧化碳。具體過程如下：
水從設備上部引入，經過噴淋裝置後流過填料層表面，而空氣則從下部風口進入，逆向穿過填料層。這樣，水中的游離二氧化碳迅速解析並進入空氣中，然後從頂部排出。
這一過程基於亨利定律，即在等溫和平衡狀態下，氣體在液體中的溶解度和該氣體在液面上的分壓成正比。因此，當空氣流從塔底吹入時，會帶走氣水界面上的二氧化碳，減小二氧化碳的分壓，從而促使水中更多的游離二氧化碳析出並排走。
在水處理工藝中，除碳器通常設定在氫離子交換器和反滲透設備之後。經過除碳器處理後，水中殘留的二氧化碳通常不超過5mg/升。