超纯水机采用的主要是反渗透膜技术。反渗透膜技术是膜分离技术的一种，这种方法用压力将水通过合成的膜，膜仅允许纯水通过，而污染物被排除。采用的R/O反渗透技术。纯水机的工作原理是对水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐(包括重金属)，有机物以及、等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水严格的分开。超纯水机的RO膜正常工作温度在45度以下，过高就会影响RO膜正常工作。

小型超纯水机 轩科实验级超纯水机脱盐率

RO膜可执行离子排除，使得只有水可通过RO膜，其余所有的离子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括盐类和糖)。RO膜以电荷反应将离子排除，带电荷愈大，排除性愈高，所以RO膜几乎可排除所有的(99%)强离子性的高价离子，但是，对于弱离子性的单价离子(如钠离子)的效果只有95%。不同的进水需要不同种类的RO膜，RO膜包括由乙酸纤维酯制成，或是以聚硫胺与聚砜基质的混合薄层聚合物。

超纯水的纯度很高，几乎不含任何杂质、离子、微生物以及颗粒物等，所以对超纯水的一般要求是现制现用。如果不具备这种条件的话，盛放超纯水的容器采用深色的细口瓶，而且要密封性良好，防止空气中的杂质反污染水质。盛放容器盛放超纯水前要反复地清洗干净，超纯水极易被氧化，所以一旦暴露在空气中很容易被污染，取水时把取水管尽量插到瓶子底部。而且不要保存太久，超纯水建议多保存，否则不能水质要求。RO同时也是试剂级纯水系统的前处理方法。

臭氧（O3）的原理是：臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气（O2）和单个氧原子（O）；后者具有很强的活性，对有极强的氧化作用，将其杀死，多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧原子（O2），不存在任何有毒残留物，故称无污染剂，它不但对各种（包括肝炎，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，而且对杀死霉素也很有效。

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离子交换（IX）纯水处理工艺
离子交换法的原理是将水中的无机盐阴阳离子如钙离子Ca2 、镁离子Mg2 、硫酸盐SO42-、硝酸盐NO3-等，通过与离子交换树脂交换，使水中的阴、阳离子与树脂中的阴阳离子相交换，从而使水得到纯化。在水纯化系统中，施加压力于高浓度的溶液中，以抗衡渗透压。

用水：以自来水为水源的超纯水机一般都有两个出水口，分别是三级水和一级水，经反渗透出来的水是三级水，存放在水箱里，而一级水是即用即取，不存放。三级水没有通过纯化柱，一级水通过了纯化柱，一级水的成本高于三级水。所以客户在日常应用的时候，应根据水质需求分质取水，能用三级水时尽量不用一级水，避免使用成本的上升。

导致超纯水设备运行不稳定的原因：
1、自来水水质：自来水中杂质含量高时会导致预处理部件使用寿命缩短和处理后水质不达标，甚至会堵塞管道，导致需要更高的进水压才能工作。
2、预处理部件使用寿命：精密滤芯、活性炭滤芯、反渗透膜等都是具有相对寿命的材料，其中精密滤芯和活性炭滤芯又对反渗透膜具有保护作用，如果它们失效，RO膜负荷就会加重，寿命就会缩短。
3、进水压：一般超纯水设备预处理都需要用高压泵维持一定的进水压力(≥0.1Mpa)才能维持正常工作，当高压泵压力不足时会导致产水量下降。
4、超纯水系统的维护：超纯水系统一般都具有自动反冲洗功能，当其设置不合理或故障以及人工维护不当时也会影响超纯水设备的正常工作，导致效率及水质下降。