实验室纯水/超纯水基本概念的介绍，在实验室纯水/超纯水的选择过程中，我们通常会接触到一些专业名词，如RO、UF、MF、UV、EDI等等，许多厂家特别是进口纯水品牌在仪器型号分型上也会直观的带有这些名称。为了让使用者更好方便的对纯水选型，也是为了更多更好的解纯水技术特点，本章从六个常用的技术上展开对实验室纯水/超纯水基本概念的介绍。

一、反渗透（RO），反渗透是现代实验室纯水/超纯水技术的核心，正是由于反渗透法的发现才使人们告别传统的蒸馏法或离子交换法，而进入现代化节约的纯水制造时代。然而反渗透法的发现却是一个偶然过程，二十世纪50年代，美国的科学家DR.S.Sourirajan发现了海鸥胃膜过滤海水的作用，经过研究发现并提出了之后反渗透法的基本理论架构。并随后于1953年即开发出用于海水淡化除盐的反渗透，并zui早于1960成功用于实验室纯水反渗透纯化，随后便逐渐得到大规模的推广应用。

不过关于反渗透（RO），我们首先还是要了解“渗透”的概念。渗透是一种物理现象.当两种不同浓度盐类的水,如用一张半渗透性的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中,而其中的盐分并不渗透,这样,逐渐把两边的含盐浓度融合到均等为止.然而,要完成这一过程需要很长时间,这一过程也称为渗透.但如果在含盐量高的水侧,施加一个压力,其结果可以使上述渗透停止,.如果压力再加大,可以使水向相反的方向渗透,而盐分剩下.因此,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中（如原水）,施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边,变成洁净的水,从而达到除去水中杂质、盐分的目的。

反渗透膜通常用于滤除直径小于1nm的污染物，典型的反渗透方式可以滤掉水中90％的离子污染物，大部分有机物和几乎全部微粒污染物。反渗透对分子量<100道尔顿的非离子污染物的去除能力较低，而随污染物分子量的增大，RO膜的滤除能力也随之增强。理论上说，这种方式可以100％滤除>300道尔顿分子量的分子和包括胶体及微生物在内的颗粒，溶解的气体则无法靠RO膜去除。

由于其出色的纯化功效，反渗透是一项对去除绝大部分杂质非常具成本效益的技术。不过，其产水速度相对较低，所以使用时通常配以储水箱暂存产成水以备使用或进一步纯化。反渗透装置保护后续系统免收胶体和有机物的堵塞或污染，其后续系统通常配备离子交换或电渗析装置。

二、离子交换

借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。目前被广泛应用的是固定床离子交换器，也称离子交换柱（内置离子交换树脂层），是用于离子交换常用设备。

离子交换树脂床能通过与H+和OH-的离子交换，从水中有效去除离子。离子交换树脂是直径小于1mm的多孔小球，由交链的含有大量功能强大的离子交换点的不溶性聚合物制成。水中的离子依据它们的相对电荷密度竞争离子交换树脂的交换点而被树脂吸附。树脂分为阳离子树脂和阴离子树脂两种。

离子交换树脂床放在小型滤柱或大型滤筒中使用，一般使用一段时间后就要更换，此时阴阳离子交换基团已经替换了树脂中大部分H+和OH-的活性点。通过将RO膜设置在离子交换之前的方式，可得到更纯的水质并延长填料的使用寿命，该方法经常用于生产高纯度超纯水的实验室纯水系统中。这种方法也可避免离子交换树脂表面被大的有机物分子堵塞，从而降低其交换能力。

三、电渗析（EDI）

电渗析（EDI）是利用直流电场的作用使水中阴、阳离子定向迁移，并利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜具有选择透过阴离子而阻挡阳离子通过），使原水在通过电渗析器时，一部分水被淡化，另一部分则被浓缩，从而达到了分离溶质和溶剂的目。它充分结合了离子交换树脂和离子选择性通透膜，并结合直流电去除水中离子化杂质的技术。该项技术的发展克服了离子交换树脂的局限性，特别是离子交换柱耗竭时离子杂质的释放及重填或再生离子交换柱的工作。

水通过一个或多个在阳离子或阴离子选择膜之间填满离子交换树脂的管腔，在电场的作用下，离子在离子交换树脂间向管腔的两侧移动并进入另外的管腔，这个过程中也会电解产生维持树脂处于再生状态所需的H+和OH- 。流向两侧独立管腔的离子被水冲刷掉。

通常，EDI的产成水电阻率可达到5-17 MΩ-cm（在25℃时），总有机炭含量（TOC）低于20ppb。由于系统内化学和电环境的作用抑制微生物生长，使细菌水平达到zui小化。一般来说，EDI不能产生电阻率18.2 MΩ-cm的超纯水。必须在EDI之后放置离子交换柱才可生产18.2 MΩ-cm的超纯水，并且因为水中只有极少数量的离子存在，所以延长了离子交换柱的使用寿命。

四、微滤（MF）

纯水系统中的微滤器对水中颗粒物和微生物进行物理性阻截。膜滤器*根据颗粒的大小分级，有较一致的分子结构，截留所有大于其表面孔径的颗粒。

膜滤器（0.05-0.20μm）通常被放置在尽可能接近出水点的地方来捕获微生物和微细颗粒。

所截留的颗粒物包括微生物或其代谢物和可溶性物质，可能再次从滤器中沥滤出来，所以对微滤器的适当维护（定期消毒和周期性更换）是必要的，使其性能保持在理想水平。新安装的滤器通常要求在使用前冲洗以去除可能含有的可萃取污染物。

五、超滤（UF）

超滤（UF）是利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。在静压差的作用下，小于膜孔（膜孔径通常在1-50nm之间）的粒子通过膜，大于膜孔的粒子则被阻拦在膜的表面上，使大小不同的粒子介以分离，其过滤精度较MF更高，因而膜孔更小，实际的操作压力也比MF略高，一般为0.1~0.5MPa。

UF主要从液相物质中分离大分子物质（蛋白质、核酸聚合物、淀粉、天然胶、酶等）、胶体分散液（粘土、颜料、矿物料、乳液粒子、微生物）以及乳液（润滑脂、洗涤剂、油水乳液）。采用先与合适的大分子结合的方法也可以从水溶液中分离金属离子、可溶性溶质和高分子物质，以达到净化、浓缩的目的。

超滤膜通常安装在靠近纯水仪出水口的位置以降低微生物和有机大分子，包括核酸酶和内毒素的浓度。超滤必须定期清洗或更换以保持其效能。超滤可以以传统的方式安装，所有水流径直穿透滤膜，或者以更佳的方式——切向流方式，一部分进水平行流过膜表面带走污染物以减少其对膜表面的堵塞。

对于保障超纯水在颗粒、细菌和热源含量等各项指标上保持稳定的高质量，超滤法是一项出色的技术。上通行的用于超纯水仪的超滤膜截留分子量是5000道尔顿。

六、紫外灯（UV）

紫外灯通常作为杀菌装置分解和光氧化有机污染物使其极化或离子化，一般安装在离子交换柱之前，便于离子交换柱将其吸附去除。实验室纯水系统的紫外灯光源为低压汞灯。

254nm波长的射线具备zui强的杀菌能力，能破坏DNA和RNA聚合酶，只需低量就可有效阻止细菌的复制，较高剂量时有杀菌作用。UV灯组件和UV灯本身的设计应提供足够的UV剂量以避免活菌的滋生并抑制微生物生长。

较短波长（185nm）的射线对有机物有非常好的氧化作用。UV将大的有机分子裂变为较小的离子化合物，并被后置的离子交换柱纯化去除。通过*个离子交换柱对有机离子的去除，优化了UV的效能。*的超纯水系统都会使用这种双波长的紫外灯组件。