超純水設備通常通過多個工藝階段來實現水的深度凈化，其工作原理主要包括以下幾個方面：
1.預處理原理
1.多介質過濾：利用砂濾器等設備，通過不同粒徑的石英砂、無煙煤等介質，以物理攔截的方式去除水中的大顆粒雜質、懸浮物等，降低水的濁度，保護后續設備免受顆粒物質的磨損和堵塞。
2.活性炭吸附：借助活性炭的多孔結構和巨大的比表面積，通過物理吸附作用去除水中的余氯、有機物、部分重金屬離子等。余氯會氧化反滲透膜等后續處理元件，通過活性炭吸附可有效消除其危害，同時減少水中的異味和色度。
3.軟化處理（可選）：若原水硬度較高，會采用軟化器進行處理。通常利用離子交換樹脂，將水中的鈣、鎂等離子與樹脂上的鈉離子進行交換，降低水的硬度，防止在后續處理過程中產生水垢，影響設備性能和產水質量。
2.反滲透原理
1.反滲透是超純水設備的核心工藝之一。反滲透膜具有半透性，在高于溶液滲透壓的壓力作用下，水可以通過反滲透膜，而水中的鹽分、有機物、細菌等雜質則被截留。原水在壓力驅動下，從膜的一側流向另一側，透過膜的水成為淡水，即反滲透產水，而被截留的物質則形成濃水，被排出系統。這一過程能有效去除水中的大部分鹽分（脫鹽率通常可達 95% - 99%）、小分子有機物、細菌、病毒等雜質，使水得到初步凈化。
3.離子交換原理
1.經過反滲透處理后的水，仍含有少量的離子。離子交換樹脂分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，當水通過離子交換樹脂床時，陽離子交換樹脂中的氫離子（H?）與水中的陽離子（如鈉、鈣、鎂等）進行交換，陰離子交換樹脂中的氫氧根離子（OH?）與水中的陰離子（如氯離子、硫酸根離子、碳酸根離子等）進行交換。通過這種方式，進一步去除水中的各種離子，使水的電阻率大幅提高，達到更高的純度。
4.精處理原理
1.超濾：利用超濾膜的篩分作用，去除水中殘留的大分子有機物、膠體、細菌等雜質。超濾膜的孔徑通常在 0.01 - 0.1 微米之間，能夠有效攔截這些物質，而允許水分子和小分子物質通過，進一步提高水的純凈度。
2.紫外線殺菌：紫外線殺菌器利用紫外線的殺菌作用，破壞水中細菌、病毒等微生物的 DNA 結構，使其失去繁殖和生存能力，從而達到殺菌消毒的目的，確保超純水中微生物指標符合要求。
3.終端過濾：一般采用微孔過濾器等設備，對水進行最后的過濾處理，去除水中可能殘留的極微小顆粒，使超純水的水質達到最終的使用標準。
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