​超纯水设备的过滤原理基于多级物理、化学和电化学过程，通过逐级去除水中不同粒径和性质的杂质，zui终达到电阻率≥18 MΩ·cm、总有机碳（TOC）≤3 ppb的超高纯度。以下是其核心过滤原理及技术解析：
一、预处理阶段：粗滤与吸附
石英砂过滤（机械过滤）
原理：利用石英砂颗粒间的孔隙截留水中大颗粒悬浮物（如泥沙、铁锈）。
过滤精度：5-20 μm，保护后续膜元件免受机械损伤。
应用场景：源水为市政自来水或地下水时，需优先去除可见杂质。
活性炭吸附
原理：活性炭表面布满微孔（比表面积达800-1500 m²/g），通过范德华力吸附余氯、有机物、异味及部分重金属。
关键作用：
防止余氯氧化破坏反渗透膜；
去除水中色度、嗅味，提升感官品质。
再生方式：饱和后需更换（物理法）或高温蒸汽再生（化学法）。
软化处理（离子交换）
原理：钠型阳离子交换树脂中的Na⁺与水中的Ca²⁺、Mg²⁺交换，降低水的硬度。
目的：防止后续反渗透膜结垢，延长膜寿命。
再生方式：用浓盐水（NaCl）冲洗树脂，恢复交换能力。
二、核心过滤阶段：反渗透（RO）
半透膜分离原理
膜结构：反渗透膜为不对称结构，由致密表层（0.0001 μm孔径）和多孔支撑层组成。
分离机制：
在高压（1-2 MPa）作用下，水分子通过膜孔，而溶解盐、细菌、病毒等被截留；
截留率：对Na⁺、Cl⁻等单价离子达95%-99%，对Ca²⁺、Mg²⁺等二价离子达99%以上。
产水水质：电导率降至10 μS/cm以下（相当于TDS≤10 ppm）。
关键参数影响
操作压力：压力越高，产水量越大，但能耗增加；
回收率：通常为50%-75%，过高会导致膜表面浓差极化，加速结垢；
温度：水温每升高1℃，产水量增加约3%，但过高会加速膜老化。
三、超纯化阶段：深度脱盐与去离子
电去离子（EDI）
原理：
混合离子交换树脂填充在淡室中，水在直流电场作用下分解为H⁺和OH⁻；
H⁺和OH⁻再生树脂，同时驱动水中离子通过离子交换膜进入浓室，实现连续脱盐。
优势：
无需酸碱再生，无废水排放；
产水电阻率稳定在15-18 MΩ·cm。
应用场景：电子、医药行业对水质要求极高的场景。
离子交换树脂（抛光树脂）
原理：
阳离子交换树脂（H型）吸附水中阳离子，释放H⁺；
阴离子交换树脂（OH型）吸附水中阴离子，释放OH⁻；
H⁺和OH⁻结合生成水，实现深度脱盐。
特点：
交换容量有限，需定期更换；
通常作为EDI后的终端处理，确保水质达标。
四、终端处理：微生物与颗粒物控制
紫外杀菌（UV）
原理：
波长254 nm的紫外线破坏微生物DNA，使其失去繁殖能力；
波长185 nm的紫外线分解水中有机物，降低TOC。
效果：杀灭99.99%的细菌和病毒，防止二次污染。
超滤（UF）
原理：
中空纤维膜孔径为0.001-0.1 μm，截留热原（内毒素）、胶体及大分子有机物；
操作压力0.1-0.3 MPa，产水浊度≤0.1 NTU。
应用场景：医药注射用水、肾透析用水制备。
终端过滤（0.22 μm滤芯）
原理：
聚丙烯或聚四氟乙烯滤膜截留0.22 μm以上颗粒物；
确保产水绝对无菌，满足GMP认证要求。
五、多级过滤的协同效应
超纯水设备通过“预处理→反渗透→超纯化→终端处理”的四级过滤，实现：
梯度净化：从大颗粒到离子级杂质逐步去除；
功能互补：
机械过滤保护膜元件；
活性炭吸附去除余氯，防止膜氧化；
EDI或离子交换实现深度脱盐；
水质保障：通过实时监测电导率、TOC等参数，确保产水稳定达标。