「万物皆水」。——泰勒斯
水，作为最简单的化合物之一，其分子结构由两个氢原子和一个氧原子组成。可固化作雪，素裹世界。可液化成雨，润物无声。还可汽化成云，光怪陆离。古希腊哲学家、数学家和天文学家泰勒斯（Thales，约公元前624年至公元前546年）或许注意到水的多功能性和变化性，能够在固态、液态和气态之间转换，可以是细水长流也可以是惊涛骇浪，既是大江大河，也是波澜壮阔。这或许是使得泰勒斯将水视为万物的本原缘由。
杂质的“水”世界
在自然界中，即使看起来清明透彻的山泉水，也可能含有各种我们肉眼看不见的杂质。这些杂质包括但不限于矿物质、金属离子、有机物、微生物等。它们可能源于自然杂质，也可能源自人为污染。这些污染物主要包括无机物、有机物、微粒、微生物四大类。
这些杂质及污染物的存在，不仅使得水里不只有水。在实验室中，也会成为影响实验结果的干扰因素，因此，当水成为实验中的一种试剂，我们只需要没有杂质和污染的水。
净化的“水”舞步
想要得到只有水的水，也就是实验要求纯度的超纯水需要经历一系列必要的净化过程。以下是制备超纯水的主要步骤——
预处理：净化之旅的起点，通过过滤和吸附，去除水中的大颗粒杂质和部分有机物。
活性炭过滤：接着使用活性炭去除水中的余氯、有机溶剂和其他可吸附的有机物质。
微滤（MF）：使用微滤技术去除较大的悬浮固体、细菌和某些微生物，微滤膜的孔径一般在0.1到10微米之间。
超滤（UF）：超滤可以进一步去除较小的悬浮固体、胶体、细菌和一些大分子有机物，其膜孔径在0.01到0.1微米之间。
纳滤（NF）：纳滤技术可以去除多价离子和部分单价离子，同时允许一些小分子有机物通过，膜孔径介于UF和RO之间。
滤气膜：去除溶解气体
反渗透技术
这一步骤像是“筛选守卫”，利用半透膜技术，只允许水分子通过，将大部分溶解固体和杂质拦截在外。由于膜孔径、分离机理、操作压力、应用领域等方面的不同，膜分离技术主要包括上文提及的以下几种类型——
反渗透（RO）：产水质量最高，接近纯水。
超滤（UF）：产水质量较好，但含有较多的溶解固体。
微滤（MF）：产水质量一般，主要用于去除悬浮固体和微生物。
纳滤（NF）：产水质量介于RO和UF之间，可以根据需要调节
蒸馏
这是一场“热舞”，通过加热水至沸腾，然后再冷凝收集蒸汽，从而分离出水中的挥发性杂质。
连续电去离子交换技术（EDI）
EDI就像是一个智能的水清洁工，通过电流作用和半透膜来去除水中的不良杂质。在这个过程中，EDI系统内部有很多小房间，每个房间之间都有一层特殊的“门”（半透膜）。当给这个系统通电后，就像打开了这些小门，让水中的正负电荷的杂质分别被引导到两个不同的地方：正电荷的杂质被送到阴极（负极），负电荷的杂质被送到阳极（正极）。这样，这些杂质就被从水中分离出来了。
同时，EDI系统还会在水中制造出新的氢离子和氢氧根离子，这些新产生的离子就像是补充的清洁剂，帮助去除更多的杂质。
离子交换树脂
这一步像是“交换市场”，通过离子交换树脂，去除水中的离子，进一步提升水的纯净度。
混床树脂＋深层过滤膜：进一步去除更细小颗粒物
抛光树脂:去除剩余的所有离子,特别是在对水质要求极高的应用中。
深度处理
这是最后的“守卫”，利用紫外线杀灭水中的微生物，确保水质安全。
紫外线消毒：使用紫外线照射分解水中的不易被活性炭吸附的小有机化合物，降低TOC指标。
脱气：去除溶解在水中的气体，如二氧化碳、氧气等。
精细过滤
微滤：使用0.2μm或更小孔径的滤膜去除任何剩余的微生物和颗粒物。
监测和调整
实时监测：使用在线监测设备实时监测水质参数，如电阻率、TOC、pH值等。
调整：根据监测结果调整系统参数，确保水质满足要求。
储存和分配
储存：将制备好的超纯水存储在清洁的容器中。
分配：通过专用的管道系统将超纯水输送到用水点。
综上，纯水和超纯水系统，按照不同污染物质，分别利用吸附、膜分离、相变化、分解等方式将杂质和污染物加以去除。最终得到实验要求的超纯水。
超纯水的“纯”定义
将水中的导电污染物质通过以上步骤去除到电阻率达到18.2MΩ·cm@25℃，即可得到超纯水。也就是说，只要把上文所述的四大污染物中的无机物去除即可达到定义中超纯水的标准。但此时被称之为「超纯水」的水，还是可能含有不确定量的有机物、微粒、微生物等污染物质，会具有不同的TOC值。
水问生物的“超纯”承诺
因此，「超纯水」虽是实验用水的名词，却无法明确表示水的纯度。必须同时使用「电阻率」与「TOC」来保证超纯水的纯度。
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