实验室纯水机是现代科研、医疗、工业等领域的基础设备，其功能是通过多重技术手段去除水中的杂质、离子、微生物等污染物，制备满足不同实验需求的高纯度水。其工作原理和应用场景的多样性，反映了科技进步对水质要求的精细化发展。

实验室纯水机的技术基于多级过滤和纯化工艺，主要包括预处理、反渗透（RO）、离子交换（IE）、电去离子（EDI）和滤（UF）等环节，不同技术组合可满足从普通纯水到纯水的分级需求。
1. 预处理阶段
原水（如自来水）经过砂滤、活性炭吸附等预处理，去除悬浮颗粒、余氯和物。这一阶段是保护后续精密膜组件的关键，避免大颗粒杂质造成堵塞或化学腐蚀。
2. 反渗透（RO）技术
反渗透膜是纯水机的部件，通过高压迫使水分子通过半透膜，截留约99%的无机盐、胶体和微生物。其脱盐效率与进水压力、温度及膜材料密切相关。
3. 离子交换与电去离子（EDI）
反渗透后的水仍含微量离子，需进一步纯化。传统离子交换树脂通过氢离子和氢氧根离子置换水中杂质离子，但需定期再生；而EDI技术结合离子交换和电场作用，可连续再生树脂，实现无化学污染的深度脱盐，电阻率可达15 MΩ·cm以上，适合纯水制备。
4. 终端滤与紫外
纯水机通常配备0.22 μm滤膜以截留细菌、热源，并结合185/254 nm双波长紫外灯降解残余物并抑制微生物繁殖。

根据标准（如ASTM、CLSI），实验室用水分为三级：
三级水：通过蒸馏或离子交换制备，用于一般试剂配制，电导率≤5 μS/cm。
二级水（纯水）：反渗透结合离子交换，电阻率≥1 MΩ·cm，适用于缓冲液制备和仪器清洗。
一级水（纯水）：电阻率≥18 MΩ·cm（25℃），总碳（TOC）＜10 ppb，用于HPLC、ICP-MS等分析。

应用场景与技术适配：
1. 生命科学领域
细胞培养、PCR等需纯水以避免核酸酶或内毒素干扰。
2. 分析化学实验
HPLC、GC-MS等仪器对TOC敏感，需纯水机配备抛光混床树脂，将TOC控制在ppb级。
3. 与制药
制药用水需符合GMP标准，用水（WFI）要求热源检测阴性。
4. 工业与电子行业
半导体清洗用水需达到18.2 MΩ·cm，且颗粒物＜1个/mL。EDI技术因其稳定性和低维护成本，逐渐取代传统混床工艺。

选型与维护要点：
1. 流量与水质平衡
高耗水实验（如全自动生化分析仪）需选择≥20 L/h的机型，而痕量分析则侧重水质，可牺牲流量。
2. 智能化管理
现代纯水机集成PLC控制系统，可实时监测水质、提示耗材换。
3. 维护成本优化
反渗透膜寿命约2-3年，但前置预处理滤芯（如PP棉）需每3-6个月换。