当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。
RO（Reverse Osmosis）反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究，后逐渐转化为民用，目前已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。 RO反渗透膜（材质为芳香族聚酰胺复合材料）孔径小至纳米级（1纳米=10-9米），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。 RO膜过滤后的纯水电导率 ≤5 μs/cm, 符合国家实验室三级用水标准。再经过原子级离子交换柱循环过滤，出水电阻率可以达到18.2M .cm，超过国家实验室一级用水标准（GB682—92）。1原水水质2原水温度3原水PH质4操作压力5进水流量6回收率.. 回收率/15/100（厂家数据） 30/100（建议使用数据）脱盐率――通过反渗透膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。1812: 18表示膜的直径1.8英寸*2.54=4.572厘米; 12表示膜的长度12*2.54=30.48厘米3020: 30表示膜的直径3.0英寸*2.54=7.62厘米; 20表示膜的长度20*2.54=50.8厘米 使用反渗透系统时，尤其应注意原水预处理。为了避免堵塞反渗透系统，原水应经预处理以消除水中的悬浮物，降低水的浊度；此外，还应进行杀菌以防微生物的孽生长大。由于反渗透对原水中的悬浮物的要求很高，所以常用一种水质对受悬浮物污染情况的污染指数来对水质进行检测。此法实质上是测定反渗透系统受水中悬浮物的污堵的情况。进入反渗透系统水的污染指数以不大于5为宜，建议值一般小于3。预处理时还应该考虑到进水的pH值。各种半透膜都有其最适宜的运行pH值，故需按反渗透膜的要求，调节进水的pH值。预处理时还应该考虑到进水的温度。膜的透水量是随水温的增高而增大的，但温度过高会加快醋酸纤维素膜的水解速度，且使有机膜变软，易于压实。所以，对于有机膜来说，通常将温度控制在约20—40℃范围内为宜，复合膜温度控制在约5—45℃范围内
在水处理工艺中，活性碳过滤器用于对有机物的吸附和对过量氯（余氯）的吸附去除，对前者去除能力较差，通常为50%，对后者则很强，可以完全脱除余氯，这是由于在对余氯吸附的同时，还有自身被氯化的作用。活性碳吸附水中营养物质，可以成为细菌微生物的温床，微生物对水的阻力影响较大，因此，应定期进行反洗处理。如果反洗不能奏效时，应进行灭菌处理。实际上，按照进水浊度安排合理的反冲洗制度更具有实际意义，由于微生物膜与微生物黏泥难于清净，采取空气擦洗是必要的。 水的常规灭菌处理为投药与紫外线灭菌。例如目前广泛作为饮料水的纯净水就是经反渗透脱盐后，再经紫外线杀菌处理的。小容量用水（小于10t/h），可以使用二氧化氯或臭氧杀菌。工业上生产中则以氯气或次氯酸钠为多见，也可使用二氧化氯或臭氧。外购的氯气用钢瓶贮存，用加氯机投加，电解食盐（或海水）得到的是次氯酸钠，无需专用投加设备，即可送入被处理水中。 臭氧用净化过的空气经高压放电装置制取，目前有中小型臭氧发生器用于小区供水或中央空调冷却水系统的灭菌，同样适用于反渗透装置的灭菌处理，多余的臭氧同样可以用活性碳吸收处理。二氧化氯可由氯酸钠制取，在饮用水处理和工业冷却水处理中使用的也很多。氯酸钠有爆炸危险，应谨慎使用。 在反渗透水处理工艺中，除了运转中的杀菌之外，还有设备停用中的杀菌问题。通常在停机48h以内可用原水冲洗，超过48h可用1.5%亚硫酸氢钠液保存，达到2周应使用甲醛消毒液杀菌或厂家提供的消毒液灭菌。万万不可用市售的84消毒液对膜元件杀菌。
e) 选择正确的膜元件，醋酸纤维素膜或者低污染膜元件对于处理比较复杂的地表水或污水可能更为适用； 长期停用保护方法适用于停止使用30天以上，膜元件仍安装在压力容器中的反渗透系统中，保护措施的具体步骤如下：b) 用反渗透产出水配制杀菌液，并用杀菌液冲洗反渗透系统。杀菌剂的选用及杀菌液的配制方法可参见膜公司相应技术文件或与膜公司当地代表处联系以获取有关技术建议；c) 用杀菌液充满反渗透系统后，关闭相关阀门使杀菌液保留于系统中，此时应确认系统完全充满；d) 如果系统温度低于27℃，应每隔30天用新的杀菌液进行前两个步骤，如果系统温度高于27℃，则应每隔15天更换一次保护液（杀菌液）；e) 在反渗透系统重新投入使用前，用低压给水冲洗系统1h，然后再用高压给水冲洗系统5—10min，无论低压冲洗还是高压冲洗时，系统的产水排放阀均应全部打开。在恢复系统至正常操作前，应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。 芳香族聚酰胺反渗透复合膜元件在任何情况下都不应该与含有残余氯的水接触，否则将给膜元件造成无法修复的损伤。在对RO设备及管路进行杀菌、化学清洗或或封入保护液时应绝对保证配制药液的水中不含任何残余氯。如果无法确定是否有残留氯存在，应进行化学测定。在有残留氯存在时，应使用亚硫酸氢钠还原残余氯，并保持足够的接触时间以保证还原完全。短期保存方法适用于那些停止运行5—30天的反渗透系统。此时反渗透膜元件仍安装在RO系统的压力容器内。保存操作的具体步骤如下：（1） 用给水冲洗反渗透系统，同时注意将气体从系统中完全排除；（2） 将压力容器及相关管路充满水后，关闭阀门，防止气体进入系统； 如果反渗透或纳滤系统中某一系列或某一支压力外壳的产水，出现含盐量(电导率)异常升高，这就明显地说明，“O”形圈有渗漏或该处的元件有故障。确定故障的关键在于所设计的膜系统应能够方便诊断和鉴别出任何性能有异常的膜元件或系统部件：每支压力容器应设置取样口，装置产水应分段以便于从出现问题的总产水中，追踪到有问题的压力容器，而每支压力容器又应允许从产水管内插入取样管探测产水电导率，以确定故障具体位置。“O形圈泄漏是最常见的水质下降的原因，但是如果已经辩别出某支元件有故障时，我们建议将它解剖开来，以确定问题所在，陶氏化学也提供各种膜故障分析的收费服务。
多介质过滤器（含双滤料过滤器）的过滤材料应有足够的化学稳定性，各介质的相对密度和粒径应有一定差别，由无烟煤与石英砂组成的双层滤料过滤器所用的无烟煤相对密度为1.4—1.6，粒径为0.8—1.8mm，石英砂相对密度为2.6—2.65，粒径为0.5—1.2mm；3层滤料过滤器除了以上两种滤料外还可以用锰砂、磁铁矿之类的重质矿石，其相对密度为4.7—5.0，粒径为0.5—4mm。 应该注意的是，多介质过滤器虽然有一定的简化预处理系统作用，但是不能以一种过滤器代替必须设置的其他滤器，这主要取决于原水情况。如果使用自来水作原水，通常可以免除过滤器，直接配置活性炭过滤器即可；如果使用深井水作原水，深井水的铁、锰等变价离子含量很低，使用多介质过滤器即可；如果使用河床浅井水则还应布置细纱过滤器作前置过滤；如果使用地表水做原水，则混凝和多级过滤都是必要的。 EDI（Elcctrodeionization）是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯水制造技术。它巧妙的将电渗析和离子交换技术相结合，利用两端电极高压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜以加速离子移动去除，从而达到水纯化的目的。在EDI除盐过程中，离子在电场作用下通过离子交换膜被清除。同时，水分子在电场作用下产生氢离子和氢氧根离子，这些离子对离子交换树脂进行连续再生，以使离子交换树脂保持最佳状态。 EDI设施的除盐率可以高达99%以上，如果在EDI之前使用反渗透设备对水进行初步除盐，再经EDI除盐就可以生产出电阻率高达成18M .cm以上的超纯水。EDI 膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室：待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间：只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。树脂床利用加在室两端的直流电进行连续地再生，电压使进水中的水分子分解成 H＋及 OH－，水中的这些离子受相应电极的吸引，穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的方向迁移，当这些离子透过交换膜进入浓室后， H ＋和 OH－结合成水。这种 H＋和 OH－的产生及迁移正是树脂得以实现连续再生的机理。 当进水中的 Na＋及 CI－等杂质离子吸咐到相应的离子交换树脂上时，这些杂质离子就会发生象普通混床内一样的离子交换反应，并相应地置换出 H＋及 OH－。一旦在离子交换树脂内的杂质离子也加入到 H＋及 OH－向交换膜方向的迁移，这些离子将连续地穿过树脂直至透过交换膜而进入浓水室。这些杂质离子由于相邻隔室交换膜的阻挡作用而不能向对应电极的方向进一步地迁移，因此杂质离子得以集中到浓水室中，然后可将这种含有杂质离子的浓水排出膜堆。
纯水处理技术的发展主要经历了阴、阳离子交换器＋混合离子交换器；反渗透＋混合离子交换器；反渗透＋电去离子装置等阶段。“预处理 + 反渗透 + 电去离子”整套除盐系统，有着其它处理系统无可比拟的优点，正被广泛应用于纯水、高纯水的制备中。 RO+EDI 系统将先进成熟的 RO 工艺和 EDI 工艺结合了起来，反渗透系统取代了传统的阳阴离子交换工艺，电除盐装置取代了传统的混合离子交换器，是无需化学药剂再生的纯水处理工艺。系统的回收率取决于进水的水质情况， EDI 的回收率由浓水排放量进行控制。 1748 年， Schmidt 用棉花胶膜或璐膜分滤溶液，当施加一定压力时，溶液（水）透过膜，而蛋白质、胶体等物质则被截留下来，其过滤精度远远超过滤纸，于是他提出超滤一语。 1896 年， Martin 制出了第一张人工超滤膜。20 世纪 60 年代，分子量级概念的提出，是现代超滤的开始，70年代和80年代是高速发展期，90 年代以后开始趋于成熟。
超滤 Ultrafiltration 同反渗透技术类似，是以压力为推动力的膜分离技术，属分子量水平的过滤，简称 UF 。在从反 渗透到微滤的分离范围的谱图中，居于纳滤（ NF ）与微滤（ MF ）之 间，截留分子量范围为 500-500000 道尔顿(Dalton)，超滤膜的孔径一般在 1 － 100nm 之间。 超滤是以不对称多空性半透膜－超滤膜作为过滤介质，阻截溶液中各种大分子溶质、微粒、胶悬体，以达到分离纯化的目的。利用超滤器能有效地去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和有机物，适用于以分离、浓缩、净化为目的的各种生产工艺中。高科技的生物工程、制药工程、精细化工等行业的液料分离、精制及浓缩需要更加安全、高效的方法，传统的真空浓缩、透析、冻干、离心分离等方法均有所欠缺；超滤技术以其使用过程简单。 紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，被割分为 A 、 B 、 C 三种波段，其中的 C 波段紫外线波长在 240 － 260nm 之间为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是 253.7nm 当紫外线设备产生的足够剂量的强紫外光照射到水、液体或空气时，其中的各种细菌、病毒、微生物、寄生虫或其它病原体在紫外光 UV-C 的辐射下，细胞组织中的 DNA 、 RNA 被破坏，从而阻止子细胞的再生 ，紫外线消毒设备在不使用任何化学药剂的情况下，较短时间内（通常为 0.2-5 秒）杀灭了水中、液体或空气中 99.9% 以上的细菌和病毒。科学试验证明，波长在 240-280nm 的紫外线具备有高效杀菌功能。 现代紫外线消毒技术是基于现代防疫学、光学、生物学和物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率，高强度和长寿命的 C 波段紫外光发生装置，产生的强紫外 C 光照射流水（空气或固体表面），当水（空气或固体表面）中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外 C 光辐射后，其细胞中的 DNA 结构受到破坏，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒，以及其它致病体，达到消毒和净化的目的。 紫外线杀菌器以 304 或 316L 不锈钢作主体材料，以高纯石英管作套管，配合高性能的石英紫外线低压汞消毒灯管，具有杀菌力强，寿命长、支行稳定可靠等优点，其杀菌效率≥ 99% ，进口灯管使用寿命≥ 9000 小时，该产品已广泛用于纯水处理。 ① 紫外线杀菌器使用的最佳条件为：水温：5 ℃－ 50 ℃进入处理设备饮用水的水质，其 1cm 的透射率为 95% － 100% 。如需要处理的水质低于国家标准时，如色度高于 15 度，浊度高于 5 度，含铁量高于 0.3 毫克 / 升，先采用其它净化和过滤等方法，使其净化达标后用紫外线杀菌设备。 ② 定期检查，确保紫外线灯的正常运行。紫外线灯应持续处于开启状态，反复开关会严重影响灯管的使用寿命。 ③ 定期清洗：根据水质情况，紫外线灯管和石英玻璃套管需要定期清洗，用酒精棉球或纱布擦试灯管，去除石英玻璃套管上污垢并擦净，以免影响紫外线的透过率，而影响杀菌效果。 ④ 灯管的更换：进口灯管连续使用 9000 小时，或一年之后，应更换紫外线灯管，以确保高杀菌率。更换灯管时，先将灯管电源插座拔掉，抽出灯管，再将擦净的新灯管小心地插入杀菌器内，装好密封圈，检查有无漏水现象，再插上电源。注意勿以手指触及新灯管的石英玻璃，否则会因污点影响杀菌效果。 ⑤ 预防紫外线辐射：紫外线对细菌有强大的杀伤力，对人体同样有一定的伤害，启动消毒灯时，应避免对人体直接照射，必要时可使用防护眼镜，不可直接用眼睛正视光源，以免灼伤眼膜。 离子交换是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子与交换柱中的阳树脂的 H+ 离子和阴树脂的 OH- 离子进行交换，从而达到脱盐的目的。阳、阴和混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。 混合床离子交换器，简称混床，是将阴阳树脂按一定比例装置填在同一交换器中，运行前将它们混合均匀。此时被处理水在通过混合离子交换床后，所产生的 H+ 和 OH- 离子立即生成溶解度很低的水。混合床串联在反渗透或一级复床除盐系统后面，用于纯水或高纯水的制备。
阳离子交换器内装 001 × 7 型强酸性阳离子交换树脂（用 30% 盐酸作还原剂），当原水进入 H 型 阳离子交换树脂的交换器中，使水中的各种阳离子和离子交换树脂上的 H+ 发生反应 ，水中各种阳离子被吸附在离子交换树脂上，而离子交换剂上的 H+ 则到了水中，它和水中各种阴离子生成各种酸类。如 HCl 、 H2SO4 、 H2CO3 、 H2SiO3 等，此时阳床出水呈酸性。阳床出水中 HCO3 占阴离子总含量的 40-50% ，如不除去将会增大阴床的负荷，影响阴床的工作效率，缩短阴床运行周期，增加制水成本。当水的 PH 值低到 4.3 时，水中的碳酸化合物，基本以游离 CO2 的形式存在。在平衡条件下， CO2 溶解度只有 0.6mg/L ，而阳床出水 CO2 的溶解度约为 10mg/L ，很容易从中析出。脱碳就是利用这个原理来除 CO2 。由于空气中的 CO2 很少，即它的分压很小，约占大气压力的 0.03% ，所以当鼓入脱碳器的空气和阳床出水接触时，水中的 CO2 便会析出。因此，二氧化碳脱磷运行时要鼓入空气。脱碳器内装塑料拉稀环，主要为了增加水与空气的接触面积。经脱碳，一般可将水中的 CO2 降至 5mg/L 左右。 阴离子交换器内装 201 × 7 型强碱性阴离子交换树（用烧碱作还原剂），经脱碳器出来的酸性水，进入装有 OH 型阴离子交换树脂的交换器中，使水中的阴离子与离子交换树脂上的 OH 发生反应，水中各种阴离子被吸附在离子交换树脂上，而离子交换剂上的 OH+ 则到了水中。 由此可见， 经阳离子交换器→脱碳器→阴离子交换器处理后，水中各种离子几乎除去，一般可除去水中含盐量 99% 以上。 本工艺采用逆流再生方式，离子交换器工作时，水流自上而下，流过离子交换剂层。逆流再生时，再生液自下而上通过离子交换剂层。由于水流与再生液逆向流动，因此交换器下部的交换剂先与新鲜的再生液相接触，使其得到极高的再生度。而上部再生较差的树脂仍具有一定的交换容量。较顺流具有明显降低运行费用及出水水质良好的特点。 臭氧英文名为“ OZONE ”，化学分子式为 O3 ，比通常 O2 多了一个活泼氧原子，这使它具有某些独特功能，如杀菌消毒、除臭防霉、保鲜、清新空气等。臭氧氧化能力极强，仅次于氟，能迅速分解有害物质，而杀菌能力强于氯，是氯的 600-3000 倍。 臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。 臭氧与有机物以三种不同的方式反应：一是普通化学反应；二是生成过氧化物；三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物质二甲苯与臭氧反应后，生成无毒的水及二氧化碳。所谓臭氧分解是指臭氧在与极性有机化合物的反应，是在有机化合物原来的双键的位置上发生反应，把其分子分裂为二。由于臭氧的氧化力极强，不但可以杀菌，而且还可以除去水中的色味等有机物，这是它的优点，然而它的自发性分解性、性能不稳，只能随用随生产，不适于储存和输送，这是它的缺点。当然，如果从净化水和净化空气的角度来看，由于其分解快而没有残留物质存在，又可以说成是臭氧的一大优点。 臭氧水杀灭情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成之羟基 OH 的间接反应，由于羟基 OH 为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。 人工制取臭氧的方法主要分为空气放电法、紫外线辐射法和电解法。电解法主要分为化学电解和膜电解（ PEM 电解法）， PEM 电解技术是采用低压直流电导通特制的固态膜电极正负两极电解去离子水，使水在特制的阳极溶界面上失去电子使氢氧分离，氧在高密度电流作用下获得能量，并聚合成臭氧。PEM 电解式臭氧技术与其它常规臭氧发生技术相比，具有：使用方便，安全系数高，使用寿命长，对不同环境的适应性能强，臭氧纯度高和相对浓度值高等特点。
