在材料、生物工程分析和研究等领域主要用水有纯水和超纯水。水质的提纯或纯化过程大致分为4 大步，预处理(低级净化)、反渗透(生产出纯水)，离子交换(可生产出18.2 MΩ·cm 超纯水)和终端处理(生产出符合实验室用特殊要求的超纯水)。其中离子交换就是水中的正离子与离子交换树脂中的氢离子交换，水中的负离子与离子交换树脂上的OH-离子交换，从而达到纯化水的目的。通过离子交换去除离子，理论上几乎能去除所有的离子物质，在室温25 ℃时，出水电阻率达到18.2 MΩ·cm。
具体到实验室用水时，经过离子交换的水往往还达不到提纯去除杂质的要求，特别是要与ICP-MS (Inductively CoupledPlasma Mass Spectrometry，电感耦合等离子体质谱法),这种比较灵敏的应用一起结合时，就需使用带有某种特殊需求(超低有机、无菌等)的超纯化柱的超纯水机。
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