目前超纯水主要应用在两大领域：
一、生命科学应用方面，主要有：细菌细胞培养，临床生物化学，电泳，电生理学，酶联免疫吸附分析，内毒素分析，组织学，水栽培，细胞免疫化学，哺乳动物细胞培养，介质制备，微生物分析，分子生物学，单克隆抗体研究，植物组织培养，放射性免疫分析等等。
二、分析和常规应用方面，主要有：蒸馏水器供水，蒸汽发生器，玻璃器皿清洗，样本稀释和试剂制备，超纯水系统供水，固相萃取，普通化学，电化学，分光光度计，TOC分析，水质分析，离子色谱，火焰法原子吸收（Flame-AAS），石墨炉原子吸收（GF-AAS），液相色谱（HPLC），液质联用（HPLC-MS），电耦合等离子光谱仪（ICP-AES），等离子质谱（ICP-MS），痕量金属检测，气质联用（GC-MS）等等.
对水的纯度要求*的几个主要应用：
电泳：电泳用水zui重要的要求是生物活性物质诸如内毒素（通常小于0.05EU/ml），核糖核酸酶和蛋白酶（不可测定）的去除。用电阻率18.2 MΩ-cm，TOC<10ppb，0.1μm或更小孔径的微滤以及细菌含量低于1CFU/ml的超纯水作为供水。
内毒素分析：从分离到细胞培养的各种应用领域用水都要求规定内毒素指标，内毒素zui大指标范围从0.25IU/ml到0.03IU/ml。对内毒素分析，适用少内毒素的超纯水，通常是0.05IU/ml或更小。超滤是制造少内毒素超纯水的必须手段（上通常使用MWCO为5000道尔顿的超滤膜），而且可以结合UV等进行光氧化。
石磨炉原子吸收光谱：GF-AAS与其他原子吸收光谱测定的不同之处是，其火焰炉被电子发热石墨管或棒替代，能在元素分析中达到很高的灵敏度。GF-AAS要求*纯水系统，提供ppt级的杂质水平，18.2 MΩ-cm的电阻率和低TOC水平。内置监测仪提供纯度保证，zui终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。
电感耦合等离子光谱仪：在ICP-AES应用中，对不同元素的灵敏度明显不同，但金属、过渡金属、磷和硫检测下限都在ppb范围内。ICP-AES对水的纯度要求相当严格，电阻率大于18 MΩ-cm的超纯水是必须的，TOC的要求一般不太重要，前处理要求反渗透或离子交换。
等离子质谱：ICP-MS可被用于测定在ppt水平的元素。对这种灵敏的ICP-MS分析工作，水的纯度要求非常严格，要求水中杂质在ppt水平，电阻率18.2 MΩ-cm和较低的TOC。zui终的水质指标是由良好的预处理系统，加上连续循环流路和纯水的超纯化而实现。
质谱分析：质谱能对混合物进行痕量分析，由于其高灵敏度，要求zui高纯度的用水。所有的样本制备和前处理，例如固相萃取都需要超纯水。要求水中杂质在ppt水平，进行有机物分析时要求电阻率18.2 MΩ-cm，非常低的TOC，一般指标小于3ppb。
痕量金属检测：先进的现代分析仪器不断提升分析的灵敏度。痕量元素现在通过使用诸如ICP-MS技术，可测定在ppt和亚ppt水平的物质。痕量分析工作需要不含可测定成分的纯水，并且水质要求适用于zui严格zui灵敏的ICP-MS工作。因此，空白试剂，标准样稀释和样本制备均需要纯度zui高的超纯水，甚至需要在无尘室中操作。
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