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根据生产和生活的不同需要，除去水中部分或全部杂质的过程叫做水的净化。水的净化方法有过滤法、沉淀法、消毒法、蒸馏法、离子交换法等。过滤法是把没有溶解于液体的固体物质跟液体分离的一种操作方法。实验室一般用漏斗和滤纸进行过滤，当混有固体颗粒的液体通过滤纸的孔隙时，固体颗粒就被截留，从而得到澄清的液体。经过滤得的澄清液体叫做滤液，留在滤纸上的固体物质叫做滤渣。沉淀法是指用在沉淀中析出固体物质的方法，达到使水净化的目的，通常在水中加入少量明矾或其它混凝剂。消毒法是指用药物或其它方法杀死水中的微生物的方法，自来水厂一般用液氯消毒，也可以使用漂白粉，家庭中一般使用煮沸法进行消毒。蒸馏法是指用蒸馏的方法去掉水中的所有杂质，得到蒸馏水。离子交换法广泛应用于海水淡化、硬水软化和工业上需要的高纯度水（如半导体、医药、原子能等工业用水）的制取。离子交换是指溶液和离子交换剂接触时，离子交换剂中的离子替换出溶液中不需要的离子。例如硬水通过阳离子交换剂时，能替换出水中的钙离子和镁离子，使硬水变为软水。离子交换剂有无机离子交换剂如沸石、磷酸锆等，还有离子交换树脂。离子交换树脂是一种合成高分子化合物，有阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。使用离子交换剂净化水，效率高，设备简单，离子交换剂使用一定时间后，经过处理，可以恢复交换性能，继续使用。
天然水中溶解有各种矿物质，其中含有钙盐和镁盐较多的水称为硬水；不含或含有少量钙盐和镁盐的水称为软水。水质的软硬可以用硬度来表示。硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂发生化学作用，使肥皂失掉去污能力；长期使用硬水的锅炉，会在锅炉内壁结成坚硬的锅垢，阻碍传热，耗费燃料，严重时会引起锅炉爆炸。把硬水进行处理，降低或消除其硬度的过程，叫做硬水的软化。硬水的软化通常有两种方法：药剂软化法和离子交换法。药剂软化法是指在水中加入适当的药剂（如石灰），使溶解在其中的钙盐和镁盐转化为难溶于水的物质从水中析出，从而达到软化水的目的。离子交换法是用离子交换剂（如磺化煤）软化水的方法。当硬水流过离子交换剂时，硬水中的钙离子、镁离子便和交换剂中的阳离子（如钠离子）进行交换，从而达到软化硬水的目的。