凈水器的發展經歷過許多階段，這其中有物理方法，也有化學方法。但發展到當今，家用的凈水設備，基本上都使用了同一種原理：超濾膜過濾技術。這種技術就是使用孔徑達到微米極的過濾膜，來把大于這種孔徑的雜質過濾掉，以實現水的凈化。這種技術是目前家用凈水技術中效果和成本最好的技術。
超濾膜的孔徑最小可達到1納米（即0.001微米，孔徑如果再小，小于1納米，就是反滲透膜了，那就是用來制造純凈水了，即除了水分子，再不含任何其他物質），而幾乎所有細菌都大于100納米（0.1微米），因此超濾膜完全可以過濾掉細菌，并且連尸體都不會留下，而鈣、鎂、鉀等有益礦物質直徑小于10納米，又正好可以通過超濾膜。這樣水中含有適量有益礦物質的水才是健康的水，所以目前無論是國內外，幾乎所有凈水廠家都使用超濾膜來生產家用凈水器（記住不是純水機，純水機是用的反滲透技術）。
超濾膜是用什么制造的呢？主要是化學合成物，常用的有PVC膜、PAN膜、PVDF膜等多種。PVC膜就是大家所熟悉的塑料薄膜了，這種膜目前在國內凈水器中應用比較廣泛，是一種較成熟的技術，但PVC材料本身有異味（這個聞聞就知道了），應用在凈水器上會使過濾出來的水口感較差，且加熱后無法去除，解決辦法只有一個，就是在PVC膜后加活性炭來吸附異味，增加口感。而PAN膜和PVDF膜等本身無異味，相對于PVC膜來說要更為理想一些。
如果說超濾膜起到了過濾細菌、鐵銹、泥沙等大分子物質的作用，那么活性炭就是用來吸附重金屬、余氯、揮發性有機物等污染物的法寶了。活性炭一般人應該都有認識，這種炭是用椰殼等植物燒結而成，孔隙大、吸附性極強，現在家庭裝修后都選擇用活性炭來吸附裝修后的異味和揮發性毒物。而且活性炭成本低廉，用高科技技術將其粉末化，使其吸附表面積大大增加，從而與水充分接觸達到吸附的最佳效果，即使用量增大，也不會使凈水器的成本有明顯提升。但活性炭有一個缺點，就是吸附一定量的雜質后，就會失去活性，從而必須定期更換。
國內有些凈水器廠家，為了避免經常更換活性炭濾芯而給消費者增加的成本問題，使用了一種新的吸附材料來代替活性炭，這就是KDF。所謂KDF，就是銅和鋅合金的小球，這種小球在接觸水后，形成原電池組，銅為正極、鋅為負極，從而起到吸附重金屬的作用。因為這種原電池組相對活性炭的使用壽命更長一些，而且經過沖洗后能部分去除吸附在表面的雜質，因而被很多廠家運用來代替活性炭，從而延長凈水器濾芯的使用壽命。這就是所謂幾年不用換芯的產品了。
但KDF吸附存在幾個問題。首先是安全性，雖然KDF已經被美國認定為凈水設備標準材料，但由于KDF運用了化學方法來吸附重金屬，所以其安全性目前仍存在爭議。其次是成本，KDF合金使用銅和鋅等原料，成本高昂，如果要達到與水充分結合的目的（這樣才能吸附的干凈），必須使用大量的KDF才能做到，但這樣就會使凈水器的成本直線上升，不適合家庭使用；如果KDF使用量小，與水不能充分結合，加上水壓大、水流速度快，那么還不等形成原電池組，水就已經流過去了，KDF根本起不到作用，成為了擺設。因而對于比較先進的凈水器產品來說，如果使用KDF，那么一定要與活性炭相結合，這樣才能互相輔助，發揮作用；如果活性炭技術比較成熟，就可以拋棄KDF濾料。而國內部分廠家，為了實現長年不換濾芯的目的，拋棄活性炭，只使用KDF材料，并且產品價格較為低廉的，其凈水品質就讓人懷疑了。
除了超濾膜與活性炭外，有些高級產品還要添加其它專利技術，目的是用來加強抑制重金屬或者去除水垢。可以說，沒有哪一類凈水器產品能包打天下，適合各個地方不同的水質，好的廠家應該根據不同地方的水質特點，設計不同結構的凈水器產品。如果大家在選購時發現某一品牌的凈水器只有同一種內部結構的產品，而沒有針對不同地區設計的不同配方的產品，那它一定不是一個好的凈水器品牌。
對于去除水垢，是北方地區比較重視的功能。目前去除水垢最為常用的方法就是離子交換。所謂離子交換，就是用復方磷酸鹽（食品級原料）與水接觸后，置換出水中的鈣、鎂等導致水垢的離子，從而去除水垢。目前的軟水機產品就是運用此原理。但軟水機的水不能直接飲用，因為離子交換后，水中的鈉離子會超標，飲用會加重腎臟負擔，所以軟化過的水只能用來洗衣服、洗澡。然而凈水器中的去除水垢，并不是完全去除鈣、鎂離子，而是使其濃度達到正常指標，因此也不會造成鈉離子超標，所以對于有加強除垢功能的凈水器，大家無須心懷疑慮。
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