Le système direct de Milli-Q est conçu pour fournir à des scientifiques l'eau pure et ultra pure en utilisant un processus à deux étages. D'abord, de l'eau du robinet est traitée en utilisant les techniques de l'osmose d'inversion (RO) (par l'intermédiaire du millipore de Merck, conçu et optimisée) afin de créer le type 3 l'eau pure, qui est alors stocké à l'intérieur d'un réservoir de sûreté, réduisant au minimum le risque de contamination. La deuxième étape implique d'épurer plus loin l'eau, créant l'eau ultra pure de type 1. La sonde de niveau installée à l'intérieur du réservoir, permet le contrôle automatique de la production de l'eau, selon des caractéristiques d'utilisateur, fournissant des informations de processus par l'intermédiaire de l'écran de systèmes (montrant l'information au niveau de l'eau du réservoir), alors que le système de sûreté s'assurent là n'est aucun débordement ou fonctionnement sec. L'eau contenue dans le réservoir peut être originaire à l'aide d'une valve avant ou alimenté aux instruments (tels qu'une machine à laver de verrerie) par l'intermédiaire de la pompe de livraison.
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