雙級反滲透又稱二級反滲透，二級反滲透就是第一級反滲透的透過水經調整PH值后，再由第二級高壓泵送進第二級反滲透系統處理，從而獲得透過水的過程。
醫院用水質的要求非常高，而反滲透系統保證了醫院用水。雙級反滲透是對一級反滲透產水的進一步提純。一級反滲透純水系統產水電導率<10μS/cm，經二級反滲透純水系統后產水電導率<2μS/cm甚至更低，在反滲透純水系統后設置EDI設備可使電阻率達到18兆歐姆。反滲透系統可除去水中98%以上的溶解性鹽類和99%以上的膠體、微生物、微粒和有機物等。
雙級反滲透純水設備[1]技術可使水的過濾純度更高。第一級反滲透設備回收率可達到百分之七十多；回收率達到總處理量的百分之八十五，為確保水質對膜的損害降到最低，在設計時應在反滲透進水端安裝精密過濾器，經預處理及精密過濾器處理后的水，經受增壓泵進入反滲透RO裝置后，水中的離子及有機物被膜元件過濾處理后的純水直接進入水箱，再經由輸送泵直接輸至生產用水點使用。整個流程方便簡潔，全自動式控制。
然而，在整套反滲透設備中，反滲透膜起著主要作用，由于反滲透膜在工作過程中膜表面的鹽濃度高于主體流體中的濃度，處于濃差極化的環境中，時間久了水中被過濾的一些雜質在膜的表面形成垢，降低膜的通水處理量減低工作效率。有機物在膜表面的沉積對反滲透膜造成不可回轉的損壞。