逆浸透のしくみ
逆浸透を理解する
逆浸透は、水の浄化に使用できます。 WLADIMIR BULGAR /ゲッティイメージズ
逆浸透または RO は 濾過 半透膜または選択膜の片側で溶液に圧力を加えることにより、溶液からイオンと分子を除去するために使用される方法。大きな分子 (溶質) は膜を通過できないため、片側に留まります。水（溶媒）は膜を通過できます。その結果、溶質分子は膜の片側でより濃縮され、反対側はより希薄になります。
逆浸透のしくみ
逆浸透を理解するには、拡散と正浸透を介して質量がどのように輸送されるかを最初に理解することが役立ちます。 拡散は ムーブメント 分子の より高い地域から 集中 より濃度の低い領域へ。 浸透 分子が水であり、濃度勾配が半透膜を横切って発生する拡散の特殊なケースです。半透膜は水の通過を可能にしますが、概念 (例えば、Na+、 として2+、Cl-) またはより大きな分子 (例えば、グルコース、尿素、バクテリア)。拡散と浸透は熱力学的に有利であり、平衡に達するまで続きます。膜の「濃縮」側から膜に十分な圧力が加えられると、浸透は遅くなったり、停止したり、逆転することさえあります。
逆浸透は、水が膜を横切って移動するときに発生します 濃度勾配に対して 、低濃度から高濃度へ。例として、片側に淡水、反対側に濃縮水溶液が入った半透膜を想像してください。通常の浸透が行われると、真水が膜を通過して濃縮溶液が希釈されます。逆浸透では、水分子を膜を通して淡水側に押し出すために、濃縮溶液の側に圧力が加えられます。
逆浸透に使用される膜にはさまざまな細孔サイズがあります。細孔サイズが小さいとろ過はうまくいきますが、水の移動には時間がかかります。これは、ペーパー タオル (小さな穴) を通して水を注ごうとするのと比較して、ストレーナー (大きな穴または細孔) を通して水を注ごうとするようなものです。ただし、逆浸透は拡散を伴い、流量と圧力の影響を受けるため、単純な膜ろ過とは異なります。
逆浸透の用途
逆浸透は、商業用および住宅用の水のろ過によく使用されます。また、海水淡水化に使用される方法の 1 つです。逆浸透は塩分を減らすだけでなく、金属、有機汚染物質、病原体をろ過して除去することもできます。逆浸透は、水が望ましくない不純物である液体を浄化するために使用されることがあります。たとえば、逆浸透を使用してエタノールや穀物アルコールを精製し、 その証拠 .
逆浸透の歴史
逆浸透は新しい浄化技術ではありません。半透膜による浸透の最初の例は、1748 年に Jean-Antoine Nollet によって記述されました。このプロセスは実験室では知られていましたが、ロサンゼルスのカリフォルニア大学で 1950 年まで海水の淡水化に使用されませんでした。複数の研究者が逆浸透を使用して水を浄化する方法を改良しましたが、そのプロセスは非常に遅く、商業規模では実用的ではありませんでした。新しいポリマーにより、より効率的な膜の製造が可能になりました。 21 世紀の初めまでに、淡水化プラントは 1 日あたり 1,500 万ガロンの速度で水を淡水化できるようになり、約 15,000 のプラントが稼働中または計画中です。