逆滲透原理

2020.08.10

1748年法國科學家首次發現豬隻膽膜可以滲透出水的現象,但基於當時生產技術落後而無法加以利用。其現象卻在往後的兩百年成為解釋各種自然現象,如樹木怎樣吸水的理論等等。原理如下:
若以滲透膜分隔兩邊濃度不同的鹽水,由於位能差別,水的份子會從濃度低的一邊移往濃度高的一邊以便平衡兩邊的位能,直至兩邊水位及水壓差別導致水的份子沒法再遷移,物質交換得到平衡。這就是滲透效應(Osmosis)現象。


逆滲透如其名,在高濃度一邊如加壓,便能把以上提及的滲透效應停止並逆轉,使水的份子從高濃度迫往低濃度的一邊,把水淨化。         
簡單的說,就是在原水一方施加大於逆滲透之壓力時,即產生逆滲透作用,此時溶解與非溶解的無機鹽、重金屬、有機物、菌體、顆粒等無法通過半透膜,僅水分子及較小分子之鹽類滲過薄膜,流向淨水之一邊而污染成份濃縮於原水。

原水逐漸濃縮,施加之壓力必須逐漸提高,直到無限大。實際操作時,將濃縮水排掉,繼續供入原水,以保持恆定之壓力,即可達到逆滲透之目的。談到逆滲透膜,它被包括在分離膜之一小項內。分離膜(CROSS-FLOW)可細分為:參考表4.16。

─ Reverse Osmosis (RO)逆滲透
─ Ultra Filteration (UF)超過濾
─ Microfiltration (MF) 微孔過濾
─ GAS Separation (GS) 氣體分離


在所有分離膜項目中唯有逆滲透膜的透水孔徑為最小,在0.0001~0.002 micron之間,如以人體頭髮做比較,人體頭髮之外徑約為10micron,即可知逆滲透膜孔徑之精密,除了能有效過濾細菌病毒外,亦能去除水中劇毒重金屬,如圖4.13 分離膜的應用及表4.16 分離膜之種類所示。

NO 簡稱 分離膜英文名稱 中文名稱 透水孔徑 (MICRON)
1 RO REVERSE OSMOSIS 逆滲透 0.0001~0.002
2 UF ULTRAFILTRATION 超過濾 0.006~0.11
3 MF MICROFILTRATION 微孔過濾 0.08~1.2
4 ED ELECTRODIALYSIS 電滲析(或稱電透析) ----
5 DD DIFFUSION DIALYSIS 擴散滲析 ----
6 PV PERVAPORATION 滲透蒸發 ----
7 GS GAS SEPARATION 氣體分離 ----
8 EDI ELECTRODEIONIZATION 電除鹽 ----
9 NF NANOFILTRATION 極濾膜 0.0009~0.009

 

圖4.13 分離膜的應用

(資料來源:林棟坡碩士論文)