RO膜——解決全球水問題的利器-02

從光滑側流向粗糙側

        在4種水處理用分離膜中，分離對象（支援膜的微孔徑）最小的是RO（逆滲透）膜。其大小實際上僅為0.5n～0.7nm。可以分離Na（鈉）離子和Cl（氯）離子等一價離子，以及硼和三鹵甲烷等限制物質＊2。

        ＊2：海水中也有硼。硼有可能會引起柑橘類疾病，或者使動物的生殖功能下降。

        正如其名稱一樣，RO膜利用了逆滲透這一物理現象。溶質濃度不同的兩種溶液經由半透膜接觸後，稀薄溶液側的水會向黏綢溶液側移動，以使兩種溶液的溶質濃度達到統一。這種現象叫做「滲透」，水移動達到明顯停止的平衡狀態時，半透膜承受的兩種溶液的水壓差叫做滲透壓。因此，如果向黏綢溶液側施加超過滲透壓的較大壓力，那麼水就會朝著與滲透時相反的方向移動。這就是「逆滲透」。實際上，對於鹽分濃度約為3.5％的100單位海水（黏綢溶液），通過施加5.5MPa的壓力可以獲得40單位的淡水（稀薄溶液）、60單位的濃縮海水。這就是海水淡化原理。

        RO膜由三層構成（圖2）。底層是厚度為150μm的聚酯不織布基材。其上面層疊了作為支撐層的45μm厚聚?（UF膜），以及用作分離功能層的0.2μm厚交聯芳香聚醯胺（RO膜）。RO膜的手感像紙一樣，海水和污水的處理溶液，會從光滑的RO膜側流向粗糙的基材側。

圖2：RO膜的構成 採用從上開始分別為分離功能層（RO膜）、支撐層（UF膜）以及基材（不織布）的3層構造。RO膜大小約為0.5n～0.7nm，支撐層帶有約10nm的微孔。基材中有幾μm的縫隙。中間支撐層的作用是使RO膜表面變得平滑。

        將其實際用於海水淡化工廠時，會作為RO膜元件進行安裝（圖3）。觀察元件的截面發現，中心管覆蓋了多層RO膜。RO膜元件使用了多張袋狀RO膜片，並改進了其折疊方式，為使過濾後的水匯聚到中心管內，將RO膜片纏繞了多層。

圖3：RO膜元件的構成 （a）是RO膜元件的外觀。標準品為直徑8in×長1m。日產水10萬噸的工廠，大約需要使用一萬根標準品。另外，除了直徑為8in的標準品以外，還有直徑為4in和16in的產品。使用16in元件的優點是，與8in相比可以獲得4倍的水，可以減少配管。（b）是RO膜元件的構造。多層RO膜覆蓋著中心管。