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逆滲透膜原理。原圖鏈接

逆滲透(英語:Reverse osmosis,簡稱RO)也稱RO逆滲透,其原理是利用海水滲透壓的原理,把海水經高壓水泵加壓處理,產生大於滲透壓的壓力,使淡水透過透膜而反滲出來,濃鹽水則由另一端排放出去。

原理

利用滲透作用,將清(低張溶液)和鹹(高張溶液)置於一管中,中間以一支允許水通過的半透膜分隔開來,可見到水從滲透壓低(低張溶液)的地方流向滲透壓高(高張溶液)的地方。然若在高張溶液處施予力,則可見水由滲透壓高的地方流向滲透壓低的地方。正滲透分離技術,逐漸成為新趨勢,而逆滲透是「正滲透」的反向,通常比正滲透的自然過程,耗費更多的能量。

RO逆滲透

RO逆滲透,主要是透過逆滲透原理將水質中的雜質去除。在淨水器配置中,會使用半透薄膜來過濾水質。當自來水進入RO淨水器後,在原水端加壓使純淨的水分子穿透薄膜產生純水,同時將無法穿透的各種雜質及有害物質隨著濃縮廢水排放,以此形成「逆滲透」來過濾水質,形成乾淨可飲用的水。隨著科技的進步,市面上的淨水器也越做越精緻。除了可直接過濾雜質以外,更能將水中的重金屬隔離,且不用再次煮沸。由於RO淨水器出來的水是經過0.0001微米的逆滲透薄膜來過濾其雜質,僅保留純水部分,可以說RO水就是純水。

去除水中雜質

逆滲透膜-RO膜(名目分子量100~300 dalton)可將水中污染物質去除 90~99 % 的方法,包括其它純化方法無法去除的有機物質、次微米粒子、微生物與無機鹽類。利用此一性質,RO膜已廣泛應用在海水的淡化技術上。滲透 (Osmosis) 是指,當半通透膜兩側的滲透壓不同時,低滲透壓側的水分子就會穿透至高滲透壓側。就如同稀薄溶液與高濃度溶液(如純水與海水)相接觸時,水自然會通過半通透膜從稀薄溶液流向高濃度溶液,其移動會持續到滲透壓與液面差壓力達到平衡為止。

相反的,如果加上比滲透壓差更大的壓力,就可以使水由高濃度溶液流向稀薄溶液,而這個現象就稱為逆滲透 (Reverse Osmosis)[1]

純水

純水,必須透過逆滲透原理將水中雜質過濾去除掉;且還要定期更換濾心,才能喝到純淨好水。一般濾水器與RO淨水器最大的差異是在過濾系統的精細度不同。以淨水壺來說,僅以簡單過濾的方式將水中較大的雜質去除,或透過軟水濾材來軟化水質,使你喝的水較為乾淨。但若要喝純水用濾水去除雜質的過濾器是不夠的,必須使用RO逆滲透技術,將水中的無機物、重金屬與懸浮粒子完全去除,才能說是純水。[2]

熱力學定律

依熱力學定律,物質會趨向較低化學勢能之方向移動,因鹽水之化學勢能較清水為低,故由淡水一側會產生滲透流,通過膜面,進入鹽水溶液,直到膜兩側化學勢能達到平衡為止。當兩側之壓力差等於滲透壓時,則達到平衡狀。若在鹽水一側施以一大於滲透壓之壓力時,則鹽水之化學勢能會高於清水,而使鹽水中之水份,通過膜面流向清水側,此種現象即稱為逆滲透。

經前處理的海水由高壓泵壓送至薄膜分離室,藉由半透膜可去除90%至99%的鹽類,95%至99%的有機物及將近100%的膠體如細菌、矽膠等。薄膜的組成包括兩個部分,一為海綿狀的多孔物質,可讓類及水通過並支撐半透膜,另一為厚度僅數千萬之一吋的半透膜,只能讓水通過。依據這兩部分的組合方式又可分為活動式薄膜及固定式薄膜。固定式即兩者在製造過程中便被永久附著在一起;活動式則分別製造後於現場再行組合。[3]

優缺點

優點:

  • 逆滲透法只需電能,不需蒸汽,因此,若電能供應充沛即可裝設。
  • 因模組化之故,裝設較易。
  • 興建時程短,所佔面積較小。

缺點:

  • 需要較複雜的前置處理設備。
  • 薄膜成本高且其使用壽命有限。

參考資料