逆滲透原理

2020.08.10

1748年法国科学家首次发现猪隻胆膜可以渗透出水的现象,但基于当时生产技术落后而无法加以利用。其现象却在往后的两百年成为解释各种自然现象,如树木怎样吸水的理论等等。原理如下:
若以渗透膜分隔两边浓度不同的盐水,由于位能差别,水的份子会从浓度低的一边移往浓度高的一边以便平衡两边的位能,直至两边水位及水压差别导致水的份子没法再迁移,物质交换得到平衡。这就是渗透效应(Osmosis)现象。


逆渗透如其名,在高浓度一边如加压,便能把以上提及的渗透效应停止并逆转,使水的份子从高浓度迫往低浓度的一边,把水淨化。         
简单的说,就是在原水一方施加大于逆渗透之压力时,即产生逆渗透作用,此时溶解与非溶解的无机盐、重金属、有机物、菌体、颗粒等无法通过半透膜,仅水分子及较小分子之盐类渗过薄膜,流向淨水之一边而汙染成份浓缩于原水。

原水逐渐浓缩,施加之压力必须逐渐提高,直到无限大。实际操作时,将浓缩水排掉,继续供入原水,以保持恆定之压力,即可达到逆渗透之目的。谈到逆渗透膜,它被包括在分离膜之一小项内。分离膜(CROSS-FLOW)可细分为:参考表4.16。

─ Reverse Osmosis (RO)逆渗透
─ Ultra Filteration (UF)超过滤
─ Microfiltration (MF) 微孔过滤
─ GAS Separation (GS) 气体分离


在所有分离膜项目中唯有逆渗透膜的透水孔径为最小,在0.0001~0.002 micron之间,如以人体头发做比较,人体头发之外径约为10micron,即可知逆渗透膜孔径之精密,除了能有效过滤细菌病毒外,亦能去除水中剧毒重金属,如图4.13 分离膜的应用及表4.16 分离膜之种类所示。

NO 简称 分离膜英文名称 中文名称 透水孔径 (MICRON)
1 RO REVERSE OSMOSIS 逆渗透 0.0001~0.002
2 UF ULTRAFILTRATION 超过滤 0.006~0.11
3 MF MICROFILTRATION 微孔过滤 0.08~1.2
4 ED ELECTRODIALYSIS 电渗析(或称电透析) ----
5 DD DIFFUSION DIALYSIS 扩散渗析 ----
6 PV PERVAPORATION 渗透蒸发 ----
7 GS GAS SEPARATION 气体分离 ----
8 EDI ELECTRODEIONIZATION 电除盐 ----
9 NF NANOFILTRATION 极滤膜 0.0009~0.009

 

图4.13 分离膜的应用

(资料来源:林栋坡硕士论文)