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逆渗透膜原理。原图链接

逆渗透(英语:Reverse osmosis,简称RO)也称RO逆渗透,其原理是利用海水渗透压的原理,把海水经高压水泵加压处理,产生大于渗透压的压力,使淡水透过透膜而反渗出来,浓盐水则由另一端排放出去。

原理

利用渗透作用,将清(低张溶液)和咸(高张溶液)置于一管中,中间以一支允许水通过的半透膜分隔开来,可见到水从渗透压低(低张溶液)的地方流向渗透压高(高张溶液)的地方。然若在高张溶液处施予力,则可见水由渗透压高的地方流向渗透压低的地方。正渗透分离技术,逐渐成为新趋势,而逆渗透是“正渗透”的反向,通常比正渗透的自然过程,耗费更多的能量。

RO逆渗透

RO逆渗透,主要是透过逆渗透原理将水质中的杂质去除。在净水器配置中,会使用半透薄膜来过滤水质。当自来水进入RO净水器后,在原水端加压使纯净的水分子穿透薄膜产生纯水,同时将无法穿透的各种杂质及有害物质随著浓缩废水排放,以此形成“逆渗透”来过滤水质,形成干净可饮用的水。随著科技的进步,市面上的净水器也越做越精致。除了可直接过滤杂质以外,更能将水中的重金属隔离,且不用再次煮沸。由于RO净水器出来的水是经过0.0001微米的逆渗透薄膜来过滤其杂质,仅保留纯水部分,可以说RO水就是纯水。

去除水中杂质

逆渗透膜-RO膜(名目分子量100~300 dalton)可将水中污染物质去除 90~99 % 的方法,包括其它纯化方法无法去除的有机物质、次微米粒子、微生物与无机盐类。利用此一性质,RO膜已广泛应用在海水的淡化技术上。渗透 (Osmosis) 是指,当半通透膜两侧的渗透压不同时,低渗透压侧的水分子就会穿透至高渗透压侧。就如同稀薄溶液与高浓度溶液(如纯水与海水)相接触时,水自然会通过半通透膜从稀薄溶液流向高浓度溶液,其移动会持续到渗透压与液面差压力达到平衡为止。

相反的,如果加上比渗透压差更大的压力,就可以使水由高浓度溶液流向稀薄溶液,而这个现象就称为逆渗透 (Reverse Osmosis)[1]

纯水

纯水,必须透过逆渗透原理将水中杂质过滤去除掉;且还要定期更换滤心,才能喝到纯净好水。一般滤水器与RO净水器最大的差异是在过滤系统的精细度不同。以净水壶来说,仅以简单过滤的方式将水中较大的杂质去除,或透过软水滤材来软化水质,使你喝的水较为干净。但若要喝纯水用滤水去除杂质的过滤器是不够的,必须使用RO逆渗透技术,将水中的无机物、重金属与悬浮粒子完全去除,才能说是纯水。[2]

热力学定律

依热力学定律,物质会趋向较低化学势能之方向移动,因盐水之化学势能较清水为低,故由淡水一侧会产生渗透流,通过膜面,进入盐水溶液,直到膜两侧化学势能达到平衡为止。当两侧之压力差等于渗透压时,则达到平衡状。若在盐水一侧施以一大于渗透压之压力时,则盐水之化学势能会高于清水,而使盐水中之水份,通过膜面流向清水侧,此种现象即称为逆渗透。

经前处理的海水由高压泵压送至薄膜分离室,借由半透膜可去除90%至99%的盐类,95%至99%的有机物及将近100%的胶体如细菌、矽胶等。薄膜的组成包括两个部分,一为海绵状的多孔物质,可让类及水通过并支撑半透膜,另一为厚度仅数千万之一吋的半透膜,只能让水通过。依据这两部分的组合方式又可分为活动式薄膜及固定式薄膜。固定式即两者在制造过程中便被永久附著在一起;活动式则分别制造后于现场再行组合。[3]

优缺点

优点:

  • 逆渗透法只需电能,不需蒸汽,因此,若电能供应充沛即可装设。
  • 因模组化之故,装设较易。
  • 兴建时程短,所占面积较小。

缺点:

  • 需要较复杂的前置处理设备。
  • 薄膜成本高且其使用寿命有限。

参考资料