逆浸透（RO）は、圧力を加えることで水から塩やその他の溶解物質を除去できる膜分離技術です。 RO は、海水の淡水化、汽水の淡水化、飲料水の浄化、廃水の再利用に広く使用されています。
逆浸透膜の背後にある物語
逆浸透膜がどのように機能するか考えたことはありますか? どのようにして水から塩分やその他の不純物をろ過し、安全で清潔に飲めるのでしょうか? さて、この驚くべき発明の背後にある物語は非常に魅力的で、それには好奇心旺盛なカモメが関係しています。
すべては 1950 年代に始まり、シドニー ローブという名前の科学者がカリフォルニア大学ロサンゼルス校で働いていたときに始まりました。 彼は、浸透のプロセスを研究することに興味を持っていました。浸透とは、溶質濃度が低い領域から溶質濃度が高い領域まで、半透膜を横切る水の自然な動きです。 彼は、このプロセスを逆転させ、外部圧力を使用して水を高い溶質濃度から低い溶質濃度に移動させる方法を見つけたいと考えていました。 これにより、海水を淡水化し、人間が消費するための真水を生産できるようになるだろう。
しかし、彼は大きな課題に直面しました。それは、高圧に耐え、塩分やその他の汚染物質による汚れに耐えられる適切な膜を見つけることです。 彼は酢酸セルロースやポリエチレンなどのさまざまな素材を試しましたが、どれも十分に機能しませんでした。 諦めかけたとき、彼は奇妙なことに気づきました。
ある日、海岸を歩いていると、海の上をカモメの群れが飛んでいるのが見えました。 彼は、彼らが水に飛び込み、魚を捕まえ、そして岸に戻ってくるのを観察しました。 彼は、どうすれば病気になったり脱水症状にならずに海水を飲むことができるのかと疑問に思いました。 彼はさらに調査することにし、カモメの目の近くに塩腺と呼ばれる特別な腺があることを発見しました。 この腺は血液から過剰な塩分を鼻孔を通じて塩水の形で分泌します。 こうすることで、水分バランスを維持し、塩害を避けることができます。
それ以来、RO 技術は急速な発展期に入り、徐々に商業化に向けて動き始めました。 1965 年に、最初の商用 RO システムがカリフォルニア州コーリンガに建設され、1 日あたり 5000 ガロンの水を生産しました。 1967 年、Cadotte は界面重合法を用いた薄膜複合膜を発明し、RO 膜の性能と安定性を向上させました。 フィルムテック株式会社は、1977年に保存期間が長く、輸送が容易な乾式膜エレメントの販売を開始しました。
現在、RO 膜は供給水の品質と用途の要件に応じて、さまざまなタイプとサイズで入手可能です。 一般に、RO 膜にはスパイラル型と中空糸型の 2 つの主なタイプがあります。 スパイラル巻き膜は、多孔チューブの周りに巻かれた平らなシートでできており、円筒状の要素を形成します。 中空糸膜は、中空のコアを備えた細いチューブでできており、バンドル要素を形成します。 スパイラル型膜は海水や汽水の淡水化によく使用されますが、中空糸膜は飲料水の浄化などの低圧用途に適しています。
特定の用途に適切な RO 膜を選択するには、次のようないくつかの要素を考慮する必要があります。
- 塩除去率: 膜によって除去される塩の割合。 脱塩率が高いほど水質が高いことを意味します。
- 水流束:単位面積および単位時間あたりに膜を通過する水の量。 水流束が高いほど、生産性が向上し、エネルギー消費が低くなります。
- 耐汚染性: 有機物、コロイド、微生物、およびスケール鉱物による汚染に抵抗する膜の能力。 耐汚染性が高いほど、膜の寿命が長くなり、メンテナンスコストが低くなります。
- 動作圧力: 水を膜に通すのに必要な圧力。 動作圧力が低いほど、エネルギー消費と設備コストが削減されます。
- 動作 pH: メンブレンが損傷することなく許容できる pH の範囲。 動作 pH が広いということは、柔軟性が高く、さまざまな給水源との互換性が高いことを意味します。
RO 膜が異なれば、これらの要素間のトレードオフも異なる可能性があるため、性能データを比較し、特定の用途条件に応じて最適なものを選択することが重要です。
投稿日時: 2023 年 11 月 2 日