逆浸透膜（RO膜）の構造や原理、使用する際の注意点など解説します。

RO膜の構造が写真ではよくわからないので、模型を作ってみました。原理や使用する際の注意点なども解説します。

注射器のシリンジ出先に濾過膜を付けて、押し出すような方式をデッドエンド濾過といいます。分離膜の性能を試験するときに利用したりします。加圧すればするほど、濃縮されていくので、膜が詰まります。UF膜やNF膜と呼ばれる分離膜で、原液の目的成分を抽出させたり、逆に必要ない成分を取り除いたりできるか試験するときに使います。分子量の大きさで分離できるか判断するので ダイアフィルトレーション と言ったりします。なのでRO膜のような、水しか透過しない濾過膜では利用しない方式です。

水は極性溶媒に分類され、水素結合によって水分子同士くっついています。 イオンはプラスやマイナスなどの極性を持つので、水分子がイオンの周りをバリアみたいに覆います。 これを水和といいますが、これによって見かけ上大きな物体となり、RO膜を透過することができなくなります。

RO膜を透過した水は、 RO水と呼ばれますが、およそ3～5uS/cmぐらいの導電率になります。 導電率とは、水の純度を測る指標で、導電率が低いほど、電気を流すイオンが少なく純水であるという事が言えます。水道水や井戸水が150uS/cmぐらいだったりするので、かなりイオンを分離できています。純水で洗い流すと、カルシウムやシリカが少ないため、乾いた時の白い斑点ができないため、拭き取り作業の手間を減らせます。

逆浸透膜の使い方

RO膜の成分である芳香族ポリアミドが塩素に弱く、アミド結合が切断されて、純水の水質が低下します。 水道水には次亜塩素酸ナトリウムが入っているので、そのまま膜に通してしまうと、短期間で劣化します。 0.1ppmでも入っていたらアウトです。塩素を取り除くためには、活性炭に通水します。また、耐塩素性RO膜というのも開発されているそうです。

原水として井戸水を使っている施設や工場では、微生物やフミン質などの懸濁物質がたくさん含まれていることが多く、このままRO膜に通すと、膜が詰まって、透過水量が落ちてしまいます。 膜の詰まりやすさを表す指標としてSDIというのがあり、測定方法なども定められています。 原水分析をして、SDIが4でもヤバいですが、5を超えていたら、前段で懸濁物質を取り除く処理をしなくてはいけません。UF膜を用いたりします。RO膜が詰まった時の洗浄方法もありますが、RO膜を搭載した純水装置には、安く抑えるために機能を持たせることができません。

アルミやシリカ、カルシウムの濃度が高くても、RO膜にスケールができて膜詰まりが起きます。例えば シリカが120ppmぐらいある原水をRO膜に通すと、数か月で透過水量が半分ぐらいになります。 この場合、スケール分散剤を入れて、スケールが膜に出来にくくします。

逆浸透膜のコストパフォーマンス

RO膜は、8インチ RO膜 1本で20万くらいして、原水水質によりますが、2年に1回交換するサイクルが多いです。8インチで5uS/cmの水質の透過水が1m 3 /hぐらい得られます。原水流量が4m 3 /h必要で、3/4が捨て水になってもったいないので、スケールができない範囲で、循環させるとだいたい原水流量が3m 3 /h必要です。

4インチRO膜だと1本で原水流量が1m 3 /hで透過水量が250L/hぐらいなので、1m 3 /hの透過水を得ようとすると、4インチRO膜が4本必要で、原水流量が4m 3 /h必要です。これでは、ポンプのサイズが大きくなってしまうので、2：１：１という接続にして、原水流量を2m 3 /hぐらいにします。循環させると1.6m 3 /hぐらいになります。つまり、ポンプのサイズを小さくすることができます。

例えば、 1m 3 /h の透過水が得られるRO膜の寿命を倍にしようとすると、前処理で数百万追加でかかったりするので、だったら新品に交換したほうが早いです。

思うところ

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