逆浸透膜とは?

逆浸透膜(ぎゃくしんとうまく)とは、ろ過膜の一種であり、を通しイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を持つ膜のこと。孔の大きさは概ね2ナノメートル以下(ナノメートルは1ミリメートルの百万分の一)で限外ろ過膜よりも小さい。英語ではReverse Osmosis Membraneといい、その頭文字をとってRO膜とも呼ばれる。

 

また逆浸透膜のうち、孔の大きさが大体1~2ナノメートルでイオン類などの阻止率が概ね70パーセント以下と低いものを、英語でNanofiltration Membraneと言うことからナノフィルター、または頭文字をとってNF膜と呼んで区別することがあるが、その形態や原理、使用法は逆浸透膜と同様であり、本来の意味でのフィルターとは異なるものである。以下の本項の説明は全てこのNF膜にも当てはまる。

 

広い意味で半透膜も逆浸透膜に含まれる。尚「逆浸透フィルター」と呼ばれることがあるが、科学用語としては誤りである。

 

逆浸透膜の孔の大きさは分子(1個が差し渡し約0.38ナノメートル)より数倍以上大きい。逆浸透膜で、酸素原子と同程度の大きさのナトリウムイオン(海水中の主要なイオンであり1個が0.12~0.14ナノメートル)などが通過しにくくなるのは、水和によりイオンの周囲に水分子が配位することで見かけの大きさが数倍から十数倍になったようにふるまうためである。

 

また膜表面に付着する水分子の存在も孔を見掛け上小さくするように作用する(電気二重層も参照のこと)。水和する水分子の数は概してイオンの電荷が多いほど多数であり、元素の周期が大きいほど多数である。更にクロマトグラフィーのように膜の内部で水の分子と不純物との拡散速度の差により分離が行われている点も無視できず、実際の分離はこれらの働きが複雑に絡み合って行われていると考えられる。

 

逆浸透膜(または半透膜)で塩類濃度の高い水と低い水を仕切ると、その浸透圧の差によって濃度の低い側から高い側へ水がひとりでに抜けてゆくが、逆に濃度の高い側に外から浸透圧の差を超える圧力をかければ、水分子だけが濃度の高い側から低い側に抜ける。この現象を逆浸透といい、「逆浸透膜」の名はここから来ている。上述のように逆浸透膜の分離が単純な物理的阻止だけでは説明できないために原理について複雑な解説がなされることが多いが、要は「水と不純物とを分離するために浸透圧以上の圧力をかける必要があるので逆浸透膜と呼ぶ」というように理解すればよい。

 

ウイルスで現在最も小さいとされるピコルナウイルスやパルボウイルスでも大きさは約20ナノメートルであり、逆浸透膜の孔より確実に一桁は大きいため、逆浸透膜は破損がない限り水から全ての病原菌やウイルスを除去できるものと考えてよい。

Wikipediaより