水の精製

2021.07.29

#アカデミー・コーナー

濾過法

フィルターにより、気体或は液体中の固体粒子を除去する方法を濾過分離と言い、これにはScreen filter又はDepth filterが使われる。

Screen filter粒子は全て表面で補捉される。メンブレンフィルターがこれに相当する（限外濾過フィルターは孔径が極度に微細なScreen filter）

Depth filter繊維状或は粒塊状のフィルターで、粒子は内部に補捉される。厳密な孔径はないが、補捉される粒子の最低値をとって、5ミクロンフィルターなどと呼構する。一般にプレフィルターとして使用される。

活性炭吸着法

遊離塩素、鉄分、フェノール、有機物、色素、臭気、油脂等を吸着除去する。特に脱塩素能力が高く、水道水の残留塩素除去に有効である。反面、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン酸等は吸着しないので、イオン交換樹脂の前段に使用されることが多い。

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イオン交換法

H+を結合した強酸性樹脂（R−）と、OH-を結合した強塩基性樹脂（R´−）により、原水中に溶けているイオン化化合物を除去する方法で、理論純水（18.3MΩ・cm）に近い比抵抗の水を得ることができる。但し、イオン化しない有機物微生物等は除去できない、イオン交換樹脂の破片等の微粒子が含まれる、流量が低い場合微生物の温床になり易い等の欠点もある。

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蒸留法

原理的には微生物や微粒子を含め、あらゆる不純水を除去できるが、不純物の沸点が水の沸点に近い場合や、沸騰の際の飛沫により若干の不純物混入があり、この方法だけで比抵抗3MΩ・cm以上の純粋を得ることは困難である。ランニングコストも比較的高い。

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逆浸透（RO）膜法

半透膜を利用した分子レベルの超精密濾過法で、次の原理によって水を精製する。図−１に示すように半透膜で仕切った一方に真水、他方に食塩水を入れると、真水は食塩水側に移動し、一定の水位の所で平衡となる。この現象を浸透（正浸透）といい液面の高さの差圧が浸透圧となる。次に図−2に示すように食塩水側に浸透圧以上の圧力をかけると浸透とは逆に食塩水側から水だけが半透膜を通して真水側に移動する。この現象を逆浸透（Reverse Osmosis）という。この原理を利用して水の精製を行う方法を逆浸透膜法といい近年高分子化学の発達と共に著しい発展を続けており、次のような利点をあげることができる。

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図-1

図-2

不純物除去率が高い…RO膜は一般に数オングストローム〜数10ナノメーターの微細孔のため、原水中のイオンや有機物の90％以上、コロイド物質バクテリア、細菌の99％以上を除去できる。
ランニングコストが安価…相変化や化学変化を伴わず、しかも常温で操作するので所要エネルギーが小さい。
操作が簡単…水道水をポンプでモジュール内に送入するだけで透過水が連続的に得られる。
安定した水質…10μS/cm位の水質が長時間安定して得られる。
メンテナンスが簡単。
パイロジュン、バクテリアを除去することができる。