【中華百科全書●工學●滲透作用】

楊籍富

【中華百科全書●工學●滲透作用】

 

於底部蒙以動物性薄膜之管中裝上鹽水，再將此管放進純水中，水即逐漸穿過管底薄膜，而使管內液面升高，此現象即稱為滲透（Osmosis）。

 

該一只讓溶劑通過而不讓溶質通過的薄膜稱為半透膜（SemipermeableSembrane）；

 

上述管內液面會一直升高直到管內外液位差所呈現之壓抵制水分子不再滲入為止，此一靜壓節所謂滲透壓（OsmoticPressure）。

 

溶液之滲透壓為濃度及溫度的函數，而與半透膜特性無關。

 

凡特荷夫（VantHoff，西元一八八五年）證明理想氣體法則可直接適用於稀薄溶液而確立滲透理論：「稀薄溶液的滲透壓與同溫溶質變為蒸汽而占有與溶液同體積時之壓力相等。」

 

或謂：「同溫同滲透壓同體積之溶液中含有同數之溶質分子。」

 

一般濃溶液的滲透壓大於理論值，濃度愈大差距愈巨。

 

其在工業上的應用主要為反滲透（ReverseOsmosis）或超過濾（Ultra-filtra-tion），亦即在溶液上施以高於滲透壓的壓力，使溶液中之溶劑透過半透膜以分離溶劑與溶質的一種分離操作。

 

反滲透一般用於溶質及溶劑之分子大小相近者，若溶質分子為溶劑分子之十倍以上，且小於○。

 

五微米，則反滲透可於室溫操作而不必發生相變化。

 

反滲透之滲透量，一般與半透膜兩邊之壓差呈正比，而與半透膜之厚度成反比。

 

一般滲透量會受濃度極化（ConcentrationPolarization）之影響而漸減。

 

所謂濃度極化，是當溶劑透過半透膜時，溶液濃度增加，使滲透壓隨之增加，因而降低了溶劑分子滲出的驅動力，最後導致分離效率之減低。

 

反滲透普遍用於海水淡化、工廠廢水處理、純水之提煉。

 

特別適用於熱敏感，如生物、藥、食品之濃縮脫水。

 

不僅可防止加熱變質，亦可保持原有風味。

 

半透膜須具備良好的分子選擇性，半透膜所需面積大小，為滲透流量之函數，半透膜之耐用性可用來決定半透膜之更換時間。

 

半透膜之細孔尺寸宜小於溶質分子者，近年開發的不對稱微孔膜（AssymmetricMicroporousMembrane），其孔為圓錐形，其直徑隨膜厚深度增加。

 

半透膜外型主要有板框式、管式及中空纖維式等。

 

通常，板框式為一塑膠板，兩面封上半透膜，板上有如唱片紋路，透過之液體流入中間管道收集之；

 

管式含半吋或一吋多孔硬壁管束，管內襯半透膜，清淨液由管外收集之；

 

中空纖維式為外徑二十五至二百五十微米，壁厚五至五十微米之纖維，高壓進料在纖維外，清淨液則由纖維內收集之。

 

（楊家鑑）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=7550