イオン交換と逆浸透膜の大きな違いは、イオン交換が電荷の近いイオンを効率よく交換して汚染物質を選択的に除去する物理化学的な方法であるのに対し、逆浸透膜は半透膜に水を通すことで濃度勾配を下げ、圧力をかけて除去する物理的な方法である点です。

浄水は、地域社会にきれいな水を提供するための重要なプロセスです。水の浄化には、生物学的、化学的、物理的なプロセスを含む多くの段階があります。水の浄化には、イオン交換と逆浸透膜の2つのプロセスが用いられます。どちらも水中の溶存固形物を除去する。水質浄化のプロセスには、両方の方式を用いるものもあります。また、どちらの方式も様々な産業で広く使われています。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. イオン交換とは 3. 逆浸透とは 4. イオン交換と逆浸透の類似点 5. 横並び比較 - 表形式でのイオン交換と逆浸透 6. まとめ

イオン交換は何ですか？

イオン交換は、排水の脱塩や生活用水の軟水化などに用いられる技術である。水溶液中のイオンを別のイオンと交換することで除去する技術である。このように、弱く結合したイオンを強く結合したイオンに置き換えることができる。これを私たちは「選択効果の原理」と呼んでいます。この原理を利用して、水中の不要なイオンを別のイオンに置き換えるのがイオン交換技術です。

イオン交換技術は、バッチ式または連続式で実施することができます。排水の浄化で窒素、リン、重金属の除去に使用されています。また、特定の不純物の選択的除去や、産業廃棄物からクロム、ニッケル、銅、鉛、カドミウムなどの有価微量金属を回収する用途にも使用されています。

図01：イオン交換

イオン交換樹脂は、水や有機溶媒に溶けない小さな多孔質の球体でできている。基材としては、ポリスチレンやポリアクリレートが広く使われている。また、多くの天然鉱物、特にアルミニウム珪酸塩鉱物は、このイオン交換性を持っています。

逆浸透膜（リバースオ○ーシス）は何ですか？

逆浸透膜とは、水圧より大きな圧力をかけ、半透膜を通して水を移動させるプロセスである。この移動は、濃度勾配を横切って行われる。逆浸透膜に使用される膜を逆浸透膜（RO膜）と呼びます。工業用RO膜の材料としては、ポリアミドフィルム複合体（TFC）、セルロースアセテート（CA）、セルローストリアセテート（CTA）がよく使われている。膜素材の種類によって、技術の効率やスピードは異なります。

逆浸透膜ユニットは、中空の繊維と、その繊維に巻かれた膜材から構成されています。これらの繊維を接着することで、逆浸透膜の表面積を大きくしています。流れてきた水に高い圧力がかかると、水と小さな分子は半透膜を通過する。これにより、大きな粒子とそれ以外の不要な粒子が保持されます。ろ過された水は下流に運ばれ、処理されます。

図02：逆浸透膜（A-印加圧力 B-海水流入 C-汚染物質 D-半透膜 E-飲料水流出 F-分配）。

逆浸透膜は、バクテリア、有機物、イオンなど、ほとんどすべての粒子状物質をろ過する。逆浸透膜技術は、分子量300daを超える大きな分子をろ過することができます。

浄水における逆浸透膜の優位性

• 費用対効果
• イオンや重金属を含むほぼ全ての粒子を除去する
• 水試料に含まれる放射性粒子の除去に使用可能
• 化学物質の使用量を最小限に抑える

イオン交換と逆浸透膜（リバースオ○ーシス）の共通点

• 浄水処理では、イオン交換と逆浸透膜の2つのプロセスが一般的に使われています。
• 2つの方法を組み合わせることで、高品質な精製が可能になります。
• イオン交換樹脂は、逆浸透膜ユニットの前面に設置することができます。
• この2つの方法の使い分けは、処理するストリームの特定の物質と目標とする純度によって決まる。

イオン交換と逆浸透膜（リバースオ○ーシス）の違い

イオン交換は、液相とイオン交換樹脂の間でイオンを交換する物理化学的な方法である。一方、逆浸透膜は、高圧により濃度勾配をつけた半透膜を水が通過するプロセスである。これが、イオン交換と逆浸透膜の決定的な違いなんですね。イオン交換は物理化学的な方法であり、逆浸透膜は物理的な方法である。また、イオン交換法はイオン交換樹脂を使用し、逆浸透法は逆浸透膜を使用します。

以下のインフォグラフィックは、イオン交換と逆浸透膜の違いを一覧にしたものです。

概要 - イオン交換 vs. 逆浸透膜（リバースオ○ーシス）

水の浄化には、イオン交換と逆浸透膜の2つの技術が使われています。イオン交換は、水中のイオン（汚染物質）をイオン交換樹脂と交換する物理化学的プロセスである。これに対し、逆浸透膜は、すべての汚染物質を大きさに応じてろ過する物理的な方法です。逆浸透膜は、水を半透膜に通して使用します。逆浸透膜は、圧力によって水を膜に押し出す仕組みになっています。イオン交換が、イオンの電荷に基づいて特定の物質を除去するのに対し、逆浸透膜はイオン除去プロセスを採用しています。

引用

1 「水のろ過方法の違い - 逆浸透膜／蒸留／イオン交換／炭素｜APECウォーター」。 FreedringWater.Com 2020.