問 題
膜分離法に関する記述として、誤っているものはどれか。
- 精密ろ過は、微細な懸濁粒子や細菌などの除去に用いられる。
- 逆浸透法では、濃厚溶液側に浸透圧以上の圧力をかけると、水溶液中の水が半透膜を通過して希薄溶液側に移動する。
- ナノろ過法は、逆浸透法に比べ操作圧力が低く、塩化ナトリウムの除去率が低い。
- 海水淡水化などで用いられる多段式プロセスでは、前段逆浸透膜モジュールの濃縮液を後段逆浸透膜モジュールに通すことで、より多くの膜透過水が得られる。
- 電気透析法は、コロイド質や有機物の除去に用いられるが、水溶性電解質である溶解塩類は除去できない。
正解 (5)
解 説
まず、膜分離法の代表例としては以下の4つが挙げられます。
- 精密ろ過法
- 限外ろ過法
- ナノろ過法
- 逆浸透法
これらはいずれも似たようなシステムで、膜(フィルター)を水が通過する際にその膜に不純物を引っ掛けたり吸着させたりすることで、膜よりも後段に進む水をきれいにするというものです。
4つの違いは主に膜に空いている穴(孔といいます)の大きさで、孔径が大きければ粒子などの除去が、孔径が小さければ分子やイオンなどの除去ができます。以下に、それぞれの膜分離法で使用する膜と、その特徴を示します。これらは重要事項として、できるだけ覚えておくことをお勧めします。
- 精密ろ過法：MF膜(精密ろ過膜、Microfiltration Membrane)
数十nm～数μm程度の孔径で、微細な懸濁粒子や細菌などの除去に用いられます。 - 限外ろ過法：UF膜(限外ろ過膜、Ultrafiltration Membrane)
数nm程度の孔径で、水溶性の高分子物質の除去に用いられます。 - ナノろ過法：NF膜(ナノろ過膜、Nanofiltration Membrane)
孔径が約1～2nmとかなり小さく、低分子有機物や金属イオンの回収などに用いられます。 - 逆浸透法：RO膜(逆浸透膜、Reverse Osmosis Membrane)
孔の大きさが極小(目安は1nm以下)であり、海水の淡水化などに用いられます。
ここで、(5)の電気透析法は上記の4つのような物理的な処理とは異なり、その名前の通り、電気的にイオンを分離します。
この方法はイオンの分離、特に海水から塩分(ナトリウムイオンや塩化物イオン)を抜くことを得意としていますが、一方で、水溶性電解質でないコロイド質や有機物は除去できません。
よって、(5)の記述にある「コロイド質や有機物の除去に用いられるが、水溶性電解質である溶解塩類は除去できない」が誤りで、これはできることとできないことが反対となっています。
以上から、正解は(5)です。
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