【RO機的原理】

在高雄幾乎在家所喝的水，都是經過濾水器所過濾後的水，但是到底濾水器是如何過濾的呢?這可不是一般人所熟知的，以下就是有關家中濾水器有關資料:

近年來環境污染事件層出不窮，水源區因被傾倒垃圾、廢棄物及大量飼養豬、鴨及等等；自來水廠為了要使自來水符合衛生要求，也增加了消毒藥劑用量（如氯）。雖然水公司再三強調只要煮沸後便可安心飲用，但一般民眾除對飲用自來水感覺口感不好外，看著壺底積著一層的白垢，總還是會覺得放心不下。於是到底是買水還是加裝濾水器，便成了多數民眾生活中必須做的一個抉擇。有些人衷情於大街小巷所販賣的山泉水，但也有人怕麻煩、或認為自備濾水設備會比較安心，於是各種水質改善設備（如蒸餾水機、電解水機、微礦水機、RO 逆滲透機等等）如雨後春筍進入市場，供消費者選擇。其中RO淨水設備因較早均由國外進口，故價格較為昂貴，近年來國產RO淨水設備大量應市使其價格大幅下降，而迅速竄升為家庭中普遍使用的水質改良設備。

RO逆滲透原理

一、何謂滲透(osmosis)

以一半透膜隔開兩種不同濃度的溶液，若溶液的溶質不能透過半透膜，則濃度較低一方的水分子會通過半透膜到達濃度較高的另一方，直到兩側的濃度相等為止，此為滲透。

二、何謂逆滲透(Reverese Osmosis、RO)

在半透膜二側不同濃度溶液尚未達到平衡時，若在濃度較高的一方施予一壓力，則濃度較低一側水分子滲透移動的速度，會因壓力逐漸增大而減緩。當此壓力達到某一程度時，溶液滲透現象將會停止，此時的壓力可稱為該薄膜(Membrane)的 "滲透壓力(osmotic pressure)。如果再持續增加該側壓力，則水分子會與一般滲透方向反流動，而自高濃度一側流向低濃度一側，這種現象即稱為「逆滲透」。

家庭所使用逆滲透飲水機即是在原水端加壓，使純淨水分子得以穿透薄膜產生純水，同時阻止各種雜質及有害物質穿透薄膜，並將這些含有雜質的廢水與以排放。一般每造1份純水約會排放3~5份廢水，水源品質愈差則廢水比例愈大。

逆滲透對水的純化能力

一、水中的固體溶解質(TDS)：由於滲透薄膜的孔徑僅有0.0001μm(註一) ，因此可以去除水中99%的總固體溶解質(TDS),使水的純度高達1 ?0 ppm(註二)。

二、可有效過濾水中所含細菌、濾過性病毒、水中離子、各種化學致癌物質(如三鹵甲烷) 及重金屬等：

淨水廠為了要防制水中之病菌，所以多在自來水中加入氯氣。當我們每次打開蓄水塔(池)的時候，會聞到有點刺鼻、又好像漂白水或游泳池水的氣味，這便是氯氣的味道。水中的氯會與水中的有機物化合而生成會致癌（肝癌、腸癌及膀胱癌）的三鹵甲烷。一般當源水愈髒，所需添加的氯就愈多，而三鹵甲烷的生成量也會相對增加。一般人常以為自來水若不夠乾淨，只要煮沸後便可安心飲用，其實三鹵甲烷並無法以煮沸的方法去除。一般逆滲透膜的孔徑約在l0A以下(註三)，故可以有效排除細菌與病毒。

裝置位置選擇注意事項

一、儘量接近水源並易於排水：進排水距離愈遠（高），則馬達抽排負荷愈大，將影響馬達使用壽命與造水量。

二、避免陽光直接照射或有高溫、冰凍顧慮之處。

三、可負荷30公斤重量之處。

四、應便於日後保養與維修：因RO逆滲透設備濾心均需定期更換， 若不預留工作空間，將來在每一次更換濾心時，都將產生困擾。

五、進、出及排水管應易於固定：一般RO管之管徑較小，水於管內流速相對提高，且啟停次數頻繁，若未做好適當固定，則管系易因震動而導致磨損。另應避免管路有折到情形，影響水流的順暢。

註解 1~4

註一:1μ(微米)=1/1000 mm=10,000 A(埃)

註二:於1公升水中含有某物質1 mg(1mg/L)，該物質之濃度則可稱為1 ppm(百萬分當量)。

註三:1A(埃)=1/10,000μ(微米)

註四:道耳頓: 道耳頓一詞是為了記念John Dalton而命名的，他是首先提出物質原子理論的人。道耳頓(Dalton) 為一種質量單位，一個道耳頓即代表非常接近氫原子的質量(其原子質量標準為1.0000)。道耳頓一詞和分子量 (molecular weight)可互相交換使用，例如20,000道耳頓的蛋白質其分子量為20,000道耳頓。仟道耳頓 (kilodalton, kdal)其等於100O道耳頓，大部分的蛋白質的質量介於10至100 kdal之間。

*以下為1.RO 逆滲透各主件說明，2.安裝前、後應應考量事項，3.可自行處理的故障排除,這些部分比較枯燥,若是有興趣可往下看

RO逆滲透各主件說明

一、低壓開關：水源停水時可停止系統運轉，保障系統安全。

二、止水閥：利用儲水筒滿水時之反壓將水源 (進口)關閉，以免不製水時浪費水源。

三、電磁閥：為一節水開關，利用電磁原理產生與馬達同步開、關動作，可於不製水 時停止排水，以節省用水。

四、前置濾心：多以5μm孔徑 P.P.棉製成，能將水中較粗之雜質如鐵銹、砂石、微生物、膠狀物等去除，保護RO系統免於阻塞。

五、前置活性碳：活性碳因具有多孔性的結構，故表面積極大，每一公克的活性碳可有約好幾個籃球場大的表面積，因此可吸附許多污染物於其表面上。前置活性碳濾心是以壓縮顆粒狀活性碳製成，故具備極高的吸收性能，主要功用在吸附源水中之化學殘餘物(如漂白劑、氯、農藥、殺蟲劑、滅鼠劑及三氯甲烷等致癌物質)、蛋白質、脂肪等，並具備除臭、去異色及有機物功能，可保護RO膜不被氯所破壞。其對水中陰離子型態的污染物(如硝酸鹽)、重金屬及硬度(鈣、鎂離子)則無顯著去除效果，且細菌可附著於活性碳顆粒表面生長成生物膜，反而造成濾心中細菌數增加的情形。

六、後置濾心：一般以1μm孔徑 P.P.棉濾心將源水再次過濾，以補足前置濾心及活性碳未能過濾的物質， 因逆滲透膜具有阻止分子量大於200道耳頓(註四)的物質通過，故而對於水中單價離子(monovalention)的排除率(rejection　rate)可到90%-98%。而對雙價離子(divalentions)的排除率更可到95%-99%左右。並可將前置活性碳濾心所散逸出的碳末予以阻隔，徹底使源水完成進入RO膜前所需的過濾。

七、馬達：用以補足一般水壓之不足，以提昇造水水量及品質。一般家庭用RO膜滲透之壓力約為5-6 kg/cm2(70-80psia)，故需藉由一馬達提高水壓以利RO膜達成造水任務。但因每10公尺的高度可以產生1kg/cm 2（14.22 psia）的水壓，故住於大廈底層當水源的水頭高度達60公尺或壓力達6 kg/cm2(80psi)時，則其實可以考慮不用再裝加壓馬達，RO膜仍能遂行造水工作。反之，若進口壓力高於上述數值，則需加裝減壓閥，以避免過濾器因內部所承受壓力過大，而造成濾心外殼或水管爆裂（一般而言，不透明材質所能承受壓力較透明者為大）。

八、RO膜：

可過濾仍殘存於水中微細的重金屬、消毒劑、農藥、漂白劑、氯酸鉀、色素、染料、各種濾過性病毒等等不良物。以材質分類有醋酸纖維（cellulosic、CA)、芳香族聚醞胺類(aromatic polyamides)、polyamide、polyfuranes等。纖維質膜的優點是耐氯性高，但當源水處於鹼性或有細菌存在的狀況下，將導致使用壽命縮短。Polyamide材質對氯及氯氨的承受性則較差，故而源水在進入逆滲透膜之前，需以活性碳及軟化器等先做處理。以結構形狀分類有螺旋型(spiral wound)、空心纖維型(hollow fiber)及管狀型 (tubular)等。逆滲透膜將已經過前置處理過的水以逆滲透原理處理，可將水中所含不純雜質如熱原、濾過性病毒、細菌、毒素化合物，砷、鈷、鎘、汞等重金屬及危害人體健康的物質過濾，使雜質與純水分開，造出無菌、無害的純水，有害物質則併同廢水排掉。至於何種材質較優，則需視地區水源特性而定。另有部份機型具備沖洗RO膜的功能，會將膜上所堆積污物定期予以清除，可有效增長RO膜使用壽命。

九、壓力儲水筒：因RO膜製水過程係以滲透原理產生，於短時間內無法造出大量純水，故需藉一壓力儲水筒將所造純水儲存備用。壓力儲水筒以一PE氣囊分隔空氣和水，以減少細菌繁殖。加壓空氣（約5psi）的目的是將壓力筒內儲存的乾淨水壓出供我們使用。一般家庭用壓力儲水筒約為3.2加侖(裝水量約為10公升左右)，其容量會因機型而有所不同。但以相同容量儲水桶而言，在容許空氣壓力值內，空氣壓力愈高(低)，則出水壓力(速度)愈快(慢)，但桶內儲水能量則愈少(多)。

十、後置活性碳(選用)：採用特高品質活性碳，能再次過濾吸附儲水筒中所殘餘極小有機物，使水質更有保障並增加口感之甘甜度。

十一、高壓開關：與低壓開關構造雷同，當壓力儲水筒滿水時，可藉此開關將電源切斷，以停止製、排水。當壓力儲水筒水壓（水量）降至某一限度時，此開關將自動接通電電源(一般高壓開關設定壓力為40psi)。

十二、逆止閥：安裝於RO膜管殼中心RO水出水口處，可防止壓力儲水筒內之RO水逆流，造成RO膜異常及RO水的浪費。

十三、自動沖洗電磁閥(選用)：可定時自動沖洗逆滲透膜管，確保製水品質，並延長逆滲透膜管壽命。

十四、漏電斷路器(選用)：於漏電時可自動斷電，以確保人員及設備安全之保護裝置。

十五、IC控制系統：具延遲保護及水質優劣顯示偵測，可避免因水壓不穩而造成的機械性間歇動作

十六、各濾心一般更換週期如下頁表。

安裝前、後應應考量事項

一、該機型是否符合安全飲用水處理單元∕系統之國家標準(CNS)(編號為NSF58)(註四)、或美國藥物食品管理局(FDA)等規範。

二、各附件規格的相容性:有部份廠商所出產之濾心、接頭屬專有規格，將影響爾後更換消耗性材料的價格、購買的便利，甚至需由廠商協助施工而無法自行更換，此需慎重考量。

三、確立未來使用對象為一般家庭抑或機關學校等使用人數眾多的公共場所:目前可以看到在用水量極大、或用水時間集中(例:學生下課時間)的公共場所，仍普遍使用因一般家庭型式之逆滲透淨水設備，結果出水不是永遠都細如游絲，便是慢一步者無水可用，此即肇因於RO設備無法於短時間內製造出大量淨水之特性。另以家用型設備供應大眾飲水其馬達將長時間持續運轉、各濾心亦因濾水量增加將縮短濾心及RO膜之壽限。故建議於欲裝設之前，即依用水量及使用集中度等考量選擇適合型式，使人人隨時有水可用，並可避免設備長處於超負荷運 轉。同時使用數台小型RO設備其裝備、電力的消耗及後續維修的成本，往往反較不如裝設一部較大機型來得經濟。目前有部份裝設較大機型者，將出水管路連接到各個需用部位，則更增加了用水者的便利性。

四、切勿嘗試接用非飲用之水源來供家庭RO系統製造，例如：排放之廢水。

五、RO系統源水溫度僅能為一般室溫，切切不可以熱水為水源，否則將會對RO設備產生非常大的損害。

六、因為RO設備廢水排量為造水之3~5倍，可於新裝時便以最簡便的方式將廢水再予以回收利用(如澆花、沖廁所等等)。

七、某些廠商所出產之管路或濾心接頭具備快拆功能，可使日後更換濾心與維修更為方便，但價格亦較一般通用型稍貴，可按個人需求考量購置。

八、初次安裝開始淨水約需1~2小時儲水桶方會滿水，應先排放1~2次滿桶RO水，以清洗管路及後置活性碳粉末後再行使用。

可自行處理的故障排除

一、馬達不運轉：高(低)壓開關卡住，無法回復至應有位置。一般高(低)壓開關上方有一小孔，可用一迴紋針類的小細桿輕輕頂入，若馬達立即啟動則為問題所在。

二、每次造滿水後所能放出水量太少:有可能是壓力儲水筒內空氣壓力不足或壓力膜損壞。在每一個壓力筒上均會有一充氣嘴並標示出桶內空氣壓力的額定值，可將儲水桶內儲水放光(此步驟極為重要)後，以適合的氣壓量計(市面上亦有販賣專為RO設備所使用者)測量內桶內空氣壓力，藉以知道是否是因為儲水桶壓力膜的問題。若桶內壓力不足，可用打氣桶將空氣打至額定值試用。若空氣壓力一直無法保持，可先檢查氣嘴是否洩漏(可以肥皂水作試驗，當確為此原因可纏上止洩帶再旋緊蓋子試驗是否有效)。

三、馬達持久運轉不停或未使用水卻持續間歇運轉:可能是高壓開關失效、加壓馬達失壓或逆止閥無法關死。因高、低壓開關之構造雷同，僅電源開關時機相反，故使用者可先試著比照低壓開關卡住的處理方法，將高壓開關回復至應有位置試試。

結論

不論是哪一種水質改善設備既能存在於市場上，必有其能被消費大眾所接受的原因。筆者在此絕非認為逆滲透（RO）機為所有水質改善設備中不二的選擇，因為每一不同種淨水設備必有其特別擅長的一面，可供不同需求的消費者作選擇。能使每一個人都能確切明瞭日常飲水所存在的危機，並盼望每一個人都能喝到安全放心的水質，獲得健康的身體，乃鑒於近來滲透（RO）設備普遍為家庭所使用，願意將個人所知與大眾分享。

註解 5

註五:安全飲用水處理單元∕系統之國家標準(CNS)編號:

離子交換/軟水機為NSF44、紫外線淨水器為NSF55、蒸餾水機為NSF62）。

（NSF美國國家衛生基金會（National Sanitation Foundation）。是一個非營利性質的獨立組織，透過標準的制定、教育培訓，和評估檢測的服務，以達到促進公眾健康安全與保護環境的目的。經過56年的發展，美國國家衛生基金會儼然已成為一個具有國際影響力和公信力的機構，並更名為「NSF International」，或簡稱NSF。NSF共有六項應用在淨水器的檢測標準，包括：1.ANSI/NSF-42口感品質2.ANSI/NSF-53衛生品質3. NSF-44陽離子交換軟水器4.NSF-55紫外線殺菌水處理5.NSF-58逆滲透6.NSF-62蒸餾系統）

參考資料

1.淨水技術實務[丹保憲仁,小笠原紘一原著]賴耿陽譯，復漢出版社。

2."酚及鄰苯二酚分解菌對三氯乙烯喜氣生物分解之影響",盧至人,張資穎,1993,中國環境工程學刊,Vol. 3,No.2,pp.131-135.

3.環境工程(一)自來水工程第二版2000台灣大學環境工程研究所駱尚廉教授楊萬發教授合著文京出版社。

4.水質分析實驗及參考手冊，陳昌佑著，全華圖書。

5.水資源概論，柴鈁武著，全華圖書。

6.環境污染防治（修訂版），張漢昌著，文京出版社。

7.環境保護法規，陳永甡B050 文京出版社。

8.環境品質規劃與管理，張仁福B067，文京出版社。

9.（http://www.nsf.org/）

10.（http://www. wqa.org/）

海軍中校黃谷正六十九年班

海軍官校專科海軍少校葛修昊七十五年班

二者均任教於海軍官校軍事學科部輪機組

資料來源