逆浸透（RO）運転における透過液量と水温の関係

入口水温は、透過水量に影響を与える最も重要かつ直接的な運転パラメータの 1 つです。 ROシステム一定の入口水圧では、入口水温が高いほどROシステムの透過水量は大きくなり、逆に入口水温が低いほど透過水量は著しく減少します。これは単純な線形増加ではなく、その影響は非常に大きいものです。その根底にある科学的原理は主に以下の2点に関係しています。

1. 水の粘度の変化

これが主な理由です。低温では水分子がより強く結合するため、流動性が低下し、粘度が高くなります。高粘度の冷水は、非常に小さな孔（約0.0001マイクロメートル）を通過する際に、より大きな抵抗を克服する必要があります。 Ro膜それによって、当然ながら流量が遅くなり、単位時間あたりの透過液量が減少する。

逆に、温度が上昇すると、水分子の活性が高まり、粘度が低下して「滑りやすくなる」ため、膜の細孔をより容易かつ迅速に通過できるようになり、透過液量が増加する。

2. 膜材料特性の変化

RO膜自体（通常はポリアミド複合材料）は、ある程度の温度感受性を持っています。温度が上昇すると、ポリマー膜の細孔構造がわずかに膨張し、細孔がわずかに開きます。これにより、水の抵抗がいくらか低下し、透過流量がさらに増加し​​ます。

ROシステムの設計と運用において、温度補正係数（TCF）は重要な概念です。

ROシステムの定格透過流量は、通常、標準給水温度（最も一般的なのは25℃）に基づいて算出されます。実際の透過流量と標準透過流量の関係は、経験式を用いて計算できます。

実際の透過流量 = 標準透過流量 × TCF

TCFは通常、指数式を用いて計算され、一般的には次の形式で表される。

TCF = exp[K × (1/(273+T) - 1/298)]

ここで、Tは実際の供給水温度（℃）、Kは膜材料に関連する定数（通常2000～3000）、298は標準温度25℃に対応するケルビン温度（273+25）です。

一般的に、25℃を基準とした場合、温度が1℃低下するごとに、透過流量は約2～3%減少します。逆に、温度が1℃上昇するごとに、透過流量は約2～3%増加します。

水温がシステム運用に及ぼす影響と対策

冬季の水流量低下：これは最も一般的な問題です。冬季の水温低下により、浸透水流量が著しく不足し、水需要を満たせない可能性があります。解決策は以下のとおりです。

給水予熱器の設置：電気または蒸気を使用して給水を15～20℃以上に加熱することで、この問題を大幅に軽減できます。

膜要素の数を増やす：初期システム設計段階で想定される最低水温に基づいて膜の数を設計するが、これは初期投資を増加させる。

運転圧力の上昇：高圧ポンプの圧力を一時的に上昇させて、高粘度の冷水を膜に「強制的に」通しますが、これはエネルギー消費量を増加させ、膜の汚染を悪化させる可能性があります。

夏季の高水流問題：水温の上昇と水生産量の増加は一見良いことのように思えますが、潜在的なリスクも伴います。

過剰な回収率：システム回収率（製品水／供給水）が過度に高いと、濃縮液側の塩濃度が急激に上昇し、スケールや膜の汚染を引き起こしやすくなります。

膜脱塩速度の若干の低下：水温が過度に高い場合、水分子の動きが激しくなりすぎて、膜を通してより多くの塩イオンが運ばれ、結果として生成水の水質（導電率）がわずかに低下する可能性があります。RO膜には通常、最高使用温度制限（一般的に45℃）があります。