公害防止管理者の過去問｜令和3年 汚水処理特論 問７ 問題と解説

問題７

問題７の解答

正解は「５」です。

問題７の解説

この問題は、ナノろ過（NF）と逆浸透（RO）を「何がどの程度除去できるか」「どれくらいの圧力が必要か」という基本整理で判断する問題です。結論から言うと、NFは一般にROより“低い圧力”で運転され、食塩（NaCl）の除去率はROほど高くありません。したがって、5が誤りになります。

まず、用語を最小限で整理

• 浸透（osmosis）：半透膜をはさんで「薄い側→濃い側」へ水が移動する現象。U字管に半透膜を入れると水位差ができ、これを止めるのに必要な圧力が浸透圧です。
• 逆浸透（RO）：浸透圧より大きい圧力を濃い側にかけ、水の移動方向を逆にして、水を取り出す（脱塩できる）方法です。
• ナノろ過（NF）：ROとUFの中間的な膜で、ROほど強い脱塩はしないが、用途によって有効（例：硬度成分や一部有機物の低減）。NFは「低圧RO（ルーズRO）」と呼ばれることもあります。

各選択肢の検討

1. 逆浸透法は、 水は透過するが、溶質はほとんど透過しない逆浸透膜(半透膜)を用いる膜処理法である。

正しい。ROは半透膜に圧力をかけて水を透過させ、溶質の透過を強く抑えることで脱塩・高度処理を行います。

2. U字型の管…希薄溶液側から濃厚溶液側に水が移動して水位差が生じる。

正しい。浸透の基本現象そのものです（薄い側→濃い側へ水が移動）。

3. U字型の管…濃厚溶液側に一定以上の圧力をかけると…希薄溶液側に移動させることができる。

正しい。浸透圧を上回る圧力をかけて水の流れを逆転させるのが「逆浸透」です。

4. 実用化されている逆浸透膜には、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド系などが用いられる。

正しい。RO膜材料として、（歴史的に）酢酸セルロース系、現在主流として芳香族ポリアミド系（複合膜）が広く用いられることは、公的資料でも整理されています。

5. ナノろ過法は、逆浸透膜より操作圧力が高くなるが、塩化ナトリウムの除去率を高めることができる。

誤り。ここは「圧力」と「NaCl除去」の両方が逆です。

• 操作圧力：国土交通省の膜処理技術資料の表では、NFの操作圧は「100kPa～数MPa」、ROは「MPa～10MPa」と整理され、一般にROの方が高圧です。
• NaCl除去率：水道技術研究センター（JWRC）のNF膜に関する報告でも、NFは「NaClの阻止（除去）性能はROほど高くない」と明確に述べられています（NFの定義例としてNaCl阻止率が90%以下等も示されています）。

したがって「NFの方が高圧」「NFの方がNaCl除去率を高められる」という記述は不適切で、5が誤りです。

問題を解くポイント

1. まず浸透→逆浸透の方向を言葉でイメージする（薄い→濃いが浸透、圧力で逆向きがRO）dupont.com
2. 圧力は基本的に RO ＞ NF（脱塩を強くやるほど圧力が要る）。
3. NaClの除去は基本的に RO ＞ NF（NFは一価塩の阻止がROほど高くない、が頻出）。