膜分離法の種類と違い（MF・UF・NF・RO）

膜分離法は、水を膜に通し、膜を通れるもの（水）と通れないもの（不純物）に分ける処理です。

ろ紙でこすイメージに近いですが、膜の孔は目に見えないほど細かく、その孔の大きさによって、どこまで小さいものを止められるかが変わります。

そこで、孔の細かい順に4種類を一直線で押さえるのが、いちばんの近道です。

精密ろ過（MF）｜いちばん孔が大きい

精密ろ過（MF：Microfiltration）とは、4つの中でいちばん孔が大きい膜で、懸濁粒子（濁り）や細菌などの比較的大きいものを除去する方法です。

水道水のろ過や、活性汚泥と処理水を分ける用途（後述の膜分離活性汚泥法）などで使われます。

孔が大きいぶん、必要な圧力は低くてすみますが、イオンのような小さなものは止められません。

限外ろ過（UF）｜高分子・コロイドを止める

限外ろ過（UF：Ultrafiltration）とは、MFより孔が細かい膜で、たんぱく質などの高分子やコロイドを除去する方法です。

MFでは通り抜けてしまう、より小さな粒（コロイド状の有機物など）を止められます。

ナノろ過（NF）｜逆浸透より少しゆるい

ナノろ過（NF：Nanofiltration）とは、逆浸透より少し孔が大きい膜で、逆浸透に比べて低い圧力で使える方法です。

そのぶん、食塩（塩化ナトリウム）のような小さな1価のイオンの除去率は逆浸透より低くなります。

「逆浸透ほど厳しくないが、ある程度の硬度成分や有機物は除ける」位置づけです。

逆浸透（RO）｜イオン・塩類まで除去

逆浸透（RO：Reverse Osmosis）とは、4つの中でいちばん緻密な膜で、イオン（溶けている塩類）まで除去できる方法です。海水の淡水化が代表例です。

ふつう、濃い水と薄い水を膜で仕切ると、水は薄いほうから濃いほうへ移動します（浸透）。逆浸透は、これと逆向きの動きをさせる方法です。

濃い水の側に浸透圧より高い圧力をかけると、水だけが膜を通って薄い側（きれいな水の側）へ移動します。塩類は膜に止められて濃い側に残ります。

いちばん小さいものまで止めるため、必要な圧力は4つの中でいちばん高くなります。

4つの違いを一覧で

孔の細かい順に並べると、除去できるものと必要な圧力の関係がはっきりします。

電気透析は「ふるい」ではない

膜を使う処理でも、電気透析はここまでの4つとは原理がまったく違います。

電気透析とは、イオン交換膜と電気（電圧）を使って、水中のイオン（溶けている塩類）だけを引き抜く方法です。

孔の大きさでこし取るのではなく、プラス・マイナスのイオンを電気の力で膜の向こうへ移動させて分けます。

そのため、溶けている塩類（イオン）を除くのが電気透析の役割で、逆に、電気を帯びていないコロイドや有機物は除けません。

汚水処理特論での問われ方

膜分離法は、汚水処理特論で、各膜の除去対象・操作圧力の大小関係として問われます。

定番は「精密ろ過は懸濁粒子や細菌の除去」「ナノろ過は逆浸透より操作圧力が低く、塩化ナトリウムの除去率が低い」といった、並び順に沿った正しい記述です。

令和7年度の汚水処理特論（問7）では、「電気透析は溶解塩類（イオン）を除去できない」とする記述が誤りとして出されました。電気透析はむしろイオン（溶解塩類）を除くのが役割で、コロイドや有機物のほうを除けない、という向きが正しい判断です。

理解度チェック

まとめ

膜分離法は、孔の細かさで除去できるものが決まります。

精密ろ過（MF）→限外ろ過（UF）→ナノろ過（NF）→逆浸透（RO）の順に孔が細かくなり、除去できるものが小さくなる一方、必要な圧力は高くなります。逆浸透はイオン・塩類まで除けます。

電気透析だけは「ふるい」ではなく電気でイオンを抜く別原理で、溶解塩類を除く処理です。

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