逆滲透過程已被證明是去除海水中的鹽分和增加獲得清潔水的最先進方法。其他應用包括廢水處理和能源生產。現在，一個研究小組在一項新的研究中揭示，對逆滲透如何工作的標準解釋--一個已經被接受了50多年的解釋--是根本錯誤的。
逆滲透是1960年代開始投入使用的技術，通過讓水通過半透膜來去除水中的鹽分和雜質，半透膜允許水通過，而阻擋污染物。
研究人員使用了溶液擴散理論。該理論假設水分子通過濃度梯度的方式溶解和擴散過膜：在高濃度一邊如加壓，便能把以上提及的滲透效應停止並逆轉，使水的份子從高濃度迫往低濃度的一邊，把水淨化。
簡單的說，就是在原水一方施加大於逆滲透之壓力時，即產生逆滲透作用，此時溶解與非溶解的無機鹽、重金屬、有機物、菌體、顆粒等無法通過半透膜，僅水分子及較小分子之鹽類滲過薄膜，流向淨水之一邊而污染成份濃縮於原水。
原水逐漸濃縮，施加之壓力必須逐漸提高，直到無限大。實際操作時，將濃縮水排掉，繼續供入原水，以保持恆定之壓力，即可達到逆滲透之目的。
儘管這溶液擴散理論已經被廣泛接受了50多年，甚至在教科書中也有教授，但斯特林化學和環境工程教授Elimelech說他長期以來對這一理論有疑問。
他的研究小組進行了實驗和電腦模擬，證明反滲透是由膜內的壓力變化驅動的，而不是濃度梯度。這一發現挑戰了已經傳授了50多年的傳統認識，並可能導致反滲透在海水淡化、廢水處理和能源生產等應用中的更有效使用。
Elimelech說：「一些假設沒有任何意義。例如，他說，該理論部分是基於跨膜的壓力是恆定的想法。每當你有水流過任何多孔材料時，總是會產生壓力下降。」
為了更好地瞭解所涉及的物理學，研究小組--包括來自威斯康星大學麥迪遜分校和德州理工大學的科學家--做了一個實驗和電腦模擬的組合。具體來說，他們使用了分子運動的模擬，這表明水的運輸是由膜內壓力的變化驅動的。他們進一步表明，水分子以叢集的形式穿過膜上的孔隙網路。這與基於溶液-擴散模型的傳統理論形成了對比，後者假設水分子在膜中相互分離。
作為對電腦模擬的補充，科學家們進行了實驗，使他們能夠觀察水通過膜的情況。結果顯示，水滲透膜的方式取決於膜孔的大小、水分子的大小和水的粘度。這也與溶液-擴散模型不一致。
總的來說，模擬和實驗表明，逆滲透不是由分子濃度驅動，而是由膜內的壓力變化驅動。
Elimelech說，由於以前與逆滲透有關的測量是基於對它在分子水平上的錯誤理解，許多推動該領域發展的嘗試都陷入了死胡同。他說，有一個更準確的理論來解釋逆滲透，可以為開發更有效的材料和技術來改善這一過程開闢道路。
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