摩擦は抵抗です。 この場合、何かが膜を通過するのがどれだけ難しいかを示しています。 耐水性の低い膜を設計すると、 もっと 塩やその他の除去したいものへの耐性があれば、潜在的に少ない作業でよりクリーンな製品が得られます。
しかし、別のグループがよりシンプルなモデルを導入した 1965 年に、そのモデルは棚上げされました。 モデル. これは、膜のプラスチックポリマーが高密度で、水が通過できる孔がないことを前提としていました. また、摩擦が役割を果たすこともありませんでした。 代わりに、塩水溶液中の水分子がプラスチックに溶解し、反対側から拡散すると推定しました。 そのため、これは「解拡散」モデルと呼ばれます。
拡散とは、より濃縮された場所からより濃縮されていない場所への化学物質の流れです。 コップ一杯の水に広がる染料の滴、またはキッチンから漂うニンニクの匂いを考えてみてください. 濃度がどこでも同じになるまで平衡に向かって移動し続け、ストローを通して水を吸引するような圧力差に依存しません.
モデルはうまくいきませんでしたが、エリメレクはいつもそれが間違っているのではないかと疑っていました。 彼にとって、水が膜を通って拡散することを受け入れることは、奇妙なことを暗示していました。それは、水が通過するときに個々の分子に分散したということです。 「どうしてですか？」 エリメレクは尋ねます。 水分子のクラスターを分解するには、 トン エネルギーの。 「水を膜に入れるには、水を蒸発させる必要があります。」
それでもフックは、「20 年前は、それが間違っていると示唆することは忌み嫌われていました」と述べています。 フックは、逆浸透膜について話すとき、あえて「細孔」という言葉を使うことさえしませんでした。 「何年もの間、私はそれらを『相互接続された自由体積要素』と呼んできました。」
過去 20 年間、高度な顕微鏡を使用して撮影された画像は、Hoek と Elimelech の疑問を補強してきました。 研究者 発見した 淡水化膜に使用されるプラスチックポリマーは、結局のところ、それほど高密度でも無孔でもありません. それらは実際には相互接続されたトンネルを含んでいますが、それらは直径が約 5 オングストローム、または 0.5 ナノメートルのピークであり、非常に小さいものです。 それでも、1 つの水分子の長さは約 1.5 オングストロームなので、水分子の小さなクラスターが一度に 1 つずつ移動するのではなく、これらの空洞を通過するのに十分な余地があります。
約 2 年前、Elimelech は解決策拡散モデルを廃止する時が来たと感じました。 彼はチームと協力しました。エリメレクの研究室のポスドクであるリー・ワンは、実際の測定を行うために小さな膜を通る流体の流れを調べました。 ウィスコンシン大学マディソン校の Jinlong He は、圧力が塩水を膜に押し込むときに分子スケールで何が起こるかをシミュレートするコンピューター モデルをいじくり回しました。
溶液拡散モデルに基づく予測では、膜の両側で水圧が同じになるはずです。 しかし、この実験では、チームは膜の入口と出口で圧力が異なることを発見しました。 これは、単純な拡散ではなく、圧力が膜を通る水流を駆動することを示唆しています。