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反滲透(RO)法是可達到90%～99%雜質去除率中最經濟的方法。RO膜的濾孔結構較UF膜還要致密，RO膜可去除所有的顆粒、**以及分子量大于300Dalton的有機物(包括熱源)。
如圖所示，當兩種不同濃度的溶液，由一個RO膜隔開時，滲透現象會自然發生。滲透壓將水壓過RO膜，水將濃度較高的溶液稀釋，**造成濃度平衡。在水純化系統中，施加壓力于高濃度的溶液中，以抗衡滲透壓。如此迫使得純水由高濃度的液體通過RO膜，并可加以收集。由于RO膜致密度極高，因此，產出的水流很慢，需要經過相當的時間，貯水箱內才會有足夠的水量。
RO膜可執行離子排除，使得只有水可通過RO膜，其余所有的離子及溶解的分子都被截留，并加以排除(包括鹽類和糖)。RO膜以電荷反應將離子排除，帶電荷愈大，排除性愈高，所以RO膜幾乎可排除所有的(>99%)強離子性的高價離子，但是，對于弱離子性的單價離子(如鈉離子)的效果只有95%。不同的進水需要不同種類的RO膜，RO膜包括由乙酸纖維酯制成，或是以聚硫胺與聚砜基質的混合薄層聚合物。
如果以原水水質及產水水質為基準，經過適當設計后，RO是將自來水純化的最經濟**方法。RO同時也是試劑級純水系統**的前處理方法。
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