創新水科技研發服務網

正向滲透(Forward Osmosis, FO)是一種利用自然滲透壓差驅動水分子通過半透膜的水處理技術，由於具備低能耗與高抗污染性等優勢，近年來在全球水處理領域中逐漸受到矚目。與傳統的逆滲透(RO)相比，FO無需高壓操作，對膜材的壓力負荷較低，特別適合應用於高濃度廢水的濃縮與資源回收等應用[1]。
目前，FO技術已廣泛應用於各種領域(見表1)，包括：工業廢水濃縮、海水淡化預處理、食品與製藥低溫濃縮、以及太空與軍用再生水系統等，其中，NASA 的封閉式水循環技術即為典型代表。雖然FO技術展現出高度潛力，但仍面臨若干技術挑戰，包括：驅動液的選擇與回收效率、膜污染與長期穩定性，以及模組化設備的商業化推進等。

隨著膜材料研發持續進步，新型複合膜與仿生膜（如Aquaporin膜）可同時提升水通量與選擇性，而可回收、低毒性的驅動液也成逐漸成為焦點。此外，FO與其他膜技術的整合應用，如FO-RO、FO-MD（膜蒸餾）等混合程序，已逐漸成為提升水處理效率的重要方向。
本團隊開發出一系列具「相變特性」的含磷離子液體作為FO提取液，可依使用環境篩選適用材料。在無廢熱源與室溫環境下，可使用P₁Mal與P₂TMBS作為提取液，在FO操作後因濃度變化產生自發性相變，相變化曲線如圖1。而相變溫度較高的P₁TSO與P₂TSO則適用於具高溫熱源(>50°C)的產業，如鋼鐵業、溫泉業、染整業等。未來可藉由離子液體陰陽離子可調控的特性，針對不同的應用場域設計更具彈性的可相變提取液，以進一步拓展FO技術的應用潛力。

圖 1含磷系列離子液體相圖

根據Market Research Future[4]市場調查報告，FO市場年成長率預估超過13%以上，並於2025年後逐步進入商業應用規模，特別在亞洲高科技製造業與城市水資源循環領域，正向滲透技術發展前景可期。
展望未來，隨著全球對節能與永續水資源管理的需求日益迫切，正向滲透技術的應用潛力將持續受到關注。若能進一步提升驅動液的回收效率、降低系統成本，並結合廢熱再利用與資源回收等策略，FO有望在高濃度廢水處理、再生水製備與循環利用等領域發揮關鍵角色。隨著材料創新與系統整合技術的進展，正向滲透可望從實驗室走向產業實踐，成為新世代節能水處理的重要解方。

參考文獻
[1] Zhao, S., Zou L., Tang C. Y., Mulcahy D. Recent developments in forward osmosis: Opportunities and challenges. Journal of Membrane Science, 396 (2012), 1–21.
[2] Flynn M., Noy A., Kessler J. L., Torrez C. High performance Forward Osmosis membrane element, TechPort (2012), NASA.
[3] Holloway R. W., Childress A. E., Dennett K. E., Cath, T.Y. Forward osmosis for concentration of anaerobic digester centrate. Water Research, 41 (2007), 4005-4014.
[4] Jaiswal C. Report ID: MRFR/CnM/37580-HCR. Market Research Future (2025). Forward Osmosis Market.

撰寫人：許皓翔
技術聯絡人：劉柏逸
連絡電話：(03)5732656
E-Mail：borisliu@itri.org.tw
編輯/校稿：陳幸德/徐靜怡