實廠原水對薄膜過濾之影響

本次研究採用的進流水為寶山給水廠未經任何處理之原水，為比 較兩種薄膜過濾情形及積垢物特性，分別使用了孔徑大小均為 30K

Da 的聚砜膜(polysulfone, PSF)及聚偏氟乙烯(polyvinylidene difluoride, PVDF)。在進行薄膜平板模組測試前，原水先經由 5µm 及 1µm 濾芯

預處理，以去除較大的顆粒；進行過濾時，進流水水量維持在每分鐘

0.8 公升，透膜壓力(transmembrane pressure)固定在 2 bar，過濾液之

收集以電子天平即時監測由電腦擷取數據。

圖 4-1 為兩種薄膜分別過濾 200 小時的通量下降情形；PS 膜初始 通量為 16.6 L/m²

·h，PVDF 膜初始通量為 28.2 L/m

²

·h，由通量曲線可

看出 PVDF 膜在同樣時間的下降通量較 PS 膜來的大，且在過濾前一 個小時的下降通量 PVDF 膜也較 PS 膜大，但兩種膜在過濾 25 小時 後通量變化漸趨平緩，50 小時過濾後，PVDF 膜滲流率剩 20%；同樣 時間，PS 膜還有約 40%的滲流率，在 50 小時過濾至 200 小時過濾時 程並無較明顯的通量下降情形。兩種薄膜分別利用接觸角 (contact

angle)試驗判別乾淨薄膜表面的親疏水性，PS 膜為 74°，PVDF 膜為

94°；初步推測因 PVDF 膜較為疏水且薄膜表面結構及化學性質，如

官能基特性不同，故較 PS 膜容易造成積垢且通量下降嚴重，其中也 與進流水的分子大小及組分特性相關。(Fan et al., 2001; Gray et al., 2008)

4.1.1 DOC 去除率

經薄膜過濾後的水質處理效率方面，薄膜過濾在不同時程下，觀 察 UF 薄膜對有機物去除效率探討，分別針對 DOC 去除率、UV254

去除率(芳香族去除效率)及濁度去除效果討論。

圖 4-2 為 PS 膜與 PVDF 膜隨時間過濾 DOC 截留率變化情形，無 論在任何過濾時程下 PS 膜比 PVDF 膜有較佳的 DOC 去除率。在 50 小時以後所分析得到 DOC 去除率較 25 小時的去除效果大很多，觀察 通量曲線可以發現無論是 PS 膜或是 PVDF 薄膜在 25 小時後的下降 通量急速下降，隨著通量下降可以知道其積垢情形越來越嚴重，由於 薄膜的阻塞使得大量有機物累積於薄膜表面上，使得孔洞減小，其去 除效率反而因薄膜積垢而上升。尤其在 200 小時的去除效率比 100 小 時前高，PS 膜由 31%到 55%，PVDF 膜去除效率由 28%到 41%，期 間薄膜積垢由孔洞阻塞轉為薄膜表面濾餅形成，增加薄膜對 DOC 的 去除效率。

圖 4-1 PS 膜及 PVDF 膜實場過濾滲流率變化

接觸角試驗可知PVDF膜又較PS膜疏水，且其本身薄膜表面物理型態 及孔洞結構不同，推論是原水中含較多類親水性有機物與薄膜電性中 和，使積垢物易阻塞孔洞使通量下降較快且積垢情形較為嚴重，且疏 水酸有機物與帶較負電薄膜產生電荷作用力，使疏水性水源過薄膜有 較低的通量下降及高DOC 去除率。但卻在DOC去除效果卻未較PS膜 佳，其原因為PVDF膜與PS膜本身組成官能基不同，吸附原水中不同 特性的有機物能力也不盡相同。

4.1.2 UV

254與濁度去除率

經薄膜過濾後的水質處理效率方面，以 UV₂₅₄去除率而言，整體 來說在不同時程下，PS 膜較 PVDF 膜有較佳的 UV₂₅₄去除率。同樣

PS 膜與 PVDF 膜隨過濾時程越長，去除效率越來越好，可以推測過

濾時程越長過濾液中疏水性有機物含量越來越少，薄膜表面所截留的 疏水性有機積垢物含量可能變多。

在濁度去除上，從圖 4-3 可知，同樣 PS 膜與 PVDF 膜隨過濾時 程越長，去除效率越來越好，且 PS 膜較 PVDF 膜有較佳的濁度去除 率，由通量衰減程度可知，隨過濾時程變長，薄膜阻塞使大量積垢物

圖 4-2 PS 膜與 PVDF 膜不同時程 DOC 截留率變化

累積於薄膜表面，隨孔洞漸漸減小，去除效率因積垢關係而上升。

由通量曲線可知同樣過濾時間下，PS 膜通量下降速度較 PVDF 快，但由 DOC、UV₂₅₄與濁度去除率來看，並非積垢較為嚴重的 PVDF 膜的去除效率較 PS 膜好，雖然兩種薄膜孔徑相同，但兩者材質薄膜 本身組成官能基特性及其表面結構不同造成吸附特性及處理效能不 同，就整體來說，PS 膜較 PVDF 膜適合處理寶山原水。

圖 4-4 經 PS 膜與 PVDF 膜不同時程濁度截留率變化 圖 4-3 經 PS 膜與 PVDF 膜不同時程 UV₂₅₄截留率變化

在文檔中 原水水質對UF薄膜積垢影響 (頁 50-54)