實驗方法

本研究為瓶杯混凝實驗結合薄膜過濾程序來移除廢水中的矽酸，並以薄膜出 流水質檢測分析之數值，以 ROSA 程式進行預測計算 RO 之水回收率，其實驗方 法分別敘述如下。

※原水水質配製

利用Cabot公司製造之CMP Oxide Slurry或矽酸鈉(Na2SiO3‧9H2O)加入純水 中，模擬配製實廠CMP廢水性質，其水質分析項目為pH、濁度、矽酸濃度及粒徑 大小。

1. 瓶杯混凝實驗

(1) 最佳操作 pH

決定不同的混凝劑(PACl、Alum 及 Mg 鹽)在不同 pH 值下移除水中矽酸之最 佳pH 值，PACl 及 Alum 選擇的操作 pH 值範圍為 5、6、7、8、9、10，鎂鹽選定 的操作pH 值範圍為 5、6、7、8、9、10、11 及 12。實驗進行中以人工配製的原 水加入定量的混凝劑量後，調整水樣之pH 值，以轉速 200 rpm 的速度進行快混 攪拌1 分鐘後，再以轉速 40 rpm 的速度進入慢混並持續攪拌 20 分鐘；慢混停止 後，將水樣靜置 10 分鐘後取其上澄液，以 0.45 µm 濾膜過濾後進行矽酸濃度的量 測，以移除矽酸濃度效果最好的操作pH 決定為最佳操作 pH 值。

(2) 最佳混凝劑種類

加入不同混凝劑(PACl、Alum 及 Mg 鹽)，在其各自最佳的操作 pH 值下進行 實驗，決定對於移除水中矽酸效果最佳的混凝劑種類。實驗進行中以人工配製的

並持續攪拌20 分鐘；慢混停止後，將水樣靜置 10 分鐘後取其上澄液，以 0.45 µm 濾膜過濾後進行矽酸濃度的量測，以移除矽酸效果最好的決定為最佳混凝劑種 類。

(3) 加藥劑量

以最佳的混凝劑種類於最佳 pH 操作下，改變其混凝劑劑量進行實驗。實驗 進行中以人工配製的原水加入不同劑量(30、60、90、120、150 mg/L)之混凝劑後，

調整水樣於最佳操作之 pH 值，以轉速 200 rpm 的速度進行快混攪拌 1 分鐘後，

再以轉速40 rpm 的速度進入慢混並持續攪拌 20 分鐘；慢混停止後，將水樣靜置 10 分鐘後個別取其上澄液，以 0.45 µm 濾膜過濾後進行矽酸濃度的量測。

2. 前處理配合薄膜過濾

以瓶杯混凝試驗在不同劑量處理後，直接經薄膜過濾時，觀察其通量變化與 進行長期過濾之出流矽酸濃度的量測。

(1) 薄膜通量試驗

以不同鎂鹽劑量(0、30、90 及 150 ppm)，在 pH 11 的操作下對氧化層人工原 水進行混凝前處理後，直接進流以薄膜過濾，在進行薄膜過濾前先進行一次清水 通量的試驗，清水試車完成後，即可進行不同劑量處理之通量測量，於出流口處 收集過濾出流水，並每隔一段固定時間記錄其出流水累積體積(mL)，以計算其通 量值。在每次進行個別劑量之通量試驗前，需先進行一次清水通量的測量，以扣 除其誤差值，且在進行下個劑量的通量試驗前，需以高溫(30 ~ 40℃)之鹼劑(pH ≈ 11 ~ 12)來反覆清洗薄膜，將薄膜中阻塞的物質及膜上的所吸附的物質洗出溶出，

直至清水通量值回復初始的標準即可進行下一個劑量之通量試驗。

(2) 矽酸吸附薄膜量之計算

以1L為處理單位，於pH 11 下以不同鎂鹽劑量(0、30、60、90、120 及 150 ppm) 下對氧化層人工原水進行混凝前處理，前處理完成後對其處理水樣進行矽酸濃度 的量測，此為經鎂鹽混凝所得之矽酸處理效果。經沉澱後截取其上澄液部分的水 樣體積(V0)後，進流以薄膜過濾之，將濃縮液(Concentrate)及過濾液(Permeate)分 開收集之，過濾完成後記錄其個別體積及測量其矽酸之濃度，利用Mass balance 公式來計算其被阻留於薄膜系統中之矽酸量。

Permeate (V₁)

Concentrate (V₂)

V₀ Treated Water

X

Treated water DS × Total V = (Permeate DS × V1) + (Concentrate DS × V2) + X 其中V0 ≈ V1 +V2

X：被吸附在薄膜上的矽酸量 (mg)

(3) 長期過濾之矽酸濃度變化

以不同鎂鹽劑量(0、30、60、90、120 及 150 ppm)，於 pH 11 下對氧化層人 工原水進行混凝前處理，前處理完成後直接進流薄膜進行過濾，在過濾期間每隔 一固定時間間隔取其出流水樣，進行矽酸濃度的量測。每次進行試驗完成後，需 以高溫(30 ~ 40℃)之鹼劑(pH ≈ 11 ~ 12)清洗薄膜，將薄膜內之阻塞物質及滯留於 薄膜過濾系統中之矽酸洗出，直至薄膜出流水中矽酸濃度低於1 mg/L，才可進行 下一個劑量之試驗。