3.2.1 薄膜材料及薄膜模組
薄膜材料及薄膜模組 薄膜材料及薄膜模組 薄膜材料及薄膜模組
薄膜模組由 GE Osmonics SEPA CFII (USA)所生產，為掃流式平板模組，薄膜 材料由中原大學薄膜中心所提供不同平均孔徑大小之疏水性 PTFE 薄膜及其改質 後親水性之 PTFE 薄膜，由表 3-1 所示。HPO PTFE-1、HPI PTFE-1、HPO PTFE-2 及 HPI PTFE-2 分別代表 0.1 µm 疏水性(hydrophobic, HPO) polytetrafluoroethylene (PTFE)薄膜及其改質後 0.1 µm 親水性(hydrophilic, HPI) PTFE 薄膜、0.75 µm 疏水 性 PTFE 薄膜及其改質後 0.91 µm 親水性 PTFE 薄膜。疏水性 PTFE 薄膜在過濾
試驗前會以乙醇浸泡以去除薄膜在製作過程中表面所殘留之化學物質，接著以去 離子水沖洗掉薄膜表面殘留之乙醇。實驗進行以掃流式平板模組為主要設備，進 流 水 直 接 進 入 至 模 組 中 ， 經 薄 膜 過 濾 後 所 產 生 滲 濾 液 (permeate) 及 濃 縮 液 (concentrate)分別收集。進流水水量維持在每分鐘 0.8 公升，透膜壓力固定 0.5 bar，
過濾液以電子天平即時監測，整套模組的控制與電腦連線擷取實驗數據。圖 3-2 為掃流式平板模組測試裝置在寶山給水廠之全景照，圖 3-3 為薄膜平板測試模組 近照，圖 3-4 為利用掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM)觀察空 白薄膜表面。
表 3-1 實驗薄膜基本性質
class membrane pore diameter
(µm)
effective area (cm2)
MF
HPO PTFE-1 0.10
140 HPI PTFE-1 0.10
HPO PTFE-2 0.75 HPI PTFE-2 0.91
圖 3-2 掃流式掃流式平板模組測試裝置在寶山水廠之全景
圖 3-3 掃流式平板薄膜模組
平板模組測試裝置在寶山水廠之全景
圖 3-4 以 SEM 觀察乾淨薄膜表面(a) HPI PTFE-1、(b) HPI PTFE-2、
(c) HPO PTFE-1、(d) HPO PTFE-2
3.3 水質分析儀器及方法 水質分析儀器及方法 水質分析儀器及方法 水質分析儀器及方法
3.3.1 濁度分析方法
濁度分析方法 濁度分析方法 濁度分析方法
本實驗室所使用之濁度計為 WTW 公司所製，型號為 Turb 555，採鎢絲燈光 源，適用分析濁度範圍為 0.02-1750 NTU。在濁度測定前須先開機三十分鐘以上，
確保濁度計光源穩定後，再利用其標準液進行校正後即可分析樣品。
3.3.2 總有機碳分析分析
總有機碳分析分析 總有機碳分析分析 總有機碳分析分析
總有機碳(total organic carbon, TOC)常被用來做為有機物評估指標，因其為綜 合性評估，可做為 NOM 濃度高低參考值。本次實驗採用 SIEVERS TOC M800 儀
(a) (b)
(c) (d)
器分析，儀器主要原理為利用氧化劑及酸劑將有機物氧化成二氧化碳，薄膜的電 導方法中，其專利之薄膜可以隔離干擾離子，而只分析到 CO2，得到更加準確的 TOC 值。若使用儀器分析低 TOC (＜50 ppb)在使用前需先進行歸零校正(TC zero offset)，而在一般情況下則需進行 TC 校正，將 0.212 g 無水磷苯二甲酸氫鉀 (anhydrous potassium hydrogen phthalate, KHP)溶於 100 ml 去離子水中以配置成 1000 mg/L 之 TOC 標準液，再稀釋成檢量線所需之濃度以進行 TC 校正及配製 Na2CO3標準液校正 IC 常數。
3.3.3 UV254 吸光值
吸光值 吸光值 吸光值
水中天然有機物其芳香族類發色基的共軛雙鍵在波長 254 nm 的光線下有吸 收現象，在不同的有機物濃度會有不同的吸光值，而可以定量出有機物的濃度，
實驗前先以去離子水作零點校正，實驗時以固定 254 nm 波長進行量測，量測水 樣經過薄膜處理前後的吸光值，便可求得有機物之去除效率，其值除上 DOC 為 SUVA 值(specific ultraviolet absorption)，被用來推測有機物中芳香族的含量，本 實驗室採用分光光度計機型 UV/Vis Spectrophotometer, Metertech SP-8001，
採用之石英管其光徑為 1 cm。
3.3.4 高效能液相層析儀
高效能液相層析儀 高效能液相層析儀 高效能液相層析儀－ － －分子大小層析排斥法 － 分子大小層析排斥法 分子大小層析排斥法 分子大小層析排斥法
利用高效能液相層析儀(HPLC, Waters Alliance 2695)裝載分析級管柱(TSKgel G3000SWXL, Tosoh, Japan)並配合光電二極體陣列偵測器(photodiode array detector, PDA )進行全波長分析。控制系統為 Waters 所生產 Empower 2 之介面軟體。
HPLC-SEC 移動相(mobile phase)為 0.0024 M Na2HPO4及 0.0016 M NaH2PO4混合 成 pH 6.8 再添加 Na2SO4至離子強度 0.1M 之磷酸緩衝液，流速設定 0.8 ml/min。
分析管柱為 TSKgel G3000SWXL之內徑、長度、平均粒徑及孔洞大小分別為 7.8 mm、
30 cm、5 µm 與 250 Å，其內部填充具親水性表面之矽膠(Silica gel)，其質地堅硬
之球狀矽膠具有低吸附與均勻孔洞等優點，注射體積為 50 µl ，水樣採集後先調 整 pH 到 6.8 再過 0.2 µm 之醋酸纖維膜(cellulose acetate, Millipore)後，隨即上機。
為了得知未知產物之分子量分佈，一般會以一系列已知分子量且分佈狹窄之高分 子聚合物作為標準品，建立檢量線。本實驗採聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG, Fluka)作為標準品，分子量分別選用 20000、8000、4000、2000 及 400 Da，將標 準品以 DI 水稀釋成 1 wt.%水溶液後靜置一天後使用，由各標準品 HPLC-SEC 圖 譜可得其停留時間與分子量之關係式。根據 HPLC-SEC 之原理，基於分子與膠凝 體間無任何交互作用之前提下，大分子相較於小分子不易進到膠體孔洞中，而在 相對短的時間內被偵測到，因此在本實驗中 20000 Da 在最短的時間內被偵測到 (約 8.987 mins)，而分子量最小之 400 Da，則接近 15.517 mins 才被偵測到。
3.3.5 雷射奈米顆粒
雷射奈米顆粒 雷射奈米顆粒 雷射奈米顆粒/界達電位及分子量量測儀 界達電位及分子量量測儀 界達電位及分子量量測儀 界達電位及分子量量測儀
為英國 Malvern 公司製造，型號為 Zetasizer Nano-ZS，適合量測儀低濃度顆 粒之水樣，所能分析之粒徑範圍為 3 nm-10 µm。在量測前需以去離子水清洗樣品 槽，樣品置入前避免氣泡產生影響量測。
3.3.6 葉綠素
葉綠素 葉綠素 葉綠素 a 分析 分析 分析 分析
參考環檢所公告之 NIEA E508.00B 之方法 ，每次固定一升水樣經玻璃纖維 濾膜過濾後，在低光源下將濾膜浸泡於 10 ml 的 90%乙醇溶劑中，固定溫度 60
℃三十分鐘以萃取其中葉綠素 a，再將其置入離心機，以 4000 g 離心十五分鐘，
接著再以分光光度計分別量測萃取液經鹽酸酸化前後之吸光值，最後再以吸光值 帶入公式計算水樣中葉綠素 a 之含量。