影響不織布薄膜過濾阻抗之因素

較小。過濾時的阻抗會增加。但是，當操作通量持續增加至6.0 m³/m²/day 時，不同pH 值對過濾阻抗之影響程度已不顯著，反而在高操作通量時，過 膜牽引力(drag force)增大，會讓不織布薄膜表面形成較為緊密的多孔性過 濾層，進而觀察到過濾阻抗較大且不同pH 值間差異性不大之結果。

2.

在懸浮式光觸媒系統中，除非光觸媒濃度太高造成遮光影響效果^[77]，光 觸媒濃度越高，分解污染物效果越好。在光觸媒及不織布薄膜複合系統中，

除希望增加光觸媒濃度以提高處理效率外，不同光觸媒濃度對過濾行為之 影響程度，必須加以釐清，以避免過濾阻抗增加，引發薄膜積垢現象。圖 27 所 示 為 不 同 光 觸 媒 濃 度 對 過 濾 阻 抗 之 影 響 程 度 。 在 操 作 通 量 為 3.0 m³/m²/day 時，不同光觸媒濃度(250-3000 mg/L)對不織布薄膜過濾阻抗影 響程度不大。Mozia 等人^[20]發現光觸媒濃度介於100 至 500 mg/L 之間，對 於光觸媒及微孔薄膜複合系統過濾阻抗影響不明顯。而 Sopajaree 等人以 光 觸 媒 結 合 UF 薄膜之複合系統之研究，使用光觸媒濃度範圍介於 500-3000 mg/L 時，發現光觸媒濃度越高時，薄膜操作通量衰減程度越嚴 重^[77]。此現象發生於使用操作通量均遠低於3.0 m³/m²/day 時，與本研究使 用光觸媒與不織布薄膜之複合系統之結果不同。最大差異點為本研究使用 之薄膜孔洞較大且相互之間連通，薄膜表面並會形成多孔性過濾層^[78]。故 在適當操作通量下如3.0 m³/m²/day，即使水溶液光觸媒濃度不同，只要提 供適當空氣強度避免過濾層之厚度增加，將可以獲得光觸媒濃度效應對過 濾阻抗影響不明顯之結果。由實驗數據發現，當空氣強度維持一定（0.14

0.01 0.1 1

2.5 4.5 6.5 8.5 10.5

pH F ilt ra tio n re sis ta n ce ( 1 0

m

)

6 5 4 3 2

1 m^3/m^2/day

圖 26 薄膜過濾阻抗與不同 pH 值之關係

TiO2 劑量 = 1000 mg/L, 薄膜孔洞大小 = 2.0 µm, 空氣強度 = 8.4 m³/m²/hr, 過濾時間 = 2 hrs

0.01 0.1 1 10

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Concentration of TiO

(mg/L) F ilt ra tio n re si st en ce ( 1 0

m

)

3 m3/m2/day 4

5 6

250

圖 27 薄膜過濾阻抗與不同光觸媒濃度之關係

空氣強度 = 0.14 m³/m²/min, 薄膜孔洞大小 = 2.0 µm,過濾時間 = 2 hours，pH = 8.5

3.

由於不織布薄膜孔洞較大及相互連通，故來自薄膜本身之過濾阻抗相當 低。不織布薄膜之過濾阻抗主要來自濾餅層(cake formation)、薄膜孔洞縮 小(pore narrowing)及薄膜孔洞阻塞(pore blocking)。在壓力為驅動力之薄 膜過濾模式，濾餅層之過濾阻抗與濾餅層厚度呈正向關係^[79]，當厚度越厚，

過濾阻抗越大。濾餅層厚度則取決於薄膜表面空氣強度提供之掃流流速及 操作通量兩者間相互作用力。當掃流流速作用力大於操作通量作用力時，

濾餅層厚度可以維持或減少，避免過濾阻抗增加，反之亦然。圖28 顯示空 氣強度與薄膜過濾阻抗之變化。由圖中可以發現，當操作通量為 3.0 m³/m²/day 或更低時，不同空氣強度對薄膜過濾阻抗之影響程度不明顯，

表示在此操作通量之作用力與空氣強度提供掃流速度作用力之間可以達到 平衡及維持濾餅之厚度而不會造成過濾阻抗增加 ^[80]。當操作通量增加至4 m³/m²/day 或更高時，在低空氣強度條件下，薄膜過濾阻抗有增加趨勢，

表示此時濾餅層厚度開始增加，且操作通量越大，濾餅層厚度越厚，過濾 阻抗也越大。另外，空氣強度太大且在高操作通量之條件下，過濾阻抗亦 有增加之現象，此與聚集後光觸媒二級顆粒，在較大空氣強度作用下，由 奈米顆粒聚集之二級顆粒容易被打破成較小顆粒，這些較小顆粒在較大操 作通量之下，容易進入薄膜孔洞之間形成所謂薄膜孔洞阻塞或薄膜孔洞縮 小現象，或於薄膜表面形成較緻密過濾層，造成過濾阻抗上升現象。此結 果與Wisniewaki 等人觀察到曝氣強度太大，使生物膠羽解體進而造成過膜 操作壓力增加之現象類似^[81]。

0.01 0.1 1 10

0 0.07 0.14 0.21

Aeration intensity (m

/m

/min) F ilt ra tio n re si st en ce ( 1 0

m

)

1 m3/m2/day 2

3 4

5 6

0.02

圖 28 薄膜過濾阻抗與不同空氣強度之關係

TiO2 劑量 = 1000 mg/L, 薄膜孔洞大小 = 2.0 µm, 過濾時間 = 2 hours , pH 8.5