操作通量及 TMP

5.2.4 光觸媒濃度

在光觸媒及不織布薄膜複合系統中，光觸媒濃度變化將直接影響複合系 統之性能。圖 38 所示為進流速率分別控制在 5、10 和 20 mL/min 時，複 合系統內 SS 濃度隨時間之變化。在低進流速率（5 mL/min）時，反應槽 SS 濃度可以穩定維持在 320 mg/L 左右。但從圖中可以發現隨著進流速率 增加，槽中SS 濃度有下降趨勢。尤其在最大流速(20 mL/min)時，槽中 SS 濃度快速下降至200 mg/L 左右後才穩定下來。由於濾液中幾乎測不到 SS 濃度（殘留濁度亦低於1 NTU 以下），故槽中 SS 濃度減少與不織布薄膜 表面形成多孔性濾餅有關，且進流速率越快（或操作通量越大），濾餅之 厚度越厚，槽中偵測SS 濃度越低。在薄膜表面自行形成多孔性濾餅過濾行 為特徵最早由Oak Ridge Laboratories 研究人員研究孔洞薄膜過濾含氧化 物之膠體顆粒後提出，同時觀察到當濾餅自行形成後，薄膜甚至可以過濾 比薄膜孔洞小之顆粒^[86]。Altman 等人^[87]使用價格相當低廉平板不織布預覆 (precoating)一層水合氧化锆(hydrous zirconium oxide)膠體顆粒作為過濾 層，以去除水中積垢物質。結果發現此過濾層對於有機物去除有少許幫助 及能夠維持穩定出流水水質，而不會造成薄膜快速阻塞。Cai 等人^[88]使用 多孔性聚乙烯(polyethylene) 濾管形成過濾層對二氧化錳(MnO2)過濾性能 之研究，指出使用 5-20 µm 多孔性聚乙烯濾管之過濾性能與 MF 或 UF 之 性能類似。而濾餅形成是大孔洞薄膜過濾時之特徵，同時會降低槽中光觸 媒濃度。

5.2.5 操作通量及 TMP

(0.095 m³/m².day)起動初期過膜壓力較低，歷經時間 24 小時後逐漸加大至 3.3 kPa 左右即可維持穩定不變，如此低壓操作特性，與不織布薄膜本身特 性有關，與一般光觸媒及微孔薄膜複合系統之過濾行為差異極大。例如，

Sopajaree 等人^[77] 以UF 薄膜分離光觸媒顆粒時，發現濾液通量會快速下 降，其後隨操作時間增加可以維持低但穩定的操作通量。Lee 等人^[11]以 UF 薄膜結合光觸媒處理含腐植酸原水時，即造成薄膜濾液通量大幅衰減，此 為一般光觸媒及微孔薄膜複合系統連續操作時，容易造成過膜壓力增加及 濾液通量衰減之現象。但從本實驗結果顯示光觸媒及不織布薄膜複合系統 並無此現象。

5.3 結語

在 批 次 實 驗 中 ， 由 於 水 中 污染物濃 度 較 低 ， 故 適 用 Langmuir-Hinshelwood 反 應 動 力 中 之 擬 一 階 反 應 動 力 加 以 描 述。在複合系統 之連續操作中，發現光源強度、污染物濃度及進流水流量均會造成光分解 性能降低，故操作條件之決定必須相當謹慎，以維持系統處理效果。同時，

不同操作通量，其過膜壓力均低於3 kPa，並能有效維持穩定操作通量，此 為光觸媒及不織布薄膜複合系統分離光觸媒之特徵。

P-25 TiO2: 350 mg/L methylene Blue: 5 mg/L UVA lamp: 6W×4

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 50 100 150 200 250

Elapsed Time (hrs)

S S ( m g/ L)

5 mL/min 10 mL/min 20 mL/min

圖 38 不同進流速率下之光觸媒反應區的 SS 濃度變化

TiO2 劑量 = 350 mg/L, 亞甲基藍濃度 = 5 mg/L, UVA 燈管 = 6 W  4, 薄膜孔洞大小 = 2.0 µm

P-25 TiO₂: 350 mg/L methylene Blue: 5 mg/L UVA lamp: 6W×4

flux (m³/m².day):

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

0 50 100 150 200 250

Elapsed Time (hrs)

T M P ( kP a )

0.095 0.19 0.381

圖 39 浸入式光觸媒及不織布薄膜複合系統不同通量之 TMP 變化

TiO2 劑量 = 350 mg/L, 亞甲基藍濃度= 5 mg/L, UVA 燈管 = 6 W 4, 薄膜孔洞大小 = 2.0 µm

在文檔中 光觸媒氧化及不織布薄膜過濾複合系統:分解特性及過濾行為之探討 (頁 77-81)