第四章 結果與討論
4.2 薄膜過濾操作特性研究
4.2.1 有機物去除效率
本研究使用市售腐植酸模擬天然有機物，在固定 DOC 濃度下（約 7 mg/L），依不同進流飼水條件觀察 UF 薄膜對於有機物去除效率的 探討，以 DOC 測量結果、UV254（芳香環的破壞）、以及色度去除效 率、薄膜表面殘餘量等討論。在出流水去除效率方面，可由圖 4-2 可 看出，PVDF 薄膜在預先過濾氯化鈣水溶液（[Ca2+]= 10-2 M）後，再 過濾腐植酸溶液，DOC 去除率大幅提升，由 66.4 ％提升至 94.20 ％，
但對於 PSF 薄膜而言，無論是否先行過濾過含鈣離子水樣，DOC 去 除率幾近相當，無太大差別。
66%
93% 94% 94%
0%
25%
50%
75%
100%
出流水DOC去除率
PVDF 66% 94%
PSF 93% 94%
HA Ca-HA
圖 4-2 經 PVDF 薄膜與 PSF 薄膜有機物去除率
以濃縮液之有機物截留率而言，發現對於 PVDF 薄膜而言，薄膜 上的殘餘鈣離子確實會增加薄膜對於腐植酸之排除效率，從未加入鈣 離子的 50.5 ％上升至 84.6 ％，但對於 PSF 薄膜，濃縮液中的 DOC 卻下降，由直接過濾的 84.08 ％降至 78.22 ％，有可能吸附到薄膜表 面；比較 PVDF 薄膜及 PSF 薄膜，可以看出在單獨過濾含腐植酸水 樣時，PSF 薄膜的排除效果似乎勝過於 PVDF 薄膜，這與兩者薄膜之 表面之物理態有關，但可從圖 4-3 發現，當薄膜先行過濾含鈣離子水 樣後，再進行腐植酸過濾，PVDF 薄膜的排除率大幅提升，甚至優於 初始 PSF 薄膜之效果。
51%
84% 85%
78%
0%
25%
50%
75%
100%
濃縮液DOC截留率
PVDF 51% 85%
PSF 84% 78%
HA Ca-HA
圖 4-3 經 PVDF 薄膜與 PSF 薄膜濃縮液有機物殘餘率
薄膜表面有機物殘留率乃由滲出水及濃縮液中 DOC 濃度換算後 代換以質量守衡的原理計算，並忽略管線中可能會殘留的有機物量。
由換算後的結果得出，薄膜過濾腐植酸，殘留於 PVDF 薄膜與 PSF 薄膜各別為 15.92 ％以及 6.93 ％，也可以說 PVDF 薄膜的積垢 潛勢大於 PSF 薄膜，但先過濾鈣離子後再過濾腐植酸水樣，PVDF 表 面特性似乎被鈣離子改變，薄膜上有機物殘留率由 15.92 ％下降至 9.63 ％（三重複實驗）， 但可發現 PSF 薄膜雖與 PVDF 薄膜雖同為 疏水性薄膜，卻沒有 PVDF 般具有明顯的改變，推論是因為 PVDF 薄膜本身為較疏水之材質，又因為其表面物理形態與 PSF 薄膜不盡 相同，相對於 PSF 薄膜，鈣離子容易吸附在 PVDF 薄膜表面及孔洞 內，進而改變 PVDF 薄膜過濾之特性。
16%
9% 10%
16%
0%
25%
薄膜上有機物截留率
PVDF 16% 10%
PSF 9% 16%
HA Ca-HA
圖 4-4 薄膜上有機物吸附量
34%
PVDF-HA PVDF-Ca-HA PSF-HA PSF-Ca-HA
Membrane
4.2.1.2 色度與
色度與色度與色度與 UV254 去除效率去除效率去除效率 去除效率 膜相比，雖然兩者孔徑相同，但無論是色度或是 UV254，PVDF 薄膜 的去除率都相對較低，推論應為 PVDF 薄膜本身表面帶較高的疏水表 4-2 腐植酸薄膜過濾實驗出流水質與通量衰減率（1.5hr）
DOC rejection（％） UV254 rejection（％） Color rejection（％） J/J0（％）
PVDF3 94.2 60.1 75.9 81.3
PVDF4 66.4 17.0 23.0 80.8
PVDF5 N.D. 59.5 82.7 66.1
PSF3 94.25 57.7 74.5 89.3
PSF4 93.44 60.0 70.0 80.0
PSF5 N.D. 57.7 92.8 61.2
PVDF3：PVDF 薄膜先過濾鈣離子再過濾腐植酸溶液 PVDF4：PVDF 薄膜直接過濾腐植酸溶液
PVDF5：PVDF 薄膜過濾鈣離子與腐植酸混合溶液
PSF3：PSF 薄膜先過濾鈣離子再過濾腐植酸溶液 PSF4：PSF 薄膜直接過濾腐植酸溶液
PSF5：PSF 薄膜過濾鈣離子與腐植酸混合溶液