有機物質及無機物質之積垢物對薄膜之影響

薄膜積垢可分為兩種，一為可利用物理清洗去除的可逆積垢

(reversibility)；另一種為需要利用化學藥劑以減小積垢，為不可逆積

垢 (irreversibility)，由於原水組分複雜，主要造成不可逆積垢之物質 為溶解性有機物，而原水中的無機物質會使有機物積垢特性及積垢 機制更為複雜，甚至使積垢情形更為嚴重。

Zularisam et al.(2006)指出無機物質會影響有機物質積垢行為，高

表面積的無機顆粒，如高嶺土會使增加有機物吸附能力，進而影響積 垢特性。在原水中添加 Ca，發現鈣離子減少腐質酸溶解度且因質子 化減少官能基負電效應，使帶負電之薄膜與帶負電之官能基有架橋作 用，鈣離子與腐植質官能基作用因此減少有機物之間的電斥力，形成 較密實的積垢層。低離子強度下，腐植質分子量變大；在高離子強度 下使電性中和，分子間變比較密實，因此，在高離子強度下添加鈣離 子將會加快積垢速度。

Kimura et al. (2004) 利用 FTIR 及 EEM 化學分析造成不可逆積垢

之有機物組分，指出多醣類為造成不可逆積垢主要物質，經由多種化 學藥劑反洗測試及分析得知：在無機方面，錳及鐵的存在會使不可逆 積垢更為嚴重，無機物質將使有機積垢的不可逆積垢情形更加劇。

Gwon et al.(2003)將原水利用 UF 膜進行預處理，再過濾 NF 及 RO

膜，對薄膜上積垢物質進行分析。在薄膜表面找到 Ca²⁺與其他無機物 質鍵結，Si 與有機物質鍵結物，因 Si 和有機膠體物形成錯合物後與 其他無機物如鐵，有較高的親和力。由 SEM 看出有機物質通常先吸 附於薄膜表面，而後無機物質再吸附於有機物積垢層上，在表面呈現 四角性結晶狀。

Khatib et al.(1997)找出有機物與無機物可逆回復之關係，利用 UF

膜過濾當地河川表面水發現薄膜表面產生類似膠體物，隨水溫越低使 薄膜界達電位減少,減少排斥力容易讓積垢物沉積在薄膜上，薄膜表 面易產生 Fe-OH 的帶鐵膠體物質；水溫高時使含鐵膠羽物帶更多負 電，增加薄膜表面排斥力，產生可逆積垢物於薄膜上。利用 SEM-EDS 分析靠進薄膜之積垢物富含 Fe 和 Si，第二層覆蓋於其上主要物質為

Al 與 Si；另外利用 IR 及 NMR 找到含 Si 及 Al 似膠羽的可逆積垢之

有機物，是主要造成薄膜積垢、通量降低的主要積垢物。

Fan et al.(2001)指出鈣離子與親水中性有機物上極性官能基結合

成更大的錯合物或膠體物，使膠體有機物與Ca²⁺架橋，推測和過濾帶 負電之薄膜與有機物帶鈣離子之錯合物之電性作用有關係。

Katsoufidou et al.(2008)利用褐藻酸鹽模擬水中多醣類，利用腐植質模

擬水中有機物，加入不同鈣離子濃度以了解薄膜積垢機制。Ca²⁺與腐 植質中的羧基形成鍵結又與鄰近的腐植質架橋形成網狀連結狀的積 垢層；而Ca²⁺與褐藻酸鹽則形成似膠狀物本身有強大的支撐結構，因 此褐藻酸鹽較腐植質有較強的吸附作用力於薄膜上。

Yamamura et al.(2007)利用 UF 及 MF 薄膜分別過濾原水及原水加 Ca

²⁺，以探討鈣離子在薄膜上造成不可逆積垢的影響及有機物成分與 鈣離子結合造成薄膜積垢特性。Ca²⁺易促進小分子疏水性物質，如腐 植質聚集堵住薄膜孔洞，加入 Ca²⁺與疏水性物質結合因電性中合作用 使有機物聚集以後使分子量分布偏向大，鈣離子與羧基結合在薄膜間 扮演著橋梁的作用，使通量快速下降，造成不可逆積垢。整體來說，

鈣離子會因與 NOM 產生鍵結使薄膜積垢嚴重，並且減少腐植質、黃 酸及蛋白質的帶電量,增加積垢物堆積於薄膜表面上；但 Lee et

al.(2006)發現添加鈣離子後，並未很明顯的影響通量下降情形，但發 現若鈣離子直接添加於蛋白質及多醣類的混合液中較分別各自添加 鈣離子於蛋白質和多醣類中更容易使積垢嚴重。因此可知原水特性在 影響薄膜積垢趨勢過程中扮演重要的角色。

在文檔中 原水水質對UF薄膜積垢影響 (頁 17-20)