第四章 結果與討論
4.2 二氧化鈦複合薄膜之過濾特性
4.2.2 薄膜積垢之探討
為了針對改質前後與有無照光之薄膜進行延緩通量衰減之比較，於是取 用自行馴養之 MBR 污泥 150 mL 於截流式過濾系統中，進行過濾試驗。
圖 4-10 與圖 4-11 分別是 CA 薄膜與 MCE 薄膜之通量衰減曲線圖，橫 軸為經薄膜過濾之出流水體積 (mL)，縱軸為各個時間點之通量與薄膜初始 通量 (initial flux)之比值 (J/Ji)。
由圖 4-10 可觀察到 CA 原始薄膜經過一段時間之污泥過濾後，通量衰 減最為嚴重，其最終穩定通量只剩初始通量 (Ji)的 31%；而經過二氧化鈦改 質後之 CA-TiO2 薄膜，無論是否加入照光條件，其延緩通量衰減之趨勢都 較原始薄膜優秀，最終穩定之通量也有初始通量的 41%。
對照 Madaeni et al., (2007) 與 Rahimpour et al., (2008) 之研究，二氧化 鈦複合薄膜經過 UV 光照射 15 分鐘之後，展現出延緩薄膜積垢之特性。而 本研究加入照光 10 分鐘之步驟，使得 CA-TiO2薄膜上的二氧化鈦奈米顆粒 發揮光觸媒效應與超親水特性，通量衰減之趨勢較原始薄膜來得和緩。照 射可見光後之 CA-TiO2 薄膜，經過污泥過濾後，最終穩定之通量為初始通 量之 53%，而使用 UV 光照射之 CA-TiO2薄膜最終穩定之通量為初始通量 之 60% (如圖 4-10 所示)；表示本研究所合成之二氧化鈦薄膜，除了照射高 能之 UV 光源外，經過可見光源照射後進行污泥過濾，在延緩薄膜積垢也 有良好之表現。
圖 4-10 CA 薄膜之通量衰減曲線圖
圖 4-11 為 MCE 薄膜之通量衰減圖。由實驗之結果可以觀察到 MCE 原 始薄膜與改質後之 MCE-TiO2薄膜，兩者通量衰減之趨勢大致相同，經過一 段污泥過濾時間之後，其穩定之通量分別為初始通量的 16% 與 19%。由 MCE-TiO2薄膜先前之 FE-SEM 結果顯示，因為 MCE 薄膜本身的結構較為 複雜，使得二氧化鈦奈米顆粒容易阻塞於薄膜組織中，所以在進行污泥過 濾時，超親水特性較不明顯，使得延緩積垢之特性無法有效地表現出來
(Madaeni et al., 2007)。但若加入照光條件後，其通量衰減之趨勢就能提升，能維持
初始通量之 49% (可見光條件下)與 55% (UV 光條件下)。
圖 4-11 MCE 薄膜之通量衰減曲線圖
4.2.3 薄膜阻抗分析
以積垢物卡在薄膜結構當中，不易經由物理沖洗 (physical cleaning)方法除 去之。由圖 4-12 可以進一步地了解各種阻抗對總阻抗所佔之比例，可知道 在短程之截流式過濾系統中，以濾餅阻抗佔最大部分。表 4-1 CA 薄膜之薄膜阻抗
a: without visible light
b: under visible light
由表 4-2 來看，經過改質後之 MCE 膜的 Rm 之值皆高於原始薄膜，薄膜
b: under visible light
圖 4-13 可清楚了解各種阻抗對於 MCE 薄膜總阻抗之貢獻，也是以可逆 之濾餅阻抗為主，但由於 MCE 薄膜本身結構與 CA 膜不相同，MCE 薄膜 之組織結構較為複雜，所以儘管利用相同之二氧化鈦凝膠進行複合，但複 合之後的 TiO2薄膜在 Rm 與 Rt 的比例卻有很大之不同。本研究為了能更進 一步地分析積垢物性質，後續章節 4.4 會進行過濾時間約為兩星期之長程過 濾試驗。
圖 4-12 CA 薄膜之薄膜阻抗圓餅圖：
圖 4-13 MCE 薄膜之薄膜阻抗圓餅圖：
(a) 空白薄膜、(b) MCE-TiO2薄膜、(c) MCE-TiO2薄膜 (經可見光照射)
7% 6%
87%
(a)
Rm Rf Rc
6% 5%
89%
(b)
Rm Rf Rc
8% 2%
90%
(c)
Rm Rf Rc