陽離子添加對天然原水薄膜過濾之影響

Raw water (Unfractioned)

Raw water (Unfractioned) + KNO₃ Raw water (Unfractioned) + CaCl₂

圖4-13 添加不同陽離子之對天然原水薄膜通量之影響

(DOC≒5 mg/L，[K⁺]=10^-2 M，[Ca²⁺]=3.33×10^-3 M，pH=7)

於去除率方面 (表 4-5)，原水中所含有機物分子量可能分佈在

Hydrophobic + KNO₃ Hydrophobic + CaCl₂

圖4-14 添加不同陽離子對疏水性天然原水通量通量之影響

與薄膜間靜電排斥力將降低，NOM 蜷曲成球狀，疏水性作用力上 升，因此在過濾初期 NOM 即覆蓋在薄膜上，使通量有明顯下降趨 勢；疏水性水樣大部分帶苯環狀官能基，與鈣離子不會產生架橋作 用，因此在此添加鈣離子僅與鉀離子一樣行電性中和及改變 NOM 結構，故其通量衰減情形與添加鉀離子者相似。表 4-5 發現雖然添 加陽離子後會驅使通量衰減程度增加，然而去除率卻也隨之下降，未 添加陽離子之去除率為 26 %，添加鉀、鈣離子後分別為 19 % 及 7

%，推測是因為過濾初期是因為大分子覆蓋薄膜造成通量下降 ^{(Yuan and}

Zydney, 1999)，然而部分小分子仍會通過薄膜孔洞，因此無法達到良好之

DOC 去除效果。

Time (hr)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

J /J

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Hydrophilic Hydrophilic+ KNO₃ Hydrophilic+ CaCl₂

圖4-15 添加不同陽離子對親水性天然原水薄膜通量之影響 (DOC≒5 mg/L，[K⁺]=10^-2 M，[Ca²⁺]=3.33×10^-3 M，pH=7)

親水性水樣於添加鉀離子實驗中 (圖 4-15)，由於 NOM 會受到 鉀離子強度壓縮成球狀形成小分子，此一部份分子在過濾初期即快速 累積在薄膜上造成通量衰減，因此在有鉀離子之過濾初期通量即下降 10 % 左右，但隨著過濾時間增長通量衰減速率並未增加，因此最終 通量衰減程度較單純親水性水樣小；添加鈣離子則因為架橋作用產生 大幅度的通量衰減。

表4-5 天然原水及其親疏水性水樣於不同陽離子添加下之 DOC 去 除率(DOC≒5 mg/L，[K⁺]=10^-2 M，[Ca²⁺]=3.33×10^-3 M，pH=7)

Metal ions DOC rejection (%)

— 11

K⁺ 11

Raw water ( Unfractioned )

Ca²⁺ 19

— 27

K⁺ 19

Hydrophobic

Ca²⁺ 7

— 13

K⁺ 16

Hydrophilic

Ca²⁺ 15

比較天然原水及親、疏水性原水三者未添加陽離子之 DOC 去除 率，未分離原水與親水性水樣之 DOC 去除率十分相近，但是親水性 水樣之 DOC 去除率僅有疏水性水樣之一半，於不考慮分子大小之前 提下，親水性水樣去除效果較低的原因可能是親水性 NOM 具線性 結構，電荷密度較高，與孔洞間的交互作用較小，另一可能性則為薄 膜表面之水分子會驅使疏水性 NOM 被迅速排除 (Braghetta et al., 1998)。

將未添加陽離子之水樣加以比較，由圖 4-16 可以發現親水性

Raw water (Unfractioned) Hydrophobic

Hydrophilic

圖4-16 天然原水及其親疏水性水樣定濃度操作下之通量變化 (DOC≒5 mg/L，pH=7)

Time (hr)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

J /J

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Raw water Hydrophobic Hydrophilic

圖4-17 天然原水及其親疏水性水樣添加鉀離子於定濃度操作下之 通量變化 (DOC≒5 mg/L，[K⁺]=10^-2 M， pH=7)

圖 4-17 為三種不同性質原水中添加鉀離子後之通量衰減趨 勢，在親水性及疏水性水樣中添加鉀離子有助於提升通量，而且兩者 通量下降趨勢相當，可能原因為鉀離子對兩者造成相同之結構改變及 電性中和之效果，因此在過濾之通量衰減上沒有顯示出差異性；在未 分離水樣部分，由於含有其他大分子有機物及顆粒，因此在初期之通 量衰減雖然沒有差異，但隨著過濾時間增長，其他物質開始累積在薄 膜表面造成通量持續下降。

Time (hr)

4.3 腐植酸分子量分佈對薄膜過濾之影響腐植酸分子量分佈對薄膜過濾之影響腐植酸分子量分佈對薄膜過濾之影響 腐植酸分子量分佈對薄膜過濾之影響