第四章 鹹井水淡化及海水淡化廠RO膜之阻塞特性
6.2 奈米銀改質RO膜及spacer之抗菌
6.2.2 奈米銀改質RO膜及spacer之抗菌效果
無覆銀、覆銀RO膜及覆銀spacer試驗之總累積菌數、黏附及增生之細 胞量如圖6.9 之變化，Un-MS、Ag-cM 及 Ag-cS 三試驗膜表隨操作時間之 微生物量變化分別表示如圖6.9 (a)、 (b) 及 (c)，圖中顯示三個試程中個別 最大微生物總累積量分別出現在 13th、10th及 14th天，微生物量分別為 2.1×105、1.3×10 及 1.5×10 cells/cm5 5 2，Ag-cM及Ag-cSg試驗之最大累積微生 量皆明顯小於Un-MS 試驗。
如圖6.9 (a)所示，Un-MS試驗膜表微生物族群的變化在 5 ~ 10 天為指 數成長期，而後達高原期，屬典型的微生物族群生長曲線，膜表微生物未 受限地大量繁殖，此外圖中的長條圖顯示微生物族群的大量增加取決於微 生物的增生，而非自水體中新黏附的細胞。然而，圖6.9 (b)中Ag-cM試驗結 果，顯示當RO膜表面以奈米銀顆粒改質後，膜表面微生物之生長狀況完全 不同於Un-MS試驗，在起始 7 天內總累積微生物維持在很低的量 2×104 cells·cm-2，且未分析到繁殖的微生物量，僅能分析得黏附量，顯示微生物受 到膜表披覆奈米銀之影響，會吸附沉澱但不增生繁殖，表示奈米銀確實具 有抗菌效果。然而 7 天之後，試驗中開始分析得微生物之增生，總累積微 生物量如同Un-MS試驗中之指數成長期，快速增加，奈米銀失去抗菌活性，
此乃因為膜表面的奈米銀顆粒被逐漸累積的阻塞物覆蓋，而無法順利釋放 銀離子，抗菌效果自然減弱或消失。此結果與前節之產水通量變化一致，
當膜表可分析得微生物之增生現象，產水通量便開始減少，再次顯示微生 物之增生對RO之產水影響甚鉅。
為解決Ag-cM 所面臨之問題，本研究進行 spacer 表面奈米銀改質的試 驗(Ag-cS)，除了期望 Ag-cS 之試驗可降低改質對起始產水通量之影響外，
更期望可延長奈米銀之抗菌效果。圖6.9 (c) 顯示 Ag-cS 試驗之微生物量變 化，雖然其最大總累積微生物量與Ag-cM 試驗大致相等，但其微生物量累
積的機制卻大不相同，直方圖顯示為期21 天之試驗中，除 4 ~ 7 天僅分析 得些許增生之微生物量外，其餘皆未分析得增生之微生物量，顯示奈米銀 之抗菌效果一直存在，將奈米銀披覆於 spacer 上，成功地使銀離子得以釋 放，因而延長其抗菌效果。
然而試驗中所分析得黏附之微生物量，Ag-cM 及 Ag-cS 試驗皆較 Un-MS 試驗高，主要是因為覆銀後使得膜表面較原始未覆銀之 RO 膜疏水，
因此導致微生物較易黏附；又 spacer 位於二 RO 膜之夾層中，處於水流通 過之路線，對於水體裡之微生物體，除了有吸附之效果外，更存在攔截之 機制，因而導致其較Ag-cM 有更大量之微生物黏附量。
(a) Unmodified membrane and spacer (Un-MS)
Operation time (day)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Total cells (cells.cm-2 )
-5.0e+4
Cell increasing rate (cells.cm-2 .day-1 ) -5.0e+4
Operation time (day)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Increasing cells (cells.cm-2.day-1)
-5.0e+4
Total cells (cells.cm-2 )
-5.0e+4
(b) Silver coated membrane (Ag-cM)
Operation time (day)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Increasing cells (cells.cm-2.day-1)
-5.0e+4
Total cells (cells.cm-2 )
-5.0e+4 0.0 5.0e+4 1.0e+5 1.5e+5
2.0e+5 mutiplied cells adhered cells total cells
(c) Silver coated spacer (Ag-cS)
圖6.9 表面覆銀試驗之膜表總累積/增生/黏附微生物量之變化