图2 不织布滤材之过滤机制[Cheryan, M., “Ultrafiltration and Microfiltration Handbook,” Technomic Publishing Co. Inc., Lancaster, PA, USA, 1998] 不织布滤材过滤时，过滤初期粒子会先吸附在纤维表面上，经过一段时间后，在纤维表面上，有许多粒子集结成团粒。最后，大多数粒子则于集结织物网孔间形成多孔性滤饼。如图3所示。在此阶段以后，粒子有可能堆积在不织布滤材表面而形成表面积垢现象。(1)过滤初期 (2)过滤中期 (3)过滤末期图3 粒子于不同阶段在不织布滤材上沈积情形 于微孔性膜材，当粒子崁入膜孔时，会形成不可逆积垢(irreversible fouling)，而影响到滤液通过。但是在不织布滤材过滤时，由于织物间孔隙远大于粒子大小，所以初期过滤时，织物间之纤维表面虽然沉积了粒子，不太会影响到滤液通量。也就是说不织布滤材，早期之不可逆积垢不会影响到滤液通量。此即表示在不织布滤材中，纤维网孔中即使网孔中崁入粒子，于过滤操作初期，孔洞内塞阻(entrapped blocking resistance)趋势不大，压降(pressure drop)仍维持低值，变化不大。但当网孔空间慢慢被粒子填满时，孔洞内塞阻急速增加，压降变大。而当不织布表面开始沉积粒子时，滤饼阻力(cake resistance)渐出现。而于微孔性膜材，膜孔小，除了极小粒子(如胶体大小之粒子)会被崁入膜孔内以外，大部份的粒子会沉积在膜材表面，而以滤饼阻力为主。从以上分析可知，无论是微孔性膜材或不织布滤材膜材，膜孔大小及孔隙度对于滤液通量有相当大影响作用，但是两种膜材之影响作用是有所不同。于微孔性膜材，膜孔径(dm)小于或远小于粒径(dp)。对粒子而言，薄膜表面就类似于一面墙，所以滤饼阻因素大。而对于不织布滤材，通常网孔径大于或远大于粒径。孔洞内塞阻现象比较显著，其对滤液通量之影响，视网孔被阻塞之严重程度而有所不同。 三、膜材的表面改质原水中之成份所以会影响到滤液通量，主要是来自其与膜材间之作用。此作用大小直接关系到膜材上积垢程度。UF和MF薄膜材料或者不织布滤材之亲疏水性(hydrophobicity)则是影响此作用之关键因素之一。研究结果显示使用亲水性薄膜时，通量降低程度较小，如表3所示。
表3 三种膜材之纯水通量及蛋白质之吸收**| 膜材 | 孔隙大小(μm) | 接触角(°) | 透过率(mPa-1s-1×109) | BSA吸附(mgm-2) | | 0.1% | 1% | 10% | | 亲水性Nylon66 | 0.52 | <15 | 34.0 | ~150 | ~400 | ~725 | | 亲水性PVDF | 0.72 | 62.5 | 17.5 | ~15 | ~65 | ~85 | | 疏水性PVDF | 0.80 | 89.1 | 21.5 | ~300 | ~625 | ~1150 |
*△P=0.1 bar，交流速度=0.05ms-1** Gander, M., B. Jefferson, and S. Judd, “Aerobic MBRs for Domestic Wastewater Treatment: A Review with Cost Considerations,” Separation and Purification Technology, 18, 119, 2000. 一般薄膜材料可为陶瓷/金属(无机)或聚合物(有机)材料。其中陶瓷材料如氧化锆和氧化钛(zirconium and titanium oxide)复合材为亲水性材料，且有优良耐水及耐化学性及耐热性质，但是成本较贵。聚合物薄膜材料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，PVF(polyvinilydene fluoride)和PS(polysulphone)等。一般这些薄膜材料都属于疏水性。若与亲水性材料混合或进行表面处理(如电浆处理)可使这些薄膜材料具有亲水性。 |
您的位置：技术工种之机修知识网
→ 机械修理知识
→ 正文
本文章所属分类：首页
→ 机械修理知识