電紡奈米纖維複合膜應用於直接接觸式薄膜蒸餾系統
技術簡介
本研究採用靜電紡絲(electrospun)技術，製備可應用於直接接觸薄膜蒸餾系統的奈米纖維複合膜，電紡液以聚二氟乙烯-六氟丙烯[poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), PVDF-HFP]為主要原料，並添加具有低熱傳導率的無機疏水性中孔洞二氧化矽粒子，製備高孔隙率、低孔徑、高疏水性的纖維複合膜，並採用直接接觸式薄膜蒸餾系統(direct contact membrane distillation, DCMD)，針對所配置的模擬海水進行脫鹽效能評估。本研究主要探討脫鹽效能及薄膜性能參數，如：產水導電度、滲透通量、溫度極化係數、熱傳導係數等，並於長時間操作下評估薄膜的滲透通量變化及結垢現象，進而與商品化薄膜進行比較。研究結果發現，薄膜蒸餾系統對於水質接受度高，且脫鹽率可達99%以上，同時具備設備簡單、操作容易、常壓操作、初設成本低、分離效率高及前處理需求低等優勢。
詳細技術介紹
海水淡化技術是運用科技手段除去海水中大部分鹽類，使處理後的原水符合規定標準的淡化技術及過程，其原理是利用能源將鹽水分離成兩部分，一部分是含鹽量極少的淡水，另一部分則是含鹽量高的鹵水，而達成淡化之目的，其中淡化所用的原水主要是海水，此外還有廢水及鹹水等(喬世珊，2007)(Charcosset et al.,2009)。海水淡化技術主要分為兩類，其一為相轉移(熱能)，包含多段閃沸法(multi-stage flash, MSF)、多效蒸餾法(multi-effect distillation, MED)、蒸氣壓縮法(vapor compression, VC) 、冷凍法(Freezing)等，其二為薄膜分離過程，包含逆滲透法(reverse osmosis, RO)、電透析法(electrodialysis, ED)，其中較特殊的則為薄膜蒸餾法，此法是同時利用熱能與薄膜分離達到淡化的技術(Dow et al., 2008)。
目前全球的飲用水大多以逆滲透處理，然而，逆滲透設備只能產出70~75%的淡水，並產出25~30%的高濃度鹽水，針對逆滲透的鹵水，必須找到處理的方法，增加逆滲透廢液的回收，並加強對於過濾廢液(高濃度鹵水)的回收機制，而薄膜蒸餾系統在此方面預期會有優異的處理效果(Qtaishat et al., 2009)。
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黃盟舜，工業技術研究院 材料與化工研究所 資深研究員
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