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TSMC/ Facility Published
4.2 各操作參數對電透析法效能之影響 4.3 以NF/RO純化含磷廢水之模擬試驗結果
當膜堆數由 1unit 增加至 5units，能耗降低 2-3 倍， 由於膜為易氧化物，故須需對雙氧水進行前處理，
是由於單位膜面積處理量相等情況下，膜堆阻抗非 以原水雙氧水濃度 4,000ppm 進行實驗，結果為
線性增加，故生成能耗相對低；在不同極室液濃度 當添加 30ppm 之酵素於 1hr 內能將雙氧水濃度降
0.2、0.3 及 0.5M 下進行試驗，當極室液為 0.3M， 至 5ppm， 其 30ppm 的 雙 氧 水 酵 素 會 貢 獻 5ppm
其電流效率及 91% 大於極室液濃度 0.2M 之 90%、 COD、1.37ppm TOC，為了解其對膜的影響，以液
能 耗 5kwh/kg-H 3 PO 4 亦 小 於 7kwh/kg， 由 於 極 室 相色譜 - 有機碳聯用測定儀 (LC-OCD) 對其進行分
液主要提供電極電子遷移離子之電導度，故提升極 子量及有機分子組成分析，其分析結果如圖 10，30
室液電導度，可降低兩極室間阻抗減少能耗，然增加 ppm 之過氧化氫酵素會產生 1.16ppm 的可溶性有機
至 0.5M 時，起始電壓變化不大，得知於此系統中極 碳 (DOC)，其中主要的成分為分子量低於 350D 的小
室液電導度 >40mS 時，阻抗已小於離子遷移力；掃 分子物質 (LMW Neutrals)，約為 0.84ppm，占總量
流速度為 1.4cm/s 及 7cm/s 時，低掃速之電流效率 的 72%。其餘成分含量在 45~159ppb 之間，因此當
55%，能耗 5.5kWh/kg，當高掃速時，電流效率約 存在 30ppm 過氧化氫酵素對水中有機物質含量的貢
90%，能耗 2.8kWh/kg，掃流速度影響著離子於膜 獻並不顯著，且文獻指出有機污堵大多是由非常高分
面的累積及通透效率，掃流速度太慢容易於膜面產生 子量的有機物(> 50,000Da)引起的，故過氧化氫酵素
離子累積使得濃度極化現象產生，但是過快亦會使得 對 NF/RO 膜產生有機污堵的可能性極低。
離子來不及透膜就被流速帶走，進而影響到電流效率
2+
2 2 以 suez 的參考文獻表明其 NF 對於 Cu 及P 2 O 5 的去
不佳；在電流密度 30mA/cm 及 50mA/cm 下進行
2+
試驗，結果在低電流密度的條件下，電流效率 70%、 除率分別為 95% 及 17%、而 RO 對於 Cu 及P 2 O 5
能耗 3.0kWh/kg，高電流密度電流效率 55%、能耗 的去除率皆為 90%，以提濃磷酸至≥ 10wt% 及 Cu 2+
5.5kWh/kg，因當電流密度過大會有部份能消耗在電 含量≤ 1mg/L 為指標，針對此股廢水進行模擬，其
解水等副反應上，但在高掃流速度 7cm/s 下，不同電 模擬結果顯示需系統需設置兩段 NF 並再通過 RO 即
流密度對於產磷酸的電流效率與能耗影響不顯著，此 可達成設定目標，為防止銅在 RO 形成金屬氧化物造
時電流密度僅影響處理時間；比較日系 astom 之雙 成膜堵塞，原廢水經過兩段 NF 之初步透過水應再經
極膜 / 陰離子交換膜與 fumatech 雙極膜搭配 AGC 陰 由離子交換樹酯除銅，設計流程如圖 11。
離子膜對於磷酸回收之影響，當降導率達 70% 時，
2
astom 於 2.5hr 可完成，換算膜通量為 489g/m ·h，
而 AGC/fumatech 需要操作時間 >3hr，其膜通量為
2
394g/m ·h，故選用 astom 為此試驗膜片較優。上述
各操作參數之實驗效能如圖9。
綜合以上結果選定，膜對數為 5unit、極室液為 0.3M、
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掃流速度 7cm/s、電流密度 30mA/cm 做為後續設計
之參數。
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