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【過濾】水處理應用

最新消息 - 2013/4/2

主要技術：靜電紡絲

主要應用：水處理用膜材

關鍵字：Electrospinning / Vapor exposure / Composite membrane /Ultraﬁltration

期刊出處：Journal of Membrane Science 356 (2010) 110-116

Fig. 高通量奈米纖維複合超濾薄膜(High flux thin film nanofibrous composite ultrafiltration membrane)

(1)背景：

一般水處理用的膜材結構屬於一種多層複合型的結構,主要包括多孔支撐層與表層。當中多孔支撐層除了維持整體架構外，還提供了減少阻力與增加通量的功能。而表層則提供隔絕雜質過濾的功能。

(2)問題說明：

一般水處理用的膜使用相轉移技術(phase inversion technique)製造多孔支撐層，但該技術製造出的支撐層具有較低的空孔率(<40%)與孔徑尺寸分布不集中等問題，限制了水的通量，且膜材阻力無法再降低。

(3)問題改善方法：

靜電紡絲技術製備高空孔率(>70%)的不織布結構，且透過奈米纖維沉積量可控制從微米到奈米孔徑尺寸的分布，高的空孔率可提高水通量，也就是單位時間可以處理更多的汙水，且高的空孔率也可降低膜材的阻力，同時降低了能源的損耗。

(參考下圖所示)

Fig.超濾膜市售品(AmiconXM300、Pall UF、Millipore HAWP)與奈米纖維的表面空孔率比較

(一)產出標的物

高通量奈米纖維複合超濾薄膜(High flux thin film nanofibrous composite ultrafiltration membrane)

(二)技術手法 (參考下圖所示)

Step.1 靜電紡絲技術：製造二層奈米纖維層的複合結構，分別是外層的親水性奈米纖維不織布層(材料PVA)與多孔奈米纖維支撐層(材料PAN)。

Step.2 溶劑蒸氣暴露技術：再將Step1中親水層的奈米纖維回溶成膜狀，這裡使用PVA材質，所以溶劑選用水，因此經過水蒸氣處理(water vapor treatment)將PVA奈米纖維回溶成PVA膜。

Step.3 交聯技術：由於要用在水處理，所以親水層PVA要經過交聯反應形成不溶於水的狀態，這裡使用戊二醛水/丙酮溶液達成交聯目的，主要是要反應PVA上的OH官能基。