利用超音波時域反射技術監測薄膜積垢及清洗

Abstract

薄膜積垢為現今薄膜處理程序所需面對之嚴重問題，積垢現象導致薄膜處理效率降低、薄膜使用壽命縮短且操作成本相對提高。近年部分學者提出具即時、線上及非破壞性等特性之超音波監測方式，應用超音波時域反射(ultrasonic time domain reflectometry, UTDR)裝置，監測薄膜積垢過程及孔徑分佈，然而，上述之研究中並未應用UTDR評估反洗操作效能，因此，本研究目的為依據超音波時域反射訊號作為薄膜積垢厚度監測工具及反洗操作指標，並評估此反洗啟動指標與傳統反洗方法之反洗效率，茲以提升薄膜處理效能。 本研究係以不同濃度高嶺土及硫酸鈣作為積垢物質，於微過濾與超過濾薄膜中進行過濾實驗，探討不同操作系統與水體變異對超音波反射訊號之影響，並分析透膜通量、濾阻及積垢厚度之相關性。反洗實驗部份，依據傳統反洗方法及超音波反射訊號作為指標進行反洗操作程序，評估兩者之差異性。 本研究證實超音波時域反射可有效監測薄膜積垢形成過程，且薄膜濾阻與積垢厚度呈線性狀態，未來可藉此相關性之特性於實廠進行應用，可直接藉此模式進行薄膜積垢厚度之概估。反洗操作之研究上，依據UTDR作為反洗指標，可提升傳統反洗方法(當透膜通量衰減至100%、70%與50%時啟動反洗)之通量分別約35%、10%及8%，證實應用超音波反射訊號作為反洗起始指標，可提升薄膜處理效能。綜上所述，超音波時域反射裝置係為一種新穎且具高效能之薄膜積垢物監測工具，且可作為反洗起始之指標。