詹永聿 - Daniel

- 論文題目: 利用CuO@TiO2活化過一硫酸氫鉀複合鹽塗佈PVDF膜以降解膜污染

- Doi: 

- 摘要: 

    薄膜處理程序為廣泛利用之水處理技術，但其缺點為隨著長時間操作導致薄膜表面產生積垢物影響其通量及使用壽命；近年來，由於光催化及活化過一硫酸氫鉀複合鹽（PMS）皆為有效降解水中有機污染物之技術，故將光催化技術與活化PMS結合被視為一種具有前景的水淨化技術，因此，本研究將利用合成複合光催化劑（CuO@TiO2）對聚偏二氟乙烯（PVDF）膜進行改質，並透過光催化反應及活化PMS以減輕膜積垢。本研究利用塗層法將CuO@TiO2塗佈於 PVDF膜，並活化PMS產生活性自由基，透過模擬污染物測試薄膜抗積垢性能及通量恢復率。於本研究中首先將評估不同組成之CuO@TiO2光催化性能，以將其摻入薄膜前找到其最佳組成；而經實驗結果光催化降解效率最高者為25%CuO@TiO2，於染料濃度20mg/L之紫外光催化70分鐘最終去除效率為38.44%，在加入PMS後去除效率達到89.61%；此外，複合光催化劑將透過FTIR、SEM-EDS、TEM、XRD、BET、UV-VIS DRS、XPS、ESR、AFM等方法進行表面特徵分析，結果顯示出本研究成功製備具有低能隙、高比表面積（60.65 m2/g）、小粒徑（30-50 nm）及小孔徑（2-4 nm）之CuO@TiO2。薄膜五次循環測試降解效率從第一次62%降至第五次40%，穩定度略有下降的趨勢，而於低濃度染料中降解效率則皆達到100%；本研究改質之光催化膜純水通量與初始PVDF相比下降約25%，但其平均通量仍遠高於其他疏水性薄膜且維持高通量狀態，故其仍具有高通量性能且具穩定性；經抗積垢測試實驗後，改質光催化膜25% CuO@TiO2/PAA/PVDF對海藻酸鈉模擬污染物而言，具有高抗積垢性能，薄膜通量恢復率（FRR%）高達98.9%；而對於牛血清蛋白模擬污染物之薄膜通量恢復率則達到94.7%。由上述結果顯示出，本研究所改質之光催化膜25% CuO@TiO2/PAA/PV DF於廢水過濾分離之處理程序中具有高適用性。

關鍵詞: 光催化反應、複合光催化劑、CuO@TiO2、過一硫酸氫鉀複合鹽(PMS)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、抗積垢薄膜