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管式壓力延遲滲透之模擬與實驗探討

為了解決ro急速計算的問題，作者洪士凱 這樣論述：

近年來，由於工業發展及科技之進步，世界人口急遽增加，加上全球環境急速變遷以及可獲取能源逐年遞減，故獲取淡水資源及能量為全球重要議題之一。於獲取能源之技術中，已逐漸轉往開發綠色能源，在獲取能源之際也可保護環境受破壞，於此，壓力延遲滲透為一受矚目之新興綠色能源技術，其利用薄膜技術，大幅度減少使用面積，並利用滲透壓差作一驅動力，使其具有較高之穩定性，不受環境影響，故此技術於生產能源之中具有較大之潛力。本研究利用 Matlab 建立模擬程式，以預估通量及功率密度，再利用自組之 TFC 管式模組，進行壓力延遲滲透實驗，探討其通量及功率密度之變化，並分析不同操作參數如溫度、濃度以及流速等對通量之影響，並

與模擬結果做比較，最後利用文獻之薄膜相關參數加上本研究所設定之操作條件，以預估壓力延遲滲透於工業上之應用及成效。本研究模擬程式以文獻中之膜管及模組相關參數之模擬結果與文獻實驗數據值比較，顯示兩者通量具有良好之一致性，相對誤差約為 3.46 ~ 23.68 %。於自組之 TFC 管式模組之實驗中，汲取液為 1及 2 M氯化鈉溶液時，通量分別為 2.93 ~ 3.01及 3.66 ~ 3.27 kg/m2·hr，功率密度則介於 0 ~ 0.25 及 0 ~ 0.27 W/m2，而通量實驗值與模擬值之比較中，相對差異分別約為 0.37 ~ 4.43 及 0.72 ~ 8.67 %。在分析濃度極化對壓

力延遲滲透之影響中，其內部濃度極化為主要影響性能之因素，外部濃度極化則影響甚小。而在不同汲取溶液之實驗中，若在等同 1 M 氯化鈉溶液滲透壓之情況下，氯化鈉溶液之性能展現好，依次為氯化鎂及硫酸鈉溶液，其因各自之溶質擴散表現不一，最大功率密度可分別為 1.85、1.12 及 0.84 W/m2。最後利用文獻薄膜相關參數並配合本研究所設定之操作條件，分析高鹽濃度海淡鹵水下 PRO 之功率密度，假設藉由 SWRO+MD 的程序整合之海淡水回收率為 60 及 80 %，當溫度介於 35 ~ 55 ℃時，所估算之 PRO 最大功率密度可分別介於 55.81 ~ 79.89及 157.36 ~ 237.2

9 W/m2，但若要得到此功率密度，其液壓差必須達到 47 ~ 48 及 106 ~111 bar，在此高壓狀態下之膜管強度是否能夠承受及模組設計等是工程應用須考量之另一問題。