破解 0.5 ppm 鋁含量迷思，透過水質分析與專業軟體預測，降低膜元件結垢風險

我們正在設計一套在 90% 回收率 下運行的RO系統，因為系統廢水排放受到嚴格限制。進水的 pH值為8，鋁含量為0.5 ppm。

請問：應選用哪種阻垢劑，以有效抑制鋁對膜的結垢風險？

鋁在中性pH（6–8）下的溶解度極低，尤其在天然水源中更是罕見。pH為8時的0.5 ppm鋁濃度屬異常，值得深入檢驗其來源與真實性。即使在pH 8條件下，鋁的溶解度比pH 6高出約85倍，但其濃度仍低於0.01 ppm。
下表可參考鋁在不同pH條件下的最大溶解濃度。

因此，釐清這個「0.5 ppm鋁」的檢測結果是否準確，是評估是否存在結垢風險的關鍵。

1. 分析方法誤差
   大多數鋁分析使用ICP（EPA方法200.7）測量總金屬。此方法需將樣品酸化，有可能會將水中泥沙、黏土中的鋁溶出，造成數值偏高。建議採樣前先過濾水樣，以減少誤判的風險。
2. 混凝劑殘留
   若水中曾添加鋁基混凝劑（如硫酸鋁、聚氯化鋁PACl），未完全去除的膠體氫氧化鋁可能污染RO膜。此種膠體鋁可用MF（微濾）或UF（超濾）去除，但無法由一般介質過濾完成。
   膠體鋁濃度若超過 1–1.5 ppm，將難以以阻垢劑控制。特別在90%回收率條件下，建議將進水鋁濃度控制於 0.1–0.15 ppm 以下。
3. 有機複合物
   在有機物含量高的市政或工業廢水中，鋁可能與有機酸形成可溶性有機鋁複合物（類似EDTA螯合作用），導致即使過濾後濃度仍高。此類情況下，可將鋁濃度設定為0.1 ppm作為保守參數，並輸入阻垢劑預測軟體中進行模擬。

1. 將完整水質數據輸入專業預測軟體（如 Avista Proton）。
2. 若在0%回收率條件下未出現 Al(OH)₃ 或 AlPO₄ 飽和警示，可視鋁濃度為可信。
3. 若出現超飽和警示，建議重新評估鋁濃度數據與其來源。

阻垢劑對鋁與其他金屬的敏感性

鋁、鐵等金屬可能使某些阻垢劑失效或形成沉澱，因此阻垢劑的選擇必須針對水質特性進行相容性評估，以避免：

• 阻垢劑與鋁結合形成不溶性複合物
• 阻垢劑本身被污染、降解或失活

1. 生物污染
   部分阻垢劑含有微量雜質，成為真菌生長的碳源。在聚合物基阻垢劑中出現真菌生長並不罕見，若產品缺乏抗真菌劑，可能造成桶中或膜表污染。
2. 加藥點不當
   若阻垢劑加藥點設於酸加藥點（如濃硫酸）之後，未充分混合下可能導致阻垢劑被水解失效。應設計合適的混合區段避免該情況。
3. 與金屬不相容
   某些阻垢劑對鋁、鐵容忍度低，易與之形成沉澱造成膜面污染。
4. 過高硬度或阻垢劑劑量
   阻垢劑為帶負電荷的分子，若鈣鎂濃度過高，可能與之反應生成不溶性鈣鹽，導致阻垢能力喪失並誘發其他結垢。
   建議使用 Avista 的 AdvisorCi 軟體，預測阻垢劑與硬度之間可能發生的不溶性反應，並計算可容許的最大回收率。
5. 品質問題
   低品質阻垢劑可能含有未反應殘留物，使用後形成不溶性凝膠污染膜表，因此應選擇有品質保障的供應商。

大阻垢劑類型包括磷酸鹽基、聚合物基與兩者混合物。大多數經NSF認證的阻垢劑為無毒，具有一定的生物降解能力。

• 降解速度受陽光UV與微生物酵素作用影響。
• 市面上有些標榜“快速降解”的綠色阻垢劑，但這些成分在系統中易成為微生物的碳源，反而提高生物污染風險。

操作建議：避免使用降解速度過快的阻垢劑，以維持RO系統的穩定性。

在高純度應用中，以下是評估時機的指標：

• 鹽滲透率下降（如從99.6%降至99.2%）
  → 意味著去離子系統負擔加重，酸鹼耗量與再生頻率上升，此時更換膜較具經濟效益。
• 同時出現壓差上升與流量下降
  → 可能為結垢或污染造成，建議先進行清洗。
• 清洗後效能未恢復
  → 表示膜脫鹽性能已永久衰退，應考慮更換。

高回收率RO系統的穩定運作，需要從水質檢測、化學品選擇到系統設計的全方位掌控。鋁污染與阻垢劑使用是最常被忽略卻極具影響力的關鍵點。
建議與具經驗的藥劑供應商合作，使用可靠軟體工具進行預測與評估，以達成高效、低風險的RO操作。