跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.107) 您好!臺灣時間:2025/12/18 06:21
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:陳韋舜
論文名稱:Fenton-like反應中含氯乙烯類污染物與氫氧自由基反應係數之探討
論文名稱(外文):The reaction constants between hydroxyl radicals and chlorinated ethylene during fenton-like reaction
指導教授:葉桂君葉桂君引用關係
指導教授(外文):Kuei - Jyum Yeh
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:環境工程與科學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:Fenton-like氧化法氫氧自由基針鐵礦含氯乙烯
外文關鍵詞:Fenton-like oxidationHydroxyl radicalsGoethiteChlorinated ethylene
相關次數:
  • 被引用被引用:10
  • 點閱點閱:647
  • 評分評分:
  • 下載下載:86
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
Fenton-like氧化法為發展中的土壤與地下水現地化學氧化整治技術,是利用現地不飽和層或是地下水層之土壤中所存在之天然鐵氧礦物催化H2O2進行Fenton-like反應,產生氫氧自由基(HO·)以氧化有機污染物。污染物與HO·之二次反應係數(KHO.,P)可以用來預測污染物被Fenton-like氧化之難易度。因此本研究利用硝基苯為化學探針進行Fenton-like反應以求得針鐵礦催化H2O2產生HO·之產量及產生速率,再進行含氯乙烯類污染物之Fenton-like氧化反應,並求其KHO.,P值。
結果顯示人工針鐵礦催化H2O2的HO.產量在10-12 mM範圍,而且和H2O2初始劑量無關。然而由含針鐵礦之地下含水層砂進行H2O2催化,則需要更高的H2O2劑量才能產生相同範圍的HO.產量。在較低的H2O2劑量下,含針鐵礦之地下含水層砂與合成針鐵礦對將H2O2轉換成HO.的速率範圍在於 10-15 到 10-13 mM/s之間。HO.之產量與生成速率H2O2之一階衰退常數(KOBS)更適合用來評估Fenton-like反應之效果。
含氯乙烯類污染物在Fenton-like反應中分為兩階段速度降解,在2分鐘內含氯乙烯類污染物被快速降解,之後降解速率趨於緩慢。含氯乙烯類化合物之KHO.,P值大小為四氯乙烯>三氯乙烯>反式1,2-二氯乙烯>1,1-二氯乙烯>順式1,2-二氯乙烯。本研究發現含氯乙烯化合物之KHO.,P與其正辛醇-水分配係數(log Kow)成正相關。
The contamination of groundwater and subsurface soils still poses a significant problem even after two decades of research and implementation. In situ Fenton-like oxidation injects hydrogen peroxide to produce hydroxyl (HO.) radicals to mineralize organic contaminants. The hydroxyl radical is the major oxidant in this process and each contaminant has it own reaction rate constant (KHO.,P) with HO. radicals. In this research, the Fenton-like oxidation catalyzed by synthetic goethite and an aquifer sand containing natural goethite was conducted. Equations and constants derived from reference papers were used to calculate the HO. production and KHO.,P for several chlorinated ethylene contaminants.
The results showed that the yield of HO. radicals was in the order of 10-12 mM for goethite, and irrelevant to the initial H2O2 doses. However, higher H2O2 doses were required in aquifer sand to produce the similar quantity of HO. radicals. The molar transformation ratios of H2O2 to HO. radicals for different iron oxides ranged from 10-15 to 10-13. The yield and production rate of HO. radicals would be better than the first order decay constant of H2O2 for evaluating the catalytic capability of iron oxides during Fenton-like reaction.
The H2O2 dose and characteristics of goethite did not affect the KHO.,P values of chlorinated ethylene compounds. The KHO.,P values for chlorinated ethylene were in the order of PCE>TCE>Trans 1,2-DCE>1,1-DCE> Cis 1,2-DCE, and was found to be proportional to the octanol-water partition coefficient (Kow) of chlorinated ethylene contaminants.
總目錄
目次 頁次
中文摘要………………………………………………………….…………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………….Ⅲ
總目錄…………………………………………………….……………..…..Ⅴ
表目錄…………………………………………………….…………….…...Ⅷ
圖目錄……………………………………………..………………………...Ⅸ
第一章 前言……………………………………………….………………..1
第二章 文獻回顧…………………………………………………………...3
2.1 地下水污染防治……………….…………...……...………………….3
2.2 地下水污染來源…………………………..….………………..……...5
2.3 含氯乙烯類有機化合物之特性及危害…………………….………...5
2.4 Fenton化學氧化法………………………...…………………………10
2.5 Fenton-like化學氧化法………………….…………………………...15
2.5.1 Fenton-like反應機制………………………………………….…21
2.5.2 Fenton-like反應之影響因子…………………………...…..……23
第三章 材料與方法……………………………………………………….32
3.1 鐵氧礦物之來源…………………………………………..……...….32
3.1.1 鐵氧礦物之特性………………………………………………...32
3.2 HO·之測定…………………..…………..……………………..…...41
3.2.1 Fenton-like實驗……………………………………….…………41
3.2.2 分析方法………………………………………………...………44
3.2.3 HO·濃度之計算………………………………….....……..…...45
3.3 KKHO.,P之測定與計算………………………………...……………...45
3.3.1材料………………………………….……………………………46
3.3.2分析方法……………………………………...………….…….…46
第四章 結果與討論………………………………………..……………...47
4.1氫氧自由基之生成……………………………...…………………….47
4.1.1過氧化氫與硝基苯濃度之變化………………………………….47
4.1.2 氫氧自由基的產量…………………………..…….……………50
4.1.3氫氧自由基的產率……………………………………………54
4.2含氯乙烯類化合物之Fenton-like氧化….……………………...…....56
4.2.1氧化效率…………………………………………….……………56
4.2.2與氫氧自由基之二次反應係數KHO.,P…….………………….…62
第五章 結論………………….……………………………….…………...67
第六章 參考文獻…………………………………………………...……..69
表目錄
目次 頁次
表2-1 台灣受含氯有機化合物之污染廠址………………………………...4
表2-2 DCE之基本特性……………………………………………….…...8
表2-3 TCE之基本特性……………………………………………….…....8
表2-4 TCE之毒性劑量效應…………………………………………….…9
表2-5 PCE之基本特性……………………………………………..…..….9
表2-6 一般氧化劑之相對氧化力…...……………………………………11
表2-7 能被Fenton試劑氧化的化合物…………………….……………..11
表2-8 Fenton 法處理受有機物污染土壤之相關研究…………………..12
表2-9 近十年Fenton-like之相關研究………….……………………..….17
表2-10 自然界最常見鐵氧礦物之物理與學特性…………...……………28
表3-1 不同供試材料之無定型鐵及游離性鐵測定值….…………….….33
表4-1 H2O2在第一階段之衰減係數KOBS.……………………………….49
表4-2 含氯乙烯類在不同階段之氧化效率……………..………..…..….62
表4-3 含氯乙烯類化合物之KHO·, P值………………….………………..63
圖目錄
目次 頁次
圖2-1 鐵系之Eh-pH圖.……………………………………………..……24
圖3-1 含天然針鐵礦之地下水層砂之SEM觀測照片……...…………….36
圖3-2 人工針鐵礦之SEM觀測照片……...…………………...…………36
圖3-3 含天然針鐵礦之地下水層砂之EBDS定性分析………....………37
圖3-4 人工針鐵礦之EBDS定性分析….………………………….……..37
圖3-5 含天然針鐵礦之地下水層砂之TEM觀測照片…………………..38
圖3-6 人工針鐵礦之TEM觀測照片………………..……………………39
圖3-7 含天然針鐵礦之地下水層砂之X-ray反射圖譜…………...……..40
圖3-8 人工針鐵礦之X-ray反射圖譜……………………...……………..40
圖3-9 測定HO.產量之實驗流程圖…………………………….………..43
圖4-1 供試材料催化之硝基苯Fenton-like氧化過程中,H2O2與硝基苯濃度變化………………………………………………………......49
圖4-2 不同來源之針鐵礦的催化下,HO.的產生濃度隨時間的變化…52
圖4-3 H2O2添加濃度對HO.產生之影響………………………………..53
圖4-4 HO.produced / H2O2 consumed 之轉換效率…………………………….53
圖4-5 HO.的產生速率……………………………………………………55
圖4-6 VHO˙ produced / VH2O2 consumed 之轉換速率…………...…………….....55
圖4-7 TCE之Fenton-like氧化………………………………………..…57
圖4-8 1,1-DCE之Fenton-like氧化……………………………….………58
圖4-9 Cis 1,2-DCE之Fenton-like氧化……………...……………………59
圖4-10 Trans 1,2-DCE之Fenton-like氧化………………………………..60
圖4-11 PCE之Fenton-like氧化……………………………………….……61
圖4-12 含氯乙烯類化合物之Kow與KHO.,P之相關性………...…….…..…66
第六章 參考文獻
1. 王明光,2000(a),環境土壤化學,第八章,五南圖書出版公司。
2. 行政院環境保護署,1998,87年版環境白皮書,第61頁。
3. 行政院環境保護署,2003,地下水污染防治,http:// ww2.epa.gov.tw/ SoilGW/page03/page03_00.asp
4. 李尚璋,2000,Fenton法氧化TCE DNAPL探討,國立屏東科技大學環境工程與科學系研究所碩士論文。
5. 阮國棟, 1998,多氯化烷烯化合物使用與環境風險問題-兼論地下水防治政策及技術趨勢,中國化學會1998年會,第1-19頁。
6. 官知嫻、李季眉、盧至人,1998a,甲苯分解菌共代謝三氯乙烯,第二十三屆廢水處理技術研討會論文集,第710-718頁。
7. 陳世哲,1998,以水化後針鐵礦催化過氧化氫分解2-氯酚,國立交通大學環境工程研究所碩士論文。
8. 陳偉一,2002,Fenton-like反應中氫氧自由基之生成,國立屏東科技大學環境工程與科學系碩士論文。
9. 高思懷、潘鐘、張芳淑,1994,Fenton處理垃圾滲出水過程中過氧化氫與COD之分解動力,第十九屆廢水處理技術研討會論文集,第22-29頁。
10. 張秋萍、盧明俊、陳重男,1993,Fenton技術在有害廢棄物處理上之應用,工業污染防治,第46期,第107-122頁。
11. 董正釱、陳秋玟、王玫驊,1994,利用亞鐵離子催化過氧化氫處理二硝酚水溶液反應行為之研究,第19屆廢水處理技術研討會論文集,第185-195頁。
12. 楊金鐘、賴文煌、龍玉文,1997,利用Fenton法處理受4-氯酚污染土壤之探討,第十二屆廢棄物處理技術研討會論文集,台中,第329-334頁。
13. 楊萬發,1999,水及廢水處理化學,第四章,茂昌圖書有限公司。
14. 賈儀平、劉鎮宇、邱秀捐、沈世宏,1998,多環芳香化合物排放影響地下水污染管制相關法規研訂,台灣大學地質系,台北。
15. 蔡文田、邱坤彥,1992,蒸氣脫脂用含氯溶劑之特性、管制和污染防治,工業污染防治,第41期,第145-160頁。
16. 葉桂君、鄭仲彬,1996, Fenton現地復育受氯酚污染土壤影響因子之探討,第11屆廢水處理技術研討會論文集,台北,第556-562頁。
17. 葉桂君、高羽安、李尚璋、林麗卿,1998,Fenton氧化法中土壤吸附氯酚特性變化之探討,第13屆廢水處理技術研討會論文集,高雄,第181-188頁。
18. 賴進興,1995,氧化鐵覆膜濾砂吸附過濾水中銅離子之研究,國立台灣大學環境工程研究所博士論文。
19. 盧明俊、陳重男、粟華新、詹益欽,1997,利用針鐵礦催化過氧化氫分解2-氯酚,第二十二屆廢水處理技術研討會論文集,第147-154頁。
20. 盧明俊、陳重男、陳世哲,1998,探討針鐵礦表面催化過氧化氫分解氯酚類化合物,第二十三屆廢水處理技術研討會論文集,第642-648頁。
21. 盧至人,1998,地下水的污染整治,國立編譯館,台北。
22. Adams G. E. and L. M. Dorfman, 1973, Reactivity of the Hydroxyl Radical in Aqueous Solutions. Rep. No. NSRDS-NBS-46, National Bureau of Standards, Washington, D.C.
23. Barbeni M., C. Minero, E. Pelizzetti, E. Borgarello and N. Serpone, 1987, Chemical Degradation of Chlorophenols with Fenton’s Reagent, Chemosphere, Vol.16, pp.2225-2237.
24. Barton L. L. and B. C. Hemming, 1993, Iron chelation in plants and soil microorganisms, New York: Academic Press Inc.
25. Bull R. A. and J. D. Zeff, 1992, Chemical Oxidation, Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, PA., pp.26-36.
26. Carlton H. L., M. A. A. Shebl and R. J. Watts, 1995, Development of An Injection for In Situ Catalyzed Peroxide Remediation of Contaminated Soil, Hazardous Waste & Hazardous Materials, Vol.12 , No.1, pp.15-25.
27. Chen P. Y., 1977, X-Ray Patterns of Minerals and Clays, department of natural resource geological survey occasional paper 21, Authority of the state of Indiana Bloomington., Indiana.
28. Chen C. T., A. N. Tafuri, M. Rahman and M. B. Forest, 1998, Chemical Oxidation Treatment of Petroleum Contaminated Soil Using Fenton’s Reagent, Journal of Environment Science and Health, Vol.A33, No.6, pp.987-1008.
29. Christian, G. G., 1994, Analytical Chemistry, 5th ed. Wiley, New York.
30. Chen P. H. and R. J. Watts, 2000, Determination of Rates of Hydroxyl Radical Generation in mineral-Catalyzed Fenton-like Oxidationm, Journal of the Chinese Institute of Environmental Engineering, Vol.10, No.3, pp.201-208.
31. Fenton, H. J. H., 1894, Oxidation of Tartaric Acid in Presence of Iron, Journal of Chemical Society, Vol.65, pp.889-910.
32. Gates, D. D., and R. L. Siegrist, 1995, In-Situ Chemical Oxidation of Trichloroethylene Using Hydrogen Peroxide, Journal of Environmental Engineering, Vol.121, No.9, pp.639-644.
33. Haber F., and J. J. Weiss, 1934, The Catalytic Decomposition of Hydrogen Peroxide by Iron Salts, Proc. R. Soc. London Ser., A147, pp.332-351.
34. http://chemfinder.cambridgesoft.com/result.asp。
35. http://www.epa.gov.tw/j/toxic/%E7%81%BD%E5%AE%B3%E9%98%B2%E6%95%91/s077.htm。
36. Huang C. P., C. D. Dong and Z. M. Tang, 1995, Advanced Chemical Oxidation:It’s Present Role and Potential Future in Hazardous Waste Treatment. Chemical Engineering Progress, December Issue., pp.62-66.
37. Kakarla, K. C., and R. J. Watts, 1997, Depth of Fenton-like Oxidation in Remediation of Surface Soil, Journal of Environmental Engineering, Vol.123 , No.1, pp.11-17.
38. Khan, M. A., and R. J. Watts, 1996, Mineral-catalyzed peroxidation of tetrachloroethylene, Water Air and Soil Pollution, Vol.88, No.2, pp.247-260.
39. Kong S. H. and R. J. Watts, 1998, Treatment of petroleum-contaminated soils using iron mineral catalyzed hydrogen peroxide, Chemosphere, Vol.37, No.8, pp.1473-1482.
40. Li Z. M., S. M. Comfort and P. J. Shea, 1997, Destruction of, Trinitrotoluence by Fenton Oxidation, Journal of Environmental Quality, Vol.26, No.2, pp.480-487.
41. Lin S. S., and M. D. Gurol, 1998, Catalytic Decomposition of Hydrogen Mechanism, and Implications, Environmental Science & Technology., Vol.32, No.10, pp.1417-1423.
42. Lindsey M. E., and M. A. Tarr, 2000, Quantitation of hydroxyl radical during Fenton oxidation following a single addition of iron and peroxide, Chemosphere, Vol.41, No.3, pp.409-417.
43. Lu. M. C., 2000, Oxidation of Chlorophenols with Hydrogen Peroxide in the Presence of Goethite, Chemosphere., Vol.40, pp.125-130.
44. Mckeague J. A. and J. H. Day, 1966, Dithionite and oxalate extractable Fe and AL as aids in differentiating various classes of soils, Can. J. Soil Sci., Vol.46, pp.13-22.
45. Mehra O. P. and M. L. Jackson, 1960, Iron oxides removed from soils and calys by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate, Clays Clay Miner.,Vol.7, pp.317-327.
46. Miller, C. M., R. L. Valentine, M. E. Roethl and P. J. J. Alvarez, 1996, Chemical and Microbiological Assessment of Pendimethalin- Contaminated Soil after Treatment with Fenton’s, Water Research, Vol.30, No.11, pp.2579-2586.
47. Pignatello J. J., 1992. Dark and Photoassisted Fe3+ Catalyzed of Chlorophenoxy Herbicides by Hydrogen, Environmental Science and Technology, Vol.26, No.5, pp. 944-951.
48. Rajaroplan V., and R. W. Peters, 1993, Chemical Oxidation Technology:Ultraviolet Light/Hydrogen Peroxide, Fenton Reagent, and Titanium Dioxide-Assisted Photocatalysis, Hazardous Waste & Hazardous Materials, Vol.10, No.2, pp.107-149.
49. Ravikumar J. X., and M. D. Gurol, 1994, Chemical oxidation of chlorinated organics by hydrogen peroxide in the presence of sand, Environmental Science & Technology., Vol.28, No.3, pp. 394-400.
50. Tang W. Z. and C. P. Hung, 1995, The effect of Chlorine Position of Chorinated Phenols on their Dechlorination Kinetics by Fenton’s Reagent, Waste Management, Vol.15, No.8, pp.615-622.
51. Tyre B. W., R. J. Watts, G. C. Miller, 1991, Treatment of Four Biorefractory Contaminants in Soils Using Catalyzed Hydrogen Peroxide, Journal of Environmental Engineering., Vol.20, pp. 832-838.
52. Valentine R. L. and H. Wang, 1998, Iron Oxide Surface Catalyzed Oxidation of Quinoline by Hydrogen Peroxide, Journal of Environmental Engineering., Vol.124, No.1, pp.31-38.
53. Watts R. J., M. D. Udell and P. A. Rauch, 1990, Treatment of Pentachlorophenol Contaminated Soil Using Fenton’s Reagent, Hazardous Waste & Hazardous Materials., Vol.7, pp.335-345.
54. Watts, R. J., B. R. Smith, and G. C. Miller., 1991, Catalyzed hydrogen peroxide treatment of octachlorodibenzo -p-Dioxin (OCDD) in surface soils, Chemosphere, Vol.23, No.7, pp.949-955.
55. Watts R. J., M. D. Udell and R. M. Monsen, 1993, Use of iron minerals in optimizing the peroxide treatment of contaminated soils, Water Environment Research., Vol.65, No.7, pp.839-844.
56. Watts R. J., S. H. Kong, D. Marc and T. B. William, 1994, Oxidation of Sorbed Hexachlorobenzene in Soils Using Catalyzed Hydrogen Peroxide, Journal of Hazardous Materials, Vol.39, pp.33-47.
57. Watts, R. J., A. P. Jones, P. H. Chen, and A. Kenny, 1997, Mineral-catalyzed Fenton-like oxidation of sorbed chlorobenzenes, Water Environment Research., Vol.69, No.3, pp.269-275.
58. Watts R. J. and P. C. Stanton, 1999, Minerlization of Sorbed and NAPL-Phase by Catalyzed Hydrogen Peroxide, Water Research., Vol.33, No.6, pp.1405-1414.
59. Watts R. J., K. F. Michael, S. H. Kong and L. T. Amy, 1999, Hydrogen Peroxide Decomposition in Model Subsurface Systems. Journal of Hazardous Materials., B69, pp.229-243.
60. Watts R. J., R. H. Daniel, P. J. Alexander and L. T. Amy, 2000, A Foundation for the Risk-Based Treatment of Gasoline-Contaminated Soils Using Modified Fenton's Reaction, Journal of Hazardous Materials., B76, pp.73-89.
61. Yeh, C. K., and J. T. Novak, 1995, The Effect of Hydrogen Peroxide on the Degradation of Methyl and Ethyl Tert-Butyl Ether in Soils, Water Environment Research, Vol.67, No.5, pp.828-834.
62. Zepp R. G., B. C. Faust, J. Holgne, 1992, Hydroxyl radical formation in aqueous reactions (pH 3-8) of iron(II) with hydrogen peroxide:the photo-Fenton reaction, Environmental Science & Technology., Vol.26, pp.313-319.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 王千倖(民87):以網路上的電子腦力激盪系統培養教師和學生的科學創造力。遠距教育,5期,47-51頁。
2. 朱則剛(民83):建構主義知識論與情境認知的迷思:兼論其對認知心理學的意義。教學科技與媒體,13期,1-14頁。
3. 朱則剛(民85):建構主義對教學的意義。教學科技與媒體,26期,3-12頁。
4. 方德隆(民88b):九年一貫課程基本理念與內涵。國立高雄師範大學實習輔導處及教育系主辦「國民中小學課程教學研討會」會議手冊及論文彙編,9-29頁。載於高雄市政府人力資源發展中心出版,公教資訊,3卷2期,1-18頁。
5. 吳正己、林凱胤(民 85):電腦網路通訊與教師專業成長。視聽教育雙月刊,37卷6期,1-10頁。
6. 吳博雅(民87):虛擬學生-國小建構式電腦輔助教學之研究。國教之友,49卷4期,13-16頁。
7. 李欣儒(民88)。網際網路-遠距學習新趨勢。生活科技教育,32卷1期,9-15頁。
8. 邱瓊慧(民86):突破學校的藩籬一網路上的學習活動。國教之友,49卷1期,17-20頁。
9. 林奇賢(民87):網路學習環境的設計與應用。資訊與教育,67期, 34-49頁。
10. 計惠卿(民84)。教師資訊素養需求分析之研究設計建議。視聽教育學報,1期,279-294頁 。
11. 徐新逸(民85):情境學習在數學教育上之應用。教學科技與媒體,29期,頁13-22 。
12. 唐文華(民88):網路小學虛擬教室建置方法研究。遠距教育,5期,5-8頁。
13. 張家倩、楊國德(民87):全球資訊自學式課程之先導研究。遠距教育,7期,49-59頁。
14. 張基成(民87):教師專業成長網路學習社群之規劃及其預期效益與挑戰。教學科技與媒體,40期,31-42頁。
15. 張再明(民87):建立國小網路教學環境。教師之友,39 卷1 期,1-6頁。