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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳信儒
論文名稱:利用費頓試劑來氧化Potassiumindigotrisulfonate染料之可行性及動力學的研究
指導教授:陳榮輝陳榮輝引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:費頓試劑Potassium indigotrisulfonateIndigo
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在染色的過程中的廢水顏色是很重的。將廢水直接排放,易造成:(1)生化需氧量(BOD)的變大。(2)影響水源的酸、鹼度。(3)提高水源的濁度,不利水中生物生長。(4)或有不當的臭味產生。(5)易造成水源之不美觀。
除了Luis M等人,使用費頓試劑氧化Indigocarmine的研究,沒有關於Fenton’s試劑用於indigo衍生物的參考。因此本文以Potassium indigotrisulfonate染料為研究的染料,期望在未來能有更多相關研究被提出,對環境的保護投注更多的心力。
實驗結論為:(1)以費頓試劑來處理染料是可行的。(2)鐵離子濃度對染料去色的影響是一級的。且濃度愈高時,有助於染料的去色反應。(3)過氧化氫濃度對染料去色的影響是一級的。濃度較低時對染料去色的作用較好。(4)硫酸濃度對染料去色的影響是一級的。較低濃度時有助於染料的去色作用。(5)溫度愈高時,反應愈快。(6)亞鐵離子染料去色效用上比鐵離子更為有用。且濃度愈大效果愈好。(7)在兼具反應效率與用量的考量下,處理濃度為1.0*10-4 M的染料時,最佳的條件為[Fe3+]0=1.5*10-3 M、[Fe2+]0=5.0*10-4 M、[H2O2]0=1.67*10-2 M、[H2SO4]0=3.0*10-2 M、T=298.15 K。(8)實驗之速率方程式:rate=8.18*10-3 [染料]。(9)依數據所得之活化能,速率決定步驟可能為氫氧自由基與染料作用OH. + C16O2N2H8(SO3-)3 --> OH.…C16O2N2H8(SO3-)3
Wastewater from dyeing is highly colored. If the wastewater is abandoned directly, the wastewater will easily make: (1)The BOD value will increase. (2)It will affect the acidity or basicity of the water. (3)It will make the water muddy, and not suitable for the growing of the living things in water. (4)It may produce foul smell. (5)It will easily make the water ugly.
Besides Luis M and the others’ research have used Fenton reagent to oxidaize Indigo carmine, there is no other reference about the study. Therefore this research deals the Potassium indigotrisulfonate dye to expect more concerned researches’ propositions, and to make efforts on environmental protection.
The conclusions of the experiment are: (1)It is practicable to dispose the dye with Fenton reagent. (2)It is first order reaction with respect to the concentration of the ferric ion. Increasing ferric ion concentration is beneficial to the reaction. (3)It is first order reaction with respect to the concentration of the hydrogen peroxide. Decreasing the hydrogen peroxide concentration is beneficial to the reaction. (4) It is first order reaction with respect to the concentration of the sulfuric acid. Decreasing the concentration of sulfuric acid is beneficial to the reaction. (5)The higher temperature is beneficial to the reaction. (6)The ferrous ion is more beneficial to the reaction than the ferric ion. Increasing the concentration of ferrous ion is beneficial to the reaction. (7)The best condition for the reaction are [Fe3+]0=1.5*10-3 M、[Fe2+]0=5.0*10-4 M、[H2O2]0=1.67*10-2 M、[H2SO4]0=3.0*10-2 M、T=298.15 K (8)The rate equation is 8.18*10-3 [Dye]. (9)According to the Ea value of the data, the rate determining step may be the reaction for hydroxyl radical with the dye. OH. + C16O2N2H8(SO3-)3 --> OH.…C16O2N2H8(SO3-)3
中文摘要……………………………………………………………...………..Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………….Ⅱ
目錄……………………..….………………………………………….……….Ⅲ
表目錄………………………………………………………………………….Ⅵ
圖目錄………………………………………………………………..………...Ⅷ
第一章 緒論…………………………………………………….…………….1
1-1 前言…………………………………………………………………….1
1-1-1 環境保護的重要…………………………………….…………...1
1-1-2 水污染……………………………………………….…….……..2
1-1-3 水污染的來源……………………………………….…………...3
1-1-4 廢水的處理………………………………………….…………...6
1-1-5 高級氧化法………………………………………….…………...8
1-1-6 費頓反應與費頓試劑……………………………….……….…..9
1-1-7 染料(Dyes)…………………………………………………...12
1-1-8 靛青染料(Indigo)……………………………………………13
1-2 研究動機………………………………………………………………16
1-3 研究主題………………………………………………………………17
1-4 研究目的………………………………………………………………18
第二章 實驗部分………………………………………………...……….….19
2-1 實驗藥品配製…………………………………………………..….….19
2-2 溶液的標定………………………………………………….………...21
2-3 實驗儀器與軟體…………………………………………….………...23
第三章 實驗結果……………………………….…………………………....25
3-1 染料在不同pH時的吸收度掃描……….……………………………..25
3-2 硫酸、過氧化氫、鐵鹽、亞鐵鹽吸收度之掃描….……………………26
3-3 染料之檢量線……..……………………………….………………….30
3-4 染料之pKa的求出…………………...…………….…………………..31
3-5 不同的鐵離子濃度對實驗的影響……..…………….……………….35
3-6 不同的過氧化氫濃度對實驗的影響………...………….……………43
3-7 不同的硫酸濃度對實驗的影響……………………...……….……....52
3-8 不同的溫度對實驗的影響………..……………….………………….61
3-9 不同的亞鐵離子濃度對實驗的影響………..…...………….………..70
第四章 實驗討論………………………………………….……………....…71
4-1 用費頓試劑處理Potassium indigotrisulfonate之可行性評估………..71
4-2 鐵離子濃度變因對實驗的影響………………...…………….………72
4-3 過氧化氫濃度變因對實驗的影響……………………...…….………73
4-4 硫酸濃度變因對實驗的影響…………………………………………74
4-5 溫度變因對實驗的影響……………………………..…………….….75
4-6 亞鐵離子濃度變因對實驗的影響……………………………………76
4-7 處理的最佳條件………………………………………………………77
4-8 速率方程式……………………………………………………………78
4-9 反應的可能機構………………………………………………………80
第五章 實驗結論……………………………...……………………………..83
第六章 參考文獻……………………………………………………...……..86
附錄…………………………………………………………………………….88
表目錄
表3-3-1 不同濃度染料的吸收度值的表...........................................……….30
表3-4-1 染料在pH=1~6、11.50、11.88、12.15、12.35與12.83時
吸收度數據表.....................................................................………..32
表3-4-2 不同pH時的log{(Ab/εb)/(Aa/εa)}值之表....….........................…..34
表3-5-1 [Fe3+]0=1.5Î10-3 M,染料的吸收度對時間關係與數據處理表.....36
表3-5-2 不同濃度的鐵離子,染料的吸收度對時間的表.............…………40
表3-5-3 數據做零級、一級與二級處理資料表.............................…………41
表3-5-4 不同的鐵離子濃度(M) vs kobs值的表.................................……42
表3-6-1 [H2O2]0=1.67Î10-1 M,染料的吸收度對時間關係與數據處理表..44
表3-6-2 不同濃度的過氧化氫溶液,染料的吸收度對時間的表………..…48
表3-6-3 數據做零級、一級與二級處理資料表..............................………...49
表3-6-4 不同的過氧化氫濃度(M) vs kobs值的表......................………...50
表3-6-5 不同的過氧化氫濃度倒數(1/M) vs kobs值的表……......…..….…51
表3-7-1 [H2SO4]0=2.0Î10-1 M,染料的吸收度對時間關係與數據處理表.53
表3-7-2 不同濃度的硫酸,染料的吸收度對時間的表................………….57
表3-7-3 數據做零級、一級與二級處理資料表.............................…………58
表3-7-4 不同的硫酸濃度(M) vs kobs值的表……....................………....59
表3-7-5 不同的硫酸濃度倒數(1/M) vs kobs值的表..................…………60
表3-8-1 溫度為290.15K時,染料的吸收度對時間關係與數據處理表....….62
表3-8-2 不同實驗溫度,染料的吸收度對時間的表......…..........………….66
表3-8-3 數據做零級、一級與二級處理資料表.............................…………67
表3-8-4 不同的實驗溫度(K) vs kobs值的表.............................………….68
圖目錄
圖一 費頓試劑的反應機制圖……….............................................................11
圖二 靛青(Indigo)的結構圖......………..........................................................14
圖三 靛青的合成圖.......………......................................................................15
圖四 Potassium indigotrisulfonate....................................................……...…17
圖3-1 pH=1.05時,濃度1.0Î10-4M染料之UV吸收度掃描圖..........……...25
圖3-2-1 硫酸溶液吸收度之掃描圖............................…...............……….…26
圖3-2-2 過氧化氫溶液吸收度之掃描圖....................................……………27
圖3-2-3 鐵離子鹽溶液吸收度之掃描圖.........................................………...28
圖3-2-4 亞鐵離子鹽溶液吸收度之掃描圖...........................................….....29
圖3-3-1 不同濃度染料vs吸收度的圖...........................................………..…30
圖3-4-1 染料在pH=1~6, 11.50, 11.88, 12.15, 12.35時UV吸收圖.………….33
圖3-4-2 以pH vs log{(Ab/εb)/(Aa/εa)} 作圖...…………................…...34
圖3-5-1 [Fe3+]0=1.5Î10-3 M時,染料的吸收度對時間的關係圖….........…35
圖3-5-2 以時間(秒)對A-A∞作圖(0級)...................................…………37
圖3-5-3 以時間(秒)對ln(A-A∞/A0-A∞)作圖(1級)...................……….38
圖3-5-4 以時間(秒)對1/( A-A∞)作圖(2級)..............................……….39
圖3-5-5 不同的鐵離子濃度 vs kobs值 作圖...............................………....42
圖3-6-1 [H2O2]0=1.67Î10-1 M,染料吸收度對時間的關係圖……....…….43
圖3-6-2 以時間(秒)對A-A∞作圖(0級)..........………........................…45
圖3-6-3 以時間(秒)對ln(A-A∞/A0-A∞)作圖(1級)..................………..46
圖3-6-4 以時間(秒)對1/( A-A∞)作圖(2級)....................…....…………47
圖3-6-5 不同的過氧化氫濃度(M) vs kobs值 作圖................…………50
圖3-6-6 不同的過氧化氫濃度倒數 vs kobs值 作圖…….............…..…....51
圖3-7-1 [H2SO4]0=2.0Î10-1 M,染料吸收度對時間的關係圖………......…52
圖3-7-2 以時間(秒)對A-A∞作圖(0級)…………...............................…54
圖3-7-3 以時間(秒)對ln(A-A∞/A0-A∞)作圖(1級)................………….55
圖3-7-4 以時間(秒)對1/( A-A∞)作圖(2級)...........................…………56
圖3-7-5 不同的硫酸濃度(M) vs kobs值 作圖.........................…………59
圖3-7-6 不同的硫酸濃度倒數(1/M) vs kobs值 作圖..................………..60
圖3-8-1 溫度為290.15 K時,染料的吸收度對時間的關係圖.............…….61
圖3-8-2 以時間(秒)對A-A∞作圖(0級)..........………........................…63
圖3-8-3 以時間(秒)對ln(A-A∞/A0-A∞)作圖(1級)................………….64
圖3-8-4 以時間(秒)對1/( A-A∞)作圖(2級)..........................………….65
圖3-8-5 不同的實驗溫度(K) vs kobs值 作圖........................…………68
圖3-8-6 溫度倒數(1/K) vs ln kobs 作圖...................................………..69
圖3-9-1 不同濃度的亞鐵離子時,染料的吸收度對時間的關係圖.……….70
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