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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:邱瑞斌
研究生(外文):JUI - PIN CHIU
論文名稱:受五氯酚污染土壤復育技術之研究
論文名稱(外文):Remediation of Pentachloroplenol Contaminated Soils
指導教授:薩支高薩支高引用關係
指導教授(外文):JY-GAU SAH
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:五氯酚電動法化學氧化臭氧酸性土壤鹼性土壤
外文關鍵詞:Pentachloroplenolelectrokineticschemical oxidizationozoneacid soilsbasic soils
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本研究選取紅壤及台灣黏土兩種不同酸鹼度之土壤,以人工添加方式配製五氯酚污染土壤,嘗試以電動法、乾式/濕式臭氧化學氧化法及H2O2化學氧化法進行土壤復育的研究。在各項復育方法研究中皆有其成效,且其成效皆受到土壤基本性質的影響。由於土壤對五氯酚的作用機制影響及處理結果,為了解上列各項處理方法之差異性,對五氯酚及土壤之間的交互作用變化,在本研究中一併進行探討。研究結果,五氯酚會被酸性土壤及鹼性土壤吸附是與土壤有機質含量有極大關連,而兩種土壤礦物本身對五氯酚的吸附能力並不強。研究中亦顯示,土壤的pH值會改變對五氯酚的吸附能力,酸性土壤在高pH值環境對五氯酚的呈現強勢的吸附能力,鹼性土壤則不很顯著。以電動法對酸性土壤進行受五氯酚污染土壤復育實驗中得知,在酸性土壤環境中五氯酚是很難被電動力移除,其移除能力受到土壤之pH值及土壤中有機質的影響所致;而在鹼性土壤環境中,由於鹼性土壤有機質含量不高,且能使五氯酚形成離子態,且通以32伏特的電壓於受五氯酚污染土壤,在距陽極2-6cm處能達成最高濃度264.55%的富集效果。以臭氧對受五氯酚污染土壤進行乾/濕式化學氧化處理,其成效相當顯著,污染物濃度在24小時內,即可有70%以上之五氯酚被降解移除;而以濕式氧化能達成90.96%以上的處理成效,比乾式氧化處理成效為佳。H2O2化學氧化處理法對受五氯酚污染土壤進行復育,可達成93.10%以上的處理成效,與臭氧化學氧化處理法一樣相當顯著。以化學氧化法處理受五氯酚污染土壤,土壤中之有機質對五氯酚之移除影響不大。
In this study, pentachlorophenol(PCP)spiked acid and basic soils were selected to be remediated by electrokinetics, dry/wet chemical ozone oxidization and hydrogen peroxide oxidization. Fairly good results were obtained in most of the techniques, and the efficiency was affected by the nature of the soils. The reaction mechanism between the soils and PCP determines the results of each technique. In this study, the differences between technologies and the interaction between soils and PCP were discussed. It was found that the organic matter in soil plays an important part of PCP-soil absorption we also found changing soil pH may alter the capability of the absorption of organic matter. Acid and basic soil display quite different absorption capabilities. The pH showed very strong adsorptions effect on the acidity soil, but very little on alkaline one. From the result, PCP is very difficult to be removed by electrokinetics technology in acid soil. The pH and organic matter in the acidity soil determined the result of the electrokinetics technique. Basic soil contains relatively lower organic matter and turns PCP into ion. Under 32 voltages DC electrokinetic treatment, the PCP was highly concentrated in the area 2-6cm from the anode. By dry/wet ozone oxidization, PCP can be eliminated considerably in relatively short period of time. The result under wet treatment is better than the dried one. The treatment of hydrogen peroxide oxidization showed similar result as that of the ozone oxidization. It was concluded that chemical oxidization techniques may distory the existence of the organic as wall as the PCP in soil.
總目錄
頁 次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
誌謝 Ⅴ
總目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅹ
圖目錄 XII
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 五氯酚起源與環境的應用 3
2.1.1 五氯酚在環境中的應用 3
2.1.2 五氯酚的基本理化性質 6
2.1.3 五氯酚在環境中的宿命 6
2.1.4 五氯酚對生態環境的污染流佈重大影響 7
2.1.5 五氯酚的毒理機制 9
2.1.6 五氯酚物料安全資料 12
2.2 五氯酚污染物的處理方法 12
2.2.1 生物復育 14
2.2.2 土壤蒸氣萃取 14
2.2.3 熱處理法 16
2.2.4 土壤黏土礦物吸附 17
2.2.5 光分解作用 17
2.2.6 化學氧化 18
2.2.7 電動法 20
2.3 臭氧氧化之理論基礎與應用 20
2.3.1 臭氧之特性 22
2.3.2 臭氧的產生及分解 24
2.4 電化學理論 26
2.4.1 法拉第定律 26
2.4.2 電解液之當量電導度 27
2.4.3 離子之活動性 28
2.4.4 離子輸送數 28
2.4.5 極化作用之成因 29
2.4.6 極化作用之種類與原理 30
第三章 材料與方法 34
3.1 實驗藥品 34
3.2 實驗設備 35
3.3 實驗材料 36
3.3.1 供試土壤樣品 36
3.3.2 供試污染PCP成分鑑定 37
3.4 實驗方法 37
3.4.1 供試污染土壤配製 38
3.4.2 逸散揮發實驗 38
3.4.3 土壤基本性質分析 39
3.5 分析方法之探討 43
3.5.1 波長測試 43
3.5.2 移動相測試 43
3.6 實驗研究及分析方法之品質管制 44
3.7 土壤脫附實驗 45
3.7.1 不同溶劑萃取 46
3.7.2 不同萃取方法進行脫附 47
3.7.3溶劑萃取時間 48
3.8 復育土壤樣品分析 48
3.8.1 反應前、後分析 48
3.8.2 HPLC分析操作條件 49
3.8.3 樣品有效性實驗 49
3.9 土壤復育實驗 50
3.9.1 電動力法復育受PCP污染土壤 50
3.9.2 臭氧氧化法 51
3.10 驗證實驗 54
3.10.1 吸附實驗 54
3.10.2 五氯酚標準母液配製 54
3.10.3 吸附實驗操作說明 54
第四章 結果與討論 61
4.1 土壤基本性質分析 61
4.1.1土壤基本性質分析 61
4.1.2 供試添加五氯酚含量標定 62
4.2 土壤中五氯酚分析方法 65
4.2.1波長測試 66
4.2.2移動相測試 66
4.3 PCP檢量線繪製及品管樣品測試 67
4.4 PCP物理及化學環境因子變化 69
4.4.1 PCP逸散揮發實驗 69
4.4.2 PCP樣品有效性實驗 70
4.4.3 PCP水中溶解度實驗 71
4.5 受PCP污染土壤脫附實驗 72
4.6 土壤復育實驗 75
4.6.1 電動法復育受PCP污染土壤 75
4.6.2 酸性土壤通電試驗 75
4.6.3 鹼性土壤通電試驗 80
4.6.4 化學氧化法復育受PCP污染土壤 85
4.6.5 化學氧化法-過氧化氫(H2O2)氧化法 95
4.7 驗證實驗 98
4.7.1 土壤吸持PCP實驗 98
4.7.2 土壤對PCP污染物之吸附平衡時間研究 98
4.7.3 土壤有機質對PCP的吸附影響 100
4.7.4 土壤對PCP污染物之吸附濃度變化 102
4.7.5 土壤之pH值對PCP污染物之吸附 104
第五章 結論與建議 110
5.1 結論 110
5.2 建議 112
第六章 參考文獻 113
附表 124
作者簡介 131
表目錄
頁 次
表2-1 臭氧濃度對人體健康之影響 22
表2-2 各種氧化物之氧化電位 23
表2-3 pH值對臭氧存半衰期的影響 25
表4-1 土壤樣品基本性質分析 61
表4-2 移動相組成PCP分離的滯留時間的影響 66
表4-3 溶劑-水平震盪脫附 72
表4-4 溶劑-超音波震盪脫附 73
表4-5鈦電極棒在鹼性土壤電解前後重量變化表 79
圖目錄
頁 次
圖2-1 五氯酚在環境中的宿命 7
圖2-2 五氯酚製程中戴奧辛產生機制 10
圖2-3 臭氧的分子共振結構 22
圖3-1 實驗流程圖 37
圖3-2 電動力電解槽 50
圖3-3 土壤對PCP污染物之吸附平衡時間實驗流程圖 55
圖3-4 土壤有機質對五氯酚的吸附實驗流程圖 57
圖3-5 土壤樣品對PCP污染物之吸附濃度實驗之流程 58
圖3-6 土壤pH對PCP吸附的關係及影響實驗之流程 59
圖4-1 研究用90%五氯酚之GC-Mass鑑定 62
圖4-2 五氯酚Mass鑑定圖譜 63
圖4-3 四氯酚Mass鑑定圖譜 64
圖4-4 PCP低濃度檢量線 68
圖4-5 PCP高濃度檢量線 68
圖4-6 PCP在丙酮溶劑中經過七日的揮發 69
圖4-7 PCP在第十週之層析圖 71
圖4-8 酸性土壤以16伏特電壓通電7天之pH變化 76
圖4-9 酸性土壤以32伏特電壓通電7天之pH變化 77
圖4-10 以16伏特電壓對酸性土壤通電7天之PCP殘留量變化 78
圖4-11以32伏特電壓對酸性土壤通電7天之PCP殘留量變化 78
圖4-12以16伏特電壓對鹼性土壤通電7天之pH變化 81
圖4-13以32伏特電壓對鹼性土壤通電7天之pH變化 82
圖4-14 以16伏特電壓對鹼性土壤通電7天之PCP殘留量變化 83
圖4-15 以32伏特電壓對鹼性土壤通電7天之PCP殘留量變化 84
圖4-16 酸性土壤之臭氧乾式氧化法裝置圖 86
圖4-17 酸性土壤經臭氧曝氣後的濃度變化 87
圖4-18 酸性土壤經臭氧曝氣後Cl的濃度產生狀況 88
圖4-19 酸性土壤在曝氣後氣體吸收瓶溶液之Cl分析圖譜 91
圖4-20 鹼性土壤在曝氣後氣體吸收瓶溶液之Cl分析圖譜 91
圖4-21 為鹼性土壤經臭氧曝氣後的濃度變化 92
圖4-22 酸性土壤在液相中經臭氧曝氣後的濃度變化 93
圖4-23 鹼性土壤在液相中經臭氧曝氣後的濃度變化 94
圖4-24 酸性土壤經H2O2處理後的濃度變化 96
圖4-25 鹼性土壤經H2O2處理後的濃度變化 97
圖4-26 在水中鹼性土壤吸附PCP的平衡時間 99
圖4-27 在水中酸性土壤吸附PCP的平衡時間 99
圖4-28 兩種土壤在水中吸附PCP量的比較 100
圖4-29 酸性土壤添加腐植土對PCP的吸附 100
圖4-30 鹼性土壤添加腐植土對PCP的吸附 102
圖4-31 鹼性土壤在水中對PCP的吸附 103
圖4-32 鹼性土壤對PCP的Langmuir等溫吸附 103
圖4-33 酸性土壤在水中對PCP的吸附 104
圖4-34 鹼性土壤在不同pH對PCP的吸附 105
圖4-35 酸性土壤在不同pH對PCP的吸附 105
圖4-36土壤水溶液在pH值=11時水溶液的顏色。 108
第六章 參考文獻
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