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研究生:吳仲平
論文名稱:以臭氧處理2,4-二胺基甲苯之研究
論文名稱(外文):Ozonation of 2,4-diaminotoluene in water
指導教授:馬鴻文馬鴻文引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:環境工程學研究所
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:90
中文關鍵詞:臭氧化24-二胺基甲苯實驗設計法變異數分析
外文關鍵詞:ozonation24-diaminotolueneexperimental designsANOVA
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2,4-二胺基甲苯(2,4-diaminotoluene)為製造聚胺基甲酸酯(Polyurethanes,PU)的過程中,所產生的廢水的主要成分之一,具有高度的毒性和反應性。許多文獻提及以高級氧化處理有機物有很好的去除效果,但對於2,4-二胺基甲苯的相關研究並不多見,因此本研究嘗試以O3、H2O2/O3、UV/ H2O2/O3系統處理含有2,4-二胺基甲苯的人工廢水。
與傳統研究方法不同,本研究主要利用實驗設計法,採2水準部分因子實驗的方式,探討溶液pH值、臭氧劑量、UV光以及加入的雙氧水濃度對2,4-二胺基甲苯臭氧化反應的影響。以溶液總有機碳(TOC)去除率當作依變數,對實驗數據進行變異數分析,期望經由合理的統計程序,評估各因子的交互作用與個別效應,並提出最適因子組合。
研究中發現,單獨以臭氧處理2,4-二胺基甲苯,雖然可以完全將其轉化,但是對TOC的去除,即使經過長時間的反應後仍然只有不到30%的去除率,顯示大部分的2,4-二胺基甲苯都轉化其他型式的有機物殘留在溶液中。而藉由改變pH值、添加雙氧水或是照射UV光,對TOC去除率雖有提昇,但是哪一個因素貢獻率較大並無法直接比較得出。
經由三組實驗變異數分析的結果,在本研究的四個因子中,臭氧劑量和UV光強度,具著顯著的影響。增加臭氧劑量和照射UV光,都可以增加TOC去除效果。尤其是有無照射UV光,在三組不同的實驗設計研究中,都為貢獻率最大的因子。
而pH值對TOC去除率的影響,與未添加緩衝系統比較,只有酸性緩衝系統有負面的效果,中性緩衝和鹼性緩衝系統對去除率並沒有任何的幫助,而雙氧水濃度的改變對實驗結果也沒有顯著的影響。
根據因子的顯著性和因子間的交互作用情形,本研究對2,4-二胺基甲苯的臭氧化所提出的最適操作條件為高臭氧劑量、添加低濃度雙氧水、照射UV光與在無緩衝系統下進行反應
The oxidation of 2,4-diaminotoluene in water with ozone and combined with hydrogen peroxide and UV radiation has been studied.
By using the fractional factorial design, a kind of experiment designs, the influence of ozone dosage, pH, hydrogen peroxide concentration and UV radiation on the ozonation of 2,4-diaminotoluene was investigated.
The results show that under most conditions, 2,4-diaminotoluene could be eliminated by ozonation. However, the total organic carbon (TOC) removal is relatively low by single ozonation alone.
According to the analysis of variances (ANOVA) of experiment data, it appears that UV radiation is the most important factor in this study. That means the TOC removal is improved by UV/O3 system effectively. Ozone dosage is also an important factor. Higher ozone concentration can also enhance the TOC removal.
Except that in acidic condition, TOC removal rate is decreased, the effect of pH controlled by buffer solution is not evident. The use of H2O2 improves TOC removal but the effect is not obvious difference when the H2O2 concentration rises from 2.68×10-4M to 2.68×10-2M.
The most proper condition of ozonation of 2,4-diaminotoluene in this study is high ozone dose with low H2O2 concentration and with UV radiation in unbuffered solution.
目錄
第一章 緒論 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2-1 2,4-二胺基甲苯的性質 3
2-1-1 基本性質 3
2-1-2 生物毒性 4
2-1-3 反應性 6
2-2 臭氧的性質 8
2-2-1 基本性質 8
2-3 臭氧的反應行為 9
2-3-1 臭氧在水溶液中的自解 9
2-3-2 臭氧與有機物反應的行為特性 12
2-3-2-1溶液pH值對臭氧化反應的影響 14
2-3-2-2添加雙氧水對臭氧化反應的影響 14
2-3-2-3照射UV光對臭氧化反應的影響 16
2-4 實驗設計法 19
2-4-1 實驗設計原理 19
2-4-2 變異數分析 21
2-4-2-1 圖解法 21
2-4-2-2 統計量檢定法 22
第三章 實驗設備與方法 24
3-1 實驗系統簡介 24
3-2 實驗儀器與藥品 26
3-2-1 實驗儀器 26
3-2-2 實驗藥品 28
3-3 實驗分析方法 29
3-3-1 氣相臭氧濃度分析方法 29
3-3-2 總有機碳分析方法 30
3-3-3高效能液相層析儀分析方法 30
3-3-4 離子層析儀分析方法 31
3-4 實驗流程 32
3-5 前置實驗 38
3-5-1光強度量測 38
3-5-2二胺基甲苯空白氣提實驗 38
3-6 臭氧半批式分解2,4-DAT實驗 39
3-7在緩衝系統中分解2,4-DAT實驗 39
3-8在O3/H2O2系統中分解2,4-DAT實驗 40
3-9在O3/UV系統中分解2,4-DAT實驗 41
3-10 多元直交變異數分析實驗 41
第四章 結果與討論 42
4-1 前置實驗 42
4-1-1 2,4-二胺基甲苯空白氣提實驗 42
4-1-2 2,4-二胺基甲苯光解實驗 43
4-2 單因子實驗 44
4-2-1純臭氧處理2,4-二胺基甲苯 44
4-2-2臭氧劑量對反應的影響 48
4-2-3溶液pH值對反應的影響 50
4-2-4 添加過氧化氫對反應的影響 52
4-2-5 照射UV光對反應的影響 53
4-2-6 反應過程中的色度變化 54
4-3 實驗設計結果 56
4-3-1 變異數分析模式之假設檢定 56
4-3-2 酸性緩衝組之變異數分析 60
4-3-3 中性緩衝組之變異數分析 70
4-3-4 鹼性緩衝組之變異數分析 75
4-3-5 綜合比較 79
第五章 結論與建議 79
5-1 結論 79
5-2 建議 79
第六章 參考文獻 79
附錄
參考文獻
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