(3.238.249.17) 您好!臺灣時間:2021/04/13 19:52
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:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳慶煒
研究生(外文):Chin-Way Chen
論文名稱:電化學對土壤污染銅酸洗效率提升之研究
論文名稱(外文):The investigation on the enhancement effect of electrochemical techniques for copper removal efficiency in soils
指導教授:程淑芬程淑芬引用關係
指導教授(外文):Shu-Fen Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系碩士班
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:酸洗重金屬電化學
外文關鍵詞:heavy metalAcid Leachingelectrokinetic
相關次數:
  • 被引用被引用:11
  • 點閱點閱:475
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:78
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
酸洗為土壤重金屬污染整治經常使用的方法,唯酸洗對於小粒徑土壤之重金屬清洗效率較差,而電動力法在電場的作用機制下對於小粒徑土壤之整治有較佳的處理效率。有鑑於此,本研究應用電場的作用機制結合酸洗方法,探討其對土壤中重金屬去除效率之提昇情形。
本研究以台中縣大里市大突寮受銅污染之土壤進行研究,土壤樣品包括二種:一種為大突寮受銅污染的原始土壤,其銅濃度約為206.7 mg kg-1;另一種是將大突寮污染土壤再進行人為添加硫酸銅,其銅濃度約為498.2 mg kg-1。二種土壤都經過0.053 mm篩網分選成砂粒及小粒徑土壤(坋粒/粘粒)二部份進行試驗。以鹽酸、檸檬酸及鹽酸和檸檬酸1:1混合的混合酸作為酸洗萃取液,固液比為1:10,電場作用採直流電,電壓梯度為1.2 V/cm,處理時間為2小時,比較一般酸洗及結合電場作用對重金屬銅的去除效率。
研究結果顯示在0.1 M的酸洗萃取液濃度之下,不論在原土部份或是經篩選後的小粒徑土壤,處理效率均有約5%的提升,而在0.01 M的酸洗萃取液濃度時,處理效率僅有約1%的提升。
Acid Leaching is the frequent way for the improvement of the soil heavy metal pollution, and only lack of heavy metal pickling efficiency to the small granule soil(silt and clay); but the electrokinetic has the good processing efficiency under the electric field function regarding the small granule soil. According to this, this investigation using the electric field function combined with acid Leaching in order to discover how these could increase the eliminating efficiency to the heave metal from the soil.
This investigation samples of the soil including two kinds, one is the original soil polluted by copper, the consistency of the copper is around 206.7 mg kg-1 ; another kind is the polluted soil but including the copper sulphate, the consistency of the copper is around 498.2 mg kg-1 . These two soils are chosen by sieve to sandy and small granule soils(silt and clay), and then testing with these two parts. The extracting fluids of the acid-washing are used by hydrochloric acid、citric acid and mixed hydrochloric acid and citric acid with 1:1 proportion, and the proportion of firmly fluid is 1:10. The electric field function uses the direct current, the voltage gradient is 1.2 V/cm, and the processing time is 2 hours, then examines the elimination efficiency to the heavy metal copper compared with general acid Leaching and the combination with electric field function.
The investigation shows that under 0.1M consistency of the extracting fluids from the acid leaching, there will be around 5% increase to the processing efficiency, despite the original soil or small granule of the chosen foil. In addition, with 0.1M consistency of the extracting fluids from the acid leaching, the processing efficiency will only increase around 1%.
摘要 I
ABSTRACT II
致謝 IV
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章 前言 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 2
第二章 文獻回顧 4
2.1土壤重金屬來源及危害性 4
2.2重金屬傳輸與平衡 7
2.3土壤重金屬污染整治復育技術 12
2.3.1酸洗處理方法 14
2.3.2電動力法 20
2.3.2-1電動力法之演進 21
2.3.2-2電動法原理介紹 21
2.3.2-3影響電動力處理的操作因素 26
2.3.3相關文獻 28
2.3.3-1加入螯合劑之改良 29
2.3.3-2電極室的pH值改變之方式 30
2.3.3-3改良電壓操作方式 30
2.3.3-4以酸洗配合電動力長時間操作 31
第三章 研究方法 33
3.1研究內容與架構 33
3.2實驗設計 35
3.2.1反應槽的設計 35
3.3實驗設備及藥品 38
3.4 實驗方法 38
3.4.1土壤採樣及前處理 38
3.4.2人造污染配製 39
3.4.3土壤酸洗 39
3.4.4以電化學法配合酸洗 40
3.5分析方法 40
3.5.1土壤基本性質分析 40
3.5.2土壤重金屬濃度分析 42
第四章 結果與討論 44
4.1土壤基本性質分析 44
4.2不同酸液對土壤的清洗效率 46
4.2.1鹽酸酸洗效率 46
4.2.2有機酸酸洗效益 47
4.3土壤酸洗後的殘留污染 50
4.4電化學結合酸洗對銅去除效率的提升 52
4.4.1人造污染土壤 52
4.4.2自然污染土壤 53
4.5電化學對人造污染與自然污染土壤整治效益提升之比較 55
4.6操作成本 56
第五章 結論 58
參考文獻 60


圖目錄
圖2-1 重金屬在不同PH值的溶解情形 20
圖2-2 電動力法之程序示意圖 21
圖2-4 電滲透流示意圖 22
圖2-5 電泳作用示意圖 23
圖2-6 離子電滲透流與遷移 24
圖2-7 電動力法復育土壤反應機制示意圖 26
圖2-8 系統示意圖 32
圖3-1 實驗基本架構圖 34
圖3-2電化學裝置示意圖 36
圖3-3電動力裝置照片 36
圖4-1人造與自然污染土壤粒徑分佈及重金屬CU含量分佈圖 45
圖4-2 鹽酸對人造及自然污染土壤的酸洗效率圖 47
圖4-3 檸檬酸對人造污染的處理效率圖 48
圖4-4 混合酸對人造及自然污染土壤的酸洗效率圖 49
圖4-5 鹽酸對自然污染及人為添加污染之土壤中重金屬銅的去除量與殘餘量 51
圖4-6混合酸對自然污染及人為添加污染之土壤中重金屬銅的去除量與殘餘量 52
圖4-7 結合電化學與鹽酸酸洗對人造污染土壤中不同粒徑土壤重金屬銅的去除效率 53
圖4-8 各種0.1 M酸液結合電化學與酸洗對自然污染之不同粒徑土壤中重金屬銅的去除效率 54
圖4-9 各種酸液對自然污染及人為污染土壤施作電化學配合操作之去除效率堆疊圖 57


表目錄
表2-1 重金屬對於動植物之毒害濃度及食物中容許之含量 5
表2-2 同濃度鹽酸、硫酸、硝酸對土壤中重金屬銅之脫附率 19
表2-3 實驗條件一覽表 31
表3-1實驗設備儀器及藥品 38
表3-2 以電化學法配合酸洗之操作參數 40
表4-1 土壤基本性質數據表 44
表4-2 各種酸液及濃度之PH值 46
參考文獻
1.于迺文,「土壤重金屬含量變化之評估」,博士論文,國立中興大學土壤環境科學系,台中(2000)。
2.Alloway, B. J.,”Soil processes and the behavior of metals,”John Wiley and Sons,New York,US.,pp.7-28.(1990)
3.王一雄、陳尊賢、李達源,「土壤污染學」,國立空中大學,台北(1995)。
4.王一雄,「土壤環境污染與農藥」,明文書局,台北(1997)。
5.朱德明,「植物與環境逆境」,國立編譯館,台北(1990)。
6.Alloway, B. J., “Heavy mentals in soils,John wiley and sons”, New York, US., pp.29-39.(1990)
7.林浩潭、李國欽、賴七仙,「台灣地區不同作物對土壤中重金屬吸收之探討」,第三屆土壤污染防治研討會論文集,台北,第293-308頁(1992)。
8.劉鎮宗,「土壤中有毒重金屬的清道夫」,環境工程會刊,第七卷,第一期(1996)。
9.張仁福,土壤污染防治學,復文圖書出版社,第325-340頁(1998)。
10.蘇惠靖,「以萃取法復育受重金屬污染土壤之可行性」,碩士論文,屏東科技大學環境工程與科學系,屏東(2003)。
11.林保瑞,「銅、鎘在幾種台灣土壤中脫附性之探討」,碩士論文,國立屏東科技大學環境工程與科學系研究所,屏東(2003)。
12.郭魁士,「土壤學」,中國書局,台北(1990)。
13.朱訓智,「鋅、鉻在分層土壤中傳輸與吸持機制之探討」,碩士論文,國立屏東科技大學環境工程與科學系,屏東(2002)。
14.陳賜章,「台南縣受重金屬污染農地土壤復育成效之追蹤」,碩士論文,國立屏東科技大學環境工程與科學系,屏東(2002)。
15.Lee, S. Z., Allen, H. E., Huang, C. P., Sparks, D. S., Sanders, P. F., and Peijnenburg, W. J. G. M., “Predicting Soil-Water Partition Coefficients for Cadmium.” Environmental Science and technology, 20:pp.669-675(1996).
16.Harter, R. D., “Effect of Soil pH on Adsorption of Lead, Copper, Zinc, and Nickel.” J. Soil Science Society, Am. 40:pp47-51(1983).
17.陳吉村、李達源、洪崑煌,「鎘、銅、鉛在酸性土壤中之競爭性吸附」,中國農業化學會誌,pp.83-99(1992)
18.Alloway, B. J., “Heavy metal in soils". ,John wiley and sons, New York, US(1995).
19.Hinrich, B., B. McNeal and G. OˋConnor, “Soil Chemistry,” John wiley and sons, New York, US., pp. 70-101(1979).
20.初建,「台灣數種污染土壤之重金屬型態及其釋放趨勢」,碩士論文,國立中興大學土壤所,台中(1994)。
21.姜榮義、駱尚廉、楊萬發,「鎘在未飽和土壤中吸附/移動特性」,第二屆土壤污染防治研討會論文集,第307-323頁(1990)。
22.張育祺,「酸鹼度及土壤成分對台灣土壤吸附銅、鎘之影響」,碩士論文,國立屏東科技大學環境工程與科學系,屏東(1999)。
23.Fic, M. and M. Isenbeck-schroter, “Batch studies for the investigation of mobility of the heavy metal Cd,Cr,Cu and Zn.,” Contam. Hydrol 4,pp. 69-78(1989).
24.Huang, C. P., H. A. Ellistt and R. M. Ashmeas, “Interfacial reaction and the fate of heavy metals in soil-water systems,” J. Water Poll, Control Fed 49, pp. 745-756(1997).
25.Kinniburgh, D. G., M. L. Jackson, and J. K. Syers, “Adsorption of alkaline earth, transition, and heavy metal cations by hydrous oxide gels of iron and aluminium,” Soil Sci. Soc. Am. J.40, pp. 796-799(1976).
26.Koschinsky, A., U. Fritsche, A. Winkler, “Sequential leaching of Peru Basin surface sediment for the assessment of aged fresh heavy metal associations and mobility,” Deep-sea Research PartⅡ 2001., pp. 3683-3699(2001).
27.Lai, R. and B. A. Stewart, ”Soil processes and water quality,” Lewis Publishers Baca Ration., pp. 249-252(1994).
28.Scheldrick, B. H. (ed.), “Analytical methods manual 1984,”Land resource research institute., Ottawa, Ontarion Canada.(1984)
29.Wen, X. and H.E. Allen, “Mobilization of heavy metals from Le An river sediment,” Sci. Total Environ 227, pp. 101-108(1999).
30.王一雄、高玉燦、陳玉麟,「重金屬鎘、鉻、銅及鋅在土壤中移動性之預測」,中國農業化學會誌23,第119-125頁(1985)。
31.Hogg, D. S., R. G. McLaren, and R S. Swift, “Desorption of copper form some New Zealand soils,” Soil Sci. Soc. Am. J.43, pp. 866-870(1993).
32.McBride, M. B., and J. J. Blasiak, “Zinc and copper solubility as a function of pH in an acid soil,” Soil Sci. Soc. Am. J.43, pp. 866-870(1979).
33.Hickey, M. G., and J. A. Kittrick, “Chemical partition of cadmium, copper, nickel and zinc in soils and sediments containing high levels of heavy metal,” J. Environ. Qual 13, pp. 372-376.(1984)
34.黃舒瑜,「土壤重金屬0.1N HCl萃取量與全量濃度之相關性研究」,碩士論文,逢甲大學環境工程與科學學系,台中(2003)。
35.Masataka, H., “Heavy metals complexed with humic substances in fresh water.” Analytical Science, 8, pp.453-459(1992).
36.William, C. A. “Innovative site remediation technology,Annapolis”New York(1993).
37.Dowdy, R. H., Latterell, I. J., Hinesly, T. D., Grossman, R. B. and Sullivan, D. L., “Trace Metal Movement in a Aeric Ochraqualf following 14 Years of annual Sludge Applications” J. Environ. Qual. 20, pp. 119-123(1991).
38.Iskandar, I. K. and Adriano, D. C., “Remediation of soils Contaminated with Metals,” Science Review, Northwood(1997).
39.Jacob, H. M., ”Electrokinetic Transport Phenomena,” AOSTRA, Canada(1994).
40.黃俊憲,「污染農地中鎘的去除」,碩士論文,國立中興大學環境工程學系,台中(2004)。
41.賴俊成,「混合酸淋洗處理重金屬污染土壤之研究」,碩士論文,國立雲林科技大學環境與安全工程技術研究所,雲林(2002)。
42.陳育民,「重金屬污染土壤利用鹽酸及檸檬酸之化學移除方法」,碩士論文,國立中興大學土壤環境科學系,台中(1999)。
43.陳武清,「酸淋洗土壤中重金屬之研究」,碩士論文,元智大學化學工程研究所,桃園(1999)。
44.陳錕榮,「重金屬污染場址調查與復育技術評估之研究」,碩士論文,國立雲林科技大學環境與安全工程技術研究所,雲林(2000)。
45.Stumm, W. and J. J. Morgan, Aquatic Chemical: Chemical Equilibria and Rates in Natural Water, 3rd ed, A Wiley-Interscience publication, New York(1996).
46.Veek, A. H. M. and H. V. M. Hamelelrs, “Removal of heavy metal from sewage sludge by extraction with organic acid,” Water Science Technology, 40(1), pp. 129-136(1999).
47.瑞昶科技,「新竹市農地土壤重金屬污染控制場址改善計畫污染改善完成報告書」,瑞昶科技股份有限公司(2004)。
48.Oliver, B. G. and J. H. Carey, “Acid solubilization of sewage sludge and ash constituents for possible recovery”Water Research, 10, pp. 1077-1081(1976).
49.張添晉、郭文陽、顏士閔、李冠蓁,「酸萃取、淋洗受重金屬污染土壤之研究」,第15屆廢棄物處理技術論文集(2000)。
50.Cynthia R. Evanko, Ph. D. and David A. Dzombak, Ph. D., P. E. “Remediation of Metals-Contaminated Soils and Groundwater,” Technology Evaluation Report, TE-97-01(1997).
51.Acar, Y. B., and Alshawabken A. N., “Principles of Electrokinetic Remediation,” Environmental Science & Technology, Vol.27, No. 13, pp.2638-2641(1993).
52.翁誌煌,「受有機物污染廠址之物化整治技術研究:電滲透法整治有機污染廠址之研究(第二年)」,行政院國科會專題研究計畫成果報告(1998)。
53.鄭孟嘉,「以電化學方法處理受鎘、鉛污染土壤之研究」,碩士論文,國立台灣大學化學工程學研究所,台北(2001)。
54.Jocbs, H. S. and Mortland, M. M., “Ion Movement in Wyoming Bentonite during Electroosmosis,” Proceedings of Soil science Society, 23, pp.2342(1959).
55.Acar, Y. B., Gale, R. J., Hamed, J. T. and Putnam, G., “Acid/Base Distribution in Electrokinetic Soils Processing,” Transport Research Record, 1288, pp.23-34(1991).
56.Acar, Y. B., Hamed, J. T., Alshawabken A. N. and Gale, R. J., “Removal of Cadmium from Saturated Kaolinite by the Application of Electrical Current,” Geotechnique, 44, 2, pp. 239-254(1994).
57.Leinz, R. W., Hoover, D. B. and Meier, A. L., “NEOCHIN: An Electrochemical Method for Environmental Application,” Journal of Geochemical Exploration, Vol. 64, No. 3, pp. 421-434(1998).
58.Acar, Y. B., Gale, R. J., Alshawabkeh, A. N., Marks, R. E., Puppala, S., Bicka, M., and Parker, R., “Electrokinetic Remediation: Basics and Technology Status,” Journal of Hazardous Material, Vol. 40, No. 2, pp. 117-137(1995).
59.劉永章、葛煥彰,「電動力現象的基本理論」,化工,第45卷,第2期,第77-83頁(1998)。
60.Kim, S. O., Moon, S. H., Kim, K. W. and Yun, S. T., “Pilot scale on the ex site electrkinetic removal of heavy metal from municipal wastewater sludge,” Water Research, Vol. 36, pp. 4765-4774(2002).
61.Pamukcu, S. and Wittle, J. K., “Electrokinetic removal of selected heavy metals from soil,” Environmental Progress, Vol. 11, No. 3, pp. 241-250(1992).
62.廖盈智,「循環改良式電動力系統之電化學反應」,碩士論文,朝陽科技大學環境工程與管理系研究所,台中(2003)。
63. Virkutyte, J., Sillanpää, M. and Latostenmaa, P., “Electrokinetic soil
remediation-critical overview”, The science of the Total Environment, Vol.
289, pp. 97-121(2002).
64. Yeung, A. T. and Mitchell, J. K., “Coupled Fluid, Electrical, and Chemical
Flow in Soils”, Geotechnique, Vol. 43, No. 1, pp. 121-134(1993).
65. Chung, H. I. and Kang, B. H., “Lead removal from contaminated marine clay
by electrokinetic soil decontamination”, Engineering Geology, Vol. 53, pp.
139-150 (1999).
66. Puppala, K. S., Alshawabkeh, A. N., Acar, Y. B., Gale, R, J., and Bricka, M.,
“Enhanced Electrokinetic Remediation of High Sorption Capacity Soil,”
Journal of Hazardous Meterials, Vol. 55, pp. 221-237(1997).
67. 楊金鐘、林舜隆,「利用電動力法處理人工合成之鉛污染土壤」,第十一
屆廢棄物處理技術研討會論文集,台北,pp.518-527(1996)。
68. Ottosen, L. M., Hansen, H. K., Riberiro, A. B. and Villumsen A., “Removal
of Cu, Pb and Zn in applied electric fielb in calcareous and non- calcareous
soils”, Journal of hazardous materials, B85, pp.291-299(2001).
69. Kim, S. O., and Kim, K. W., ”Monitoring of electrokinetic removal of heavy
metals in tailing-soils using sequential extraction analysis”, Journal of
hazardous materials, B85, pp195-211(2001).
70. Reddy, K. R., Parupudi, U. S., Devulapalli, S. N. and Xu, C. Y., “Effects of
soil composition on the removal of chromium by electrokinetics”, Journal of
hazardous materials, Vol. 55, pp.135-158(1997).
71. Darmawan and Wada, S. L., “Effect of clay mineralogy on the feasibility of
electrokinetic soil decontamination technology”, Applied clay science, Vol.
20, pp.283-293(2002).
72. 林世平,「改良電壓操作方式對電動力處理受污染底泥之影響」,碩士論
文,國立中興大學環境工程學系,台中(2004)。
73. Hamed, J. T. and Bhadra, A., “Influence of Current Density and pH on
Electrokinetics”, Journal of Hazardous Material, Vol. 55, pp.279-294(1997).
74. Chang, J. H., Qiang, Z., Huang, C. P. and Cha, D., “Electroosmotic Flow
Rate:A Semiempirical Approach”, Chapter 15 in Nuclear Site Remediation:
First Accomplishments of the Environmental Management Science Program,
ACS Symposium Series, Vol. 778, pp.247-266(2001).
75. 林裕雄,「以電動力法處理受三氯乙烯及單氯酚污染黏質土壤之研究」,
碩士論文,國立中興大學環境工程學系,台中(2000)。
76. 斯克誠和駱尚廉,「土壤與地下水整治政策與其實務」,土木水利,第26
卷,第4 期,pp.50-58(2000)。
77. Li, Z., Yu, J. W. and Neretnieks, I., “Removal of Pb(Ⅱ),Cd(Ⅱ), and Cr(Ⅲ)
from sand by Electromigration”, Journal of Hazardous Material, Vol. 55,
pp.295-304(1997).
78. Wong, J. S. H., Hicks, R. E. and Probstein, R. F., “EDTA-enhanced
electroremediation of metal-contamainated soils”, Journal of Hazardous
Material, Vol. 55, pp.61-79(1997).
79. Sawada, A., Tanaka, S., Fukushima, M. and Tatsumi, K., “Electrokinetic
remediation of clayey soils containing copper(Ⅱ)-oxinate using humic acid
as a surfactant”, Journal of hazardous materials, B96, pp.145-154 (2003).
80. Chang, J. H., Qiang, Z., Huang, C. P., and Cha, D., “Electroosmotic Flow
Rate:A Semiempirical Approach,” Chapter 15 in Nuclear Site
Remediation:First Accomplishments of the Environmental Management
Science Program, ACS Symposium Series, Vol. 778, pp.247-266(2000).
81. Yang, G. C. C. and Lin, S. L., “Removal of lead from a silt loam soil by
electrokinetic remediation”, Journal of hazardous material, Vol. 58,
pp.285-299(1998).
82. Apostolos Giannis, Evangelos Gidarakos, “Washing enhanced electrokinetic
remediation for removal cadmium from real contaminated soil”, Journal of
Hazardous Material, B123, pp.165-175(2005).
83. 劉仁煜,「土壤粒徑篩分對污染土壤重金屬移除效率之影響」,碩士論文,
朝陽科技大學環境工程與管理系,台中(2007)。
84. 何君揚、江昭皚、張小千、張文恭、趙瑞銘,「基本電學」,高立圖書有
限公司,pp.15-60(2001)。
85. http://www.taipower.com.tw/TaipowerWeb/upload/files/11/main_3_6_3.pdf。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔