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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林柏翔
研究生(外文):Bo-Shiang Lin
論文名稱:以改質光觸媒程序光還原含六價鉻廢水之反應行為研究
論文名稱(外文):Study on the Photoreduction of Cr(VI) in Aqueous Solution by Modified Photocatalytic Processes
指導教授:申永順申永順引用關係
指導教授(外文):Yong-Shun Shen
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:環境工程學系碩士班
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:92
中文關鍵詞:六價鉻改值光觸媒光還原電洞捕捉劑UV/TiO2光催化程序
外文關鍵詞:Cr(VI)UV/TiO2h+-scavengerphotoreductionmodified photocatalysis
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本研究利用改質二氧化鈦進行UV/TiO2程序光還原處理含六價鉻水溶液,並探討溶液pH值、二氧化鈦劑量、電洞捕捉劑種類、電洞捕捉劑劑量及改質二氧化鈦之重金屬種類與劑量等實驗因子對六價鉻去除效率及反應速率決定步驟之影響。
利用UV/TiO2程序處理六價鉻水溶液時,隨著pH值降低及電洞捕捉劑的添加量的提高,而增加了六價鉻去除速率。可知,電洞捕捉劑的添加,降低了二氧化鈦因光照產生的電子電洞對再結合的機率,進而提升了六價鉻的還原效率。六價鉻之擬一階去除速率常數、二氧化鈦劑量及六價鉻濃度變化之關係,可以擬一階動力方程式表示。於改質系統中,比較兩種不同覆載金屬(銀與銅)對六價鉻還原率之結果,以Ag(NO3)改質之二氧化鈦效果最佳,因Ag對電子之抓取率較高,覆載於二氧化鈦上之銀離子,提升光催化活性,而達到更快速轉移電子的目的。但經改質後之光觸媒對六價鉻之還原率較未改質之商用Degussa P25二氧化鈦差。
The objective of this research is to study the photoreduction behaviors of Cr(VI) ions in aqueous solutions by non-modified and modified photocatalytic processes under various operational factors, such as solution pH values, TiO2 dosages, types and dosages of organic compound (so-called h+-scavenger) with modified TiO2 which were doped with different types and dosages of metals to investigate the removal efficiencies of Cr(VI) in order to determine the optimum conditions of the photoreduction reaction.
Experimental results showed that the removal rate of Cr(VI) increased with decreasing solution pH values and with increasing dosages of organic compounds (methanol, ethanol, and isopropane) indicating that the recombination rate of electrons and h+ can be retarded in the reaction systems by the addition of the h+-scavenger, thus the reaction rate of Cr(VI) can be raised. The chemical reaction rate equation of Cr(VI) were established by pseudo-first order kinetic and the kinetic order of TiO2 dosage was found to be almost the same by non-modified and modified UV/TiO2 processes.
Comparing the experimental results within modified TiO2 photoreduction systems, the removal rate of Cr(VI) by the UV/Ag-doped TiO2 process was larger than that by to the UV/Cu-doped TiO2 process possibly due to the electron transferring ability of Ag is superior to that of Cu. However, the photoreduction rates of Cr(VI) by the non-modified UV/TiO2 process (Digussa P25) were less than those by modified UV/TiO2 processes possibly because of the competition between the effects of electron transferring and deactivation of deposition of metals onto the surface of TiO2.
封面內頁
簽名頁
授權書……………………………………………………………….iii
中文摘要…………………………………………………………….iv
英文摘要……………………………………………………………..v
誌謝………………………………………………………………….vi
目錄…………………………………………………………………vii
圖目錄……………………………………………………………….ix
表目錄………………………………………………………………xii

第一章 前言…………………………………………….……..........1
1.1研究動機……………………………………………….1
1.2研究目的……………………………………………….2
第二章 理論背景與文獻回顧……………………………………...3
2.1六價鉻之特性及處理方式…………………………….3
2.2光觸媒反應理論……………………………………….7
2.3影響光觸媒程序反應因子之探討……………………18
2.4紫外光/光觸媒還原程序之發展與應用……………...33
第三章 研究目的與架構………………………………………......36
第四章 實驗程序與設備…………………………………………..38
4.1實驗藥品………………………………………………38
4.2實驗裝置………………………………………………39
4.3實驗設備與儀器………………………………………43
4.4實驗步驟………………………………………………43
4.5分析測定方法…………………………………………47
第五章 結果與討論………………………………………………..49
5.1背景實驗………………………………………………49
5.2 UV/TiO2程序還原含六價鉻水溶液………………….51
5.2.1未改質TiO2系統…………………………………..54
5.2.1.1 TiO2劑量效應…………………………………..54
5.2.1.2 pH值效應……………………………………....57
5.2.1.3電洞捕捉劑種類及劑量效應…………………..59
5.2.2改質TiO2系統…………………………………….65
5.2.2.1 未還原系統…………………………………….65
5.2.2.2 還原系統……………………………………….69
5.2.2.3 不同煆燒溫度效應…………………………….73
5.3六價鉻光還原系統結果之比較………………………76
5.4 反應後二氧化鈦定性………………………………...81
第六章 結論與建議………………………………………………..85
參考文獻………………………………………………...…………...88







圖目錄

圖(2-1) 為常見之非本質n型半導體能隙之比較…………………..7
圖(2-2) 半導體受光激發後電子與電洞示意圖Ι……………………7
圖(2-3) 半導體受光激發後電子與電洞示意圖Ⅱ..............................8
圖(2-4) 由左到右依次為;銳鈦礦(Anatase)、金紅石(Rutile)與板鈦礦(Brookite)….……………………………………..9
圖(2-5) 三相混合系統(Fe(III)/Cr(VI)/BPA)反應示意圖.................17
圖(2-6) 光觸媒之應用……………..…....………………………......34
圖(3-1) 實驗架構圖...…...…...……………………………………...37
圖(4-1) 實驗裝置實景………………………………………………40
圖(4-2) 實驗裝置圖…………………………………………………41
圖(4-3) 以比色法定量六價鉻之檢量線…………………………....48
圖(5-1) TiO2對六價鉻之吸附實驗………………………………….50
圖(5-2) 1000倍二氧化鈦之SEM照片……………………………..51
圖(5-3) 4000倍二氧化鈦之SEM照片…………………………......52
圖(5-4) 甲醇吸收光譜……………………………………………....52
圖(5-5) 乙醇吸收光譜………………………………………………53
圖(5-6) 異丙醇吸收光譜……………………………………………53
圖(5-7) 溶液pH=3,不同光觸媒劑量下,六價鉻殘餘率與時間之關係圖….……………………………………………….…….54
圖(5-8) 二氧化鈦劑量與六價鉻去除速率常數之關係圖…………55
圖(5-9) 六價鉻於UV/TiO2程序還原下,不同二氧化鈦劑量之擬一階速率常數圖….…………………………………………..57
圖(5-10) 以UV/TiO2程序還原六價鉻,不同溶液pH值下,六價鉻濃度與時間之關係圖.……………………………………..58
圖(5-11) 不同pH下與六價鉻去除速率常數之關係圖…………...59
圖(5-12) 二氧化太及鉻酸於不同pH下之帶電性………………...59
圖(5-13) 於不同甲醇劑量下,六價鉻去除率隨時間變化之間係圖.…………………………………………………………..60
圖(5-14) 於不同乙醇劑量下,六價鉻去除率隨時間變化之間係圖.…………………………………………………………..61
圖(5-15) 於不同異丙醇劑量下,六價鉻去除率隨時間變化之間係圖.………………………………………………………......61
圖(5-16) 不同電洞捕捉劑及其劑量對六價鉻去除速率常數關係圖.…………………………………………………………..62
圖(5-17) 添加乙醇與不添加乙醇於不同pH值下之速率常數關係圖.…………………………………………………………..64
圖(5-18) 添加乙醇與不添加乙醇於不同[TiO2]下之速率常數關係圖.…………………………………………………………..64
圖(5-19) 添加乙醇後,六價鉻於UV/TiO2程序還原下,不同
二氧化鈦劑量之擬一階速率常數圖.……………………..65
圖(5-20) 不同銅離子批覆之二氧化鈦下,六價鉻濃度對隨時間之關係圖…………………………………………………….......67
圖(5-21) 不同銅離子批覆重量百分比對六價鉻去除速率作圖…..67
圖(5-22) 不同銀離子批覆之二氧化鈦下,六價鉻濃度對隨時間之關係圖.………………………………………………………68
圖(5-23) 不同銀離子批覆重量百分比對六價鉻去除速率作圖…69
圖(5-24) 不同還原wt%Cu/TiO2下,六價鉻濃度對隨時間之關係圖.…………………………………………………………..70
圖(5-25) 不同還原wt%Cu/TiO2對六價鉻去除速率作圖…………77
圖(5-26) 不同還原wt%Ag/TiO2下,六價鉻濃度對隨時間之關係圖.…………………………………………………………72
圖(5-27) 不同還原wt%Ag/TiO2對六價鉻去除速率作圖…………73
圖(5-28) 不同改質煆燒溫度下,還原與未還原銅對六價鉻之去除率…………………………………………………………75
圖(5-29) 不同改質煆燒溫度下,還原與未還原銀對六價鉻之去除率…………………………………………………………75
圖(5-30) 還原與未還原不同wt%Cu/TiO2對六價鉻之去除速率關係圖.………………………………………………….........77
圖(5-31) 於還原與未還原不同wt%Ag/TiO2對六價鉻之去除速率關係圖.……………………………………………………......77
圖(5-32) 兩種改質二氧化鈦之還原與未還原對六價鉻去除速率常數之關係圖.............………………………………………..79
圖(5-33) 於光觸媒改質與未改質下,六價鉻濃度隨時間變化之關係圖.………………………………………………………......81
圖(5-34) 煆燒溫度為500℃下,批覆同與銀之改值二氧化鈦XRD圖............................................................................................83
圖(5-35) 5%wtCu/TiO2反應後1000倍之SEM照片........................84
圖(5-36) 5%wtAg/TiO2反應後1000倍之SEM照片........................84


表目錄

表(2-1) 以紫外線/光觸媒還原程序楚理重金屬之研究文獻整理.29
表(4-1) 本研究所使用之目標物重鉻酸鉀之物化性質....………..39
表(4-2) 本研究實驗參數表....................…………………………..46
表(5-1) 不同煆燒溫度改質光觸媒對六價鉻之去除速率常數表..76
表(5-2) 溶液pH=3,不同[TiO2]下,六價鉻在UV/TiO2程序處理下之去除速率常數..………………………………………...80
1.王鈴祺,「以紫外線/La2Ti2O7程序分別處理含染料及異丙醇水溶液之研究」,國立台灣科技大學化學工程研究所碩士論文(2006)。
2.王姮娟,「重金屬廢水處理技術(下)」,台灣環保產業雙月刊,第二十七期 (2004)。
3.行政院環保署放流水標準,網址http://www.epa.gov.tw/main/index.asp. (2007)。
4.李育群,「半導體光觸媒與吸附劑之複合材料對VOCs處理之研究」,中原大學化學工程研究所碩士論文(2003)
5.呂宗昕,「圖解奈米科技與光觸媒」,商周出版 (2003)。
6.周欣穎,「奈米Ag/TiO2觸媒進行二氧化碳光催化還原反應」,國立台灣大學化學工程研究所碩士論文(2002)。
7.莊英良,「以紫外線/二氧化鈦程序分別處理含六價鉻及亞素靈水溶液反應行為之研究」,國立台灣工業技術學院化學工程技術研究所碩士論文 (1996)。
8.曾怡享,「奈米金屬氧化鈦觸媒光催化還原二氧化碳」,國立台灣大學化學工程研究所博士論文 (2003)。
9.勞工安全衛生研究所之物質安全資料表(MSDS),網址 http://www.iosh.gov.tw (2007)。
10.潘志弘,「電鍍業勞工鉻暴露與氧化傷害評估研究」,勞工安全衛生簡訊,第70期 (2004)。
11.環保署環境檢驗所,「水中六價鉻檢測方法-比色法」,網址 http://www.niea.gov.tw (2007)。
12.鄭婉真,「含銅TiO2觸媒進行二氧化碳光催化還原反應」,國立台灣大學化學工程研究所碩士論文 (2001)。
13.劉安治,「近紫外光/二氧化鈦催化分解氣相中低濃度四氯乙烯之操作參數探討」,國立中山大學環境工程與科學系碩士論文(1997)
14.Bouzazam, A and Laplanche, A., “Photocatalytic degradation of toluene in the gas phase: comparative study of some TiO2 supports”, Journal of photochemistry and PhotoBiology A: Chemistry Vol. 150, pp. 207-212 (2002).
15.Chen, S. and Cao, G.,“Study on the Photocatalytic reduction of dichromate and photocatalytic oxidation of dichlorvos”, Chemosphere, Vol. 60, pp.1308-1315 (2005).
16.Colón, G., Hidalgo, M.C., Navío, J.A., “Photocatalytic deactivation of commercial TiO2 samples during simultaneous photoreduction of Cr(VI) and photooxidation of salicylic acid”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Vol. 138, pp.79-85 (2001).
17.Das, D.P., Parida, K. and De, B.R.,“Photocatalytic reduction of hexavalent chromium in aqueous solution over titania pillared zirconium phosphate and titanium phosphate under solar ratiation”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical Vol. 245, pp.217-224 (2006).
18.Daneshvar, N., Rabbani, M. Modirshahla, N., and Behnajady, M. A., “Kinetic modeling of photocatalytic degradation of Acid Red27 in UV/TiO2 process”, Journal of Photochemistry and Photo-biology A: Chemistry, Vol.168, pp.39-45(2004).
19.Foster, N. S., Noble, R. D., Koval, C. A., “Reversible photoreductive Deposition and Oxidative Dissolution of Copper Ions in Titanium Dioxide Aqueous Suspensions”, Environ. Sci. Technol. Vol. 27, pp.350-356(1993)
20.Hung, C.H. and MariÑas, B.J., “Role of Chlorine and Oxygen in the Photocatalytic Degradation of Trichloroethylene Vapor on TiO2 Films”, Environ. Sci. Technol., Vol.31, pp.562 -568(1997)
21.Horikoshi, S., Watanabe, N., Onishi, H., Hidaka, H., and Serpone, N., “Photodecompsoition of nonylphenol polyethoxylate surfactant in a cylindrical photoreactor with TiO2 immobilized fiberglass cloth”, Applied Catalysis B: Environmental Vol. 37, pp.117-129 (2002).
22.Ishibashi, K., Fujishima, A., Watanabe, T., and Hashimoto, K.,“Quantum yields of active oxidative species formed on TiO2 photocatalyst”, J. Photochem. Photobiol. A, Vol. 134, pp139-142 (2000).
23.José, A.N., Gerardo, C., María, T., José, P., Xavier, D., Juan J, T., Javier, P., Diana, R. and Marta I, L., “Heterogeneous photocatalytic reactions of nitrite oxidation and Cr(VI) reduction of iron-doped titania prepared by the wet impregnation method”, Applied Catalysis B: Environmental Vol.16, pp.187-196 (1998).
24.Jiang, F., Zheng, Z., Xu, Z., Zheng, S., Guo, Z. and Chen, L., “Aqueous Cr(VI) photo-reduction catalyzed by TiO2 and sulfated TiO2”, Journal of Hazardous Materials B134, pp.94-103 (2006).
25.Ku, Y. and Jung, I. L., “Photocatalytic reduction of Cr(VI) in aqueous solutions by UV irradiation with the presence of titanium dioxide”, Wat. Res. Vol.35, No.1, pp.135-142(2001).
26.Khalil, L.B., Mourad, W.E. and Rophael, M.W., “Photocatalytic reduction of environmental pollutant Cr(VI) over some semiconductors under UV/visible light illumination”, Catalysis B: Environmental Vol. 17, pp.267-273 (1998).
27.Liu, Y., Deng, L., Chen, Y., Wu, F. and Deng, N.,“Simultaneous photocatalytic reduction of Cr(VI) and oxidation of bisphenol A induced by Fe(III)-OH complexes in water”, Journal of Hazardous Materials B139, pp.399-402 (2007).
28.Munoz, J. and Domenech, X.“TiO2 Catalysed reduction of Cr(VI) in aqeous solutions under ultraviolet illumination”, Journal of App. Electrochem., Vol.20, pp.518-521(1990).
29.Mohapatra, P., Samantaray, S.K. and Parida, K., “Photocatalytic reduction of hexavalent chromium in aqueous”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry Vol. 170, pp.189-194 (2005).
30.Navio, J.A., Colon, G., Macias, M., Campelo, J.M., Romero, A.A. and Marinas, J.M., “Catalytic properties of sulfated and non-sulfated ZrO2-SiO2: effects of the sulfation submitted before or after the calcination process, in the cyclohexene isomerization reaction”, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, Vol.135, No. 2, pp.155-162(1998).
31.Obee, T. N. and Hay, S.O., “Effects of Moisture and Temperature on the Photooxidation of Ethylene on Titania”, Environ. Sci. Technol., Vol.31, pp.2034 -2038(1997).
32.Park, E.H., Jung, J. and Chung, H.H., “Simultaneous oxidation of EDTA and reduction of metal ions in mixed Cu(II)/Fe(III)-EDTA system by TiO2 photocatalysis”, Chemosphere Vol. 64, pp.432-436 (2006).
33.Papadam, T., Xekoukoulotakis, N. P., Poulios, I. and Mantzavions, D.,“Photocatalytic transformation of acid orange 20 and Cr(VI) in aqueous TiO2 suspensions”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry Vol. 186, pp.308-315 (2007).
34.Pralrie, M. R., Evans, L. R., Stange, B. M. and Martinez, S. L.,“An Investigation of TiO2 Photocatalysis for the Treatment of Water Contaminated with Metals and Organic Chemicals”, Environ. Sci. Technol. Vol. 27, pp.1776-1782 (1993).
35.Sopyan, I., Watanabe, M., Murasawa, S., Hashimoto, K. and Fujishima, A., “An efficient TiO2 thin-film photocatalyst: photocatalytic properties in gas-phase acetaldehyde degradation”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Vol. 98, No.1, pp. 79-86(8) (1996)
36.Shifu, C. and Gengyu, C, “Study on the photocatalytic reduction of dichromate and photocatalytic oxidation of dichlorvos”, Chemosphere Vol.60, pp.1308-1315 (2005).
37.Schrank, S.G., José, H.J. and Moreira, R.F.P.M., “Simultaneous photocatalytic Cr(VI) reduction and dye oxidation in a TiO2 slurry reactor”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry Vol. 147, pp.71-76 (2002).
38.Tan, T., Beydoun, D. and Amal, R.“Effects of organic hole scavengers on the photocatalytic reduction of selenium anions”, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Vol. 159, pp.273-280 (2003).
39.Tuprakay, S. and Liengcharernsit, W., “Lifetime and regeneration of immobilized titania for photocatalytic removal of aqueous hexavalent chromium”, Jouurnal of Hazardous Materials Vol.124, pp.53-58 (2005).
40.Wang, X., Pehkonen, S. O. and Ray, A. K.,“Photocatalytic reduction of Hg(II) on two commercial TiO2 catalysts”, Electrochimica Acta, Vol. 49, pp.1435–1444 (2004).
41.Xie, B., Zhang, H., Cai, P., Qiu, R. and Xiong, Y.,“Simultaneous photocatalytic reduction of Cr(VI) and oxidation of phenol over monoclinic BiVO4 under visible light irradiation”, Chemosphere Vol. 63, pp.956-963 (2006).
42.Yang, J.K. and Lee, S.M., “Removal of Cr(VI) and humic acid by using TiO2 photocatalysis”, Chemosphere, Vol. 63, pp.1677-1684 (2006).
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1. 陳德華 (2005)。臺灣高等教育的回顧與前瞻。國民教育,4(2),13-31。
2. 江愛華 (2006)。澳洲高等教育改革政策框架解。教育資料集刊,32,279-300。
3. 陳德華 (1999)。我國高等教育改革之趨勢。教育研究資訊,7(3),1-12。
4. 洪雯柔 (2000)。貝瑞岱比較教育研究方法之探析。臺北:揚智文化。
5. 莊淇銘、張家宜、張麗卿 (2000)。全面品質管理(TQM)在大學教育之應用。教育資料與研究,34,70-80。
6. 林孟潔、吳金春 (2005)。台灣高等教育在追求國際競爭力下潛藏的發展失衡危機。教育研究月刊,133,87-96。
7. 邱靖雅 (2003)。臺灣高等教育的國際化。立德學報,1(1),35-41
8. 吳清山、王湘栗 (2004)。教育評鑑的概念與發展。教育資料集刊:教育評鑑專輯,29,1-26。
9. 吳明清 (1996)。教育方案評鑑模式及其應用。教育資料與研究,4,44-48。
10. 王保進 (2006)。標竿化取向的高等教育評鑑標準設計之研究。教育研究月刊,142,9-32。
11. 曾淑惠 (2006)。評鑑專業化的概念與發展對我國教育評鑑專業化的啟示,教育研究與發展期刊,2(3),171-191。
12. 楊靜子 (2004)。全球化下大學組織困境之探討及其對台灣高等教育經營之啟示,國民教育研究學報,13,101-121。
13. 楊靜子 (2005)。全球化下跨國高等教育的管制與品質--以香港、馬來西亞與澳洲為例。比較教育,58,99-134。
14. 詹盛如 (2001)。台灣高等教育類型與功能之探討,教育研究資訊,9(6),99-122。
15. 戴曉霞 (1999)。英國及澳洲高等教育改革政策之比較研究。教育政策論壇,2(1),128-156。