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研究生:邱冠彰
研究生(外文):Guan-chang Chiou
論文名稱:顆粒狀石墨電極電解4-氯酚之研究
論文名稱(外文):Electrochemical Degradation of 4-Chlorophenol by Granular Graphite Electrodes
指導教授:陳建隆陳建隆引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:環境工程與科學所
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:顆粒狀石墨電極電化學4-氯酚氧化還原電位
外文關鍵詞:Granular graphite electrodesElectrochemicalOxidation reduction potential4-chlorophenol
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本研究利用顆粒狀石墨電極以電化學法進行4-氯酚之分解,實驗主要分析在不同的電流強度下4-氯酚經過電化學氧化及還原之分解效率,並評估此方法之可行性。
結果顯示當利用顆粒狀石墨電極對4-氯酚進行電還原降解時無顯著降解,但在進行電氧化降解時具有顯著的效果。當電氧化反應處理電流強度高於50毫安培(mA)時,反應之速率與電流強度並無明顯的相關性,當電流強度為50、100、300mA時其反應速率常數各別為2.84×10-3、3.06×10-3、2.81×10-3 (1/m2-hr)。氧化還原電位之量測隨電流強度的增加而提高,實驗中石墨的氧化還原電位在電流強度為50mA與100mA時ORP介於3.0至3.3伏特,300mA時ORP值上升至4.3與5.0伏特之間。無論以何種的電流強度氧化處理4-氯酚12小時後的分解效率皆可達90%,經過24小時反應分解率達99%以上。在氯離子釋出的觀察中發現,電流強度越強氯離子的釋出情況也越快,中間產物的生成也同樣的因為電流強度增加而加快產生速率。
另外當進流流速越快4-氯酚分解速率也會增加。其原因為在相同的電流強度條件下,溶液與顆粒狀石墨接觸的頻率增加會造成對系統反應速率之提升。整體而言,顆粒狀石墨電極用於含有氯酚類的污染處理上是可行的,使用操作上容易且設置的費用不高,對於未來在地下水污染整治之應用具有相當大的潛力。
Electrochemical degradation of 4-chlorophenol using granular graphite electrodes technology was studied in this research. The feasibility as well as the degradation efficiency of this were studied using technique 4-chlorophenol as a target compound.
Significant degradation effect via electrochemical oxidation was observed. There was no significant correlation between reaction rate and current intensity when current intensities of electrochemical oxidation were over 50mA. The surface reaction rate constants, k”, were 2.84×10-3, 3.06×10-3, 2.81×10-3 (1/m2-hr) at a current intensity of 50、100、300mA, respectively. The oxidation reduction potential, (ORP) in the reactor increased with increasing current intensity. When current intensity was between 50 and 100mA, the ORP of in the reactor was between 3.0 and 3.3V; the ORP increased to 4.3~5.0V when the current intensity was 300mA. The degradation efficiency of 4-chlorophenol reached as high as 90% under all current intensities used after 12 hours of processing, and reached 99% after 24 hours at a current intensity of 300mA. The degradation efficiencies of 4-chlorophenol had minor difference under different current intensities. But more H+ was liberated more quickly at higher current intensities. Also, more intermediate products were formed under higher current intensity. In addition, the degradation rate became faster with increasing flow rate in the system of this study. The reason is that the reaction rate increased with the increase of solution and, hence, increasing contact time of the granular graphite electrodes. The results showed that degradation of 4-chlorophenol using electrochemical reduction with granular graphite electrodes was not significant.
In conclusion, it is feasible to use granular graphite electrodes technology to degrade organic pollutants. The system of this study is relatively inexpensive and is easy to operate. It has a very high potential for the remediation of groundwater contamination.
摘要 i
Abstract iii
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 viii

第一章 前言 1

第二章 文獻回顧 4
2.1 氯酚類化合物 5
2.1.1 氯酚類化合物之物化特性 6
2.1.2 氯酚類化合物之毒性 9
2.1.3 環境當中的氯酚 12
2.1.4 台灣地區氯酚類污染來源 15
2.1.5 氯酚類化合物之管制標準 17
2.1.6 氯酚類化合物在污染土壤中的吸附、釋出反應之相關研究 18
2.2 氯酚類化合物污染整治技術 19
2.2.1 生物法 20
2.2.2 物化法 23
2.2.3 電化學法 30
2.3 顆粒狀石墨電極 32
2.3.1 反應槽中氧化還原反應 32
2.3.2 電流與化學變化 33
2.3.3 石墨特性及其吸附 33
2.3.4 反應槽之傳輸現象 35

第三章 研究步驟、材料及方法 36
3.1 實驗設計流程 37
3.1.1 石墨吸附4-氯酚實驗 38
3.1.2 電化學氧化還原實驗 39
3.2 實驗藥品及設備 41
3.2.1 實驗設備 41
3.2.2 實驗藥品及材料 44


第四章 結果與討論 45
4.1 石墨吸附實驗 45
4.1.1 靜態石墨吸附實驗 46
4.1.2 動態石墨吸附實驗 49
4.2 顆粒狀石墨電極電化學氧化 50
4.2.1 電化學氧化分解4-氯酚之效率 52
4.2.2 氧化分解4-氯酚之氯離子平衡 55
4.2.3 不同系統流速下氧化分解4-氯酚之效率 58
4.2.4 氧化分解4-氯酚分析圖譜 61
4.3 顆粒狀石墨電極電化學還原法 66


第五章 結論 69
參考文獻
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