臺灣博碩士論文加值系統

有機氯溶劑在國內的使用量相當龐大，造成潛在污染的隱憂，其中三氯乙烯及四氯乙烯是有機氯廢水中最常見的一種指標性污染物。本研究以輻射分解TCE及PCE之有機氯廢水為主要目的，實驗分為兩部分：一為Co-60照射廠照射γ-ray，劑量率為10Gy/min，照射劑量為0~2.5KGy；另一為UV照射系統，燈管規格為254nm，6W，可同時開啟8支照射。TCE及PCE濃度各為0.1ppm、1ppm、50ppm、100ppm、250ppm。實驗結果顯示γ-ray於各濃度的降解效率比UV佳，以0.1ppm為例，TCE降解到D90和T90時，γ-ray只需46.7Gy，需時4.67分鐘，UV則需28.1分鐘；PCE只需97.8Gy，需時9.78分鐘，UV則需32.8分鐘。以γ-ray降解0~100ppm之TCE及PCE的劑量-濃度公式分別為，TCE: y=44.577+8.832x，R²=0.999；PCE: y=81.335+12.814x，R²=0.997。本研究證實輻射技術能有效地降解有機氯廢水，經γ-ray降解後的TCE及PCE均能達到我國放流水標準（5ppb），且不會產生二次污染。應用輻射技術處理高科技事業性廢水中含氯有機物不僅有許多的優勢，而且不會產生二次污染，所以在環境保護上值得投入研究。

The using amount of organic chlorine solvents is enormous in Taiwan, thus it is become one of pollutants that are most widely spread in groundwater. This study is applied the concept of using radiation technology to degrade trichloroethylene(TCE) and perchloroethylene (PCE) wastewater, and also conducted the verification process by adopting other methods.
In this experiment, research used the Co-60 and UV to irradiate and photo-decompose the TCE and PCE degrading wastewater solution. The experimental method is divided into 2 parts: (1) Using the γ-ray to irradiate the TCE and PCE solution, the dose-rate is 10Gy/min, the irradiation dosage is 0~2.5kGy; (2) Self-making the UV Irradiation System, the tube specification is 254nm and 6W, and turning on 8 tubes at the same time to make the irradiation. In addition, the concentrations of TCE and PCE are 0.1ppm, 1ppm, 50ppm, 100ppm and 250ppm.
The efficiency of degradation ratio for γ-ray is better than UV’s in every concentration; for example, as for the concentration of 0.1ppm, when TCE is degraded to D90 and T90, the γ-ray only needed 46.7Gy and took about 4.67minutes, but UV needed to take about 28.1minutes. The dose-concentration equations of TCE and PCE are: TCE: y=44.577+8.832x, R²=0.999; and PCE: y=81.335+12.814x, R²=0.997.
In this study, we verified that the radiation technology is able to effectively degrade the organic chlorine wastewater without yielding the secondary pollution, and the TCE and PCE that degraded by using γ-ray will be reached the Taiwan Effluent Standard (5ppb). The application of using radiation technology to treat the industrial wastewater has possessed more developing potential, and it is worth to develop and apply to the hope of green environmental protection.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 IX
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 三氯乙烯之物化特性及危害管制 4
2.1.1 三氯乙烯之物化特性 4
2.1.2 三氯乙烯之健康危害及管制 4
2.2 四氯乙烯之物化特性及危害管制 10
2.2.1 四氯乙烯之物化特性 10
2.2.2 四氯乙烯之健康危害及管制 10
2.3 三氯乙烯及四氯乙烯之污染現況 13
2.4 紫外光分解之研究 17
2.4.1 氫氧自由基之概論 17
2.4.2 紫外光分解之原理 18
2.4.3 過氧化氫（H2O2）之影響 20
2.4.4 光強度之影響 22
2.5 輻射分解之研究 23
2.5.1 輻射分解之原理 23
2.5.2 添加物之影響 24
2.5.2.1 氧氣（O2） 25
2.5.2.2 臭氧（O3） 25
2.5.2.3 二氧化鈦（TiO2） 26
2.5.2.4 特殊金屬離子 27
2.5.2.5 天然存在水中之物質 27
2.5.3 水中降解有機氯成果 28
2.6 固相微萃取 30
2.6.1 固相微萃取技術 30
2.6.2 固相微萃取原理及操作 32
2.7 其他處理方法之比較 33
第三章 實驗材料與方法 39
3.1 實驗材料 39
3.2 實驗流程 40
3.3 實驗方法 40
3.3.1 氣相層析儀分析方法之建立 40
3.3.2 固相微萃取方法之建立 41
3.3.3 檢量線之建立 42
3.3.4 光分解法 42
3.3.5 輻射分解法 43
第四章 結果與討論 45
4.1 最佳分析條件 45
4.1.1 氣相層析儀條件分析 45
4.1.2 固相微萃取條件最佳化 46
4.2 標準品分析結果 46
4.3 紫外光分解 50
4.3.1 UV燈源之影響效應 50
4.3.2 過氧化氫（H2O2）試驗 51
4.3.3 光分解實驗 54
4.3.4 時間-濃度關係式之探討 56
4.4 輻射分解 57
4.4.1 輻射分解實驗 57
4.4.2 γ-ray降解效率之探討 59
4.4.3 劑量-濃度關係式之探討 61
4.5 γ-ray與UV降解效率之比較 62
4.6 副產物測定 65
第五章 結論 67
參考文獻 69


























圖目錄
圖 1固相微萃取裝置 31
圖 2實驗流程圖 40
圖 3 TCE之標準圖譜 41
圖 4 PCE之標準圖譜 42
圖 5本實驗自製UV照射系統 43
圖 6 Co-60照射廠 44
圖 7高濃度TCE之檢量線 48
圖 8低濃度TCE之檢量線 48
圖 9高濃度PCE之檢量線 49
圖 10低濃度PCE之檢量線 49
圖 11不同燈管數對降解率之影響 51
圖 12不同光強度對降解率之影響 51
圖 13低濃度TCE經光分解之趨勢 53
圖 14低濃度PCE經光分解之趨勢 53
圖 15低濃度PCE經UV/H2O2降解之趨勢 54
圖 16 TCE經UV/H2O2降解後之情形 55
圖 17 PCE經UV/H2O2降解後之情形 56
圖 18 TCE及PCE以UV/H2O2降解至T90之情形 57
圖 19 TCE經γ-ray降解後之情形 59
圖 20 PCE經γ-ray降解後之情形 59
圖 21 TCE及PCE經γ-ray降解至D90之情形 62
圖 22二氯醋酸之標準圖譜 66
圖 23三氯醋酸之標準圖譜 66







表目錄
表 1 TCE之物化特性 6
表 2 TCE對人體健康之危害效應 7
表 3 TCE之相關規定及管制標準 8
表 4 PCE之物化特性 11
表 5 PCE對人體健康之危害效應 12
表 6美國針對546個國家優先整治場址地下水中常見10種污染物及其所佔比例 16
表 7世界主要國家或地區四氯乙烯之產量 16
表 8近年來有機氯溶劑進口量之統計 17
表 9常見化學鍵能斷裂能量 19
表 10 TCE及PCE文獻回顧彙整 29
表 11地下水整治技術彙整 33
表 12地下水整治技術分類 35
表 13各種處理法優缺點之比較 37
表 14 TCE最佳分析條件 45
表 15 PCE最佳分析條件 46
表 16光強度量測結果 50
表 17 TCE及PCE降解至T90所需時間 57
表 18 γ-ray降解各濃度TCE所需劑量與時間 61
表 19 γ-ray降解各濃度PCE所需劑量與時間 61
表 20比較各濃度之TCE降解至D90及T90所需時間 64
表 21比較各濃度之PCE降解至D90及T90所需時間 64
表 22 TCE及PCE經D99降解後之濃度 64

參考文獻
【1】劉振宇、陳增壽、張中侃，「加油站地下油槽之管理」，中國環境工程會刊，第6卷，第4期，p61-77(1995)
【2】官知嫻、李季眉、盧至人，「酚分解菌共代謝三氯乙烯」，第二十三屆廢水處理技術研討會論文集，p710-718(1998a)
【3】鄧筱光，「浮動式濾床甲苯共代謝三氯乙烯生物阻塞現象改善研究」，國立成功大學/環境工程學系(2004)
【4】日本環境六法(1998)
【5】行政院環境保護署 http://www.epa.gov.tw/
【6】行政院勞工委員會 http://www.cla.gov.tw/
【7】蔡文田、邱伸彥，「蒸氣脫脂用含氯溶劑之特性、管制和污染預防」，工業污染防治，第41期，p145-160(1992)
【8】歐陽嶠暉、許鎮龍、藍文忠，「都市污水處理廠污泥處理與資源化再利用之研究」，第八屆下水道技術研討會論文集，p19-33（1998）
【9】盧滄海、賴龍山，「廢溶劑回收可行性探討」，工業污染防治，第29期，p102-177(1989)
【10】Den, W., M. Pirbazari, C. C. Huang, and K. P. Shen, (1998), “Technology Review or Vapor Phase Biofiltration Part I： Technology Development and Application”, Journal of Chinese Institute of Environmental Engineering, Vol. 8, No. 3, pp. 159-179
【11】蕭德福，「以改質之TiO2光觸媒探討四氯乙烯分解率及礦化率之影響」，國立中山大學/環境工程研究所(2000)
【12】陳碩修，「氫氣對地下水中四氯乙烯厭氣生物分解之研究」，國立中興大學/環境工程系(2000)
【13】Levine, B., M. F. Fierro and S. W. Goza. (1981), “A tetrachloroethylene Fatality,” J. Forensic Sci., Vol. 26, pp. 206-209
【14】蔡欣怡，「三氯乙烯與四氯乙烯對人類肺癌細胞之毒性研究」，國立中央大學/生命科學研究所(1999)
【15】陳谷汎，「以生物復育法整治2,4-二氯酚污染之地下水」，國立中山大學/環境工程研究所(2001)
【16】米生權、魏濤，「四氯乙烯污染現況及處理方法的研究發展」，海峽預防醫學雜誌，第12卷，第3期，p21-23(2006)
【17】林佩君，「整合零價金屬與電動力法復育有機污染土壤-以四氯乙烯為例-」，朝陽科技大學/環境工程與管理系(2004)
【18】解玉梅，「三氯乙烯國內外市場分析」，化工技術經濟，第3期(2005)
【19】吳致誠，「UV/TiO2程序中氫氧自由基之生成研究」，國立中興大學/環境工程學系(2001)
【20】Legan, R. W., (1982),”Ultraviolet Light Take on CPI Roles”, Chemical Engineering, January, pp.95
【21】Bolton. J., Ali, S.A., Buckley, J.A., Notarfonzo, R., and Cater, S., (1994), “Homogeneous Photodegradation of Pollutants in Air”, The 87 th Air and Waste Management Association. Annual Meeting, Cininnati, Ohio, June
【22】Liao, C.-H., Gurol, M.D., (1995). “Chemical oxidation by photolytic decomposition of hydrogen peroxide”. Environmental Science and Technology, 29
【23】Hoigen, J., (1999), In: Hrubec, J. (Ed), Handbook of Environmental Chemistry, Vol.5, Part C: Quality and Treatment Drinking Water II. Springer, Berlin, 84-91
【24】Gehinger, P., Eschweiler H. & Fiedler H., (1994), In: Proceeding of the 9th International Meeting on Radiation Processing. IAEA, Istanul
【25】Lee, M. J., & Yoo, D. H., IAEA waste treatment 2004,(2004), 81-86
【26】Getoff, N., Radiation Physics and Chemistry,(1996), 47(4), 581-593
【27】Getoff, N., Radiation Physics and Chemistry,(2002), 65(4-5), 437-446
【28】Harting, K. J., Getoff, N., Nauer, G.,(1983), Int. J. Hydrogen Energy, 8, 603-607
【29】Krapfenbauer, K., Robison, M. R., Getoff, N., (1999), J. Adv. Oxid. Tech., 4, 213-217
【30】Yoon J. H., Jung J., Chung H. H., Lee M. J.,(2002), Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 253(2), 217-219
【31】Gehinger, P., Eschweiler, H.,(2002), Radiation Physics and Chemistry, 22(5), 645-646
【32】Getoff, N., (1989), International Journal of Radiation Application and Instrumentation. Part A. Applied Radiation and Isotope, 40(7), 585-594
【33】Gehinger, P., Proksch, E., Szinovatz, W., & Eschweiler, H.,(1990) , Radiation Physics and Chemistry, 35(1-3), 456-460
【34】Gehinger, P., Proksch, E., Szinovatz, W., & Eschweiler, H.,(1988a), Applied Radiation and Isotope, 22(5), 645-646
【35】Gehinger, P., Proksch, E., Szinovatz, W., & Eschweiler, H.,(1988b) , Applied Radiation and Isotope, 39(12), 1227-1231
【36】Gehinger, P., & Matschiner, H., (1998), Water Science and Technology, 37(8), 195-201
【37】Chung H.H., Jung. J., Yoon J. H. and Lee M. J.（2001）, Catalysis Letters, 76, No.3-4
【38】方文虹，「疏水性有機酸對二氧化氯消毒反應其副產物生成之研究」，國立中興大學/環境工程系(1997)
【39】Fountain, J. C., (1998), “Technology for Dense Nonaqueous Phase Liquid Source Zone Remediation”, Ground-Water Remediation Technologies Analysis Center, TE-98-02
【40】陳慎德、王凱中、何秉宜、何忠賢，「對台灣地區土壤地下水整治工作之看法」，環境工程會刊，第10 卷，第3 期，p67-82 (1999)
【41】U. S. EPA, (1998a), “Metal-Enhanced Dechlorination of Volatile Organic Compounds Using an In-Situ Reactive Iron Wall”, National Risk Management Research Laboratory and Office of Research and Development, EPA-540-R-98-501
【42】官知嫻、李季眉、盧至人，「酚分解菌共代謝三氯乙烯」，第二十三屆廢水處理技術研討會論文集，p723-733(1998b)
【43】U. S. EPA, (1993), “An Overview of Underground Storage Tank Remediation Options”, Office of Solid Waste and Emergency Response, EPA-510-F-93-029
【44】Yin, Y. and H. E. Allen, (1998), “In Situ Chemical Treatment”, Ground-Water Remediation Technologies Analysis Center, TE-99-01
【45】Zepp, R.G., Schlotzhauer, P.F., Merritt Sink, R. (1985), “Photosensitized transformations involving electronic energy transfer in natural waters: role of humic substances,” Environ. Sci. Technol., Vol. 19, pp.74-81
【46】Barkach, J. H., J. Dragun, and S. A. Mason,(1990), “Soil and groundwater clean-up standards as approached by the michigan department of natural resources”, The Environmental Professional, Vol. 12, p. 319-333