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研究生:陳彥融
研究生(外文):Yen-jung Chen
論文名稱:廉價吸附材(廢棄茶葉粉)去除染整廢水真色色度之研究
論文名稱(外文):Low-Cost Adsorbent (waste tea leaf powder) for the Removal of ADMI from Dye-laden Wastewater
指導教授:翁誌煌翁誌煌引用關係
指導教授(外文):Chih-huang Weng
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:土木與生態工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:茶葉粉吸附真色色度染整廢水
外文關鍵詞:ADMIdye-lader wastewaterdyeadsorptiontea leaf powder
相關次數:
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本論文研究目的在於利用廢棄茶葉粉對某工業區染整廠所排放染整廢水之真真色度(ADMI)吸附特性進行探討。研究發現廢棄綠茶粉對染整廢水吸附效能隨著低pH值、溫度升高及吸附材用量增加而增加,當綠茶粉(GTP)經蒸洗後,可達將染整廢水真色色度去除之效果,確實能將殘留茶色去除,在初始ADMI 883、pH值3、廢棄綠茶粉2.4 g/L及26oC的條件下,在反應時間24 hr後,吸附效能由70%提升至88%,其對應之ADMI由260降至108,遠低於放流水標準ADMI550。GTP動力試驗之數據可遵循Pseudo-second-order 與Modified Freundlich equation模式描述,r2值約在0.980,適用於本研究。由Intraparticle diffusion equation模式分析,顯示吸附過程由層狀孔隙擴散所掌控,在溫度由6oC增加至36oC的情形下,SGTP之吸附效率kp2由16(ADMI/hr1/2-g)提升至39(ADMI/hr1/2-g),去除率由42%提升至60%。動力學常數可得知ΔGo為負值,ΔHo為正值,ΔSo為正值,顯示出本研究GTLP對MB之吸附過程為自發性吸熱反應。紅茶粉(BTP)之吸附效能明顯不理想,去除率約10%,判斷紅茶經發酵後之兒茶素(Catechins)銳減,導致主要作用的官能基(O-H)不足所致。本研究證實廢棄綠茶葉粉可有效吸附效染整廢水之真色色度,除了考量廢棄物資源再利用之外,生質吸附材價廉、高吸附量及高去除率之優點,值得推廣應用。
The main purpose of this study is to remove ADMI from dye-landen wastewater using spent tea leaf powder. The results reveal that the removal efficiency of ADMI increases with decreasing pH and increasing temperature. The green tea leaf powder when treated by pressure cooker, exhibited a better removed efficiency than that of black tea leaf powder. The ADMI removal efficiency up to 87% of ADMI 883 could be removed by 2.4 g/L SGTP at pH 3 and final ADMI reduce from 260 to 108. Both Pseudo-second-order and Modified Freundlich Equation models could be used to describe the kinetic adsorption date. The Intraparticle diffusion equation model was used to describe the adsorption of kinetic gradation and shown that the adsorption was controled by a pore diffusion process. The thermodynamic parameters show that the adsorption process is spontaneous and endothermic in nature. Based on the organics of FTIR, it is suggested that the low removed efficency of BTP is due to the lack of O-H functional group on catechins during the fermentation of tea manufacturing process. It is conclude that GTP can be used as an economical viable adsorbent for the removal of colour fore.
摘要I
AbstractII
致謝III
總目錄IV
圖目錄VII
表目錄IX
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究動機1
1.3 研究目的2
第二章 文獻回顧4
2.1 茶葉之種類與成分4
2.1.1 茶葉種類4
2.1.2 茶葉成份6
2.1.3 兒茶素7
2.3 染整業廢水12
2.3.1 工業廢水處理12
2.3.2 染整廢水色度處理14
2.4 真色色度之釐訂與品管15
2.5 吸附理論17
2.5.1 吸附原理17
2.5.2 物理吸附18
2.5.3 化學吸附18
2.5.4 離子交換吸附18
2.5.5 動力吸附模式20
第三章 試驗材料與方法21
3.1 試驗流程21
3.2 實驗儀器、設備、藥品22
3.3 試驗方法24
3.3.1 吸附劑之製備24
3.3.2 茶葉粉之特性分析24
3.3.3 染整廢水樣品及特性分析26
3.3.4 染整廢水動力吸附試驗30
3.3.5 pH動力吸附試驗之影響30
3.3.6 時間動力吸附試驗之影響30
3.3.7 吸附材劑量動力吸附試驗之影響31
3.3.8 溫度動力吸附試驗之影響31
3.3.9 不同染整廢水水樣動力吸附試驗之影響32
第四章 特性分析33
4.1 染整廢水之特性分析33
4.2 廢棄茶葉之表面結構分析34
4.4 界達電位分析40
4.5 紅外線光譜分析儀41
第五章 染整廢水之動力吸附46
5.1 pH值之影響46
5.3 吸附材量之影響50
5.5 不同廢水水樣之影響53
5.6 蒸洗廢棄綠茶(SGTP)之再生效能55
第六章 動力吸附模式研究56
6.1 不同吸附材之動力模式分析56
6.2 不同溫度之動力模式分析61
6.2.1 不同溫度之探討61
6.2.2 熱力學之探討66
6.3 不同染整廢水水樣之動力模式分析70
第七章 結論與建議74
7.1 結論74
7.2 建議75
參考文獻76
口委意見回覆89
圖2-1 四種兒茶素之結構8
圖3-1 實驗流程圖21
圖3-2 染整廠廢水處理流程圖28
圖3-3 染整廠之原廢水29
圖3-4 不同水樣之色差,(A) ADMI:987;(B) ADMI:1106 29
圖4-1 紅茶粉末與綠茶粉34
圖4-2 不同吸附材之SEM影像圖36
圖4-3 OH-SGTP之SEM影像圖37
圖4-4 茶葉吸附染整廢水之EDX分析38
圖4-5 SBTP之界達電位40
圖4-6 SGTP之界達電位40
圖4-7 綠茶粉與蒸洗綠茶粉吸附前後官能基之比較42
圖4-8 綠茶與紅茶之官能基比較44
圖4-9 不同水樣吸附後之官能基比較44
圖5-1 PH對ADMI之影響;(A) ADMI (B)去除率 (C)吸附量47
圖5-2 時間對ADMI之影響;(A) ADMI (B)去除率 (C)吸附量49
圖5-3 吸附材劑量對ADMI之影響;(A) ADMI (B)去除率 (C)吸附量51
圖5-4 不同比例之效能52
圖5-5 溫度對ADMI之影響;(A) ADMI (B) 去除率(C)吸附量53
圖5-6 SGTP對不同廢水水樣;(A) ADMI (B)去除率 (C)吸附量54
圖5-7 SGTP之再生效能55
圖6-1 不同吸附材對染整廢水中真色色度之動力吸附結果58
圖6-2 不同吸附劑對染整廢水動力吸附之IPD 分析60
圖6-3 蒸洗綠茶(SGTP)在不同溫度之動力吸附62
圖6-4 蒸洗綠茶(SGTP)在不同溫度下之動力模式分析(IDP)64
圖6-5 ADMI與染料濃度之關係圖66
圖6-6 染整廢水之ln k1 與1/T之關係圖69
圖6-7 染整廢水之ln kc 與1/T之關係圖69
圖6-8 蒸洗綠茶(SGTP) 對不廢水水樣之動力吸附71
圖6-9 蒸洗綠茶(SGTP)在不同樣品之動力吸附(IPD)72
表1-1 96年農業委員會農業統計年報3
表2-1 綠茶、紅茶之區別5
表2-2 茶葉發酵區別6
表2-3 物理、化學、生物處理法比較15
表2-4 國內真色度放流水標準16
表2-5 物理與化學吸附之比較(趙,2007)19
表3-1 前處理步驟24
表4-5 染整廢水基本檢測33
表4-6 染整廢水中之重金屬及BOD33
表4-1 EDS元素分析39
表4-2 GTP、SGTP利用FTIR之分析43
表4-3 SGTP在不同水樣之FTIR之分析45
表4-4 綠茶粉與紅茶粉之特性比較45
表5-1 SGTP之再生效能55
表6-1 比較不同吸附材在不同時間之動力模式分析57
表6-2 不同吸附在不同時間下IPD模擬之參數60
表6-3 蒸洗綠茶(SGTP)在不同溫度之動力吸附參數63
表6-4 蒸洗綠茶(SGTP) 在不同試驗溫度IPD模擬之參數65
表6-5 蒸洗綠茶(SGTP)吸附染整廢水真色色度之熱力學參數68
表6-6 蒸洗綠茶(SGTP)在不同樣品動力分析所得之參數70
表6-7 蒸洗綠茶(SGTP)在不同樣品之 IPD 模擬之參數73
中文部份
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