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研究生:黃姝綺
研究生(外文):Shu-Chi Huang
論文名稱:超音波/紫外光/TiO2於TNT製程廢水中有機物去除之研究
論文名稱(外文):Removal of organic compounds in wastewaterfrom TNT manufacturing process by US/UV/TiO2 method
指導教授:陳文星陳文星引用關係
指導教授(外文):Wen-Shing Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:化學工程與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
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:114
中文關鍵詞:TNT廢水過氧化氫氫氧自由基超音波鹽析效應高級氧化程序紫外光TiO2光觸媒
外文關鍵詞:UV lightOH radicalTiO2 photocatalysisUltrasonic degradationAOPsH2O2TNT wastewater
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本研究前半部為探討使用超音波結合紫外光與TiO2光觸媒對三硝基甲苯
製程衍生的廢酸進行其有機物去除的研究,共分為七個效應來探討其TOC的去除率,分別為聲強度效應、通氧效應、溫度效應、PH值效應、TiO2濃度效應、光瓦數效應與光波長效應。實驗數據顯示:聲強度效應和通氧效應與TiO2濃度效應都有一最佳值,其值太高或太低都不利於有機物的去除,而在低溫下與低PH值下較有利於有機物的去除,而光瓦數越強,光波長越短亦有利於有機物的去除。
而本研究的後半部份為第一部份的進階延伸再探討,主要是將第一部份前置處理過後的廢水分別加入1wt%,5wt%,10wt%的KCl、NaCl、Na2SO4等鹽類進行反應與TOC測試,並找出最佳操作成份與組成,再以此最佳組成作聲強度效應、通氧效應、溫度效應和TiO2濃度效應等四個效應的探討,並比較其有無添加鹽類對溶液中有機物去除程度的影響。
實驗結果顯示加入10wt%的NaCl其有機物去除程度最好,可達56.45%。最後再以應用實驗設計程式分析說明其不同效應間對有機物去除程度的影響力差異。
The objective of this study is to handle organic compounds of wastewater from TNT manufacturing processes by US/UV/TiO2. The experimental content is to remove hazardous organic compounds by using ultrasonic processors combined UV light and TiO2 photocatalysis.
The effects of ultrasonic energy, amount of supplying oxygen, temperature, pH,TiO2 concentration,UV light strength and UV light wavelength were studied. The results show that effects of ultrasonic energy, amount of supplying oxygen and TiO2 concentration have an optimum value and it is better to remove organic compounds at low temperature and low pH value.As the increase of UV light strength,the degradation rate of organic compounds also increased.
The advanced research of this experiment is to add KCl, NaCl and Na2SO4 into the solution as before and examined the removal of TOC. The effects of ultrasonic energy, amount of supplying oxygen, temperature and TiO2 photocatalysis concentration were also studied. The results show, as the increase of salt added, the degradation rate of hazardous organic compounds also increased. When the added amount of NaCl reached 10wt%, the degradation rate of TOC reached 56.45%.
中文摘要Ⅱ
英文摘要Ш
誌謝V
目錄Ⅶ
表目錄Ⅷ
圖目錄IX
緒 論1
1-1 研究動機及目的1
1-2 研究內容及方法1
背景資料與文獻回顧3
2-1 TNT製程3
2-1-1 TNT特性3
2-1-2 TNT化學作用與危害3
2-1-3 TNT廢水5
2-1-4 2,4,6-三硝基甲苯製程廢水之處理方法5
2-2 超音波的介紹6
2-2-1 超音波的基本性質6
2-2-2 超音波聲化學的反應理論 8
2-2-3 超音波聲化學的反應機制 9
2-2-4 影響超音波聲化學反應的因素11
2-2-5 超音波反應器應用的型態12
2-3 光觸媒17
2-3-1 光觸媒介紹17
2-3-2 光化學反應18
2-3-3 半導體之光催化反應19
2-3-4 二氧化鈦結構與性質20
2-3-5 二氧化鈦光催化的機制22
2-4 超音波結合光觸媒之應用24
2-5   鹽析效應29
三、 研究方法與設備31
3-1 實驗材料31
3-1-1 TNT製程廢液 31
3-1-2 實驗藥品 32
3-1-3 實驗設備33
3-1-4 實驗分析儀器33
3-1-5 實驗裝置35
3-2 實驗分析方法35
3-2-1 總有機碳分析儀 ( TOC ) 35
3-2-2 氣相層析質譜儀 ( GC/MS ) 35
3-2-3 氣相層析火燄離子化偵檢器 ( GC/FID )-36
3-2-4 X光繞射分析儀 (XRD) 36
3-2-5 氣體吸附量分析儀 (BET) 37
3-2-6 場效掃描式電子顯微鏡 (FE-SEM) 37
3-2-7 粒徑分佈分析 Particle size Analyzer 38
3-2-8 過氧化氫濃度測定38
3-3 實驗架構39
3-3-1 實驗前置處理39
3 - 3 - 2 超音波/TiO2/UV聲解程序架構圖4 1
3-3-3 TiO2/超音波通氧程序並檢測H2O243
3-4 實驗步驟 44
3-4-1 TNT製程廢液之前置處理步驟44
3-4-2 使用TiO2/超音波去除廢水中有機物之 44
3-4-3 TiO2/超音波通氧程序並檢測H2O2之步 47
四、 結果與討論49
4-1 TNT製程廢液之基本性質49
4-2 TNT製程廢液之前置處理實驗49
4-2-1 光觸媒粉體粒徑分析50
4-3 反應後溶液反應中間體GC/MS檢測51
4-4 使用超音波/UV/TiO2去除有機物之探討52
4-4-1 聲強度效應52
4-4-2 通氧效應56
4-4-3 溶液溫度效應60
4-4-4 光觸媒濃度效應65
4-4-5 光瓦數效應- 70
4-4-6 溶液pH值效應73
4-4-7 光波長效應77
4-5 鹽析效應80
4-5-1 添加不同重量百分比之鹽類效應80
4-5-2 不同鹽類於溶液中進行有機物去除的比較82
4-5-3 鹽析作用之溫度效應85
4-5-4 鹽析作用之溶氧效應-86
4 - 5 - 5 鹽析作用之聲強度效應8 7
4 – 5 – 6 鹽析作用之TiO2濃度8 8
4 - 6 UV/VIS Absorbance9 0
五、 結論9 4
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