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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳媺瑜
研究生(外文):Wu-Mei Yu
論文名稱:UV/TiO2光催化技術之不同操作因子對四種特定染料之去除效率
論文名稱(外文):Different Operation Factors of UV/TiO2 Photocatalytic Technique on the Removal Efficiency for Four Specific Dyes
指導教授:王建明
指導教授(外文):Wang,Jiann-Ming
口試委員:林燕輝王俊欽王建明
口試委員(外文):Lin,Yen-HuiWang,Jun-QinWang,Jiann-Ming
口試日期:2015-07-30
學位類別:碩士
校院名稱:弘光科技大學
系所名稱:環境工程研究所
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:2015
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:染料
外文關鍵詞:UV
相關次數:
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本研究的主要目的是檢視UV/TiO2光觸媒技術處理特定種類之染料廢液的效能。研究過程中,比較無TiO2存在之UV光解系統和有TiO2存在之UV/TiO2光觸媒系統對染料廢液之處理效果。除測試最適化TiO2加量外,也檢視離心作用和染料存在與否對TiO2濁度的影響。另外,亦針對染料的一些特性,例如特性波長、pH、COD、TOC和濁度等,加以測定。本研究所採用的染料為中部某紡織廠所提供的DO297、DO257、DO318和AO215等四種染料。研究過程中,分光光度計被用來定量染料的濃度,藉以評估UV光解技術對特定染料廢液之處理效率。
本研究所測試的四種特定染料-DO297、DO257、DO318和AO215之pH值呈現微酸性到中性。四種染料濃度與COD值間之變化成直線關係,且四種染料在同一濃度時,所測得的COD值差異不大。當四種染料在同樣濃度時,其TOC含量依序為DO297 > DO257 > AO215 > DO318。
DO297、DO257、DO318和AO215等四種染料的特性波長分別為478nm、550nm、412nm和574nm。四種染料各自在其特性波長下,呈現不同型態的濃度檢量線。DO297和DO318染料的濃度檢量線為直線型;DO257染料的濃度檢量線呈多次方;AO215染料的濃度檢量線在較低濃度(<10mg/L)下,亦呈直線型。
光解研究結果顯示,所測試的四種特定染料-DO297、DO257、DO318和AO215皆可被波長254nm的UV光所光解,即使是在無TiO2存在的情況下。在有TiO2存在,並扮演觸媒作用的系統中,DO297、DO257和AO215等三種染料的光解效率可大幅提升。
水樣中,TiO2的存在會影響到原本染料的UV測值。TiO2含量愈高對UV光的遮蔽效果愈明顯,所測得的UV測值愈低。水樣中,TiO2對水中濁度變化的影響呈直線正相關。換言之,TiO2的濃度愈高,所測得的濁度值愈高。高速離心作用可有效降低高濃度之TiO2所引起的濁度;但反而會微幅提升低濃度之TiO2原本所造起的濁度。染料的存在會影響到濁度的測定。染料對高濃度TiO2之濁度測定影響較小;但是,對低濃度TiO2之濁度測定影響幅度則較大。


關鍵字:光觸媒反應、紫外光/二氧化鈦、染料、濁度

Abstract
The purposes of this study were to examine the effect of UV/TiO2 photocatalysis on the treatment of four specific dyes waste liquid. The effects of photodegradation were compared in the system with TiO2 and without TiO2. In addition to test the optimal TiO2 amount in the system, the effect of centrifugation and the existence of dye on the influence of turbidity were also examined. The characteristic of dyes, such as wavelength, pH, COD, TOC, and turbidity, were analyzed. Four specific dyes - DO297, DO257, DO318, and AO215 were test in this study. These dyes were supplied by a textile company in central Taiwan. The UV spectrophotometer was used to quantify the concentration of dyes. The results were used to evaluate the efficiency of UV degradation technique on the treatment of specific dye waste liquid.
The pH values of DO297, DO257, DO318, and AO215 were showed slight acid to neutral. There was a linear relationship between dye concentration and its COD value. No matter what dye, the COD value was very closely at the same concentration. At the same concentration, the order of TOC values was: DO297 > DO257 > AO215 > DO318.
The characteristic curves of DO297, DO257, DO318, and AO215 dyes were 478nm, 550nm, 412nm, and 574nm, respectively. Four different dyes had different types of calibration curves. The calibration curves of DO297 and DO318 were linear, DO257 was quadratic polynomial, and AO215 was also linear under lower concentration (<10mg/L).
The results of photo degradation showed that DO297, DO257, DO318, and AO215 dyes could be photodegraded with 254-nm of UV light, which even TiO2 was not existed in the system. In the system with TiO2, photocatalysis enhanced the degradation of DO297, DO257, and AO215.
In water samples, the existence of TiO2 influenced the measurement of UV reading of dyes. The higher the TiO2 content, the obstruct effect is more obvious. The UV readings were low. In water samples, the influence of TiO2 to the turbidity of water samples showed linear correation. In other words, the higher the TiO2 content, the measurement of turbidity was also higher. High-speed centrifugation could reduce the high TiO2 content-induced turbidity efficiently. However, centrifugation had negative effect on the reduction of the low TiO2 content-induced turbidity. The existence of dye influenced the measurement of turbidity. The influence of dye was light for high TiO2 content-induced turbidity. However, the influence of dye was great for low TiO2 content-induced turbidity.

Keywords: photocatalysis, UV/TiO2, dye, turbidity



誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT IV
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XI
第一章 前言 1
第二章 文獻探討 3
2-1. 臺灣紡織工業概況 3
2-2. 染料種類 6
2-3. 染整廢水特性 10
2-4. 染整業相關放流標準 14
2-5. 染整廢水之處理方法 19
2-5-1. 生物處理法 20
2-5-2. 化學沉澱法 20
2-5-3. 吸附法 21
2-5-4. 薄膜分離法 22
2-5-5. 電解法 22
2-5-6. 逆滲透法 23
2-5-7. 化學氧化法 23
2-5-8. 芬頓法(Fenton) 24
2-5-9. 電芬頓法(Electro-Fenton, EF) 25
2-5-10. 電化學法 25
2-5-11. 光化學氧化法 26
2-6. 光觸媒光解反應 28
2-6-1. 二氧化鈦基本特性 29
2-6-2. 光觸媒催化反應機制 30
2-6-3. TiO2光觸媒類型 31
2-6-4. UV/TiO2之應用研究 33
第三章 實驗方法與設備 37
3-1. 實驗藥品及儀器 37
3-1-1. 實驗藥品 37
3-1-2. 實驗材料 37
3-1-3. 實驗設備 37
3-1-4. 分析儀器 39
3-2. 實驗架構 41
3-3. 實驗方法 42
第四章 結果與討論 46
4-1. 染料特性分析 46
4-1-1. pH值測定 46
4-1-2. 總有機碳分析 47
4-1-3. 化學需氧量(COD)檢測 47
4-2. 光催化染料實驗 50
4-2-1. 染料DO297光催化實驗 50
4-2-2. 染料DO257光催化實驗 54
4-2-3. 染料DO318光催化實驗 57
4-2-4. 染料AO215光催化實驗 59
4-3. 濁度測定 62
4-3-1. 水中TiO2之濁度測定 62
4-3-2. 水中染料之濁度測定 65
4-3-3. 染料對TiO2濁度測定之影響 68
4-3-3-1. 染料DO297對TiO2濁度測定之影響 69
4-3-3-2. 染料DO318對TiO2濁度測定之影響 70
4-3-3-3. 染料DO257與TiO2濁度實驗 71
4-3-3-4. 染料AO215與TiO2濁度實驗 73
第五章 結論與建議 75
參考文獻 77


參考文獻
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