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研究生:陳長照
研究生(外文):CHEN, CHANG-ZHAO
論文名稱:通過製磚程序污染土壤中重金屬之穩定性變化
論文名稱(外文):Stability Changes of Heavy Metals in Contaminated Soils by Bricks Making Procedure
指導教授:程淑芬程淑芬引用關係
指導教授(外文):CHENG, SHU-FEN
口試委員:高志明吳庭年陳世偉王順成
口試委員(外文):KAO, CHIN-MINGWU, TING-NIENCHEN, SHIH-WEIWANG,SHUN-CHENG
口試日期:2017-06-06
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:重金屬土壤污染穩定化燒結紅磚再利用
外文關鍵詞:heavy metalsoil contaminationstabilitysinteringbrickreuse
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重金屬具有不會分解的特性,因此重金屬污染土壤的整治技術相當有限,現有的整治技術土壤清洗、電動力處理所需成本高、效率有限;植生復育速度慢。因此,尋找再利用用途成為目前重金屬污染土壤處理的主要發展方向之一。製造紅磚的主要原料為土壤,紅磚製程經過高溫燒結具有固化及穩定重金屬的作用,因此本研究探討重金屬污染土壤經過紅磚燒結程序,重金屬溶出特性的變化,評估重金屬污染土壤做為紅磚原料之穩定性及安全性。
本研究採集不同來源之重金屬污染土壤,經過紅磚燒結程序製作成紅磚。先以XRF測定土壤及燒結後紅磚中各種重金屬濃度。並以不同萃取試驗包括王水消化萃取、0.1 M鹽酸萃取、TCLP溶出萃取及Tessier序列萃取,分析土壤及燒結後紅磚中,重金屬在不同萃取液之溶出濃度,藉此探討紅磚燒結程序對重金屬污染土壤之穩定化作用。
研究結果顯示,土壤經紅磚製程燒結後,重金屬經王水消化、0.1 M鹽酸、TCLP及Tessier序列萃取之溶出濃度顯著減少,重金屬鍵結型態大部分都轉變為殘留態。顯示紅磚燒結程序能有效固結、穩定土壤中重金屬。

The heavy metals are undecomposable, so the heavy metal contaminated soil remediation technologies are quite limited. The existing remediation technologies, such as soil washing and electrodynamic treatment, have high cost and limited efficiency; and the vegetation recovery is slow. Therefore, looking for recycling becomes one of main trends of heavy metal contaminated soil treatment. The principal raw material for making red bricks is soil. The high sintering of red brick process can solidify and stabilize heavy metals. Therefore, this study discusses the variance in heavy metal leachability of heavy metal contaminated soil through red brick sintering procedure, and evaluates the stability and safety of heavy metal contaminated soil as raw material of red bricks.
The heavy metal contaminated soil samples from different sources were collected, and made into red bricks through red brick sintering procedure. The concentration of heavy metals in the soil and in the sintered red brick was measured by XRF. Different extraction tests were implemented, including aqua regia digestion extraction, 0.1 M HCl extraction, TCLP leaching extraction and Tessier sequential extraction, to analyze the leaching concentration in different extracting solutions of heavy metals in soil and sintered red brick, so as to discuss the stabilization of red brick sintering procedure on the heavy metal contaminated soil.
The findings show that after the soil is sintered through red brick process, the heavy metal leaching concentration decreases significantly after aqua regia digestion, 0.1 M HCl, TCLP and Tessier sequential extractions, the heavy metal bonding patterns mostly change into residual form, meaning the red brick sintering procedure can consolidate and stabilize the heavy metals in soil effectively.

總 目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
表目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章 前 言 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究目的 1
第二章 文獻回顧 2
2-1 國內紅磚產銷情況 2
2-2 普通磚原料特性需求 6
2-3 普通磚製造程序 12
2-4 普通磚產品規範 22
2-5 高溫燒結對土壤重金屬特性影響 23
2-6 重金屬鍵結型態及生物有效性 25
第三章 研究方法 27
3-1 研究內容與架構 27
3-2 試驗土壤 30
3-3 製磚程序 35
3-4 檢測方法 35
3-5 實驗儀器設備 43
3-6 實驗藥品及試劑 44
第四章 結果與討論 45
4-1 試驗土壤特性 45
4-2 試驗土壤高溫燒結產品特性 46
4-3 土壤燒結後重金屬鉛溶出特性之變化 49
4-4 土壤燒結後重金屬銅溶出特性之變化 53
4-5 土壤燒結後重金屬鋅溶出特性之變化 57
4-6 土壤燒結後重金屬鉻溶出特性之變化 61
4-7 土壤燒結後重金屬鎳溶出特性之變化 64
4-8 土壤燒結後重金屬鎘溶出特性之變化 68
第五章 結論與建議 70
參考文獻 71
表 目 錄
表2-1 2001~2016年國內紅磚年生產量及銷售量 4
表2-2 國內磚窯業分布現況 (2016年5月資料) 5
表2-3 各種化學成分對紅磚特性的影響 7
表2-4 製作普通磚對黏土原料化學成分要求範圍 8
表2-5 製作普通磚對黏土原料物理特性要求範圍 9
表2-6 磚瓦常用原料的收縮率 10
表2-7 中華民國國家標準普通磚產品規定 22
表2-8 毒性特性溶出程序溶出標準 23
表3-1 試驗土壤基本資料 27
表3-2 試驗土壤外觀與重金屬XRF篩測結果 31
表3-2 試驗土壤外觀與重金屬XRF篩測結果(續) 32
表3-2 試驗土壤外觀與重金屬XRF篩測結果(續) 33
表3-2 試驗土壤外觀與重金屬XRF篩測結果(續) 34
表3-3 檢測項目 36
表3-4 實驗儀器設備名稱 43
表3-5 實驗藥品及試劑名稱 44
表4-1 試驗土壤特性 45
表4-2 試驗土壤高溫燒結產品PH 48
表4-3 土壤高溫燒結前後鉛各項測值 49
表4-4 土壤高溫燒結前後銅各項測值 53
表4-5 土壤高溫燒結前後鋅各項測值 57
表4-6 土壤高溫燒結前後鉻各項測值 61
表4-7 土壤高溫燒結前後鎳各項測值 64
表4-8 土壤高溫燒結前後鎘各項測值 68

圖 目 錄
圖2- 1 民國71年~105年國內紅磚生產量及銷售量變化情形 2
圖2- 2 隧道窯燒成溫度曲線 13
圖2- 3 原料進料輸送過程 15
圖2- 4 土壤擠壓混合 15
圖2- 5 第一道混練前的土壤 16
圖2- 6 第一道混練後的土壤 16
圖2- 7 真空練泥後擠壓成長方狀的泥條 17
圖2- 8 切磚機切成長200×寬95×厚53 MM之磚坯 17
圖2- 9 疊坯機準備疊坯 18
圖2- 10 磚坯堆疊於軌道台車情形 18
圖2- 11 堆疊於軌道台車上之磚坯經自然陰乾 19
圖2- 12 隧道窯入口,窯長160公尺 19
圖2- 13 磚坯在窯體內燃燒情況 20
圖2- 14 隧道窯出口,紅磚出窯 20
圖2- 15 窯頂噴媒燃料設施 21
圖2- 16 空氣汙染防制設施 21
圖2- 17 添加不同比例鉻系廢液污泥紅磚鉻之TCLP溶出量 24
圖3- 1 研究架構圖 29
圖3- 2 土壤質地判定圖 38
圖4- 1 土壤高溫燒結樣品外觀 46
圖4- 2 土壤樣品A高溫燒結前後重金屬鉛鍵結型態及全量分析結果 51
圖4- 3 土壤樣品B高溫燒結前後重金屬鉛鍵結型態及全量分析結果 51
圖4- 4 土壤樣品C高溫燒結前後重金屬鉛鍵結型態及全量分析結果 52
圖4- 5 土壤樣品E高溫燒結前後重金屬鉛鍵結型態及全量分析結果 52
圖4- 6 土壤樣品B高溫燒結前後重金屬銅鍵結型態及全量分析結果 55
圖4- 7 土壤樣品C高溫燒結前後重金屬銅鍵結型態及全量分析結果 55
圖4- 8 土壤樣品D高溫燒結前後重金屬銅鍵結型態及全量分析結果 56
圖4- 9 土壤樣品B高溫燒結前後重金屬鋅鍵結型態及全量分析結果 59
圖4- 10 土壤樣品C高溫燒結前後重金屬鋅鍵結型態及全量分析結果 59
圖4- 11 土壤樣品D高溫燒結前後重金屬鋅鍵結型態及全量分析結果 60
圖4- 12 土壤樣品D高溫燒結前後重金屬鉻鍵結型態及全量分析結果 63
圖4- 13 土壤樣品E高溫燒結前後重金屬鉻鍵結型態及全量分析結果 63
圖4- 14 土壤樣品B高溫燒結前後重金屬鎳鍵結型態及全量分析結果 66
圖4- 15 土壤樣品C高溫燒結前後重金屬鎳鍵結型態及全量分析結果 66
圖4- 16 土壤樣品D高溫燒結前後重金屬鎳鍵結型態及全量分析結果 67
圖4- 17 土壤樣品G高溫燒結前後重金屬鎳鍵結型態及全量分析結果 67
圖4- 18 土壤樣品F高溫燒結前後重金屬鎘鍵結型態及全量分析結果 69



1.http://library.taiwanschoolnet.org/cyberfair2004/C0423500256/
2.肖慧,2011,燒結磚瓦生產技術,磚瓦雜誌社。
3.Tessier, A.P., Campbell, G.C. and Bisson, M., Sequential Extraction Procedure for the Speciation of Particulate Trace Metals, Analytical Chemistry, 51, 844-850, 1979.
4.陳烱立,2004,含重金屬污泥燒製磚材資源化之研究,國立台北科技大學,碩士論文。
5.陳盈霖,2009,金屬污泥電漿熔融及港灣污泥燒結製磚評估,輔英科技大學,碩士論文。
6.陳品親,2014,轉爐石燒結成紅磚產製技術之研究,正修科技大學,碩士論文。
7.Singer M.J. and Munns D.N., 2002. Soils: An Introduction, Fifth ed., Prentice Hall.

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