臺灣博碩士論文加值系統

本研究使用螯合樹脂 Purolite S930 Plus 作為金屬離子吸附劑，吸附水系溶液中的重金屬離子錳(Ⅱ)和鉛(Ⅱ)。利用改變溶液中的金屬離子濃度、螫合樹脂克數以及吸附過程的反應溫度並同時觀察水溶液的pH值變化，藉此研究S930 plus螫合樹脂在不同的實驗變數下所表現出來的不同吸附特性。
由研究結果可發現錳(Ⅱ)、鉛(Ⅱ)的單成分溶液系統的吸附平衡時間大約分別在600分鐘、600分鐘；錳(Ⅱ)和鉛(Ⅱ)共存的雙成分溶液系統的吸附平衡大約需要960分鐘可以達平衡。在雙成分溶液系統中，可以看到螯合樹脂對於鉛(Ⅱ)的選擇性明顯較高；而平衡吸附量卻隨樹脂克數增加而降低。實驗結果顯示BET等溫吸附結果都是優於Freundlich和Langmuir等溫吸附模式。進而由金屬離子吸附結果求得熱力學參數焓(∆H°)、自由能(∆G°)及熵(∆S°)值。
在單成份硝酸鹽水溶液Mn2+： ∆H°＝ 20179～26637 (J/mol)，
∆G°＝ -19460～-13147 (J/mol)，
∆S°＝ 122.3～146.5 (J/mol．K)。
在單成份硝酸鹽水溶液Pb2+： ∆H°＝ 11027～20399 (J/mol)，
∆G°＝ -18415～-14115 (J/mol)，
∆S°＝ 86.8～122.5 (J/mol．K)。
在雙成份硝酸鹽水溶液中Mn2+： ∆H°＝ 2434～30308 (J/mol)，
∆G°＝ -18710～-13498 (J/mol)，
∆S°＝ 38.1～154.1 (J/mol．K)。
在雙成份硝酸鹽水溶液中Pb2+： ∆H°＝ 8043～12803 (J/mol) ，
∆G°＝ -19286～-14473 (J/mol)，
∆S°＝ 78.0～99.3 (J/mol．K)。

In this study, we analyzed the adsorption of Manganese(II) and Lead(II) with the Purolite S930 Plus used as adsorption material in aqueous solutions with various metal ion concentration, resin amount and environment temperature, and the changes in pH value of solutions have been observed.
This study showed the durations of time to achieve the adsorption equilibrium for Manganese(II) in single composition solution system, Lead(II) in single composition solution system and the binary composition solution system of Manganese(II) and Lead(II) are 600 minutes. In binary system, the S930 plus resin exhibited a higher selectivity towards Lead(II) than Manganese(II) while the system achieved equilibrium. The amount of adsorption per S930 plus resin gram increased as the temperature of the reaction that for the adsorption of both metal ions, and the data most fitted the BET isotherm model, which compared with the Freundlich isotherm and the Langmuir isotherm models. Finally, according to our results, we could calculated the thermodynamic functions, enthalpy (ΔH°), Gibbs energy (ΔG°), and entropy (ΔS°) changes of each metal ion.
Single nitrate solutions (Mn2+) : ΔH°= 20179～26637 (J/mol)，
∆G°＝ -19460～-13147 (J/mol)，
∆S°＝ 122.3～146.5 (J/mol．K)。,
Single nitrate solutions (Pb2+) : ΔH°= 11027～20399 (J/mol)，
∆G°＝ -18415～-14115 (J/mol)，
∆S°＝ 86.8～122.5 (J/mol．K)。
Binary nitrate solutions (Mn2+) : ΔH°= 2434～30308 (J/mol)，
∆G°＝ -18710～-13498 (J/mol)，
∆S°＝ 38.1～154.1 (J/mol．K)。
Binary nitrate solutions (Pb2+) : ΔH°=8043～12803 (J/mol) ，
∆G°＝ -19286～-14473 (J/mol)，
∆S°＝ 78.0～99.3 (J/mol．K)。

目錄
中文摘要 I
誌謝 III
ABSTRACT IV
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 元素簡介 3
1.3.1 錳金屬簡介 3
1.3.2 鉛金屬簡介 4
1.4 研究架構 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 離子交換簡介 6
2.1.1 離子交換發展 6
2.1.2 離子交換基本原理 6
2.2 離子樹脂簡介 7
2.2.1 離子交換劑 7
2.2.2 離子交換樹脂種類簡介 9
2.2.3 離子交換基本性質[24-28] 10
2.3 離子交換平衡 16
2.4 吸附現象 18
2.4.1 物理吸附 18
2.4.2 化學吸附 19
2.4.3 吸附平衡 21
2.5 等溫吸附方程式 22
2.5.1 Freundlich等溫吸附方程式 23
2.5.2 Langmuir等溫吸附方程式 24
2.5.3 BET等溫吸附方程式 26
2.6 PUROLITE S930PLUS樹脂簡介 28
第三章 實驗藥品材料 29
3.1 實驗藥品與儀器 29
3.1.1 實驗藥品 29
3.1.2 實驗儀器 32
3.2 實驗方法與步驟 33
3.2.1 樹脂前處理 33
3.2.2 平衡時間測定 33
3.2.3 不同初始金屬濃度之吸附平衡 34
3.2.4 不同樹脂克數對吸附平衡影響 34
3.2.5 不同溫度對吸附平衡之影響 35
第四章 結果與討論 36
4.1 平衡時間測定 36
4.2 樹脂克數變化之影響 40
4.3 金屬離子之吸附平衡 45
4.4 等溫吸附模式 50
4.5 溫度效應 94
4.6 吸附平衡熱力學參數探討 101
第五章 結論 121
符號說明 123
參考文獻 124

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