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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 駱尚廉(Shang-Lien Lo) | |
| dc.contributor.author | Yueh-Feng Li | en |
| dc.contributor.author | 李岳峰 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2023-03-19T23:18:10Z | - |
| dc.date.copyright | 2022-07-12 | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.date.submitted | 2022-07-08 | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/85536 | - |
| dc.description.abstract | 全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid, PFOA)被廣泛運用於工業和商業活動上,由於其化學穩定性和生物累積性,全氟辛酸會對自然環境和人體健康產生嚴重的危害,雖然「斯德哥爾摩公約」已限制了全氟辛酸的使用,但是半導體製程、紡織塗層等少部分特殊用途受到豁免,在這些製程中仍能使用全氟辛酸,因此全氟辛酸的使用及處理仍受到全球的關注。本研究針對全氟辛酸,利用浮除法(flotation)、電混凝(electrocoagulation, EC)以及電混凝浮除(electrocoagulation-flotation, ECF)三種方法來去除水中的全氟辛酸,並添加界面活性劑和氯化鋅作為捕集劑,以增進全氟辛酸的去除效果。研究結果顯示,在各種界面活性劑中,陽離子界面活性劑對全氟辛酸去除效果遠高於陰離子界面活性劑,而與全氟辛酸具有相似結構的界面活性劑作為捕集劑能有較好的去除效果,使用與全氟辛酸碳鍊長度相同的正辛基三甲基溴化銨(octadecyl trimethyl ammonium bromide, OTAB)作為捕集劑進行泡沫浮除可以在20分鐘內完全去除全氟辛酸。在電混凝的過程中添加氯化鋅可以增進絮凝效果,這種效果增強了浮選效果,可以在20分鐘內將全氟辛酸去除率由75%左右提升至將近100%。在電混凝系統中添加界面活性劑可以增進系統的浮除效果,使其變為電混凝浮除,使用癸基三甲基溴化銨(dodecyltrimethylammonium bromide, DTAB)可以在10分鐘內去除95%以上的全氟辛酸。將上浮的泡沫冷凍乾燥後進行特徵分析,包括X光繞射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜儀(FTIR)以及X射線光電子能譜儀(XPS),結果顯示全氟辛酸確實隨著泡沫被去除,並確認去除機制除了全氟辛酸梭酸基團與鋁膠羽鍵結以及全氟辛酸與鋁膠羽的靜電吸附之外,全氟辛酸與鋁膠羽的氟-鋁配位鍵結也是主要去除機制之一。研究最後探討各方法之能量效率,添加DTAB的ECF其能量效率遠優於他文獻的方法,能效(G50)是其他文獻方法的100倍,而能耗(EEO)是其他文獻方法的1/100。ECF能在很短的時間內自水中去除全氟辛酸,能耗也優於其他方法,是具有商業化潛力的全氟化合物去除方法。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Perfluorooctanoic acid (PFOA) is widely used in industrial and commercial activities. Due to its chemical stability and bioaccumulation, PFOA can cause serious harm to the natural environment and human health. Although the 'Stockholm Convention' has restricted the use of PFOA, a small number of particular uses, such as semiconductor process, and textile coating, are exempted, and PFOA can still be used, so the use and treatment of PFOA still attract global attention. This study removed PFOA by three methods: flotation, electrocoagulation (EC), and electrocoagulation-flotation (ECF). Surfactant and zinc chloride were added as collectors. Aggregate to enhance the removal of PFOA. The results show that among various surfactants, the removal effect of cationic surfactants is much higher than that of anionic surfactants, and surfactants with similar structures to PFOA can have better removal effects as collectors. PFOA can be removed entirely within 20 minutes by froth flotation using octadecyl trimethyl ammonium bromide (OTAB) as a collector, with the same carbon chain length as PFOA. The addition of zinc chloride in electrocoagulation can enhance the flocculation effect, which enhances the flotation effect and can increase the removal effect of PFOA from about 75% to nearly 100% within 20 minutes. Adding surfactants to the electrocoagulation system can enhance the flotation effect of the system, making the system into an electrocoagulation-flotation, and the use of dodecyl trimethyl ammonium bromide (DTAB) can remove more than 95% of PFOA in 10 minutes. The floating foam was freeze-dried and then analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), fourier transforms infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results confirmed that PFOA was removed with foam. And the primary removal mechanisms are bonding of monomeric cationic species to anionic sites of the organic molecules, bonding of polymeric cationic species, adsorption on the flocs, which are superficially positively charged, coordination of covalent bonds between fluorine and aluminum, co-flotation with surfactant, and forming micelle with surfactant. The energy efficiency of each method is discussed at the end of the study. The energy efficiency of ECF with DTAB is much better than that of other literature methods. The energy efficiency (G50) is 100 times than other literature methods, and the energy consumption (EEO) is 1/100. ECF can remove PFOA from water in a very short time, and the energy consumption is also better than other methods. It is a method for removing PFOA with commercial potential. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2023-03-19T23:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-0807202212125900.pdf: 8742141 bytes, checksum: db0c9385636ea3efc3a84466b6ba167a (MD5) Previous issue date: 2022 | en |
| dc.description.tableofcontents | 摘要 i Abstract iii 目錄 v 圖目錄 ix 表目錄 xiii 第一章 諸論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 全氟化合物之污染及危害 4 2.1.1 全氟化合物之特性 4 2.1.2 全氟化合物之製造及使用 5 2.1.3 全氟化合物之污染現狀 6 2.1.4 動物體內之全氟化合物污染現狀 8 2.1.5 全氟辛酸暴露途徑 9 2.1.6 全氟化合物與斯德哥爾摩公約 10 2.2 全氟化合物之處理技術 12 2.2.1 高級氧化法 12 2.2.2 化學還原 17 2.2.3 吸附法 18 2.2.4 薄膜過濾 19 2.2.5 生物降解 19 2.2.6 混凝(Coagulation) 21 2.2.7 泡沫浮除(foam/froth flotation) 22 2.3 電混凝浮除 23 2.4 影響電混凝浮除之參數 25 2.4.1 電極材料 25 2.4.2 電極排列方式 25 2.4.3 極板間距 26 2.4.4 電流密度 26 2.4.5 電解液濃度 27 2.4.6 初始pH 濃度 27 2.4.7 攪拌速度 27 2.5 電混凝去除全氟化合物 28 2.5.1 電混凝去除全氟化合物之機制 30 2.6 界面活性劑 30 2.6.1 界面活性劑的自組裝(self-assembly) 31 2.6.2 陰離子/陽離子界面活性劑的二元混合 33 2.6.3 二元混合物的協同作用 36 2.6.4 界面活性劑的鍊長相容性(Chain length compatibility) 37 第三章 材料與方法 39 3.1 研究架構 40 3.2 實驗方法 41 3.2.1 浮除實驗裝置 41 3.2.2 界面活性劑種類 42 3.2.3 界面活性劑濃度 42 3.2.4 電混凝浮除實驗裝置 43 3.2.5 鐵、鋁、鋅電極對PFOA去除率的影響 44 3.2.6 全氟辛酸初始濃度 44 3.2.7 電解質濃度 44 3.2.8 添加氯化鋅對PFOA去除率的影響 45 3.2.9 添加氧化鋅對PFOA去除率的影響 45 3.2.10 膠羽之特性分析 45 3.3 檢測與分析方法 45 3.3.1 高效離子層析儀(High performance ion chromatography, HPIC) 45 3.3.2 離子層析儀(lon chromatography, IC) 46 3.3.3 掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM) 46 3.3.4 X光繞射儀(X-Ray Diffractometer, XRD) 46 3.3.5 傅里葉轉換紅外光譜儀(Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR) 47 3.3.6 X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 47 3.3.7 能量效率評估方法 47 3.4 分析之品質保證與品質管理(QA/QC) 48 第四章 結果與討論 50 4.1 背景實驗 50 4.2 界面活性劑對浮除之影響 52 4.2.1 不同種類界面活性劑 52 4.2.2 不同界面活性劑劑量 55 4.2.3 離子強度、pH及曝氣流量 57 4.2.4 去除機制 60 4.2.5 小結 61 4.3 鋅鹽捕集劑對電混凝之影響 62 4.3.1 電極材料對PFOA去除率之影響 62 4.3.2 全氟辛酸初始濃度 64 4.3.3 電流密度 68 4.3.4 電解質濃度 70 4.3.5 添加鋅鹽 72 4.3.6 膠羽樣態分析 79 4.3.7 去除機制 89 4.3.8 鋁電極電混凝添加氯化鋅對其他PFAs的去除效果 91 4.3.9 小結 93 4.4 界面活性劑對電混凝浮除之影響 94 4.4.1 界面活性劑類型 94 4.4.2 界面活性劑劑量 96 4.4.3 全氟辛酸初始濃度 99 4.4.4 絮凝物特徵分析 100 4.4.5 去除機制 107 4.4.6 小結 108 4.5 浮除/電混凝/電混凝浮除對實廠廢水的去除效果 109 4.6 能量效率比較 114 第五章 結論與建議 116 5.1 結論 116 5.2 建議 118 參考文獻 119 附錄 133 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 電混凝浮除 | zh_TW |
| dc.subject | 全氟辛酸 | zh_TW |
| dc.subject | 界面活性劑 | zh_TW |
| dc.subject | Perfluorooctanoic acid (PFOA) | en |
| dc.subject | Electrocoagulation-flotation (ECF) | en |
| dc.subject | Surfactant | en |
| dc.subject | X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) | en |
| dc.title | 以電混凝浮除法去除全氟辛酸之研究 | zh_TW |
| dc.title | Removal of Perflurooctanoic acid (PFOA) from Wastewater by Electrocoagulation-flotation (ECF) | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 110-2 | |
| dc.description.degree | 博士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 劉雅瑄(Ya-Hsuan Liou),林逸彬(Yi-Pin Lin),林進榮(Chin-Jung Lin),胡景堯(Ching-Yao Hu) | |
| dc.subject.keyword | 全氟辛酸,界面活性劑,電混凝浮除, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Perfluorooctanoic acid (PFOA),Surfactant,Electrocoagulation-flotation (ECF),X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), | en |
| dc.relation.page | 133 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202201348 | |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
| dc.date.accepted | 2022-07-08 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 環境工程學研究所 | zh_TW |
| dc.date.embargo-lift | 2022-07-12 | - |
| 顯示於系所單位: | 環境工程學研究所 | |
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|---|---|---|---|
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