Responsive image
博碩士論文 etd-0927108-180510 詳細資訊
Title page for etd-0927108-180510
論文名稱
Title
奈米級Fe3O4及[Fe3O4]MgO與模擬地下水中不同無機污染物(NO3-、Cd2+及Cr6+)之反應行為研究
Reaction Behavior of Nanoscale Fe3O4 and [Fe3O4]MgO with Different Inorganic Pollutants (NO3-, Cd2+ and Cr6+) in Simulated Groundwater
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
182
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2008-07-11
繳交日期
Date of Submission
2008-09-27
關鍵字
Keywords
NO3-、Cd2+、Cr6+、[Fe3O4]MgO、模擬地下水、奈米級吸附劑
Simulated Groundwater, [Fe3O4]MgO, Cr6+, Cd2+, NO3-, Nanoscale adsorbent
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5640 次,被下載 2315
The thesis/dissertation has been browsed 5640 times, has been downloaded 2315 times.
中文摘要
本研究旨在探討自行合成之奈米級吸附劑Fe3O4與H-[Fe3O4]MgO對模擬地下水中不同無機污染物(NO3-、Cd2+及Cr6+)之吸附行為及反應機制。首先利用化學共沉澱法製備Fe3O4及同時具有Fe3O4與MgO之複合物(H-[Fe3O4]MgO,其中H代表MgO製備方式為均勻沉澱法),然後再以掃描式電子顯微鏡(SEM)、X-光繞射分析儀(XRD)、比表面積分析儀及界達電位分析儀進行基本特性分析,後續則探討於模擬地下水中之不同環境條件下利用奈米級吸附劑漿液吸附無機污染物的相關反應行為。
根據研究結果顯示,Fe3O4與H-[Fe3O4]MgO針對無機污染物初始濃度較高時有較大之吸附量;吸附速率於常溫28℃下較18℃快;於較高pH值下對Cd2+吸附之能力較好,但對於NO3-與Cr6+之吸附則是於較低pH值之環境下較佳;於腐植酸存在之環境下可吸附較多的Cd2+,但對於吸附NO3-與Cr6+的量則會減少。
將試驗結果以兩種吸附模式加以分析,並探討其相關之反應動力,發現Fe3O4與H-[Fe3O4]MgO吸附無機污染物(NO3-、Cd2+及Cr6+)較符合Langmuir等溫吸附模式與擬二階反應動力方程式。本研究另發現奈米級吸附劑不僅可吸附無機污染物,且可在模擬地下水初始pH=3之條件下,還原NO3-與Cr6+分別生成NO2-、NH4+與Cr3+,據此,可將本研究自行製備之奈米級吸附劑Fe3O4與H-[Fe3O4]MgO認定為一種具有還原性吸附能力之材料,可作為環境污染整治用。
Abstract
This study was to investigate the reaction behavior of laboratory-prepared nanoscale adsorbents (Fe3O4 and H-[Fe3O4]MgO) and inorganic pollutants (NO3-, Cd2+and Cr6+) in simulated groundwater. First, Fe3O4 and the composites of nanoscale Fe3O4 and MgO were prepared using chemical co-precipitation method. Then they were characterized and verified by various apparatuses and methods including X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, Zetasizer, and specific surface area measurements. Second, the nanoscale adsorbents were used to adsorb inorganic pollutants in simulated groundwater of different conditions. The relevant reaction behavior and mechanisms were also investigated.
Results of this research showed that Fe3O4 and H-[Fe3O4]MgO had the greater adsorption amount when the initial concentration of inorganic pollutants was higher than lower. The adsorption rate of inorganic pollutants at 28℃ was greater than that of at 18℃. The experimental results also showed that at a higher pH environment or the existence of humic acid in simulated groundwater would increase the removal efficiency of Cd2+, but decrease the removal efficiency of NO3- and Cr6+.
Analysis of inorganic pollutants adsorption on nanoscale adsorbents in simulated groundwater indicated that a Langmuir-type of chemical adsorption and pseudo-second-order reaction kinetic equation would have better fit. In this study, it was also found that nanoscale adsorbents not only adsorbed inorganic pollutants but also reduced NO3- and Cr6+ to NO2-, NH4+, and Cr3+ at pH=3, respectively. Thus, the nanoscale adsorbents (Fe3O4 and H-[Fe3O4]MgO) prepared and were capable of reductively adsorbing inorganic pollutants (e.g., NO3- and Cr6+) for environmental remediation.
目次 Table of Contents
v
目錄
頁碼
聲明切結書 .................................................................................................i
謝誌 ............................................................................................................ ii
摘要 ........................................................................................................... iii
摘 Abstrct .......................................................................................................iv
目錄 ............................................................................................................. v
表目錄 .................................................................................................... viii
圖目錄 ........................................................................................................ x
照片目錄 ................................................................................................ xvi
第一章 前言 .............................................................................................. 1
1-1 研究緣起 ...................................................................................... 1
1-2 研究目的 ...................................................................................... 3
1-3 研究內容與架構 .......................................................................... 3
第二章 文獻回顧 ...................................................................................... 6
2-1 奈米科技與材料 .......................................................................... 6
2-1-1 奈米科技 ............................................................................................. 6
2-1-2 奈米材料 ............................................................................................. 8
2-1-3 奈米材料之製備 ............................................................................... 10
2-1-4 奈米材料團聚現象與分散之方法 ................................................... 11
2-2 無機污染物 ................................................................................ 14
2-2-1 NO3
-、Cd2+及Cr6+之來源................................................................. 14
2-2-2 NO3
-、Cd2+及Cr6+之危害................................................................. 15
2-2-3 去除水中無機污染物之相關處理方法 ........................................... 17
2-3 四氧化三鐵 ................................................................................ 19
2-3-1 四氧化三鐵之簡介 ........................................................................... 19
2-3-2 奈米級四氧化三鐵之合成方法 ....................................................... 19
vi
2-3-3 四氧化三鐵之應用 ........................................................................... 20
2-4 氧化鎂 ........................................................................................ 23
2-4-1 氧化鎂之簡介 ................................................................................... 23
2-4-2 奈米級氧化鎂之合成方法 ............................................................... 23
2-4-3 氧化鎂之應用 ................................................................................... 24
第三章 研究方法 .................................................................................... 30
3-1 研究內容 .................................................................................... 30
3-2 研究材料 .................................................................................... 30
3-3 實驗設備 .................................................................................... 33
3-4 實驗方法 .................................................................................... 37
3-4-1 奈米級氧化金屬之製備 ................................................................... 37
3-4-1-1 奈米級Fe3O4 漿液之製備 .................................................... 37
3-4-1-2 奈米級MgO 之製備 ............................................................. 37
3-4-1-3 奈米級[Fe3O4]MgO 漿液之製備 .......................................... 38
3-4-2 奈米級氧化金屬之基本特性分析 ................................................... 39
3-4-2-1 粒徑大小與型態及其元素分析............................................ 39
3-4-2-2 晶型鑑定................................................................................ 39
3-4-2-3 等電點分析............................................................................ 40
3-4-2-4 BET 比表面積 ....................................................................... 40
3-4-3 模擬地下水之配製 ........................................................................... 40
3-4-4 奈米級吸附劑漿液分散性之探討 ................................................... 42
3-4-5 不同環境條件下之模擬地下水對奈米級吸附劑吸附無機污染
物成效之影響................................................................................... 44
3-4-6 於模擬地下水中奈米級吸附劑與無機污染物吸附模式與反應
動力方程式之建立........................................................................... 45
3-4-7 於模擬地下水中奈米級吸附劑與無機污染物可能之反應
機制................................................................................................... 48
3-4-8 於模擬地下水中奈米級吸附劑吸附多種無機污染物之反應
行為研究........................................................................................... 49
第四章 結果與討論 ................................................................................ 50
4-1 奈米級氧化金屬之基本性質分析 ............................................ 50
4-1-1 場發射型掃描式電子顯微鏡分析(TF SEM) .................................. 51
4-1-2 環境掃描式電子顯微鏡-能量分散光譜儀分析(ESEM-EDS) ....... 55
4-1-3 X-光繞射儀分析(XRD) .................................................................... 56
4-1-4 等電點分析 ....................................................................................... 58
4-1-5 比表面積之分析 ............................................................................... 59
vii
4-2 奈米級氧化金屬漿液之分散性探討 ........................................ 62
4-3 不同環境條件下之模擬地下水對奈米級吸附劑吸附無機
污染物成效之影響 ..................................................................... 72
4-3-1 吸附劑量之影響 ............................................................................... 73
4-3-2 模擬地下水初始pH 值之影響 ........................................................ 80
4-3-3 模擬地下水溫之影響 ....................................................................... 84
4-3-4 無機污染物初始濃度之影響 ......................................................... 86
4-3-4-1 NO3
-初始濃度之不同 ............................................................. 87
4-3-4-2 Cd2+初始濃度之不同 ............................................................. 89
4-3-4-3 Cr6+初始濃度之不同 .............................................................. 91
4-3-5 同時存在多種無機污染物之影響 ................................................... 93
4-3-6 腐植酸之影響 ................................................................................... 95
4-3-7 分散劑之影響 ................................................................................... 98
4-4 於模擬地下水中奈米級吸附劑與無機污染物之反應行為
探討 ........................................................................................... 101
4-4-1 吸附模式與反應動力方程式 ......................................................... 101
4-4-2 反應機制 ......................................................................................... 126
4-4-2-1 利用FTIR 推測重金屬離子與吸附劑之間之反應 ........... 126
4-4-2-2 奈米級吸附劑降解無機物之可能反應機制...................... 130
4-4-2-3 腐植酸與奈米級吸附劑之鍵結.......................................... 144
第五章 結論與建議 .............................................................................. 147
5-1 結論 .......................................................................................... 147
5-2 建議 .......................................................................................... 150
參考文獻 ................................................................................................ 151
碩士在學期間發表之學術論文 ............................................................ 165
表目錄
頁碼
表 3-1 化學試劑與材料列表 .................................................................................... 31
表 3-2 儀器設備之型號及用途列表 ........................................................................ 34
表 3-3 模擬地下水配方成分與濃度 ........................................................................ 41
表 3-4 模擬地下水中離子成分與濃度 .................................................................... 41
表 3-5 製備奈米級[Fe3O4]MgO 懸浮液所添加之分散劑劑量與時機................... 43
表 4-1 奈米級吸附劑MgO-H、Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 之比表
面積與孔洞分佈 ........................................................................................... 61
表 4-2 於不同時機添加不同劑量之聚丙烯酸(PAA)對
H1/10-[Fe3O4]MgO 懸浮液分散性之影響 ..................................................... 66

表 4-3 於不同時機添加不同劑量之聚丙烯酸對奈米級Fe3O4 懸浮液分散
性之影響 ....................................................................................................... 69
表 4-4 Cr6+水解反應之平衡常數 ............................................................................. 83
表 4-5 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中NO3
-之反應動力相關計算數值 ........... 111
表 4-6 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中NO3
-之反應動力相關計
算數值 ......................................................................................................... 112
表 4-7 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cd2+之反應動力相關計算數值 ........... 114
表 4-8 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中Cd2+之反應動力相關計
算數值 ......................................................................................................... 115
表 4-9 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cr6+之反應動力相關計算數值 ............ 117
ix
表 4-10 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附Cr6+之反應動力相關計算數值 ............. 118
表 4-11 奈米級Fe3O4及H1/10-[Fe3O4]MgO吸附NO3
-之擬二階反應動力方程
式與其相關參數 ......................................................................................... 123
表 4-12 奈米級Fe3O4及H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附Cd2+之擬二階反應動力方程
式與其相關參數 ......................................................................................... 124
表 4-13 奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附Cr6+之擬二階反應動力方程
式與其相關參數 ......................................................................................... 125
x
圖目錄
頁碼
圖 1-1 研究架構 ........................................................................................................ 5
圖 2-1 微粒懸浮於液體中的運動:(a) 介質分子對膠粒的撞擊(實心圓與
空心圓分別代表不同的介質分子,而中心最大的圓形代表膠粒);
(b) 布朗運動示意圖(X 代表膠粒運動之位移量) ...................................... 12
圖 2-2 顆粒由於布朗運動發生團聚 ........................................................................ 12
圖 2-3 聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸之結構式 ............................................................ 14
圖 2-4 MgO 和Fe2O3/MgO 複合物與CCl4 反應示意圖 ........................................ 25
圖 2-5 鹼土吸附劑與CCl4 反應路徑圖 ................................................................... 27
圖 2-6 不同製備法所得之氧化鎂外觀圖:(a) AP-MgO;(b) CP-MgO;(c)
CM-MgO ....................................................................................................... 28
圖 4-1 Fe3O4 之ESEM-EDS 分析結果 .................................................................... 55
圖 4-2 H-[Fe3O4]MgO 之ESEM-EDS 分析結果 ..................................................... 56
圖 4-3 Fe3O4 與MgO-H 之XRD 分析 ..................................................................... 57
圖 4-4 Fe3O4 與H1/5-[Fe3O4]MgO 之XRD 分析 ..................................................... 57
圖 4-5 Fe3O4 與不同組成分H-[Fe3O4]MgO 之界達電位分析圖 ........................... 58
圖 4-6 PAA/Fe3O4 混合物之交叉連結網絡示意圖 ................................................. 71
圖 4-7 PAA/H-[Fe3O4]MgO 混合物之交叉連結網絡示意圖 .................................. 71
圖 4-8 H1/10-[Fe3O4]MgO 添加PAA 前後之界達電位與pH 值關係圖 ................. 72
xi
圖 4-9 奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中
Cd2+去除成效之比較 .................................................................................... 73
圖 4-10 奈米級Fe3O4 及H-[Fe3O4]MgO 與模擬地下水中Cd2+反應後最終
pH 值之比較 ................................................................................................ 74
圖 4-11 金屬氫氧化物與硫化物之溶解度與pH 值關係圖 ................................... 75
圖 4-12 低劑量奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中
之Cr6+去除成效比較.................................................................................... 76
圖 4-13 高劑量奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中
之Cr6+去除成效比較.................................................................................... 77
圖 4-14 奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 與模擬地下水中Cr6+反
應最終pH 值之比較 .................................................................................... 78
圖 4-15 高劑量奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中
之NO3
-去除成效比較 .................................................................................. 79
圖 4-16 奈米級Fe3O4 及不同組成份H-[Fe3O4]MgO 與模擬地下水中
NO3
-反應最終pH 值之比較 ....................................................................... 79
圖 4-17 奈米級Fe3O4與H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同初始pH 值之模擬地下水
中之Cd2+去除成效比較 ............................................................................... 81
圖 4-18 奈米級Fe3O4與H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同初始pH 值之模擬地下水
中之Cr6+去除成效比較................................................................................ 82
圖 4-19 以表4-4 之平衡常數為基礎的水中Cr6+物種分佈圖 ............................... 83
圖 4-20 奈米級Fe3O4與H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同初始pH 值之模擬地下水
中之NO3
-去除成效比較 .............................................................................. 84
圖 4-21 奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同水溫之模擬地下水中之
Cd2+去除成效比較 ........................................................................................ 85
xii
圖 4-22 奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同水溫之模擬地下水中之
Cr6+去除成效比較......................................................................................... 85
圖 4-23 奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 對不同水溫之模擬地下水中之
NO3
-去除成效比較 ....................................................................................... 86
圖 4-24 奈米級Fe3O4 於模擬地下水環境中吸附不同初始濃度 NO3
-之試驗
結果 ............................................................................................................... 88
圖 4-25 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 於模擬地下水環境中吸附不同
初始濃度NO3
-之試驗結果 .......................................................................... 88
圖 4-26 奈米級Fe3O4 於模擬地下水環境中吸附不同初始濃度
Cd2+之試驗結果 ............................................................................................ 90
圖 4-27 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 於模擬地下水環境中吸附不同初始濃度
Cd2+之試驗結果 ............................................................................................ 90
圖 4-28 奈米級Fe3O4於模擬地下水環境中吸附不同初始濃度Cr6+之試驗
結果 ............................................................................................................... 91
圖 4-29 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 於模擬地下水環境中吸附不同初始濃度
Cr6+之試驗結果............................................................................................. 92
圖 4-30 利用奈米級Fe3O4 處理同時含NO3- 、Cd2+及Cr6+之模擬地下水其去除率之比較 ................................................................................................... 94
圖 4-31 利用奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 處理同時含NO3
-、Cd2+及
Cr6+之模擬地下水其去除率之比較............................................................. 94
圖 4-32 添加不同濃度之腐植酸對奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模
擬地下水中NO3
-之影響 .............................................................................. 97
圖 4-33 添加不同濃度之腐植酸對奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模
擬地下水中Cd2+之影響 ............................................................................... 97
圖 4-34 添加不同濃度之腐植酸對奈米級Fe3O4 及H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模
擬地下水中Cr6+之影響................................................................................ 98
xiii
圖 4-35 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 添加0.8 wt% PAA 前後對吸附模擬地下
水中NO3
-之影響 .......................................................................................... 99
圖 4-36 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 添加0.8 wt% PAA 前後對吸附模擬地下
水中Cd2+ 之影響.......................................................................................... 99
圖 4-37 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 添加0.8 wt% PAA 前後對吸附模擬地下
水中Cr6+ 之影響 ........................................................................................ 100
圖 4-38 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中NO3
-之Langmuir 等溫吸附模式圖
..................................................................................................................... 102
圖 4-39 奈米級Fe3O4吸附模擬地下水中NO3
-之Freundlich 等溫吸附模式圖
..................................................................................................................... 102
圖 4-40 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中NO3
-之Langmuir 等溫
吸附模式圖 ................................................................................................. 103
圖 4-41 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中NO3
-之
Freundlich 等溫吸附模式圖 ....................................................................... 103
圖 4-42 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cd2+之Langmuir 等溫吸附模式圖 ... 104
圖 4-43 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cd2+之Freundlich 等溫吸附模式圖
..................................................................................................................... 104
圖 4-44 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中Cd2+之Langmuir 等溫
吸附模式圖 ................................................................................................. 105
圖 4-45 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中Cd2+之Freundlich 等溫
吸附模式圖 ................................................................................................. 105
圖 4-46 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cr6+之Langmuir 等溫吸附模式圖 ... 106
圖 4-47 奈米級Fe3O4 吸附模擬地下水中Cr6+之Freundlich 等溫吸附模式圖
..................................................................................................................... 106
xiv
圖 4-48 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中Cr6+之Langmuir 等溫
吸附模式圖 ................................................................................................. 107
圖 4-49 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 吸附模擬地下水中Cr6+之Freundlich 等溫
吸附模式圖 ................................................................................................. 107
圖 4-50 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中NO3
-之擬一階反應動力模式關係圖 .... 111
圖 4-51 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中NO3
-之擬二階反應動力模式關係圖 .... 112
圖 4-52 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中NO3
-之擬一階反應動力
模式關係圖 ................................................................................................. 113
圖 4-53 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中NO3
-之擬二階反應動力
模式關係圖 ................................................................................................. 113
圖 4-54 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中Cd2+之擬一階反應動力模式關係圖 .... 114
圖 4-55 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中Cd2+之擬二階反應動力模式關係圖 .... 115
圖 4-56 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中Cd2+之擬一階反應動力
模式關係圖 ................................................................................................. 116
圖 4-57 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中Cd2+之擬二階反應動力
模式關係圖 ................................................................................................. 116
圖 4-58 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中Cr6+之擬一階反應動力模式關係圖 ..... 117
圖 4-59 奈米級Fe3O4 對模擬地下水中Cr6+之擬二階反應動力模式關係圖 ..... 118
圖 4-60 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中Cr6+之擬一階
反應動力模式關係圖 ................................................................................. 119
圖 4-61 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 對模擬地下水中Cr6+之擬二階
反應動力模式關係圖 ................................................................................. 119
圖 4-62 奈米級Fe3O4 之FTIR 圖譜:(a) 反應前;(b) 與Cd2+反應後;
(c) 與Cr6+反應後 ....................................................................................... 127
xv
圖 4-63 奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 之FTIR 圖譜:(a) 反應前;(b)
與Cd2+反應後;(c) 與Cr6+反應後 ........................................................... 128
圖 4-64 硫酸亞鐵與氯化鐵之FTIR 資料庫圖譜:(1) FeSO4;(b) FeCl3 ......... 128
圖 4-65 利用共沉澱法合成之Fe3O4 其FTIR 圖譜 .............................................. 129
圖 4-66 咖啡豆吸附重金屬(Cd2+或Pb2+)前後之FTIR ........................................ 129
圖 4-67 分別使用奈米級Fe3O4 與H1/10-[Fe3O4]MgO 處理含Cr6+之模擬地下
水中不同價數鉻離子(Cr3+與Cr6+)之濃度變化 ........................................ 131
圖 4-68 反應後調整模擬地下水pH 值至9 其沉澱物之XRD ............................ 132
圖 4-69 水域中鉻之Pourbaix 圖 ............................................................................ 134
圖 4-70 奈米級Fe3O4 使Cr6+還原為Cr3+之推測圖 ............................................. 136
圖 4-71 奈米級H-[Fe3O4]MgO 使Cr6+還原為Cr3+之推測圖 .............................. 136
圖 4-72 分別使用奈米級Fe3O4 與H1/10-[Fe3O4]MgO 處理含NO3-之模擬地下水中NO3-、NO2-及NH4+之濃度變化 ........................... 138
圖 4-73 水域中氮系之pE-pH 圖............................................................................ 139
圖 4-74 在反應系統pH=3 時,奈米級Fe3O4 還原NO3
-之推測圖 ..................... 142
圖 4-75 在反應系統pH≦2.7 時,奈米級Fe3O4 還原NO3
-之推測圖 ................ 142
圖 4-76 在反應系統pH=3 時,奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 還原NO3
-之推測圖
..................................................................................................................... 143
圖 4-77 在反應系統pH≦2.7 時,奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 還原NO3
-之
推測圖 ......................................................................................................... 143
xvi
照片目錄
頁碼
照片4-1 合成的奈米級MgO-H 之外觀................................................................... 50
照片4-2 Fe3O4 與不同組成份之H-[Fe3O4]MgO 漿液合成後之外觀 .................... 51
照片4-3 化學共沉澱法合成之Fe3O4 SEM 影像圖 ............................................... 52
照片4-4 均勻沉澱法合成之MgO-H TF SEM 影像圖 .......................................... 53
照片4-5 H-[Fe3O4]MgO 之TF SEM 影像圖,Fe3O4/MgO-H 之莫耳比例為
(a) 1/1;(b) 1/5;(c) 1/10 .......................................................................... 54
照片4-6 添加分散劑聚丙烯酸之奈米級H1/10-[Fe3O4]MgO 於UV 分光光度
計下利用全波長掃描之結果 ....................................................................... 63
照片4-7 添加分散劑聚丙烯酸之奈米級Fe3O4 於UV 分光光度計下利用全
波長掃描之結果 ........................................................................................... 63
照片4-8 H1/10-[Fe3O4]MgO 於合成過程中添加不同劑量之聚丙烯酸靜置一
週後之分散情形比較 ................................................................................... 67
照片4-9 H1/10-[Fe3O4]MgO 於合成後添加不同劑量之聚丙烯酸靜置一週後
之分散情形比較 ........................................................................................... 67
照片4-10 Fe3O4 於合成過程中添加不同劑量之聚丙烯酸靜置一週後之分散
情形比較 ....................................................................................................... 70
照片4-11 Fe3O4 於合成後添加不同劑量之聚丙烯酸靜置一週後之分散情形
比較 ............................................................................................................... 70
照片4-12 Fe3O4(或H1/10-[Fe3O4]MgO)與Cr6+反應前後之顏色變化................... 132
參考文獻 References
參考文獻
1. 行政院環境保護署,“中部地區電鍍業稽查大執法,違反水污染防
治法仍為大宗”,環保新聞, http://210.69.101.9/Html/ce93de4a-f
12d-43d4-938e-c78c2adb070d_zh-tw.html (2005)。
2. 鄭先祐,“地下水的震撼”,看守台灣,第二卷,第二期,第91-104
頁 (2000)。
3. 美國環保署土壤及地下水污染網站,http://www.epa.gov/safew
ater/contaminants/dw_contamfs/nitrates (2008)。
4. 行政院環境保護署,「地下水污染管制標準」,環署水字第0073680
(2001)。
5. 賴進興、黃互慶、林鳶青、劉家良、莊景棠、莊傑能,“檸檬酸鹽
/Fe(III)、矽酸鹽/Fe(III)合成氧化鐵吸附鎘之研究”,第二十九屆廢
水處理技術研討會論文集光碟,台中市 (2006)。
6. Chang, Y.C. and D.H. Chen, “Preparation and Adsorption Properties
of Monodisperse Chitosan-Bound Fe3O4 Maganetic Nanoparticles for
Removal of Cu(II) Ions,” Journal of Colloid and Interface Science,
283, 446-451 (2004).
152
7. Zhou, Q., J.W. Yang, Y.Z. Wang, Y.H. Wu, and D.Z. Wang,
“Preparation of Nano-MgO/Carbon Composites from
Sucrose-Assisted Synthesis for Highly Efficient Dehydrochlorination
Process,” Materials Letters, 62, 1887-1889 (2008).
8. Koper, O.B., S. Rajagopalan, S. Winecki, and K.J. Klabunde,
“Nanoparticles as Destructive Adsorbents for Environmental
Remediation,” 第三屆環境保護與奈米科技學術研討會論文集
(楊金鐘主編),第1-15頁,高雄市 (2006)。
9. 黃德歡,“改變世界的納米技術”,瀛舟出版社,臺灣 (2002)。
10. 盧永坤,“奈米科技概論”,滄海書局,台中市 (2006)。
11. 廖婉茹,“奈米科技與生活”,五南圖書出版股份有限公司,台中
市 (2006)。
12. 施周、張文輝,“環境奈米技術”,五南圖書出版股份有限公司,
台北市 (2006)。
13. 徐國財、張立德,“奈米複合材料”,五南圖書出版股份有限公司,
台北市 (2004)。
14. 汪信、劉孝恆,“奈米材料化學”,五南圖書出版股份有限公司,
台北市 (2006)。
15. 王世敏、許祖勛、傅晶,“奈米材料原理與製備”,五南圖書出版
股份有限公司,台北市 (2004)。
153
16. 高濂、孫靜、劉陽橋,“奈米粉體的分散性及表面改性”,五南圖
書出版股份有限公司,台北市 (2005)。
17. 鄧林,曹玉清,王文科,“地下水NO3
-氮與同位素研究進展”,地
球科學進展,第二十二卷,第七期,第716-724頁 (2007)。
18. 李錦地、王松賓,“鎘在台灣工業污染上引起的問題”,科學月刊
雜誌社,http://203.68.20.65/science/content/1978/00100106/0009.ht
m (1978)。
19. 李錦地, “ 台灣工業的鉻污染” , 科學月刊雜誌社,
http://203.68.20.65/science/content/1980/00020122/0014.htm
(1980)。
20. 翰晃,“飲水中含過量硝酸鹽會增加年長婦女膀胱癌及卵巢癌罹患
率”,http://www.vghtpe.gov.tw/~tcfund/information/20010601_7.htm
(2008).
21. 行政院勞工委員會,「物質安全資料表-鎘」,http://www.iosh.
gov.tw/data/msds/msds0022.pdf (2004)。
22. 行政院勞工委員會,「物質安全資料表-重鉻酸鉀」,http://www.i
osh.gov.tw/data/msds/msds0915.pdf (2003)。
23. 行政院環境保護署,「放流水標準」,環署水字第0960065740號
(2007)。
154
24. Puranik, P.R. and Paknikar, K.M., “Biosorption of Lead, Cadmium,
and Zinc by Citrobacter Strain MCM B-181: Characterization
Studies,” Biotechnology Progress, 15, 228-237 (1999).
25. Bayat, B., “Comparative Study of Adsorption Properties of Turkish
Fly Ashes I. The Case of Nickel(II), Copper(II) and Zinc(II),” Journal
of Hazardous Materials, 95, 251-273 (2002).
26. Zhang, Q.L., Y.C. Lin, X. Chen, and N.Y. Gao, “A Method for
Preparing Ferric Activated Carbon Composites Adsorbents to
Remove Arsenic from Drinking Water,” Journal of Hazardous
Materials, 148, 671-678 (2007).
27. Trivedi, P., L. Axe, and J. Dyer, “Adsorption of Metal Ions onto
Goethite: Single-Adsorbate and Competitive Systems,” Colloids and
Surfaces A, 191, 107-121 (2001).
28. Wingenfelder, U., C. Hansen, G. Furrer, and R. Schulin, “Removal of
Heavy Metals from Mine Waters by Natural Zeolites,”
Environmental Science and Technology, 39, 4606-4613 (2005).
29. Davis, A.P. and V. Bhatnagar, “Adsorption of Cadmium and Humic
Acid onto Hematite,” Chemosphere, 30, 243-256 (1995).
30. Benhammoua, A., A. Yaacoubi, L. Nibou, and B. Tanouti, “Study of
the Removal of Mercury(II) and Chromium(VI) from Aqueous
Solutions by Moroccan Stevensite,” Journal of Hazardous Materials
B, 117, 243-249 (2005).
31. Chen, X., J.V. Wright, J.L. Conca, and L.M. Peurrung, “Effects of pH
on Heavy Metal Sorption on Mineral Apatite,” Environmental
Science and Technology, 31, 624-631 (1997).
155
32. Aziz, H.A., M.N. Adlan, and K.S. Ariffin, “Heavy Metals (Cd, Pb, Zn,
Ni, Cu and Cr(III)) Removal from Water in Malaysia: Post Treatment
by High Quality Limestone,” Bioresource Technology, 99, 1578-1583
(2008).
33. 翁誌煌、黃韋翔,“利用廢棄茶葉粉去除水溶液中六價鉻:動力及
平衡吸附研究”,第三十二屆廢水處理技術研討會論文集光碟,高
雄市 (2007)。
34. Luk, G.K. and W.C. Au-Yeung, “Experimental Investigation on the
Chemical Reduction of Nitrate from Groundwater,” Advances in
Environmental Research, 6, 441-453 (2002).
35. Wang, Y., J. Qu, H. Liu, and C.Z. Hu, “Adsorption and Reduction of
Nitrate in Water on Hydrotalcite-Supported Pd-Cu Catalyst,”
Catalysis Today, 126, 476-482 (2007).
36. Prüsse, U. and K.D. Vorlop, “Supported Bimetallic Palladium
Catalysts for Water-Phase Nitrate Reduction,” Journal of Molecular
Catalysis A, 173, 313-328 (2001).
37. Yang, G.C.C. and H.L. Lee, “Chemical Reduction of Nitrate by
Nanosized Iron: Kinetics and Pathways,” Water Research, 39,
884-894 (2005).
38. Uheida, A., S.A. German, E. Björkman, Z. Yu, and M. Muhammed,
“Fe3O4 and γ-Fe2O3 Nanoparticles for the Adsorption of Co2+ from
Aqueous Solution,” Journal of Colloid and Interface Science, 298,
501-507 (2006).
156
39. Tie, S.L., H.C. Lee, Y.S. Bae, M.B. Kim, K. Lee, and C.H Lee,
“Monodisperse Fe3O4/Fe@SiO2 Core/Shell Nanoparticles with
Enhanced Magnetic Property,” Colloids and Surfaces A, 293,
278-285 (2007).
40. 鄭景軒,“磁性奈米微粒之二氧化矽被覆技術之研究”,碩士論文,
國立成功大學機械工程學研究所,台南市 (2003)。
41. Wu, Z., J. Wu, H. Xiang, M.S. Chun, and K. Lee,
“Organosilane-Functionalized Fe3O4 Composite Particles as Effective
Magnetic Assisted Adsorbents,” Colloids and Surfaces A, 279,
167-174 (2006).
42. Huang, Z. and F. Tang, “Preparation, Structure, and Magnetic
Properties of Polystyrene Coated by Fe3O4 Nanoparticles,” Journal of
Colloid and Interface Science, 275, 142-147 (2004).
43. Iida, H., K. Takayanagi, T. Nakanishi, and T. Osaka, “Synthesis of
Fe3O4 Nanoparticles with Various Sizes and Magnetic Properties by
Controlled Hydrolysis,” Journal of Colloid and Interface Science,
314, 274-280 (2007).
44. Sen, T., A. Sebastianelli, and I.J. Bruce, “Mesoporous
Silica-Magnetite Nanocomposite: Fabrication and Applications in
Magnetic Bioseparations,” Journal of the American Chemical Society,
128, 7130-7131 (2006).
45. Ohe, K., Y. Tagai, S. Nakamura, T. Oshima, and Y. Baba,
“Adsorption Behavior of Arsenic(Ⅲ) and Arsenic(V) Using
Magnetite,” Journal of Chemical Engineering of Japan, 38, 671-676
(2005).
157
46. 關曉輝、趙潔、秦玉春,“納米Fe3O4的製備及其輔助吸附重金屬
離子的特性”,環境化學,第二十四卷,第四期,第409-412頁
(2005)。
47. Ebner, A.D., J.A. Ritter, and J.D. Navratil, “Adsorption of Cesium,
Strontium, and Cobalt Ions on Magnetite and a Magnetite-Silica
Composite,” Industrial and Engineering Chemistry Research, 40,
1615-1623 (2001).
48. Zhao, X., Y. Shi, T. Wang, Y. Cai, and G. Jiang, “Preparation of
Silica-Magnetite Nanoparticle Mixed Hemimicelle Sorbents for
Extraction of Several Typical Phenolic Compounds from
Environmental Water Samples,” Journal of Chromatography A, 1188,
140-147 (2008).
49. 林敬二、楊美惠、楊寶旺、廖德章、薛敬和,“化學大辭典”,高
立圖書有限公司,台北市 (1993)。
50. Mishakov, I.V., D.S. Heroux, V.V. Chesnokov, S.G. Koscheev, M.S.
Mel’gunov, A.F. Bedilo, R.A. Buyanov, and K.J. Klabunde,
“Reaction of Nanocrystalline MgO with 1-Iodobutane,” Journal of
Catalysis, 229, 344-351 (2005).
51. 明常鑫、翟學良、池利民,“超細高活性氧化鎂的製備、性質及發
展趨勢”,無機鹽工業,第三十六卷,第六期,第7-9頁 (2004)。
158
52. 楊金鐘、林家寧,“均勻沉澱法合成奈米級氧化鎂之最佳條件探討”,
第三屆環境保護與奈米科技學術研討會論文集(楊金鐘主編),第
357-363頁,高雄市 (2006)。
53. 宋士濤、鄧小川、孫建之、馬培華、閻春燕、魏述彬,“溶膠-凝
膠法製備納米氧化鎂研究”,鹽湖研究,第十三卷,第三期,第38-40
頁 (2005)。
54. 張志剛、袁媛、劉昌勝,“溶膠-凝膠法製備納米氧化鎂”,硅酸鹽
學報,第三十三卷,第八期,第968-974頁 (2005)。
55. 楊建東,“國內沉澱法製備氧化鎂的研究現況”,山東化工,第三
十五卷,第二期,第13-15頁 (2006)。
56. 彭子峻,“奈米級[Fe3O4]MgO於地下水環境中與三氯乙烯之反應
行為探討”,碩士論文,國立中山大學環境工程研究所,高雄市
(2008)。
57. Klabunde, K.J., J. Stark, O. Koper, C. Mohs, D.G. Park, S. Decker, Y.
Jiang, I. Lagadic, and D. Zhang, “Nanocrystals as Stoichiometric
Reagents with Unique Surface Chemistry,” Journal of Physical
Chemistry, 100, 12142-12153 (1996).
159
58. Carnes, C.L., P.N. Kapoor, and K.J. Klabunde, “Synthesis,
Characterization, and Adsorption Studies of Nanocrystalline
Aluminum Oxide and a Bimetallic Nanocrystalline Aluminum
Oxide/Magnesium Oxide,” Chemistry of Materials, 14, 2922-2929
(2002).
59. Li, Y.X. and K.J. Klabunde, “Nanoscale Metal Oxide Particles as
Chemical Reagents. Destructive Adsorption of a Chemical Agent
Simulant, Dimethyl Methylphosphonate on Heat-Treated Magnesium
Oxide,” Langmuir, 7, 1388-1393 (1991).
60. Weckhuysen, B.M., G. Mestl, M.P. Rosynek, T.R. Krawietz, J.F.
Haw, and J.H. Lunsford, “Destructive Adsorption of Carbon
Tetrachloride on Alkaline Earth Metal Oxides,” The Journal of
Physical Chemistry B, 102, 3773-3778 (1998).
61. Jeevanandam, P. and K.J. Klabunde, “A Study on Adsorption of
Surfactant Molecules on Magnesium Oxide Nanocrystals Prepared by
an Aerogel Route,” Langmuir, 18, 5309-5313 (2002).
62. 林家寧,“利用奈米級氧化鎂破壞性吸附染料廢水之反應機制”,
碩士論文,國立中山大學環境工程研究所,高雄市 (2007)。
63. Coelho, F.S., J.D. Ardisson, F.C.C. Moura, R.M. Lago, E. Murad, and
J.D. Fabris, “Potential Application of Highly Reactive Fe(0)/Fe3O4
Composites for the Reduction of Cr(VI) Environmental
Contaminants,” Chemosphere, 71, 90-96 (2008).
160
64. Jean, G.E., and G.M. Bancroft, “An XPS and SEM Study of Gold
Deposition at Low Temperatures on Sulphide Mineral Surfaces:
Concentration of Gold by Adsorption/Reduction,” Geochimica et
Cosmochimica Acta, 49, 979-987 (1985).
65. Mehta, R.V., R.V. Upadhyay, S.W. Charles, and C.N. Ramchand,
“Direct Binding of Protein to Magnetic Particles,” Biotechnology
Techniques, 11, 493-496 (1997).
66. Yang, G.C.C., H.C. Tu, and C.H. Hung, “Stability of Nanoiron
Slurries and Their Transport in the Subsurface Environment,”
Separation and Purification Technology, 58, 166-172 (2007).
67. Katsoyiannis, I.A., H.W. Althoff, H. Bartel, and M. Jekel, “The Effect
of Groundwater Composition on Uranium(VI) Sorption onto
Bacteriogenic Iron Oxides,” Water Research, 40, 3646-3652 (2006).
68. Kao, C.M., S.C. Chen, and M.C. Su, “Laboratory Column Studies for
Evaluating a Barrier System for Providing Oxygen and Substrate for
TCE Biodegradation,” Chemosphere, 44, 925-934 (2001).
69. 行政院環保署環境檢驗所,「水中銀、鎘、鉻、銅、鐵、錳、鎳、
鉛及鋅檢測方法-火焰式原子吸收光譜法」,NIEA W306.52A
(2004)。
70. 行政院環保署環境檢驗所,「水中六價鉻檢測方法-比色法」,
NIEA W320.51A (2002)。
161
71. 楊金鐘、詹聖偉,“自行製備之奈米級α-Fe2O3對水溶液中鎘金屬
與腐植酸之吸附探討”,中華民國環境工程學會第三屆土壤與地下
水研討會論文集光碟,中壢市 (2005)。
72. Malkoc, E. and Y. Nuhoglu, “Potential of Tea Factory Waste for
Chromium(VI) Removal from Aqueous Solutions: Thermodynamic
and Kinetic Studies,” Separation and Purification Technology, 54,
291-298 (2007).
73. Hamadi, N.K., X.D. Chen, M.M. Farid, and M.G.Q. Lu, “Adsorption
Kinetics for the Removal of Chromium(VI) from Aqueous Solution
by Adsorbents Derived from Used Tyres and Sawdust,” Chemical
Engineering Journal, 84, 95-105 (2002).
74. Chang, Y.C. and D.H. Chen, “Preparation and Adsorption Properties
of Monodisperse Chitosan-Bound Fe3O4 Magnetic Nanoparticles for
Removal of Cu(II) Ions,” Journal of Colloid and Interface Science,
283, 446-451 (2005).
75. Illés, E. and E. Tombácz, “The Effect of Humic Acid Adsorption on
pH-dependent Surface Charging and Aggregation of Magnetite
Nanoparticles,” Journal of Colloid and Interface Science, 295,
115-123 (2006).
76. Wei, S., Y. Zhang, and J. Xu, “The Dynamic Rheology Behaviors of
Reactive Polyacrylic Acid/Nano-Fe3O4 Ethanol Suspension,”
Colloids and Surfaces A, 296, 51-56 (2007).
77. “Precipitation-General Discussion and Theory,” http://www.usace.
army.mil/publications/eng-manuals/em1110-1-4012/chap2.pdf
(2007).
162
78. Nouri, L., I. Ghodbane, O. Hamdaoui, and M. Chiha, “Batch Sorption
Dynamics and Equilibrium for the Removal of Cadmium Ions from
Aqueous Phase Using Wheat Bran,” Journal of Hazardous Materials,
149, 115-125 (2007).
79. Park, S.J. and Y.S. Jang, “Pore Structure and Surface Properties of
Chemically Modified Activated Carbons for Adsorption Mechanism
and Rate of Cr(VI),” Journal of Colloid and Interface Science, 249,
458-463 (2002).
80. Zhao, N., N. Wei, J. Li, Z. Qiao, J. Cui, and F. He, “Surface
Properties of Chemically Modified Activated Carbons for Adsorption
Rate of Cr(VI),” Chemical Engineering Journal, 115, 133-138
(2005).
81. Unnithan, M.R., V.P. Vinod, and T.S. Anirudhan, “Synthesis,
Characterization, and Application as a Chromium(VI) Adsorbent of
Amine-Modified Polyacrylamide-Grafted Coconut Coir Pith,”
Industrial and Engineering Chemistry Research, 43, 2247-2255
(2004).
82. Vainshteina, M., P. Kuschkb, J. Mattuschb, A. Vatsourinaa, and A.
Wiessner, “Model Experiments on the Microbial Removal of
Chromium from Contaminated Groundwater,” Water Research, 37,
1401-1405 (2003).
83. Puls, R.W., C.J. Paul, and R.M. Powell, “The Application of in Situ
Permeable Reactive (Zero-Valent Iron) Barrier Technology for the
Remediation of Chromate-Contaminated Groundwater: A Field Test,”
Applied Geochemistry, 14, 989-1000 (1999).
163
84. 陶雨台,“表面物理化學”,千華圖書出版事業有限公司,台北市
(1987)。
85. Lee, J.W., W.G. Shim, and M. Hee, “Adsorption Equilibrium and
Kinetics for Capillary Condensation of Trichloroethylene on
MCM-41 and MCM-48,” Microporous and Mesoporous Materials,
73, 109-119 (2004).
86. Mohan, D., K.P. Singh, V.K. Singh, “Removal of Hexavalent
Chromium from Aqueous Solution Using Low-Cost Activated
Carbons Derived from Agricultural Waste Materials and Activated
Carbon Fabric Cloth,” Industrial and Engineering Chemistry
Research, 44, 1027-1042 (2005).
87. 田福助,“基礎物理化學 下冊”,台北圖書有限公司,台北市
(1989)。
88. Ho, Y.S., “Second-Order Kinetic Model for the Sorption of Cadmium
onto Tree Fern: A Comparison of Linear and Non-Linear methods,”
Water Research, 40, 119 - 125 (2006).
89. “FDM Library Search Setup,” Fiveash Data Management, Inc.
(2008).
90. Hong, R., J. Li, J. Wang, and H. Li, “Comparison of Schemes for
Preparing Magnetic Fe3O4 Nanoparticles,” China Particuology, 5,
186-191 (2007).
91. Ebbing, D.D. and S.D. Gammon, “General Chemistry,” Sixth Editon,
Houghton Mifflin Company, New York (1999).
164
92. Minamisawa, M., H. Minamisawa, S. Yoshida, and N. Takai,
“Adsorption Behavior of Heavy Metals on Biomaterials,” Journal of
Agricultural and Food Chemistry, 52, 5606-5611(2004).
93. 陳見財,“電鍍業製程減廢與合理化用水/輔導申請說明”,
http://www.ftis.org.tw/eta/train/PDF/2005051702.pdf (2005)。
94. Steiner, S.A., M.D. Porter, J.S. Fritz, “Ultrafast Concentration and
Speciation of Chromium(III) and (VI),” Journal of Chromatography
A, 1118, 62-67 (2006).
95. “Altlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions,”
National Association of Corrosion Engineers, 262 (1974).
96. Spencer, J.N., G.M. Bodner, and L.H. Rickard, “Chemistry Structure
and Dynamics,” Wiley, New York (2003).
97. 石濤,“環境化學”,鼎茂圖書出版股份有限公司,台北市 (2005)。
98. Sun, Z.X., F.W. Su, W. Forsling, and P.O. Samskog, “Surface
Characteristics of Magnetite in Aqueous Suspension,” Journal of
Colloid and Interface Science, 197, 151-159 (1998).
99. Illés, E. and E. Tombácz, “The Role of Variable Surface Charge and
Surface Complexation in the Adsorption of Humic Acid on
Magnetite,” Colloids and Surfaces A, 230, 99-109 (2004).
電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:校內外都一年後公開 withheld
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code