利用流體化床均質顆粒化技術以碳酸-溶氧去除水溶液中亞鐵之研究

Abstract

本研究以碳酸-溶氧進料系統處理濃度為1 25 mM至5 mM亞鐵廢水並合成?-FeOOH。 於瓶杯實驗中發現，在無碳酸僅含溶氧的系統中，於酸性條件形成γ-FeOOH，而在鹼性環境則生成Fe3O4。在含碳酸曝氮氣系統中，因曝氣使得碳酸受氣提作用逸散，溶液也處於低溶氧狀態，產物先於酸性條件形成γ-FeOOH，後與溶液中未氧化的亞鐵反應，最終轉變為Fe3O4。在碳酸-溶氧共存的系統中，於弱酸性至中性(pH 6~7)環境下，生成?-FeOOH與γ-FeOOH混合物，而在鹼性環境中，同樣生成Fe3O4；而在探討[CO32-]/[Fe2+]莫爾比對系統的影響時，因瓶杯實驗係屬開放式系統，發現額外添加的碳酸會與大氣二氧化碳平衡而逸散，使得產物同樣為?-FeOOH與γ-FeOOH混合物。瓶杯實驗溶液中溶氧不足需3小時才能完全氧化亞鐵，另ORP電位可做為亞鐵氧化反應的指標性因子。 　　後續利用Fenton流體化床(FBR-Fenton)均質化顆粒處理亞鐵廢水並生成鐵氧化物，於碳酸-溶氧進料系統中發現，pHeff大於6時，鐵去除率與結晶率，分別達到96 7%及65 9%，顯示此系統應操作在pHeff 6以上。在較低截面負荷(小於3 21 kg-Fe/m2‧h)時，鐵去除率可達80~90%，而結晶率則介於50~65%，當截面負荷上升，因溶氧的不足，鐵去除率與結晶率大幅降低至31 7%與20 4%，故系統最高負荷約在3 21 kg-Fe/m2‧h。由於碳酸-溶氧進料系統溶氧不足，故接下來在碳酸溶夜中加入氧化劑過氧化氫，形成碳酸-過氧化氫進料系統，研究發現，故當[H2O2]/[Fe2+]莫爾比提升至0 5~0 9時，鐵去除率與結晶率分別達98 5%及78 5%。碳酸-過氧化氫進料系統截面負荷約在2 41 ~ 3 21 kg-Fe/m2‧hr。比較上述兩個系統，碳酸-溶氧進料系統受限於溶液中溶氧供應不足，鐵去除率遠低於碳酸-過氧化氫進料系統，但碳酸-過氧化氫進料系統因沉澱驅動力過強，致使鐵結晶率低於碳酸-溶氧進料系統。

Date of Award	2014 Aug 6
Original language	Chinese
Supervisor	Yao-Hui Huang (Supervisor)