成功大學博碩士論文系統

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	張鈞維 Chang, Chun-wei
論文名稱：	以淨水污泥及鐵氧化物吸附劑去除水庫水體含磷之研究 Sludge cake and iron oxide were used as adsorbent to remove phosphate
指導教授：	溫清光 Wen, Ching-Gung
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 環境工程學系 Department of Environmental Engineering
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	84
中文關鍵詞：	吸附、淨水污泥、磷酸鹽
外文關鍵詞：	Sludge cake, Phosphate, Adsorption
相關次數：	點閱：111 下載：3
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

　　台灣水庫由於含氮量普遍偏高，因此磷便為優氧化主要的控制因子，本研究中探討以淨水污泥和鐵氧化物中之針鐵礦為吸附劑去除水庫中磷酸鹽之研究，實驗內容包括吸附劑之製備和調理、吸附劑表面特性分析、吸附動力、恆溫吸附和競爭吸附等，其中吸附實驗所用之溶液以去離子水所配製。此外，本研究還採用鳳山淨水場的原水進行吸附實驗，並和配製磷酸鹽溶液的吸附情形比較。
　　以去離子水配置磷酸鹽的初始濃度為1 mg P/L，在pH=7條件下，原淨水污泥飽和吸附量為0.042 mg P/g，對磷酸鹽吸附效果低，鹼洗後將淨水污泥SiO2的成分降低，吸附容量提高為1.2 mg P/g，在52小時以上達成平衡；而針鐵礦在24小時以上達成平衡，吸附容量為32 mg P/g。
　　在恆溫吸附實驗中，兩種吸附劑對磷酸鹽的吸附量隨著平衡濃度增加而增加，也隨著pH增加而減少，而在pH=4時最大(本研究最低值)。在原水吸附實驗中，兩種吸附劑的飽和吸附量為配置磷酸鹽溶液的一半，原因主要是受到高HCO3-濃度的影響。

　　Phosphate is an essential factor for eutrophication of reservoirs in Taiwan due to the high N concentration in water. In this study, sludge cake and iron oxide (goethite) were used as adsorbent to remove phosphate. The preparation and the characterization of adsorbent, the kinetics and isotherm of adsorption, and the competitive adsorption experiment were carried out. In order to compare the difference between prepared phosphate solution and real water sample, the water sample from Fengshan water treatment plant was conducted for the further adsorption experiment.
　　According to the average concentration in reservoirs, the solution was prepared with the phosphate concentration of 1 mg P/l in deionized water. At pH7, the adsorption capacity of raw sludge cake was as low as 0.042 mg P/g. After the modification of sludge with NaOH, the adsorption capacity raised to 1.2 mg P/g within 52 hours. The adsorption capacity of goethite at pH7 was found to be 32 mg P/g within 24 hours.
　　The results of the adsorption isotherm experiments showed that the adsorption capacities of the both adsorbent increase with the decreasing pH-value. By comparing the adsorption behaviors of the both adsorbent in prepared solution and real water sample from Fengshan water treatment plant, the high concentration of HCO3- was found to be the limiting factor so that the adsorption capacities were reduced by 50% in the real water sample.

第一章　前言　　　　　　　　　　　　　　 1-1
1-1　研究緣起　　　　　　　　　　　　　　1-1
1-2　研究目的與內容　　　　　　　　　　　1-2
第二章　文獻回顧　　　　　　　　　　　　 2-1
2-1　水庫優養化的情形　　　　　　　　　　2-1
　2-1-1　優養化的來源　　　　　　　　　　2-1
　2-1-2　優養對水質的影響　　　　　　　　2-2
　2-1-3　水庫磷的特性　　　　　　　　　　2-3
　2-1-4　目前水體中除磷方法簡介　　　　　2-5
2-2　吸附基本理論　　　　　　　　　　　　2-7
　2-2-1　物理吸附　　　　　　　　　　　　2-7
　2-2-2　化學吸附　　　　　　　　　　　　2-8
　2-2-3　特定吸附與非特定吸附　　　　　　2-8
　2-2-4　等溫吸附模式　　　　　　　　　　2-9
2-3　氧化物的介紹與應用　　　　　　　　　2-11
　2-3-1　鐵氧化物的種類　　　　　　　　　2-11
　2-3-2　鋁氧化物的種類　　　　　　　　　2-15
　2-3-3　金屬氧化物之表面特性　　　　　　2-16
　2-3-4　鐵/鋁氧化物對於吸附的應用　　　　2-21
2-4　淨水污泥　　　　　　　　　　　　　　2-24
　2-4-1　淨水污泥的流程與來源　　　　　　2-24
　2-4-2　淨水污泥的成分　　　　　　　　　2-27
　2-4-3　淨水污泥之資源化利用　　　　　　2-28
第三章　實驗方法與設備　　　　　　　　　 3-1
3-1　吸附劑之介紹　　　　　　　　　　　　3-1
　3-1-1　淨水污泥　　　　　　　　　　　　3-1
　3-1-2　針鐵礦　　　　　　　　　　　　　3-1
3-2　淨水污泥之調理　　　　　　　　　　　3-3
3-3　吸附劑之特性分析　　　　　　　　　　3-4
　3-3-1　X光繞射(XRD)　　　　　　　　　　3-4
　3-3-2　表面電位分析儀　　　　　　　　　3-4
　3-3-3　掃描式電子顯微鏡(SEM)　　　　　 3-6
　3-3-4　比表面積(BET)　　　　　　　　　 3-6 
　3-3-5　感應耦合電漿原子發射光譜分析儀(ICP-AES)　　3-7
3-4　吸附實驗　　　　　　　　　　　　　　3-8
　3-4-1　實驗試劑與設備　　　　　　　　　3-8
　3-4-2　動力吸附實驗　　　　　　　　　　3-9
　3-4-3　恆溫吸附實驗　　　　　　　　　　3-9
　3-4-4　競爭吸附實驗　　　　　　　　　　3-10
　3-4-5　實際水樣吸附實驗　　　　　　　　3-10
　3-4-6　水質分析方法　　　　　　　　　　3-10
第四章　結果與討論　　　　　　　　　　　 4-1
4-1　吸附劑特性分析　　　　　　　　　　　4-1
　4-1-1　表面結構之觀察　　　　　　　　　4-1
　　4-1-1-1　淨水污泥之表面觀察　　　　　4-1
　　4-1-1-2　針鐵礦之表面觀察　　　　　　4-5
　4-1-2　X光繞射分析　　　　　　　　　　 4-8
　　4-1-2-1　淨水污泥之XRD　　　　　　　 4-8
　　4-1-2-2　針鐵礦之XRD　　　　　　　　 4-10
　4-1-3　感應耦合電漿原子發射光譜分析　　4-11
　4-1-4　比表面積　　　　　　　　　　　　4-12
　4-1-5　表面電位分析　　　　　　　　　　4-15
　　4-1-5-1　淨水污泥之表面電位　　　　　4-15
　　4-1-5-2　針鐵礦之表面電位　　　　　　4-16
4-2　淨水污泥吸附實驗　　　　　　　　　　4-17
　4-2-1　原淨水污泥之吸附動力　　　　　　4-17
　4-2-2　調理實驗　　　　　　　　　　　　4-18
　4-2-3　鹼洗後淨水污泥之吸附動力　　　　4-19
　4-2-4　pH值對吸附之影響　　　　　　　　4-20
　4-2-5　等溫吸附模擬　　　　　　　　　　4-22
　4-2-6　競爭吸附之影響　　　　　　　　　4-25
4-3　針鐵礦吸附實驗　　　　　　　　　　　4-26
　4-3-1　針鐵礦吸附動力　　　　　　　　　4-26
　4-3-2　在不同pH值下對吸附的影響　　　　4-27
　4-3-3　針鐵礦等溫吸附模擬　　　　　　　4-29
　4-3-4　競爭吸附之影響　　　　　　　　　4-32
4-4　將個別吸附劑進行實廠水樣吸附　　　　4-33
　4-4-1　鳳山淨水廠的水質分析　　　　　　4-33
　4-4-2　鳳山淨水廠的吸附測試　　　　　　4-34
　4-4-3　鳳山淨水廠的吸附動力　　　　　　4-36
　4-4-4　模擬實際水中濃度陰離子對於磷酸鹽吸附影響　　4-37
第五章　結論與建議　　　　　　　　　　　 5-1
5-1　結論　　　　　　　　　　　　　　　　5-1
5-2　建議　　　　　　　　　　　　　　　　5-2
參考文獻　　　　　　　　　　　　　　　　 6-1

                                    

Altundogan, H.S., Tumen, F., 2001. Removal of phosphate from aqueous solutions by using bauxite. I: Effect of pH on the adsorption of various phosphates, J. Chem. Tech. Biotechnol., Volume: 77, 77-85.

Bohn, H.L., Mcneal, B.L., O’connor, G.A., 1985. Soil Chemistry. John wiley, New York.

Chu, W., 1999. Lead metal removal by recycled alum sludge. Wat. Res. Vol.33, No.13, 3019-3025.

Cornell, R.M., Schwertmann, U., 2003. The iron oxides：structure, properties, reactions, occurrence and uses. Wiley-VCH, New York.

Davis, J. A., Leckie J.Q., 1980. Surface ionization and complexation at the oxide/water interface III Adsorption of anions. J. Colloid Interface Sci, Vol.74, No.1, 32-43.

Donigian, A.S., Jr., Crawford, N.H., 1976. Modeling Nonpoint Pollution From the Land Surface. Environmental Research Laboratory, Athens, GA, EPA 600/3-76-083.

Hayes, K.F., 1987. Equilibrium, spectroscopic and kinetic studies of ion adsorption at the oxide/aqueous interface. Ph. D. Dissertation, Stanford University.

Schmitt, C.R., Hall, J.E., 1975. Analytical characterization of Water Treatment Plant Sludge. J.AWWA, Vol.67, 40-45.

Li, L., Stanforth, R., 2000. Distinguishing adsorption and surface precipitation of phosphate on goethile(-Feooh). Jour.Colloid Interface Sci, 230,12.

Namasivayam, C., Prathap, K., 2005. Recycling Fe3+/Cr3+ hydroxide,an industrial solid waste for the removal of phosphate from water.

Shaw, Duncan J., 1992. Introduction to colloid and surface chemistry. Oxford, Boston.

Sposito G., 1989. The Chemistry of Soils. Oxford University Press, New York.

Tanada, S., Kabayama, M., Kawasaki, N., Sakiyama, T., Nakamura, T., Araki, M., Tamura, T., 2003. Removal of phosphate by aluminum oxide hydroxide. Jour.Colloid Interface Sci, 257, 135-140.

Yang, Y., Zhao, Y.Q., Babatunde, A.Q., Wang, L., Ren, Y.X., Han, Y., 2006. Characteristics and mechanisms of phosphate adsorption on dewatered alum sludge. separation and Purification Technology.

Zeng, L., Li, X., Liu, J., 2004. Adsorptive removal of phosphate from aqueous solutions using iron oxide tailings. Wat. Res. 38, 1318-1326.

王明光，“土壤環境化學”，國立編譯館出版，1997。

王明光，“土壤物理化學”，國立編譯館出版，1998。

李俊德、陳是瑩等，“澄清湖水源臭味控制方法之研究”，國立成功大學及台灣自來水公司，1985。

吳錦裩，'氧化鋁吸附地下水中砷之研究'，國立成功大學環境工程學系碩士論文，1999。

林凱隆、王鯤生、林忠逸、林家宏，“利用廢棄污泥燒製環保水泥之資材化研究”，2003。

官文惠，“氧化鋁覆膜石英砂吸附水中硒之研究”，國立台灣大學環境工程研究所碩士論文，1994。

洪啟昌，'次磷酸溶液處理的方法之研究-化學混凝法、吸附法與氧化法'，國立成功大學環境工程學系碩士論文，2005。

洪仁陽、張敏超、邵信、張王冠，自來水會刊9205-22-1-2p61淨水場之污泥減量技術，2003。

洪珮瑜，“淨水污泥及其燒結體對銅、鉛離子之吸附反應”，國立台灣大學環境工程研究所碩士論文，2000。

孫國鼎，“水庫污泥及淨水污泥再利用製磚之研究”，國立交通大學環境工程研究所碩士論文，2001。

康世芳、廖志祥、陳雅君、林志麟，酸化處理化學污泥以減量及回收混凝劑，環保月刊，132-140，2002。

陳宜晶，“利用添加劑提昇淨水污泥燒結之材料品質研究”，逢甲大學環境工程與科學所碩士論文，2003。

程敏益，“不同化學調理搭配低溫調理對污泥脫水之影響”，國立交通大學環境工程研究所碩士論文，2000。

曾四恭等，“水庫優養化對水質影響及水質處理研究”，國立台灣大學環境工程研究所，環境工程研究報告，No.243，1990。

黃昭貴、劉志成、張維欽，“含磷污泥與鋁鹽污泥之共條理脫水”，中華民國環境工程學會第三十屆廢水處理技術研討會。

溫清光等，“以生態工法去除水庫集水區營養源研究計畫期中報告”，行政院環境保護署，2005。

劉又瑞，“淨水污泥混合營建廢棄土製磚及燒結人造骨材的研究”，國立交通大學環境工程研究所碩士論文，2002。

劉芩喬，＂氫氧化鐵與離子交換樹脂去除砷之動力、平衡研究＂，國立成功大學環境工程研究所碩士論文，2004。

歐陽僑暉，“下水道工程學”，長松文化公司，2000。

鍾瑞嬰，“磷酸根及重金屬離子在針鐵礦上之吸附平衡”，元智大學化學工程研究所碩士論文，2003。

校內：2007-07-11公開
校外：2007-07-11公開

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文