1.1 研究緣起
硝酸鹽為地下水中常見之污染物，除大自然本身來源，氮肥、農 藥的使用、工業排放至畜牧養殖排放，均是造成地下水或地面水硝酸 鹽濃度偏高的原因。硝酸鹽還原所產生的亞硝酸鹽是影響人體健康的 主 要 物 質 ， 其 影 響 人 體 內 血 紅 素 的 攜 氧 能 力 造 成 變 性 血 紅 素 症 (methemoglobinemia) ， 尤 其 又 以 嬰 兒 為 高 危 險 群 ， 又 稱 藍 嬰 症 (blue-baby syndrome)。
有鑑於此，我國環保署已於 2001 年訂定飲用水水源水質必須符 合硝酸鹽氮濃度 10 mg/L 及亞硝酸鹽氮 1 mg/L 之標準。在法規監督 下，硝酸鹽處理技術也不斷被研究，目前的處理技術大致分為生物處 理技術及物化處理技術兩大類，由於生物處理必須特別的加以維持和 持續供給有機基質，造成成本增加，且其耗費的時間相較於物化處理 方法來的長，並不符合經濟效益。此外，常見之物化處理技術包含離 子交換、逆滲透以及電透析，也因處理時並未能實際將硝酸鹽破壞，
只是針對硝酸鹽做相的轉移而已，造成二次污染物的產生，於應用上 有其限制與矛盾。相較於傳統物化處理方法，近來已有多位學者利用 零價鐵以化學還原法針對水中硝酸鹽進行還原去除 (Huang et al., 1998; Choe et
al., 2000; Yang and Lee, 2005)，被認為是目前最有效的處理方法之ㄧ。
在技術不斷進步下，奈米科技應用於材料製備上Wang et al. (1997) 首先提出奈米級零價鐵，顆粒經過奈米化後，由於有效增加了比表面
積，因而增進其反應性。Choe et al. (2000)以自行製備之奈米級零價鐵 進行硝酸鹽還原脫硝，和市售商用微米級零價鐵相比，硝酸鹽之還原 最終產物為氮氣，有別於大部分研究之結果，且氮氣污染性低可減緩 對環境的負荷，另一方面也具商業價值。目前，以奈米級零價鐵處理 硝酸鹽，於氮氣轉換上之成效尚不穩定，也少有文獻證實；為突破此 瓶頸，許多文獻針對材料合成改質著手做探討 (Sohn et al., 2006; Liou et al., 2006;
Wang et al., 2006)，除欲改善零價鐵本身因氧化造成反應活性降低之問題
外，也期望能達到還原最終產物為氮氣之目標。
除零價鐵的應用外，光觸媒半導體因具備乾淨、反應快速、應用 範圍廣等優點，被用於處理環境污染物已相當普遍，而光觸媒中的 TiO2為最常被使用的一種。光觸媒應用於處理硝酸鹽也有多篇文獻探 討(Ranjit et al., 1995; Gao et al., 2003; Jin et al., 2004; Sá et al., 2005)，但同樣面臨無法有效將 硝酸鹽氮轉換成氮氣，造成於反應最終僅是將硝酸鹽轉成另一種物質 存在環境中，並非將其毒性完全去除。
因此本研究以實驗室自行開發之奈米級二氧化鈦-零價鐵複合材 料(Nano-TiO2-Fe0 Composite; NTFC)，用於處理水中硝酸鹽，評估其可 行性，以及對其作用機制做初步之探討。
1.2 研究目的
本研究目的為探討實驗室自行開發之奈米級二氧化鈦-零價鐵複合 材料(NTFC)於水系統中之還原能力，並評估應用於水中硝酸鹽處理，
最終轉換為氮氣之可行性，以及初步作用機制之推估與探討。