化學混凝試驗最適操作條件

下圖4.3)，然而當操作pH值偏酸性(pH < 6)時，對於矽酸的去除卻無多大功效。推 測因PACl於中性或偏鹼性的pH範圍中，大多數是以Al(OH)3存在，而Al137+

物種則 鹼性時對於矽酸的移除效果較好，且Sugita et al. (1998b)及Iler (1979)這些研究結 果也指出硫酸鋁對於溶解矽的吸附效果於pH值8 ~ 9時較佳，推測可能因為硫酸鋁 於pH 6 ~ 9時開始形成Al(OH)3固體物，且Brock McEwen提出當水體的pH值低於 Al(OH)3(am)的等電位點(pH ≈ 8)時，這些帶正電的Al(OH)3顆粒會與帶負電的顆粒 產生相互的吸引進而產生混凝的作用，因此帶負電的顆粒及矽酸離子會吸附於這 些帶正電的Al(OH)3沉澱物上，此時作用的機制則為異相混凝(hetercoagulation)，

因此藉由Al(OH)3吸附並共沈降所達到矽酸移除的效果也就越好。但當pH值越

鎂鹽結果如圖4.4，鎂鹽在操作pH值小於10對於矽酸並無很明顯的移除效 果，仍然維持一定的高矽酸濃度，因為此時鎂鹽主要是以解離的離子型態存在，

且所帶的電荷與水中的矽酸為相同的負電荷，在彼此無法靠近、產生反應的情況 下，對於矽酸移除並無效果，因而使得在此pH範圍的矽酸移除效率不佳。當操作 pH值上升至10時，水中的殘餘矽酸濃度開始降低、移除率增加，且當操作pH值 於11時，其矽酸處理效果更能大大提升。推測原因為當鎂鹽在pH值10以上時，鎂 鹽會開始形成Mg(OH)2沉澱物，當超過其溶解度則會有形成Mg(OH)2(s)固體物出 現，且於此pH值下水中的矽酸會解離成帶負電荷的SiO(OH)3-離子，與帶微正電 荷的氫氧化鎂的相互吸引，Sheikholeslami and Tan (1999) 指出氫氧化物的形成會 與 水 中 的 矽 酸 產 生 聚 合 反 應(見圖 2.5)，因此這些 Mg(OH)2沉 澱 物 與 水 中 的 SiO(OH)3-離子產生聚合反應，藉著共沈降作用並予以移除。但操作pH值增至12 時，鎂鹽對矽酸的移除效果卻造成了減半的效果，由4.2.1的結果中得知，雖然已 有Mg(OH)2的沉澱物形成，但因為在此高pH值(pH 12)的環境下，水中Mg(OH)2固 體物的粒徑較小於pH 11的顆粒粒徑，所以此時Mg(OH)2固體物對於矽酸的去除效 果相對地就比較差，且在高pH下水中矽酸的飽和濃度會上升，更使得在此高pH 值操作下的矽酸移除效率事倍功半。

因此，本研究中的結果對於矽酸移除最佳操作pH值，以多元氯化鋁及硫酸鋁 而言，皆選擇pH 7為最佳矽酸移除之操作pH值，而鎂鹽則是選擇pH 11為矽酸的 去除效率最好的操作pH值，以此所選擇的最佳操作pH值，對於矽酸皆可達到很 大的移除效果。

pH

4 5 6 7 8 9 10 11

Dissolved Silica (mg/L)

30 9.45，Dosage：60 mg/L as Al)

pH

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Dissolved Silica (mg/L)

20

4.2.2.2 移除矽酸最佳混凝劑種類之決定

此實驗中要探討不同混凝劑對於矽酸處理效果的比較，目的是要瞭解何種混 凝劑的使用對於矽酸移除最具有經濟實惠的效果，藉此決定出最適矽酸移除之混 凝劑。利用混凝劑對矽酸移除之個別最佳操作pH (PACl：pH 7、Alum：pH 7、

Mg：pH 11)來進行實驗，可得到圖4.5的結果，X軸為混凝劑所添加的總劑量重

Chemical Dosage (mg/L)

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Dissolved Silica Removal (%)

0 20 40 60 80 100

MgCl₂‧6H₂O (MW=203)

Alum : Al₂(SO₄)₃‧18H₂O (MW=666.53) PACl (MW=1000)

圖4.5 混凝劑(PACl、Alum 及 Mg 鹽)不同劑量下處理氧化層人工廢水之 矽酸去除率

(由 CMP Slurry 配置人工原水，初始矽酸濃度：83.2 mg/L Operational pH of PACl and Alum－pH 7，Mg－pH 11)