Photo-Fenton Fenton-like
去除效率 Fenton Photo-Fenton-like
UV/FeSO 4 +H 2 O 2 /AB1 UV/Fe(NO 3 ) 3 +H 2 O 2 /AB1
34
3-1 實驗材料
3-1-1 染料
(1) 酸性藍 1(Acid Blue 1)：(AB1; Patent Blue V; Food Blue 5; Sulphan Blue; SB)C
2 7
H3 2
N2
O6
S2
， 純 度 ＞ 99%， Tokyo Kasei Kogyo Co.實驗一、實驗三、實驗五、實驗七使用 AB1 染料 AB1 是一種陰 離 子 三 苯 甲 烷 類 染 料，攜 帶 asulfonic 酸 組 。 在水溶液中電離 ananionic 的 SO
3 -
組酸性染料在此範圍內的染料找到他們的主要應用在羊毛，絲 綢，錦綸等其他重要的用途是在皮革染色，造紙，黃麻，稻草，油墨和 油漆中使用的湖泊準備如表 3 - 1。表 3 - 1 AB1染料結構及相關資料
(2)Ethyl Violet (EV; Basic Violet 4)：C
31
H42
ClN3
。(Tokyo KaseiDyes
Chemical structure MW
(gmol -1 )
λ max
(nm)
Acid Blue1 (AB1) C.I. 42045
544.68 640
Kogyo Co.)
實驗二、實驗四、實驗六、實驗八使用 EV 染料；屬於三苯基甲烷類之 陽離子性染料，結構主要藉由中心碳鍵結三個苯環，其在各個苯環上含 有二胺基團(其上有 N, N-二乙基取代基團)。主要應用於染整工業，包括 尼龍、毛織品、棉與蠶絲，以及商業上的油漆、塑膠、衣服、化妝品與 食物色素之染色等等。染料的結構、分子量及最大吸收波長λ
max
如表 3 - 2。表 3 - 2 EV染料結構及相關資料
Dyes Chemical structure MW
(gmol -1 )
λ max (nm)
Ethyl Violet (EV)
C.I. 42600 560.28 596
36
5. DI-Water：Prepared by Milli-Q water ion-exchange system。
3-1-2-2 測試 Photo-Fenton-like、Fenton-like 試劑藥品
1. 過氧化氫(H
2
O2
)：濃度35%，Merck Co.2. 硝酸鐵(Fe(NO
3
)3
‧7H2
O)：assay ≥98%。Merck Co.3. 氫氧化鈉(NaOH)：Merck Co.
4. 硝酸(HNO
3
)：Merck Co.5. DI-Water：Prepared by Milli-Q water ion-exchange system。
3-1-2-3 高效液相層析電灑質譜(HPLC-ESI-MS)分析藥品
1. 醋酸銨(CH
3
COONH4
)：Merck Co.2. 甲醇(CH
3
OH)：J. T. Baker Co.3-1-3 實驗設備
1. Chromato-Vue C-75 型照光箱
2. UV-254nm-15W燈管來自PHILIPS公司 3. 酸鹼度計/pH meter analyzer
4. 紫外光譜儀(PDA UV-Vis)
5. 高效液相層析電灑質譜(HPLC-ESI-MS)
3-2 照光程序
實驗項目裡，每次依條件配製染料溶液濃度加入觸媒FeSO
4
及Fe(NO
3
)3
和調整pH值，再定量至100 ml，然後加入H2
O2
。反應溶液置於 紫外光照光箱或暗室中，於開放系統下內進行催化反應。反應過程中，依比例時間取樣之，取出樣品並用甲醇中止反應，其他參數可參考 表 3 - 3。使用如圖 3 . 2 Chromato-Vue 之C-75型照光箱，內有UV-254 nm 紫外光燈管(15 W)來進行照光實驗，
圖 3 . 2 照光設備：(1) Chromato-Vue C-75 型照光箱(2) UV 燈管 15W(254nm) (3)磁石攪拌器(4)磁石(5) 100ml 定量瓶
38
3-3 實驗方法
3-3-1 操作方法
本實驗之各項操作參數與範圍如表 3 - 3所示。首先取AB1和 EV 染料0.1g 溶於100 mL 之去離子水，配置成1000 mg/L 之染料貯 存液(可保留6-12個月)，然後再從貯存液中取5 mL 至定量瓶(100 mL)，
以觸媒溶液稀釋濃度至50 mg/L，其體積約為95 mL，先將酸鹼度計校 正先校正pH=4在校正pH=7之後，分別調整pH 值至3、4、5的待反應溶 液再進行實驗。
3-3-2 濃縮方法
1. 在操作高效液相層析電灑質譜(HPLC-ESI-MS)的部分裡MS部 分， 樣品所需濃度是25ppm。但是AB1去乙基化開環速度太快，
找出來樣品中間產物訊物強度太弱，因此需要進行濃縮方式。
2. 將所需濃縮的AB1樣品,經過N
2
吹濃縮到所需的倍數。40
3-3-1 Photo-Fenton、Fenton 降解 AB1、EV 染料
（實驗一~四）
於實驗一~四中所使用的催化劑硫酸鐵(FeSO
4
‧7H2
O)：assay ≥98%。來自Merck Co.公司，過氧化氫(H
2
O2
)：濃度35%，來自Merck Co.公司。UV-254nm-15W燈管來自PHILIPS公司，實驗流程圖詳可見圖 3 . 3
100 ml 定量瓶 加入 50ppm 染料加入
3-3-2 Photo-Fenton-like、Fenton-like 降解 AB1、EV
（實驗五~八）
於實驗五～八中所使用的催化劑硝酸鐵(Fe(NO
3
)3
‧7H2
O)：assay≥98%。來自Merck Co.公司。過氧化氫(H
2
O2
)：濃度35%，來自Merck Co.公司。UV-254nm-15W燈管來自PHILIPS公司，實驗流程圖詳可見圖 3 . 4 100 ml 定量瓶 加入 50ppm 染料加入
Fe(NO
3
)3
(aq)定量至 100 ml將 100ml 內的 Fe(NO
3
)3
(aq)+染料 待反應溶液調 pH=3加入 H
2
O2
入 Fe(NO3
)3
(aq)+染料 反應溶液中，放入照光箱或暗室內並開始計時
反應時間為 1 小時，分別以 0min、0.5min、2min、5min、
10min、15min、30min、45min、
60min 取樣
取出的溶液 以甲醇中止反應
最後取樣出來的反應溶 液以 PDA UV-PDA
測出所剩染料濃度
圖 3 . 4 實驗五～八
42
3-4 實驗儀器與分析方法：
3-4-1 酸鹼度計/pH meter analyzer
pH量測是使用酸鹼度計(Orion 720 型，玻璃電極為Mettler Toledo，
CH-8902 型)。操作前先以pH 4、7的校正液進行校正，測量pH時將玻璃 電極至入待測溶液中，等待穩定後之讀數。操作步驟如下：
1. 打開pH meter 的電源。
2. 以 DI Water 清洗 pH meter 的電極。
3. 將pH meter 電極置入pH 4 校正液中，等待讀數穩定，按校正鍵紀錄。
4. 同步驟3 置入pH 7校正液中，等待讀數穩定，按校正鍵紀錄。
5. 將 pH meter 電極置入待測樣品，等待讀數穩定即可。
3-4-2 分離與鑑定
實驗一到實驗八實驗使用 HPLC-PDA-ESI/MS & Waters W3100 LC/MS 系統(如圖 3 . 5)，裝備有一個二進制泵浦、光電二極管列陣偵測器
(PDA)、自動採樣器和微質量偵測器，用於分離與鑑定使用。並於實驗一實 驗一到實驗八中使用 PDA UV-Vis 光譜儀 Scinco S-3100 系統。測定
FeSO
4
和Fe(NO3
)3
降解AB1和 EV 染料樣品溶液的殘留量。每次取樣後，由 PDA UV-Vis 光譜儀(如圖 3 . 6)測定其樣品紫外光吸收值，以測定其樣 品中染料的殘留量々或由 HPLC(Waters 2998) 分離測定染料的殘留量，在 全波長下量測 AB1 觀看 580 nm、385 nm和300 nm 三個波段找出中間產 物的殘留量; 在全波長下量測 EV 觀看 580 nm、350 nm和300 nm 三個波
段找 出 中 間 產 物 的 殘 留 量 。 沖 提 液 則 為 Solvent A-25 mM 醋 酸 銨 (CH
3
COONH4
, pH = 6.9)緩衝溶液和 Solvent B-甲醇;流速為 1 mL min-1
其中，分離管柱使用 Atlantis TM DC18 column (250 mm × 4.6 mm i.d., dp = 5 μm) 。分離條件如表 3 - 4。表 3 - 4 HPLC 分離過程中各時間的溶劑比例
梯度時間 CH
3
COONH4
(ml min-1
) CH3
OH (ml min-1
)AB1
&
EV
t = 0 min 0.95 0.05
t = 20 min 0.50 0.50
t = 40 min 0.10 0.90
t = 48 min 0.05 0.95
t = 50 min 0.95 0.05
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圖 3 . 5 高效能液相層析儀(HPLC-PDA-ESI/MS)
圖 3 . 6 紫外光譜儀(PDA UV-Vis)