槽液及土壤 pH 值分析

於第一代模場電動力試驗中，Test 1-4 實驗中槽液 pH 值分佈情形，如 圖 4.14 所示，實驗期間槽液 pH 控制於 7.0 ± 1.0 之間。於 0.05 M 乳酸、電 位坡降 0.2 V/cm 及 3.768 m²電極面積(圖 4.14a)條件下，當電位坡降提升至 0.35 V/cm (Test 2, 圖 4.14b)之 pH 值變動幅度較 0.2 V/cm (Test 1, 圖 4.14a) 時劇烈許多，其因係電位坡降的提升使得槽液中氧化還原反應加劇，陰/陽 極產生之 OH^-及 H⁺之速率較低電位坡降時快所導致，而在 Test 2 實驗第 5 天後，則對 pH 滴定 pump 做微調，亦可從圖中看出在微調後其 pH 波動幅 度已趨於平緩。

當電極接觸面積提升至 5.652 m² (Test 3, 圖 4.14c) 時，因接觸面積增加

93

表 4.4 第一代三維模場實驗果結果彙整表

Test Electrode

Potential

Residual in soil

Removal

Ps：Processing time：20 days；Q_e & K_e：Calculate bass on 2.4.

94

會促使電解反應速率加快，而使氧化還原反應較低電極面積時劇烈，但於 圖 4.14 pH 變化中發現，Test 3 波動幅度卻較 Test 2 穩定，其因係電位坡降 提升後，pH pump 仍以 Test 1 實驗期間之速率滴定，而導致 Test 2 實驗中 pH 波動幅度較大，而後於 Test 3 實驗開始時即加快 pH 滴定 pump 速率，由 圖 4.14c 即可發現，pH 波動幅度明顯已較 Test 2 穩定；而當操作流質濃度 由 0.05 M 提升至 0.5 M 乳酸(Test 4, 圖 4.14d)時，可明顯發現 pH 值上升速 率則較 Test 1-3 緩慢許多，尤其在陰極更加明顯，期中後才達到系統設定之 pH 高點(7.5)，其因係 Test 4 操作流質為 Test 1-3 操作流質濃度(0.05 M)之

圖 4.14 第一代三維模場槽液 pH 值變化圖(a)Test1；(b)Test 2；(c)Test 3；(d)Test 4

(a)Test 1 (b)Test 2

(c)Test 3 (d)Test 4

95

10 倍，因此在操作流質補充時，即係進行液酸滴定，因此在 Test 4 槽液 pH 值，尤其陰極部分，在第 10 天後才達中性 pH 值之範圍。此結果與國外以 電動力處理重金屬污染之相關研究相似(Zhou et al., 2005)。

2. 土壤 pH 值

於控制槽液 pH 情況下，土壤 pH 之變化亦將受限，圖 4.15 分別為 Test 1-4 期末(20 天)pH 值分佈圖，每一土樣於垂直面每 30 cm 取樣分析乙次，共分 為 A、B 及 C 層。而控制 pH 之行為主要在避免於電動力反應期間，因陽極 氧化反應持續產生氫離子，導致電極酸蝕之情形發生，及陰極於還原反應 下產生之氫氧離子與金屬離子生成金屬沉澱物，造成土壤阻塞而影響污染 物去除效率，因此需在陰/陽極設計 pH 值調控系統；其陽極液鹼為氫氧化 鈉(Sodium hydroxide, NaOH)，陰極液酸則為硝酸(Nitric acid, HNO₃)；此結 果與國外電動力技術處理重金屬污染之相關研究相似(Zhou et al., 2004；

Giannis et al., 2009)。

於圖 4.15 中可看出，四組實驗平均 pH 值約在 8.5-9.1 之間，屬微鹼 pH 值分佈，於實驗結果顯示，近陽極端土壤 0-40 cm 處明顯 pH 值偏高情形，

係因此段土壤為液鹼添加口，在 NaOH 注入時因少許未經混合 pump 沖刷即 溶入土壤中，造成此段土壤 pH 值皆呈現偏高達 10 以上；而比較四組實驗 中，可發現 Test 3 及 Test 4 組實驗 pH 值分佈有較 Test 1 及 Test 2 不穩定之 情形，係因第一代三維模場實驗於實驗後期發現，模組因耐壓力不足而變 形及出流收集孔高度過高導致土壤頂部發生積水現象，進而控制 pH 值系統 之液酸液鹼無法在經 pump 均勻混合後再溶入土體，導致土壤 pH 值分佈呈 現不穩定之情形，然因維持在微鹼狀態，應不致生成氫氧化物沉澱物，而 阻塞電滲透流。

96

圖 4.15 第一代三維模場土壤 pH 值分佈圖(a)Test1；(b)Test 2；(c)Test 3；(d)Test 4

(a)Test 1 (20 day)

(b)Test 2 (20 day)

97

(c)Test 3 (20 day)

(d)Test 4 (20 day)

圖 4.15 第一代三維模場土壤 pH 值分佈圖(a)Test1；(b)Test 2；(c)Test 3；

(d)Test 4 (續)

98

4.4.1.2 電滲透流係數(Ke)與電流密度之變化