研究架構與流程

整體研究架構如圖 3- 1 研究架構圖所示。本研究將進行三大部分之實驗。第 一部分為將超聲波及電混凝程序進行結合評估，以不同之超聲波操作型式以及反 應器形式，以染料RB19 為污染物，主要目的為確認超聲波可使水中之顆粒粒徑更 小，可得到更多之表面之以去除水中之污染物；第二部分為超聲波成效確認，以易 於生成惰性層之磷酸鹽為目標污染物，探討超聲波對於惰性層之成效，並以添加氯 離子之方式去除惰性層，比較兩種方法去除惰性層之成效。

圖3- 1 研究架構圖

3.1.1 超聲波成效確認

本研究首先要確認超聲波是否可將水中之粒子粒徑縮小，因此在添加超聲波 程序後，透過粒徑分析儀進行相關分析，觀察粒徑之變化，此外，透過不同的反 應器型態，避免膠羽形成後被超聲波程序破壞，造成出流水品質不佳，本研究電 化學交流阻抗分析儀(EIS)確認惰性層所造成的阻抗是否可以透過超聲波程序去

doi:10.6342/NTU201801018 表面積，得以去除更多的污染物(Abramov et al. 2014)，本實驗也是透過 EC、

ECCU 及 ECIU 三種程序，收集程序中所產生之混凝物質，再透過粒徑分析儀，

分析再三種情況下所產生之混凝物顆粒大小之比較。

表 3- 1 所示，反應器主要有兩種形式，第一種為單槽式反應器，第二種為雙 槽式反應器，雙槽式的反應器主要可以避免超聲波程序在反應的過程中將膠羽打 破 ， 反 應 程 序 有 三 種 不 同 的 程 序 ，Electrocoagulation (EC) 為 電 混 凝 程 序 ， Electrocoagulation with intermittent ultrasound (ECIU)為間歇式超聲波電混凝程序，

以及Electrocoagulation with continuous ultrasound (ECCU)為連續式超聲波之電混凝 程序，間歇式為在電混凝使用的時間中，每5.10.15 分鐘中有一分鐘會使用超聲波 程序，經測試後以10 分鐘為較佳之使用時間，其優點為避免膠羽在超聲波的使用

過程中被超聲波被打破，並且在能源的使用上較為節省，此部分的研究將 EC、

ECCU 及 ECIU 三種程序，分別在反應前後量測阻抗變化情形，其反應條件以 0.1 M NaHCO3作為反應溶液，以不同強度之電流測試反應前後量測阻抗變化情形。

如上段所敘述之EC、ECIU、ECCU 反應程序，因此總共會有六種反應程序，

比較單雙槽反應器以及三種程序之成效，並量測使用不同程序之粒徑大小。第二部 分為初始 pH 實驗，pH 對於鋁物種的產生及污染物的型態，須有較大之影響，因 此透過不同pH 值的觀察下，了解在何種情況下對於污染物具有較佳的去除效率。

第三部分為電流密度實驗，因電流密度會直接影響到釋鋁量的產生，釋鋁量越多，

去除效率也越高，本研究也將計算在多少的電流密度下，能有最高的能量使用效率。

第四個部分將不同的瓦數的超聲波列入考慮，在不同的超聲波瓦數的情況下，將造 成惰性層被破壞的情況不一樣，同時也會造成釋鋁量的不同。

此外，超聲波也可以有效的將混凝物質顆粒破碎至更小，可以得到更多的比 表面積，得以去除更多的污染物(Abramov et al. 2014)，本實驗也是透過 EC、

ECCU 及 ECIU 三種程序，收集程序中所產生之混凝物質，再透過粒徑分析儀，

分析再三種情況下所產生之混凝物顆粒大小之比較。

表3- 1 不同反應程序及反應器符號對照表

程序/反應器 單槽式 雙槽式

Without ultrasound S-EC D-EC

連續式

(Continuous ultrasound) S-ECCU D-ECCU 間歇式

(Intermittent ultrasound)

S-ECIU D-ECIU

doi:10.6342/NTU201801018 究使用之sono-EC程序之配置圖如圖3- 2及圖3- 3，本研究主要採用雙極平行連接 式雙槽電化學反應槽，不論是單槽式或雙槽式之反應器，極版與探針式超聲波均