和竹碳人工濾料吸附乙酸丁酯量分別為 2.572 和 2.07 mg/g-dry pack material。活性碳人工濾料吸附乙酸丁酯的量較竹碳人工濾料 的大。
(Ⅳ)人工濾料濾床的微生物反應動力行為
1. 當兩種人工濾料濾床的微生物的生長速率 kg 值皆隨平均進口濃 度的增加而降低。在進口濃度小於 800 ppm 區(低進口濃度)之下 降速率較進口濃度大於 800 ppm 區(高進口濃度)的大。活性碳人 工濾料的生長速率受進口濃度增加所產生的抑制效應較竹碳人 工濾料的大。
2. 兩種人工濾料於穩定期之生物反應動力皆屬擴散控制零階反 應。反應速率 kd值皆隨著平均進口濃度增加而降底,反應速率於 高平均進口濃度會受到抑制。兩種人工濾料的反應速率於低濃度 區受到進口濃度增加所產生抑制效應的影響均較於高濃度區的 大。活性碳人工濾料的反應速率受進口濃度增加所產生的抑制效 應較竹碳人工濾料的大。
3. 活性碳人工濾料和竹碳人工濾料濾床對於乙酸丁酯的最大去除 能力分別為 122.627 和 111.648 g-C/h-m3 packed material。
綜合以上結論,活性碳人工濾料之水溶性氮溶出量、吸溼性、乙 酸丁酯吸附量和微生物生長速率和反應速率受到進口濃度增加所產 生的抑制效應均較竹碳人工濾料的高。而竹碳人工濾料的保水性較活 性碳的優。由於竹碳為本土材料,取得容易,特性各有優劣,且對於 乙酸丁酯的最大去除能力差異不大,因此,在實用及經濟效益上,竹 碳人工濾料可做為生物濾床人工濾料。
參考文獻
1. 呂明錞,¡PVA/ 泥炭土複合材料做為生物濾床濾料之研究¡ ,中華 工學院土木工程研究所碩士論文,(1997)
2. 鄭瑞翔,¡PVA/ 豬糞堆肥複合材料做為生物濾床濾料之研究¡ ,中 華大學土木工程研究所碩士論文,(1998)
3. 林宗逸,¡ 含無機氮營養源之 PVA/泥炭土生物濾床濾料的合成與 氮的釋放研究¡ ,中華大學土木工程研究所碩士論文,(1999) 4. 蕭慧真,¡ 聚乙烯醇/泥炭土/活性碳人工濾料之製程放大與動態吸
附研究¡ ,中華大學土木工程研究所碩士論文,(2001)
5. I. Abe, T. Fukuhara, J. Maruyama, H. Tatsumoto, S. Iwasaki. (2001),
¡ Preparation of carbonaceous adsorbents for removal of chloroform from drinking water¡, Carbon, Vol. 39, pp. 1069-1073
6. Q.W. Zhang, G.X. Wang. (2005), ¡ Adsorption behavior of the Bamboo-carbon for Lead(PbⅡ)¡, Journal of Lishui University, Vol.
27, NO. 5, pp. 60-63
7. T. Asada, T. Ohkubo, K. Kawata, K. Oikawa. (2006), ¡ Ammonia Adsorption on Bamboo Charcoal with Acid Treatment¡, Journal of Health Science, Vol. 52, NO. 5, pp. 585-589
8. E. Kawaguchi, R. Kobayashi. (2003), ¡ Characteristics and functions of bamboo charcoal carbonized at different temperature ¡ Effects of carbonizing temperature on reduction of residual chlorine, ammonia, and volatile organic compounds (VOCs)¡, Bulletin of the Kagoshima Prefectural Forest Experiment Station, Vol. 8, pp. 12-16
9. 陳弘彬,¡ 孟宗竹炭與活性碳之研製¡ ,國立屏東科技大學森林系 碩士論文,(2003)
compounds from composting of defferent solid wastes: Abatement by biofiltration¡, Journal of Hazardous Materials B131, pp. 179-186 11. A. Torkian, R. Dehghanzadeh, M. Hakimjavadi (2003),
¡ Biodegradation of aromatic hydrocarbons in a compost biofilter¡, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 78, pp.
795-801
12. C. Lu, K. Chang. (2004), ¡ Biofiltration of Butyl Acetate and Xylene Mixtures Using a Trickle-Bed Air Biofilter¡, Engineering in life sciences, Vol. 4, NO. 2, pp. 131-137
13. Y. Liu, X. Quan, Y. Zhao, S. Chen, H. Zhao. (2005), ¡ Removal of ternary VOCs in air streams at high loads using a compost-based biofilter¡, Biochemical Engineering Journal, Vol. 23, pp. 85-95
14. A.V. Fernandez, L.L. Molina, N.A. Pulido, G. Aroca. (2007), ¡ Effects of gas flow rate, inlet concentration and temperature on the biofiltration of toluene vapors¡, Journal of Environmental Management, Vol. 84, NO. 2, pp. 115-122
15. A. Aizpuru, L. Malhautier, J.C. Roux, J.L. Fanlo. (2003),
¡ Biofiltration of a Mixture of Volatile Organic Compounds on Granular Activated Carbon¡, Biotechnology and Bioengineering, Vol.
83, NO. 4, pp. 479-488
16. M.E. Acuna, C. Villanueva, B. Cardenas, P. Christen, S. Revah.
(2002), ¡ The effect of nutrient concentration on biofilm formation on peat and gas phase toluene biodegradation under biofiltration conditions¡, process biochemistry, Vol. 38, pp. 7-13
17. J.R. Woertz, K.A. Kinney, N.D. P. Mclntosh, P.J. Szaniszlo. (2001),
¡ Removal of Toluene in a Vapor-Phase Bioreactor Containing a Strain of the Dimorphic Black Yeast Exophiala lecanii-corni¡ , Biotechnology and Bioengineering, Vol. 75, NO. 5, pp. 550-558 18. Y. Zhang, S.N. Liss, D.G. Allen. (2006), ¡ The Effects of Methanol on
the Biofiltration of Dimehtyl Sulfide in Inorganic Biofilters¡, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 95, NO. 4, pp. 734-743 19. W.M. Moe, R.L. Irvine. (2001), ¡ Effect of Nitrogen Limitation on
Performance of Toluene Degrading Biofilters¡, Water Research, Vol.
35, NO. 6, pp. 1407-1414
20. 黃奕達,¡ PVA/泥炭土/活性碳人工濾料人工濾料去除乙酸丁酯之 動力研究¡ ,中華大學土木工程研究所碩士論文,(2002)
21. D. Arulneyam, T. Swaminathan. (2000), ¡ Biodegradation of Ethanol Vapour in a Biofilter¡, Bioprocess Engineering, Vol. 22, pp. 63-67 22. T.H. Lee, J. Kim, M.J. Kim, H.W. Ryu, K.S. Cho. (2006),
¡ Degradation characteristics of methyl ethyl ketone by Pseudomonas sp. KT-3 in liquid culture and biofilter¡, Chemosphere, Vol. 63, pp.
315-322
23. W.M. Moe, B. Qi. (2004),¡ Performance of a fungal biofilter treating gas-phase solvent mixtures during intermittent loading¡ , Water Research, Vol. 38, pp. 2258-2267
24. B. Qi, W.M. Moe. (2006), ¡ Performance of low pH biofilters treating a paint solvent mixture: Continuous and intermittent loading¡, Journal of Hazardous Materials B135, pp. 303-310
25. J. Xi, H.Y. Hu, Y. Qian. (2006), ¡ Effect of operation conditions on long-term performance of a biofilter treating gaseous toluene:
Biomass accumulation and stable-run time estimation¡, Biochemical Engineering Journal, Vol. 31, pp. 165-172
26. J.P. Maestre, X. Gamisans, D. Gabriel, J. Lafuente. (2007), ¡ Fungal biofilters for toluene biofiltration: Evaluation of the performance with four packing materials under different operating conditions¡, Chemosphere, Vol. 67, NO. 4, pp. 684-692
27. F.M. Sagastume, B.E. Sleep, D.G. Allen. (2001), ¡ Effects of Biomass
Growth on Gas Pressure Drop in Biofilters¡, Journal of Environmental Engineering, Vol. 127, NO. 5, pp. 388-396
28. J.H. Jang, M. Hirai, M. Shoda. (2004), ¡ Styrene degradation by Pseudomonas sp. SR-5 in biofilters with organic and inorganic packing materials¡, Applied Microbiology Biotechnology, Vol. 65, NO. 3, pp. 349-355
29. F.J.A. Hornos, C. Gabaldon, V.M. Soria, M. Martin, P. Marzal, J.M.P.
Roja. (2008), ¡ Biofiltration of ethylbenzene vapours: Influence of the packing material¡, Bioresource Technology, Vol. 99, NO. 2, pp.
69-76
30. O. Kibazohi, S.I. Yun, W.A. Anderson. (2004), ¡ Removal of hexane in biofilters packed with perlite and a peat-perlite mixture¡, World Journal of Microbiology & Biotechnology, Vol. 20, pp. 337-343 31. J.Y. Xi, H.Y. Hu, H.B. Zhu, Q. Yi. (2005), ¡ Effects of adding inert
spheres into the filter bed on the performance of biofilter for gaseous toluene removal¡, Biochemical Engineering, Vol. 23, pp. 123-130 32. Ottengraf, S.P.P., A.H.C.V.D. Oever. (1983), ¡Kinetics of Organic
Compound Removal from Waste Gases with a Biological Filter¡, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 25, pp. 3089-3102
表 1 各批次兩種不同材質人工濾料之水溶性氮溶出量
表 2 兩種不同材質人工濾料之水溶性氮溶出量統計分析 活性碳人工濾料之水溶性氮溶
出量(mg N /g dry pack material)
竹碳人工濾料之水溶性氮溶出量 (mg N /g dry pack material)
平均值 126.5 118.5
標準差 5.798 9.443
變異數 33.611 89.167
當 α=0.1
1.為活性碳人工濾料 2.為竹碳人工濾料 H0:σ12
= σ22,H1:σ11
≠ σ22
F = 0.377 < F9,9,0.05 = 3.18,接受 H0,表示兩種不同材質人工濾料的母體變異數相 等。
H0:£1 - £2 ≦0,H1:£1 - £2 > 0
t = 2.283 > t18,0.1 = 1.330,接受 H1,表示活性碳人工濾料之水溶性氮溶出量大於竹 碳人工濾料。
濾料批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均
水溶性氮 溶出量 (mg N /g dry pack material)
125 125 125 130 120 130 120 135 120 135 126.5 活性碳
人工濾料 y(水溶性氮溶出量) = 0.5152x (濾料批次) + 123.67,R2 = 0.0724 檢定其斜率有無意義,當 α = 0.1
H0:無解釋能力,F < F1,8,0.1
H1:有解釋能力,F > F1,8,0.1
F = 0.624 < F1,8,0.1 = 3.46,接受 H0,表示斜率值無意義,顯示活性碳 人工濾料之水溶性氮溶出量不受濾料批次影響,為一穩定值。
濾料批次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均
水溶性氮 溶出量 (mg N /g dry pack material)
105 115 120 140 110 115 115 120 125 120 118.5 竹碳
人工濾料 y(水溶性氮溶出量) = 0.8182x (濾料批次) + 114,R2 = 0.0688 檢定其斜率有無意義,當 α = 0.1
H0:無解釋能力,F < F1,8,0.1
H1:有解釋能力,F > F1,8,0.1
F = 0.591 < F1,8,0.1 = 3.46,接受 H0,表示斜率值無意義,顯示竹碳人 工濾料之水溶性氮溶出量不受濾料批次影響,為一穩定值。
表 3 各批次兩種不同材質人工濾料之密度 密度(g/cm3) 取樣次數
批次 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
平均密度 (g/cm3) 1 1.159 1.144 1.177 1.138 1.094 1.143 2 1.063 1.114 1.095 1.109 1.096 1.095 3 1.114 1.114 1.096 1.114 1.127 1.113 4 1.103 1.109 1.067 1.044 1.096 1.084 5 1.088 1.084 1.070 1.060 1.146 1.090 活性碳
人工濾料
y(平均密度) = -0.0117x(濾料批次) + 1.14,R2 = 0.6130 檢定其斜率有無意義,當 α = 0.1
H0:無解釋能力,F < F1,3,0.1 H1:有解釋能力,F > F1,3,0.1
F = 4.537 < F1,3,0.1 = 5.54,接受 H0,表示活性碳人工濾 料之密度不受濾料批次影響,為一穩定值。
總平均密度 (g/cm3):
1.105
密度(g/cm3) 取樣次數
批次 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
平均密度 (g/cm3) 1 1.107 1.124 1.118 1.101 1.096 1.109 2 1.200 1.224 1.161 1.273 1.166 1.205 3 1.161 1.172 1.189 1.173 1.114 1.161 4 1.109 1.081 1.095 1.124 1.115 1.105 5 1.105 1.087 1.056 1.084 1.088 1.084 竹碳
人工濾料
y(平均密度) = -0.0150x (濾料批次) + 1.178,R2 = 0.2323 檢定其斜率有無意義,當 α = 0.1
H0:無解釋能力,F < F1,3,0.1 H1:有解釋能力,F > F1,3,0.1
F = 0.903 < F1,3,0.1 = 5.54,接受 H0,表示竹碳人工濾料 之密度不受濾料批次影響,為一穩定值。
總平均密度 (g/cm3):
1.133
表 4 兩種不同材質人工濾料之密度統計分析
活性碳人工濾料之密度(g/cm3) 竹碳人工濾料之密度(g/cm3)
平均值 1.105 1.133
標準差 0.024 0.049
變異數 5.685¡10-4 2.432¡10-3
當 α=0.1
1.為活性碳人工濾料 2.為竹碳人工濾料 H0:σ12
= σ22,H1:σ11
≠ σ22
F = 0.234 < F4,4,0.05 = 6.39,接受 H0,表示兩種不同材質人工濾料的母體變異數相 等。
H0:£1 - £2 ≧ 0,H1:£1 - £2 < 0
t = -1.538 < t8,0.1 = -1.397,接受 H1,表示竹碳人工濾料之密度大於活性碳人工濾 料。
表 5 兩種不同材質人工濾料吸溼試驗之起始吸溼速率及平衡含水量
表 6 兩種不同材質人工濾料保水試驗之起始失水速率及穩定失水速 率
濾料材質 起始失水速率
(g-H2O/day-g-dry pack material)
穩定失水速率
(g-H2O/day-g-dry pack material)
活性碳人工濾料 0.052 0.020
竹碳人工濾料 0.040 0.021
濾料材質 起始吸溼速率
(g-H2O/day-g-dry pack material)
平衡含水量
(g-H2O/g-dry pack material)
活性碳人工濾料 0.123 0.914
竹碳人工濾料 0.118 0.757
表 7 兩種不同材質之人工濾料於各濃度下的貫穿時間和乙酸丁酯吸 附量
吸附濃度,C0
(ppm)
貫穿時間 (hour)
乙酸丁酯吸附量,q (Butyl acetate mg/g-dry pack material)
99.228 15.559 1.563
204.82 14.719 1.661
277.982 17.698 2.182
367.859 14.577 2.572
活性碳 人工濾料
q = 0.0040 C0+ 1.0559,R2 = 0.9105
87.487 6.361 0.661
185.483 8.332 0.786
289.302 5.199 1.367
414.252 12.208 2.07
竹碳 人工濾料
q = 0.0045 C0 + 0.124,R2 = 0.951
表 8 活性碳人工濾料,對數生長期全塔之 ln(C/C0)與操作時間 t 的關 係式及生長速率 kg值
材質 平均進口濃
度 C0 (ppm)
起迄時間
(hour) ln(C/C0) v.s. t 關係式
對數成長 速率 kg(h-1) 97.409 68.31-75.08 ln(C/C0) = -0.1866 t + 11.9940
R2 = 0.9576 0.1866
388.332 77.68-88.60 ln(C/C0) = -0.0938 t + 6.8156
R2 = 0.9716 0.0938
752.805 115.43-130.48 ln(C/C0) = -0.0153 t + 1.4813
R2 = 0.9642 0.0153
764.012 81.17-100.95 ln(C/C0) = -0.0157 t + 0.9050
R2 = 0.9819 0.0157
790.145 113.38-126.86 ln(C/C0) = -0.0121 t + 1.0847
R2 = 0.8959 0.0121
928.102 56.01-62.77 ln(C/C0) = -0.0095 t + 0.3721
R2 = 0.9884 0.0095
1153.963 60.60-78.91 ln(C/C0) = -0.0151 t + 0.7561
R2 = 0.9734 0.0151
1156.999 98.02-133.57 ln(C/C0) = -0.0067 t + 0.4922
R2 = 0.9854 0.0067
1515.289 131.02-159.40 ln(C/C0) = -0.0061 t + 0.5660
R2 = 0.9822 0.0061
活性碳 人工濾料
1570.484 78.49-94.61 ln(C/C0) = -0.0114 t + 0.6903
R2 = 0.9611 0.0114
表 9 竹碳之人工濾料,對數生長期全塔之 ln(C/C0)與操作時間 t 的關 係式及生長速率 kg值
材質 平均進口濃
度 C0 (ppm)
起迄時間
(hour) ln(C/C0) v.s. t 關係式
對數成長 速率 kg(h-1) 98.356 77.21-90.11 ln(C/C0) = -0.1246 t + 8.9837
R2 = 0.9800 0.1246
394.856 75.08-81.32 ln(C/C0) = -0.1044 t + 7.0876
R2 = 0.9341 0.1044
786.861 112.86-128.95 ln(C/C0) = -0.0060 t + 0.3350
R2 = 0.9279 0.0060
796.673 102.13-122.95 ln(C/C0) = -0.0097 t + 0.8501
R2 = 0.9740 0.0097
937.688 72.28-93.73 ln(C/C0) = -0.0059 t + 0.3117
R2 = 0.9395 0.0059
994.323 56.01-69.02 ln(C/C0) = -0.0059 t + 0.1197
R2 = 0.9075 0.0059
1202.933 81.83-115.15 ln(C/C0) = -0.0043 t + 0.2265
R2 = 0.9767 0.0043
竹碳 人工濾料
1561.135 90.68-110.98 ln(C/C0) = -0.0038 t + 0.1196
R2 = 0.9443 0.0038
表 10 兩種不同材質人工濾料對數生長速率(kg)與平均進口濃度(C0) 之關係式及相關統計檢定
低平均進口濃度區 (100-800 ppm)
高平均進口濃度區 (800-1600 ppm) 材質
kg與 C0關係式 統計分析 kg與 C0關係式 統計分析
活性碳 人工濾料
kg = -2.479¡ 10-4 C0 + 0.2032 R2 = 0.9890
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -16.390<t 3,0.1= -1.638,拒絕 H0, 表示 kg與 C0為負 相關。
kg = -6.544¡ 10-6 C0 + 0.0185 R2 = 0.3184
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -1.674<t 6,0.1= -1.440,拒絕 H0, 表示 kg與 C0為負 相關。
竹碳 人工濾料
kg = -1.849¡ 10-4 C0 + 0.1551 R2 = 0.9395
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -5.861<t 2,0.1= -1.886,拒絕 H0, 表示 kg與 C0為負 相關。
kg = -5.318¡ 10-6 C0 + 0.0115 R2 = 0.5728
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -2.316<t 4,0.1= -1.533,拒絕 H0, 表示 kg與 C0為負 相關。
表 11a 活性碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C) 之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效 率
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 39.382 60.793 -0.934 0.373
第二層 14.18 4.052 96.124 -3.208 0.799
第三層 21.27 0 100.175 - 1.000
97.409
第四層 28.36 0 103.437 - -
C0-C = 4.737 θ + 13.895,R2 = 0.8749 ln(C/C0) = -0.2262 θ + 0.2234,R2 = 0.945
1-(C/C0)0.5 = 0.0483 θ + 0.0291,R2 = 0.9812 平均去除效率 100%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 299.794 107.399 -0.306 0.142
第二層 14.18 215.142 192.051 -0.638 0.273
第三層 21.27 120.611 286.581 -1.217 0.456
388.332
第四層 28.36 69.495 337.697 -1.768 0.587
C0-C = 12.053 θ + 13.830,R2 = 0.9878 ln(C/C0) = -0.0627 θ + 0.1035,R2 = 0.9789
1-(C/C0)0.5 = 0.021 θ - 0.006,R2 = 0.9972 最大去除效率 82.94%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 608.783 109.535 -0.165 0.079
第二層 14.18 525.374 192.944 -0.313 0.145
第三層 21.27 471.377 246.941 -0.421 0.190
752.805
第四層 28.36 404.890 313.428 -0.573 0.249
C0-C = 10.779 θ + 19.717,R2 = 0.981 ln(C/C0) = -0.0198 θ - 0.0141,R2 = 0.996
1-(C/C0)0.5 = 0.0086 θ + 0.0109,R2 = 0.9903 最大去除效率 43.68%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 643.734 96.159 -0.139 0.067
第二層 14.18 560.748 179.145 -0.277 0.129
第三層 21.27 474.248 265.645 -0.445 0.199
764.012
第四層 28.36 359.036 380.857 -0.723 0.303
C0-C = 13.134 θ ¡ 1.8787,R2 = 0.9965 ln(C/C0) = -0.0247 θ + 0.0335,R2 = 0.9744
1-(C/C0)0.5 = 0.0104 θ - 0.0079,R2 = 0.9886 最大去除效率 51.45%
表 11b 活性碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C) 之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效 率
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 690.957 96.581 -0.131 0.063
第二層 14.18 625.597 161.941 -0.230 0.109
第三層 21.27 561.970 225.569 -0.337 0.155
790.145
第四層 28.36 505.779 281.759 -0.443 0.199
C0-C = 9.7674 θ + 14.669,R2 = 0.9884 ln(C/C0) = -0.0198 θ - 0.0098,R2 = 0.9979
1-(C/C0)0.5 = 0.0069 θ + 0.0074,R2 = 0.9943 最大去除效率 35.73%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 835.602 90.128 -0.102 0.050
第二層 14.18 772.041 153.689 -0.182 0.087
第三層 21.27 699.597 226.133 -0.280 0.131
928.102
第四層 28.36 629.322 296.408 -0.386 0.175
C0-C = 10.28 θ + 7.5075,R2 = 0.9970 ln(C/C0) = -0.0134 θ - 0.00009,R2 = 0.9979
1-(C/C0)0.5 = 0.0061 θ + 0.0022,R2 = 0.9984 最大去除效率 32.01%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 1043.864 95.813 -0.088 0.043
第二層 14.18 950.549 189.128 -0.181 0.087
第三層 21.27 839.353 300.324 -0.306 0.142
1153.963
第四層 28.36 732.467 407.209 -0.442 0.198
C0-C = 14.371 θ - 5.2911,R2 = 0.9986 ln(C/C0) = -0.0155 θ + 0.017,R2 = 0.9903
1-(C/C0)0.5 = 0.007 θ - 0.0051,R2 = 0.9955 最大去除效率 35.69%
表 11c 活性碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C) 之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效 率
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 1171.864 0 0 0
第一層 7.09 1044.260 127.603 -0.115 0.056
第二層 14.18 956.548 215.316 -0.203 0.097
第三層 21.27 843.120 328.744 -0.329 0.152
1156.289
第四層 28.36 762.819 409.044 -0.429 0.193
C0-C = 14.376 θ + 12.296,R2 = 0.9946 ln(C/C0) = -0.0151 θ - 0.0009,R2 = 0.9978
1-(C/C0)0.5 = 0.0068 θ + 0.0031,R2 = 0.9972 最大去除效率 34.91%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 1285.713 170.109 -0.124 0.060
第二層 14.18 1152.512 303.310 -0.234 0.110 第三層 21.27 1047.597 408.225 -0.329 0.152 1515.289
第四層 28.36 967.422 488.401 -0.409 0.185
C0-C = 17.136 θ + 31.026,R2 = 0.9794 ln(C/C0) = -0.0144 θ - 0.0147,R2 = 0.9928
1-(C/C0)0.5 = 0.0065 θ + 0.0092,R2 = 0.9869 最大去除效率 33.54%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 1422.098 187.226 -0.124 0.060
第二層 14.18 1270.070 339.254 -0.237 0.112 第三層 21.27 1189.563 419.761 -0.302 0.140 1570.484
第四層 28.36 1086.349 522.975 -0.393 0.178 C0-C = 18.032 θ + 38.146,R2 = 0.9722
ln(C/C0) = -0.0136 θ - 0.0182,R2 = 0.9871
1-(C/C0)0.5 = 0.0062 θ + 0.0106,R2 = 0.9804 最大去除效率 32.48%
表 12a 竹碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C)之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效率。
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 38.417 58.460 -0.925 0.370
第二層 14.18 5.994 90.883 -2.783 0.751
第三層 21.27 0.475 96.402 -5.318 0.930
98.356
第四層 28.36 - 96.876 - 1
C0-C = 3.2679 θ + 22.185,R2 = 0.7805 ln(C/C0) = -0.2512 θ + 0.4154,R2 = 0.9605
1-(C/C0)0.5 = 0.0361 θ + 0.0984,R2 = 0.9307 平均去除效率 100%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 13.833 82.102 -1.937 0.620
第二層 14.18 - 95.935 - 1
第三層 21.27 - 95.935 - 1
112.346
第四層 28.36 - 95.935 - 1
C0-C = 6.7655 θ + 11.378,R2 = 0.8556 ln(C/C0) = -0.2732 θ,R2 = 1
1-(C/C0)0.5 = 0.0705 θ + 0.0401,R2 = 0.9811 平均去除效率 100%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 329.763 137.475 -0.348 0.160
第二層 14.18 213.493 253.746 -0.783 0.324
第三層 21.27 104.700 362.538 -1.496 0.527
394.856
第四層 28.36 46.266 420.972 -2.312 0.685
C0-C = 15.049 θ + 21.545,R2 = 0.982 ln(C/C0) = -0.0814 θ + 0.1665,R2 = 0.9688
1-(C/C0)0.5 = 0.0245 θ - 0.0083,R2 = 0.9983 最大去除效率 89.88%
表 12b 竹碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C)之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效率
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 645.028 111.856 -0.160 0.077
第二層 14.18 573.592 183.292 -0.277 0.129
第三層 21.27 507.383 249.501 -0.400 0.181
786.861
第四層 28.36 436.311 320.572 -0.551 0.241
C0-C = 10.984 θ + 17.286,R2 = 0.9878 ln(C/C0) = -0.0189 θ - 0.0093,R2 = 0.9971
1-(C/C0)0.5 = 0.0084 θ + 0.0085,R2 = 0.9943 最大去除效率 42.35%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 697.924 123.671 -0.163 0.078
第二層 14.18 612.327 209.269 -0.294 0.137
第三層 21.27 549.418 272.177 -0.402 0.182
796.673
第四層 28.36 481.586 340.009 -0.534 0.234
C0-C = 11.686 θ + 23.32,R2 = 0.9789 ln(C/C0) = -0.0184 θ - 0.0172,R2 = 0.9951
1-(C/C0)0.5 = 0.0081 θ + 0.0118,R2 = 0.9887 最大去除效率 41.41%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 843.806 70.208 -0.080 0.039
第二層 14.18 789.025 124.989 -0.147 0.071
第三層 21.27 740.998 173.016 -0.210 0.100
937.688
第四層 28.36 706.426 207.588 -0.258 0.121
C0-C = 7.3058 θ + 11.564,R2 = 0.9839 ln(C/C0) = -0.0091 θ - 0.0099,R2 = 0.9919
1-(C/C0)0.5 = 0.0043 θ + 0.0057,R2 = 0.9882 最大去除效率 22.74%
表 12c 竹碳人工濾料於穩定期,平均進口濃度(C0)、出口濃度(C)之 C0-C、ln(C/C0)及 1-(C/C0)0.5與滯留時間 θ 的關係及去除效率
平均進口濃 度 C0 (ppm)
滯留時間 θ(sec)
出口濃度
C (ppmv) C0- C ln(C/C0) 1-(C/C0)0.5
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 850.213 126.590 -0.139 0.067
第二層 14.18 742.666 234.138 -0.274 0.128
第三層 21.27 673.652 303.152 -0.372 0.170
994.323
第四層 28.36 614.001 362.803 -0.464 0.207
C0-C = 12.725 θ + 24.903,R2 = 0.9741 ln(C/C0) = -0.0164 θ - 0.0175,R2 = 0.9907
1-(C/C0)0.5 = 0.0073 θ + 0.011,R2 = 0.9834 最大去除效率 37.12%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 1096.424 68.760 -0.061 0.030
第二層 14.18 1028.689 136.494 -0.125 0.060
第三層 21.27 958.462 206.722 -0.195 0.093
1202.933
第四層 28.36 908.436 256.748 -0.249 0.117
C0-C = 9.1884 θ + 3.4533,R2 = 0.9969 ln(C/C0) = -0.0089 θ + 0.0005,R2 = 0.9986
1-(C/C0)0.5 = 0.0042 θ + 0.0007,R2 = 0.9980 最大去除效率 22.03%
進口 0 0 0 0
第一層 7.09 1486.414 146.384 -0.094 0.046
第二層 14.18 1376.893 255.904 -0.170 0.082 第三層 21.27 1278.798 354.000 -0.244 0.115 1561.135
第四層 28.36 1193.649 439.149 -0.313 0.145 C0-C = 15.316 θ + 21.905,R2 = 0.9887
ln(C/C0) = -0.011 θ - 0.009,R2 = 0.9964
1-(C/C0)0.5 = 0.0051 θ + 0.0057,R2 = 0.9931 最大去除效率 26.90%
表 13 穩定期,兩種人工濾料降解乙酸丁酯之(C0-C)/ln(C0/C)與 θ/ln(C0/C)關係式及相對應最大去除速率(Vmax)及飽和常數(Ks) 材質 (C0-C)/ln(C0/C)與 θ/ln(C0/C)關係式及 R2值 Vmax
(ppm/sec)
Ks
(ppm) 活性碳
人工濾料
(C0-C)/ln(C0/C) = 13.647 θ/ln(C0/C) - 27.893
R2 = 0.9819 13.647 27.893
竹碳 人工濾料
(C0-C)/ln(C0/C) = 13.605 θ/ln(C0/C) ¡ 34.249
R2 = 0.9733 13.605 34.249
表 14 穩定期,兩種不同材質人工濾料在不同平均進口濃度之擴散控 制零階反應速率常數 kd值
材質 平均進口濃度
C0(ppm) 1-(C/C0)0.5 v.s. θ 關係式及 R2值 反應速率 kd(sec-1) 97.409 1-(C/C0)0.5 = 0.0483 θ + 0.0291,R2 = 0.9812 0.0483 388.332 1-(C/C0)0.5 = 0.0210 θ - 0.0060,R2 = 0.9972 0.0210 764.012 1-(C/C0)0.5 = 0.0104 θ - 0.0079,R2 = 0.9886 0.0104 752.805 1-(C/C0)0.5 = 0.0086 θ + 0.0109,R2 = 0.9903 0.0086 790.145 1-(C/C0)0.5 = 0.0069 θ + 0.0074,R2 = 0.9943 0.0069 928.102 1-(C/C0)0.5 = 0.0061 θ + 0.0022,R2 = 0.9984 0.0061 1153.963 1-(C/C0)0.5 = 0.0070 θ - 0.0051,R2 = 0.9955 0.0070 1156.289 1-(C/C0)0.5 = 0.0068 θ + 0.0031,R2 = 0.9972 0.0068 1515.289 1-(C/C0)0.5 = 0.0065 θ + 0.0092,R2 = 0.9869 0.0065 活性碳
人工濾 料
1570.484 1-(C/C0)0.5 = 0.0062 θ + 0.0106,R2 = 0.9804 0.0062 98.356 1-(C/C0)0.5 = 0.0361 θ + 0.0984,R2 = 0.9307 0.0361 394.856 1-(C/C0)0.5 = 0.0245 θ - 0.0083,R2 = 0.9983 0.0245 786.861 1-(C/C0)0.5 = 0.0084 θ + 0.0085,R2 = 0.9943 0.0084 796.673 1-(C/C0)0.5 = 0.0081 θ + 0.0118,R2 = 0.9887 0.0081 937.688 1-(C/C0)0.5 = 0.0043 θ + 0.0057,R2 = 0.9882 0.0043 994.323 1-(C/C0)0.5 = 0.0073 θ + 0.011,R2 = 0.9834 0.0073 1202.933 1-(C/C0)0.5 = 0.0042 θ + 0.0007,R2 = 0.9980 0.0042 竹碳
人工濾 料
1561.135 1-(C/C0)0.5 = 0.0051 θ + 0.0057,R2 = 0.9931 0.0051
表 15 兩種不同材質人工濾料擴散控制零階反應速率(kd)與平均進口 濃度(C0)之關係式及相關統計檢定
低平均進口濃度區 (100-800 ppm)
高平均進口濃度區 (800-1600 ppm) 材質
kd與 C0關係式 統計分析 kd與 C0關係式 統計分析
活性碳 人工濾料
kd = -5.448¡10-5 C0 + 0.0495 R2 = 0.9350
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β<
0
t = -6.571<t 3,0.1= -1.638,拒絕 H0,表 示 kd與 C0為負相 關。
kd = -2.720¡10-6 C0 + 0.0102 R2 = 0.3705
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -1.879<t 6,0.1= -1.440,拒絕 H0, 表示 kd與 C0為負 相關。
竹碳 人工濾料
kd = -4.027¡10-5 C0 + 0.0402 R2 = 0.9999
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β<
0
t = -124.319<t 2,0.1= -1.886,拒絕 H0,表 示 kd與 C0為負相 關。
kd = -4.094¡10-6 C0 + 0.0105 R2 = 0.3935
當 α=0.1
H0:β≧0,H1:β
<0
t = -1.611<t 4,0.1= -1.533,拒絕 H0, 表示 kd與 C0為負 相關。
表 16 穩定期,兩種人工濾料降解乙酸丁酯之臨界去除能力,最大去 除能力及直線部份關係式
材質
臨界去除能力 (g-C/h-m3 packed
material)
最大去除能力 (g-C/h-m3 packed
material)
直線部份關係式 及 R2值 活性碳
人工濾料 97.441 122.627 EC = 0.8144 Load + 0.003
R2 = 0.9965 竹碳
人工濾料 87.428 116.648 EC = 0.7145 Load + 0.0063
R2 = 0.9515