過氧化氫添加量對反應程序之探討

在本節中，將探討不同過氧化氫添加量對整個反應程序的影響，其中主 要探討的項目有礦化速率、過氧化氫濃度變化，而這些結果的呈現，可以讓 我們更加了解反應程序進行的模式。

4.2.7.1 過氧化氫添加量對 RB5 礦化速率之影響

圖 4-27 是將不同濃度的過氧化氫，依一定速率添加入反應器與臭氧反 應，並分析其礦化速率，與未加入過氧化氫的實驗數值進行比較，可以明顯 發現在加入過氧化氫後礦化效率提升，當過氧化氫添加量由無添加提升至 0.6×10^-4 mol/min 時，礦化效率有明顯的提高，但之後過氧化氫添加量提昇至 1.8×10^-4 mol/min 時，礦化效率並沒有明顯的提高。

而透過假一階模式，可以將反應的趨勢數值化，如此一來便可以更精確 了解添加量的影響，如圖4-28 與表 4-7 示，當添加量提升至 0.6×10^-4 mol/min 時，反應速率常數也由無添加的0.0113 cm^-1上升至0.0420 cm^-1，但當添加量 再持續增加時，其數值卻無明顯變化，因為過量的過氧化氫會反向捕捉臭氧 與氫氧自由基，限制反應速率。因此我們可以確定在本反應中最佳之過氧化 氫添加量為0.6×10^-4 mol/min。因此在本研究中將過氧化氫最佳添加量訂在 0.6×10^-4 mol/min。過氧化氫的最佳添加量對於實驗來說是很重要的，過量的 添加藥劑有時不會帶來任何好處的，還會增加額外的成本與風險。

Tizaoui 等人(2007)利用過氧化氫催化臭氧處理垃圾掩埋場滲濾液，在實 驗中發現過氧化氫搭配臭氧可以有效的減少滲濾液中COD 數值，當過氧化 氫添加2 g/L 時有優異之效果，但是當氧化氫添加 6 g/L 時，其增進效果並

Yu 等人(2006)利用過氧化氫催化臭氧分解 2,4-二氯苯氧乙酸，在經過實 驗後，發現利用過氧化氫/臭氧程序分解 2,4-二氯苯氧乙酸具有優異之效果，

當過氧化氫與臭氧莫爾比為0 時，其分解率為 30 %，但當莫爾比提升至 0.3 時，其分解率提升至45 %，有明顯之增進效果，但是當莫爾比提升至 0.6 與 1.2 時，其分解率差異並不大。

Reaction time (min)

0 20 40 60 80 100 120

[TOC]/[TOC]0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 0.0x10^-4 mol/min

0.125x10^-4 mol/min 0.3x10^-4 mol/min 0.6x10^-4 mol/min 1.2x10^-4 mol/min 1.8x10^-4 mol/min

圖4-27 不同過氧化氫添加量之 RB5 礦化速率圖 ( RB5 = 50 mg/L ，SiO2/Fe3O4 = 0.1g/L，

T = 293 K，pH value=3，dC(O )/dt = 3.0×10^-4 mol/min。)

Reaction time (min)

0.0x10^-4 mol/min 0.125x10^-4 mol/min 0.3x10^-4 mol/min 0.6x10^-4 mol/min 1.2x10^-4 mol/min 1.8x10^-4 mol/min

圖4-28 不同過氧化氫添加量之 RB5 礦化動力模式圖

表4-7 過氧化氫添加量對 RB5 礦化速率常數之影響

過氧化氫添加量(mol/min) 總有機碳移除速率常數 ktoc

(min

)

0.0 0.0113 0.913 0.125×10

0.0245 0.942

0.3×10

0.0332 0.964 0.6×10

0.0420 0.979 1.2×10

0.0475 0.971 1.8×10

0.0454 0.951

( RB5 = 50 mg/L ，SiO2/Fe3O4 = 0.1g/L，T = 293 K，

pH value=3，dC(O3)/dt = 3.0×10^-4 mol/min，pH value=3。)

4.2.7.2 過氧化氫添加量對 H

O

濃度累積之影響

由於臭氧分子與 RB5 優異的反應速率，由圖 4-29 也可以明顯看出，當 在低濃度時其過氧化氫的濃度累積情形並不明顯，但隨著過氧化氫添加濃度 提升，可以明顯看出其累積的濃度也有所增加，但當反應進行至後半段時，

可以明顯看到其累積濃度下降，推測可能是因為SiO2/Fe3O4/H2O2/O3程序 中，所產生之氫氧自由基、超氧分子等氧化劑，因目標物濃度過低難以攻擊，

所以反向消耗過氧化氫。

Reaction time (min)

0 20 40 60 80 100 120

H2O2 concentration (mg/L)

0 5 10 15 20

0.125*10-4 mole/min 0.3*10-4 mole/min 0.6*10-4 mole/min 1.2*10-4 mole/min 1.8*10-4 mole/min

圖4-29 不同過氧化氫添加量之過氧化氫累積圖 ( RB5 = 50 mg/L ，SiO2/Fe3O4 = 0.1g/L，T = 293 K，