鐵、錳氧化物顆粒特性

一般而言，攪拌強度與顆粒粒徑成反比之關係，當攪拌強度越大則顆 粒粒徑越小；反之則粒徑越大。圖4-6 ~ 8 為攪拌強度與顆粒粒徑之關係，

結果顯示鐵錳濃度比值對於顆粒粒徑之影響較小，影響粒徑之關鍵在於攪 拌強度，當攪拌強度為200 s^-1時粒徑皆大於400 μm；當攪拌強度為 600 s^-1 時粒徑約介於200 ~ 300 μm。換言之，攪拌強度與顆粒粒徑成反比關係，當 攪拌強度越強則顆粒粒徑越小，反之則顆粒粒徑越大。許多文獻指出，於 無機物之混凝系統中，膠羽粒徑與所施予之攪拌強度相關。若攪拌強度越 強，則作用於膠羽之剪力越大，導致膠羽之粒徑越小並且影響混凝之效率^(De

Boer et al.,1989^；Oles, 1992^；Spicer et al., 1996^；Serra et al., 1998^；Bizi et al., 2008)，故攪拌強度為決定顆

粒粒徑之主要關鍵。此外，雖然於過濾過程中，水樣體積逐漸減少，然而 顆粒粒徑並不會有太大變化。

為了進一步探討顆粒聚集之機制，而進行界達電位之量測，結果如圖 4-9 所示，攪拌 1.5 分鐘後，當攪拌強度為 200 s^-1時其界達電位值較小，攪 拌強度越大則界達電位值越接近零。大致上，置入氧化劑前後界達電位並 無明顯變化，皆維持於電中性範圍內，換言之，本研究中顆粒表面之靜電 排斥力極小，使得顆粒之間較易藉由碰撞及吸附作用進行聚集。

當攪拌強度為 200 s^-1時，由於轉速緩慢，氧化劑置入初期分散並不均 勻，導致水體中鐵離子氧化速率並不相同，故部分鐵離子先形成鐵氧化物

或氫氧化物。通常這類物質具有極大之表面積可吸附尚未氧化之鐵離子及 較小之顆粒物質或是氧化速率較慢之錳離子，故藉由碰撞作用可使顆粒粒 徑較大。

當攪拌強度為 400 s^-1時，因攪拌強度較強、所施予之剪力較大，使得 大顆粒經由碰撞後破碎形成小顆粒，故粒徑較攪拌強度為 200 s^-1小，當攪 拌強度為600 s^-1時，所施予於顆粒之剪力大於攪拌強度為400 s^-1之剪力，

故顆粒粒徑最小。然而，當鐵錳濃度比值為10:3 時，攪拌強度為 400 s^-1與 600 s^-1 之顆粒粒徑相當，其主因為錳離子濃度較高、所產生之顆粒數目較

多、增加顆粒間之碰撞機會，使得顆粒生長速率大於顆粒破碎速率，故兩 者之粒徑差距較小。

本研究中，攪拌強度及鐵錳濃度比值皆會影響顆粒之粒徑，當攪拌強 度較小時，由於施予顆粒之剪力較小，影響鐵、錳氧化物顆粒膠凝作用能 力有限，故顆粒粒徑較大；鐵、錳離子濃度比例越高時，由於顆粒數目較 多、碰撞機會較多，故粒徑較大，然而由實驗中可發現影響鐵、錳氧化顆 粒粒徑之關鍵為攪拌強度，鐵錳濃度比值影響較為輕微。

Fe:Mn=10:0

Time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

Particle size-d 50 (m)

0

Particle size-d 50 (m) 0

Fe:Mn=10:3

Time (min)

0 5 10 15 20 25 30 35

Particle size-d 50 (m)

0

Zeta Potential (mV)

-10