第四章 結果與討論
4.2. 電化學地質氧化試驗
4.2.3. 電位坡降對於處理效率之影響….
在地質氧化技術中，藉由上述實驗制定本實驗中最適操作電極以及 操作流質及濃度，進而改變電位坡降，試著去探討在電位坡降為1及3 V/cm 之條件下是否會對BPA之處理效率有所影響，本實驗是操作電極為RT，操 作流質及濃度為NaCl 0.2 M，處理時間為五天。
(1.)試體之 pH 變化
Test 43~44實驗結果如圖4.57所示，土壤之原始pH為8.5，試驗結束之 後依電位坡降1、2及3 V/cm之近陽極端之pH分別為3.8、3.2及2.9，而 近陰極端之pH為11.8、12.5及13.1，實驗結果顯示出高電位坡降會造成較 強烈之水解反應，進而使兩極端 之pH反應較為劇烈，產生大量之氫離子 以及氫氧根離子，而土體pH變化則差異較不明顯。
(2.)電滲透流係數(K
e
)與電流密度之變化Normalized Distance from Anode to Cathode initial pH 8.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
pH
0 2 4 6 8 10 12 14
1 V/cm (Test 43) 2 V/cm (Test 11) 3 V/cm (Test 44)
圖4.57 電位坡降對於 BMOEEK/0.2 M NaCl 系統中土壤 pH 之影響 (BPA:20 mg/kg; Potential gradient:2 V/cm; Duration:5 days)
試驗之土壤試體PV約為60cm
3
，Test 43及44電滲透流係數(Ke
)係經由 處理過程中每12小時收集電滲透流量後透過式4.9計算求得，以RT為操作 電極之條件下，操作流質為0.2 MNaCl，K
e
隨著電位坡降之提升而增進，1 V/cm之Ke
為2.82 x 10-6
cm2
/V-s，3 V/cm之K
e
為4.66x 10-6
cm2
/V-s(表4.6)，隨著供給之電位坡降提升之情 形，電滲透流亦隨之增加。Test 43及44試驗之電流密度結果如圖4.58所示，使用RT電極之條件降 可以達到12.1 mA/cm
2
，而隨著處理時間經過24小時，電流密度隨之下 降，而在高電位坡降其下降趨勢較為劇烈，應是由於其電化學效應較為強Processing time (hr)
0 20 40 60 80 100 120
Current d e nsity (mA /cm 2 )
0 2 4 6 8 10 12 14
1 V/cm(Test 43) 2 V/cm(Test 11) 3 V/cm(Test 44)
圖4.58 電位坡降對於BMOEEK/0.2 M NaCl系統中電流密度之影響 (BPA:20 mg/kg; Potential gradient:2 V/cm; Duration:5 days) 烈，土壤中之金屬離子較易產生氫氧化物沉殿所致。
(3)土壤 BPA 分佈情形
Test 43~44於試驗五天之後，土壤內各部份之BPA濃度分佈情形如圖 4.59，於近陽極端之濃度8.3~10.1 mg/kg，隨著電位坡降下降而於陽極槽 產生之電化學降解能力有所下降，應是由於提供之位能較低所致處理效率 下降，而隨著電位坡降提升其土壤管住內之BPA濃度較高，應是由於強烈 之電滲透流，致電滲透流大於BPA之脫附效率，因此處理效率隨之下降，
試驗結束之後土壤管柱內距離陽極槽約5.2公分處其BPA濃度為4.8~5.8 mg/kg，較兩極端為低，顯示出於不同電位坡降之條件，BPA往陰陽兩極 移動，應是由於試驗過程產生之電滲透流帶動BPA往陰極以及BPA進行離
Normalized distance from anode to cathode
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
BPA (mg/kg)
0 5 10 15
20 Test 43 (1 V/cm) Test 40 (2 V/cm) Test 44 (3 V/cm)
圖4.59 電位坡降對於BMOEEK/0.2M NaCl系統中 BPA於土壤管柱之殘留濃度剖面圖
子遷移往陽極集中，導致於管柱中間其BPA濃度為最低。
(4)BPA處理效能
Test 43及44實驗結果如圖4.60所示，在使用RT電極之條件下，操作流 質為0.2 M NaCl，調整電位坡降為1 V/cm以及3 V/cm皆呈現下降之趨勢，
氯化鈉濃度提升而下降，0.1 M之氯化鈉可達到67.3%之處理效率，1 V/cm 之電位坡降其處理效率為60.1 %，而 3 V/cm之電位坡降其處理效率為55.8
%，電位坡降為1 V/cm之條件，由於其電位坡降太低，以至於無法產生足 夠之電化學效應趨動電極降解以及移除BPA，以至於處理效果下降，而電 位坡降為3 V/cm時，由於電位坡降供給之能量太強，以至於電滲透流太過 於強烈，使電滲透流率大於BPA於土壤之脫附速率，使得處理效果亦下 降，而且於電力耗損增加之情形下，處理效率並無提升，因此在此實驗可
Test 43 Test 41 Test 44 C/ C 0 X 1 00%
0 20 40 60 80 100
Degradation Removal Residual
39.9% 33.2% 44.4%
22.5%
2.6%
5.3%
37.6% 64.2% 50.3%
圖4. 60 電位坡降對於BMOEEK/0.2 M NaCl系統BPA濃度分佈之影響 (BPA:20 mg/kg; Potential gradient:2 V/cm; Duration:5 days)
力耗損亦隨著電位坡降增加而提升，在位坡降為3 V/cm時電力耗損701.4 判斷電位坡降為 2 V/cm 為較佳之操作條件。