電動力技術影響因子

電動力技術處理之優勢係其於低滲透性土壤同樣可產生移除之 效用，而對於溶解度低或不溶性之有機物，則可使用其電化學反應機 制或使用操作流質界面活性劑、EDTA(Zhou et al., 2004；Giannis et al., 2009) 、檸檬酸和乳酸(Zhou et al., 2005)等，對於疏水性有機污染物

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其因具有高親脂之特性，容易與土壤之親合，以利於電動力反應之進 行；檸檬酸和乳酸等酸性流質可使重金屬呈離子狀態，使之容易在土 壤中移動，且其具可被生物分解之特性不致造成土壤二次污染，因此 而逐漸被應用於電動力實場整治 (Kim and Lee., 1999；Zhou et al., 2006；Zhou et al., 2004)。

2.5.2 電極材料

電極為欲施加電場於水/土壤之介質，其材料不限於金屬，大致會 使用不同類型之電極作為反應施加電場之介質，其材質如石墨、金屬 材質、良導體等。一般可區分為三類電極：第一類為金屬電極不鏽鋼 棒、鈦棒(Huang et al., 2008；Lee et al., 2012)；第二類電極為複合電 極，以金屬電極為基質於外層塗佈覆蓋另外一種金屬或氧化物，於通 以電流時達到電催化之成效(Huang et al., 2008；Flores er al., 2012)；

第三類電極為惰性電極，如石墨棒(藉由自由電子移動而導電)亦屬此 類(蔡在唐, 2003；Giannis et al., 2009；Mendez et al., 2012)。

圖 2.2 電泳作用示意圖(劉等，1998)

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其中較常被使用的為金屬電極及複合電極，其因係擁有較多自由 電子，具較高之導電性，應用於處理污染物時有較高之電流及強烈反 應，電化學特性較強之緣故；此技術已被成功應用在環境賀爾蒙及其 他類似結構物(Kim et al., 2005)、含氯有機物之處理及重金屬土壤之處 理等。

Agnew et al. (2011)利用鋼條為電極，對放射性污染物鈽(Pu)進行 電動力實場整治，電位坡降為 0.08 V/cm，經過 60 天整治時間，土壤 中污染物鈽之濃度皆降至 1.7 Bq/G (放行值)以下。

Gent et al. (2004)利用不鏽鋼棒為陰極，陽極則以鈦空心管外層鍍 銥(防止氧化)為陽極電極，於電動力整治達 20 天時發現，由於電位 坡降過高(0.065 V/cm)導致陽極電極氧化，而後降低電位坡降(0.045 V/cm)，至 118 天整治後 Cr 及 Cd 金屬去除料率可達 78%及 70 %。可 得知電極之腐蝕主要發生在陽極，因此陽極則選用抗腐蝕性較佳之鈦 金屬且於外層鍍上耐腐蝕銥金屬(Huger and Osuch, 2005)，可有效防止 陽極電極腐蝕速率，達減少成本耗用之目的。

Zhou et al. (2006)實場整治中以不鏽鋼棒為陰/陽極電極，其電位 坡降為 0.875 V/cm，經電動力整治達 140 天後發現土壤中污染物 Cu 去除效率可達 76 %。

Lee et al. (2012)實場整治中以不鏽鋼棒為陰/陽極電極，電位坡降 為 1.0 V/cm，以電動力技術去除土壤中重金屬 Cu 及 Pb，經 80 天整 治後 Cu 及 Pb 金屬去除效率分別為 39.5±35 %及 63.8±12 %。

綜上分析，重金屬污染場址較常以金屬電極(Ti、Steel)為電極，

其中金屬基材之特性為電極導電性較高，且應用於實場整治後，成本

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為主要考量因素；電動力實驗中，電極腐蝕主要發生在陽極槽中，其 因係電化學腐蝕造成，而腐蝕速率主要又受電位坡降大小影響，因此 電位坡降及陽極通常電極選用皆是主要影響成本因素，而電極則以較 不易受腐蝕之金屬為電極，當考量價格之後，則以不鏽鋼(SUS 316) 及 Ti 金屬為優先選擇，而後則根據電位坡降選用達降低成本之目的。

2.5.3 電壓及電流強度

Zhou et al. (2004)應用不鏽鋼棒電極去除銅污染土壤，應用電壓分 別為 1、2 V/cm，整治時間為 900 hrs，在電位坡降為 2 V/cm 時，去 除效率可達到 81%，相對的電位坡降為 1 V/cm 之條件下，去除效率 只有 50%，顯示出於電化學反應過程，不同之電位坡降除造成電極腐 蝕影響，亦會影響污染物去除效率之成果。

Buchireddy et al. (2009)利用電動力法處理銅、鉻、砷污染土壤，

其分別以 5.9、2.9、1.5 mA/cm²電流密度之整治 15 天後，土壤中的 銅、鉻及砷去除效率分別可達 65 %、72 %及 77 %，其結果顯示電流 的增加會促使氫離子產生速率加快，進而促使土壤中重金屬在不同 pH 環境下脫附，藉由電遷移往陰極或陽極移動。

Reddy et al. (2011)利用電動力法處理受五氯苯污染之黏土(100 mg/kg)，改變操作流質(去離子水、含碳酸氫鈉、氯化鈣、氯化鎂等 電解質溶液及緩衝溶液)、電位坡降(1-2 V/cm)及操作流質是否循環，

其得之結果顯示當施加高電壓時，可有效增進電滲透流之流速，並提 高五氯苯移除效率，處理效率亦受操作流質及土壤狀態影響，例如 pH、離子強度、電解質操作流質及土壤種類，最終去除效率可達 58-78

%。

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2.5.4 土壤組成

土壤在施加電場下會有吸附、溶解、沉澱、氧化及還原等反應情 形發生，因此，土壤的組成亦會影響到電動力的效果。電動力法復育 技術常受到土壤性質的差異，而有不同處理成效，其中包括土壤質地、

pH 值、風化程度、礦物型態等因素影響；另有研究發現，若土壤碳 酸鹽含量較低時有助於土壤表面脫附並隨電滲透流移出土體(Reddy et al., 1997)。

Polcaro et al. (2007)於研究中指出黏質土壤之滲透性較低，以致電 滲透流效應相對較差，於使用高嶺土及黏土進行二氯酚之去除試驗，

要比砂質土壤所需消耗之電力高，結果顯示在相同條件下高嶺土可達 90 %之去除效果，黏質土壤僅有 35 %，因此不同土壤質地亦會影響 污染物之移動性及後續實驗耗用之電量。

Reddy and Parupudi. (2008)於研究中利用高嶺土及冰磧土進行實 驗，試驗結果顯示，高嶺土 pH 值由陽極至陰極呈現 2-12 左右，明顯 因氧化還原反產生氫離子及氫氧離子造成，而冰磧土則因具高碳酸鹽 緩衝能力之緣故，其土壤整體 pH 值呈現 > 8 之鹼性環境；pH 值的 變化即影響金屬污染物與土壤間的吸脫附、溶解及沉澱關係，因 pH 值之緣故，金屬陽離子在高嶺土陰極端產生金屬沉澱物沉澱，而冰磧 土則因土壤整個呈現鹼性環境，金屬陽離子在土壤各區塊中即發生沉 澱，因而限制污染物遷移，造成阻塞，導致冰磧土去除效率較高嶺土 低。