第四章 結果與討論
4.2. 電化學地質氧化試驗
4.2.5 電極接觸面積對於處理效率之影響
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、操作流 質及濃度及最佳電位坡降，處理時間為5天之條件下，改變電極接觸面積，
探討是否會對BPA之處理效率有所影響，本實驗操作電極為RT，操作流質 及濃度為NaCl 0.2 M，電位坡降為 2 V/cm，處理時間為5天。
(1.)試體之 pH 變化
Test 48~49試體之pH實驗結果如圖4.65所示，土壤之原始pH為8.5，處 理時間為5天，電極接觸面積6.03 cm
2
(Test 48)及8.04 cm2
(Test 49)之近陽極 端之pH分別為2.9及2.7，陰極端之pH為12.9及13.4，結果顯示出隨著增加 電極接觸面積之pH變化亦較為劇烈，應是由於在兩極槽進行較為強烈之 電解水之反應所致，顯示出增加電極接觸面積使土體之pH變化較為劇烈。(2.)電滲透流係數(K
e
)與電流密度之變化試體之土壤管柱PV約為60cm
3
，Test 48~49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0.2M NaCl，電位坡降為2 V/cm，處理5天，電極 接觸面積為6.03及8.04 cm2
，Ke
分別為4.52 x 10-6
cm2
/V-s、4.95 x 10-6
cm2
/V-s (表4.6)，顯示出在相同處理時間內其電滲透流隨著電極接觸面積 增加提升之原因，因是由於增進了電極接觸面積致產生較強烈之電化學反 應，產生較強烈之電滲透流。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 16
4.02 cm
2(Test 40) 6.03 cm
2(Test 48 ) 8.04 cm
2(Test 49)
圖 4.65 電極接觸面積對於 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)
Test 48~49試驗結果之電流密度結果如圖4.66所示，使用RT電極之條 件下，操作流質為0.2 M NaCl，電位坡降為2 V/cm之狀況下處理時間5天 可發現隨著電極接觸面積之增加，由於其所產生較強烈之電化學機制，致 隨著電極接觸面積提升而增加，而電流密度於24小時達到最高峰，隨著處 理時間增加隨之下降，應是由於土壤內之金屬離子產生沉澱造成阻塞。
(3)土壤 BPA 分佈情形
Test 48~49於試驗五天之後，土壤內各部份之BPA濃度分佈情形如圖 4.67，於近陽極端之濃度7.0~8.3 mg/kg，隨著電極接觸面積提升有所下 降，應是由於提升電極之接觸面積同時亦會增進電化學反應之能力致處理
Processing time (hr)
0 20 40 60 80 100 120
C u rre n t d e n s ity (m A /c m 2 )
0 2 4 6 8 10 12 14
4.02 cm
2(Test 40) 6.03 cm
2(Test 48) 8.04 cm
2(Test 49)
圖4.66 電極接觸面積對於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)
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 40 (4.02 cm2) Test 48 (6.04 cm2) Test 49 (8.06 cm2)
圖4.67 電極接觸面積對於BMOEEK/0.2M NaCl系統中 BPA於土壤管柱之殘留濃度剖面圖
效率提升，而隨著電極接觸面積提升至8.06 cm
2
處理效率無顯著之提升，應是由於產生強烈之電滲透流，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3.7~2.0 mg/kg，較兩極端為低，顯示出於不同電極接觸面積之 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 48~49之BPA處理效能實驗結果如圖4.68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2 V/cm進行5天之試驗，
試驗結果顯示出隨著電極接觸面積之增加，BPA之處理效率亦隨之提升，
接觸面積為6.03 cm
2
(Test 48)達到73.3 %之處理效率其中降解率為65.4%，而將接觸面積繼續增加到8.04 cm
2
(Test 49)，發現處理效率僅上升1.3 % 且降解率為67.3%，顯示出增加電極接觸面積提升處理效率之能力有限，應是由於其產生太強烈之電滲透流大於BPA於土壤之脫附速率，以至於增 加電極接觸面積並無顯著之提升處理效率，而電力耗損則隨著接觸面積增 加而上升，6.03 cm
2
及8.04 cm2
處理時間之電力耗損分別為721.5及753.6kwh/m
3
。4.2.6小結
33.2% 26.7% 25.4%
6.6%
7.9% 7.3%
60.2% 65.4% 67.3%
Test 40 Test 48 Test 49
4.02 cm2 6.03 cm2 8.04 cm2
圖4.68電極接觸面積對於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)
1.藉由不同操作流質濃度之電化學地質氧化試驗，結果顯示雖然鹼性
及701.4 kwh/m
3
，綜合處理效率及電力耗損之結果，在本實驗中電位坡降 2 V/cm有效之結果。3.不同處理時間之電化學地質氧化試驗其結果顯示，在不同時間之電 滲透流率有很大之差異，顯示出隨著時間增加，土壤中產生金屬之氫氧化 物沉澱造成阻塞，而在處理時間為1、3、5及7天，其對BPA之處理效率分 別為37.3 %、49.4 %、66.8 %及68.3 %，電力耗損分別為168.4 kwh/m
3
、 381.4 kwh/m3
509.4 kwh/m3
及699.1 kwh/m3
，因此考慮電力耗損以及處理效 率，在本實驗中5天為較理想之實驗天數。4.不同電極接觸面積之電化學地質氧化試驗結果顯示，隨著電極接觸 面積增加，由於其產生較為強烈之電化學機制，因此形成較強烈之電滲透 流，因此隨著電極面積4.02 cm
2
增加到6.03 cm2
，處理效率從66.8 %增進到 73.3 %，而電極接觸面積從6.03 cm2
增進到8.04 cm2
，處理效率僅提升1.3%，顯示出提升電極面積增加處理效率之能力有限，隨著面積增加之過程 陽極槽形成較強烈之氧化反應，使BPA之降解率隨著面積增加至8.04 cm