第四章 結果與討論
4.6 電化學地質氧化三維實驗
4.6.2 電極組合方式影響
本研究主要探討三維模組實驗中，將 4.7.1 節所探討之兩種蜂巢 狀處理單元以不同方式之組合，其系統單元參照 3.8.4 節，對於相同 體積之土壤進行處理效果之比較，探討 3 個蜂巢結構排列之影響，最 後，組合 7 個蜂巢狀排列進行三維模組放大(scale-up)實驗，並探討處 理時間對其效果之影響。
4.6.2.1 土體 pH 值變化
Test G3 及 Test G4 將三個蜂巢狀結構之電極排列進行組合，針對 範圍為 40 cm x 30cm x 5cm，以線性及集中式作為基礎，排列出不同 結構進行探討。針對受 TCS 污染之土壤進行整治，經過 10 天處理後 觀察其土體 pH 值變化情形，量測結果繪製如圖 4.41 及圖 4.42 所示。
Test G3 為線性方式排列之 Unit 3 實驗組，見圖 3.6，Layer A 之 pH 值介於 6.1~8.6 之間，靠近陰極處偏酸性，遠離則趨向中性，而 Layer B 趨勢與 Layer A 大致相同，pH 值介於 5.5~8.6 間，平均 pH 值分別 為 6.87 及 6.63，差異並不明顯。
Test G4 為集中式排列之 Unit 4 之實驗組，見圖 3.6，由 Layer A、
B 層可以看出明顯的趨勢，中間 pH 有增加之情形，由於僅於陽極添 加氧化劑，因此對於整個系統而言仍為 DI water 作為主要之操作流質，
pH 分布趨於中性，而與集中分布有所不同，線性分布於中央應為陽 極之電極所測得之土體 pH 介於 8.05~7.7 間，推測原因為由兩側中央
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圖 4.41 三個蜂巢狀縣性排列之土體 pH 值分佈圖(Test F3, Unit 3) (a)Layer A；(b)Layer B
(a)
(b)
★: Peripheral electrode well
●: Central electrode well
pH
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圖 4.42 三個蜂巢狀集中排列之土體 pH 值分佈圖(Test F4, Unit 4) (a)Layer A；(b)Layer B
(a)
(b)
★: Peripheral electrode well
●: Central electrode well
pH
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陽極之蜂巢結構所匯集之電滲透流，影響到中央為陰極之區域，使 pH 有所提升。
4.6.2.2 電滲透係數(K
e)及電流密度變化
針對 Test G3 及 Test G4 進行電滲透流率及電滲透係數變化之觀察，
發現電滲透流率分別為 3.6×10-4 cm3/s、7×10-4 cm3/s，而電滲透係數分 別為、3.09×10-6 cm2/V-s、4.6×10-6 cm2/V-s，可以發現在同樣蜂巢狀結 構為 2 個(1A6C)及 1 個(1C6A)組合之情形下，線性(Test F3)及集中式 排列(Test G4)，其電滲透流為集中式較高，原因為電場較為靠近，因 此匯流效果較為提升所致。
Test G3 之電流密度變化如圖 4.43 所示，以三個蜂巢狀結構中央 之電極進行量測，分為 W1、W2、W3，可以發現電流密度於 12 小時 分別達到峰值 0.1 mA/cm2、0.2 mA/cm2、0.15 mA/cm2，而於 10 天處 理後漸趨平穩顯示其可解離離子之減少。
Test G4 之電流密度變化如圖 4.44 所示，同為三個蜂巢狀結構，在改 變排列方式進行比較之模組實驗，由於集中式排列對於其土體 pH 值 於中央產生較鹼之情形，可能加速土壤中金屬離子沉澱之情形，使電 流值降低所致。
4.6.2.3 土體 TCS 殘留濃度分布情形
Test G3 及 Test G4 土體 TCS 殘留濃度分布情形如圖 4.45 及圖 4.46 所示，分別依照 0~2.5cm 及 2.5~5 cm 分成 Layer A 及 Layer B，以便 進行平面及垂直方向之觀察，並比較線性、集中型三個蜂巢狀結構組 合對土體 TCS 殘留影響。
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圖 4.43 三個蜂巢狀排列之電流密度與時間分佈圖(Test G3, Unit 3)
圖 4.44 三個蜂巢狀排列之電流密度與時間分佈圖(Test G4, Unit 4)
(a)
(b)
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Test G3 為三個蜂巢狀之線性排列，由圖 4.45 可看出，其上層土體之 平均濃度為 350.2 mg/kg，下層土壤平均濃度為 284.2 mg/kg，於兩層 土壤皆可觀察出由陽極電極井(W1~W6)往土體中央 TCS 濃度有明顯 下降情形，其濃度分別為 175.3 mg/kg、150.7 mg/kg，主要原因為電 滲透流由縣性排列兩側將 TCS 匯集至中央移除所導致。
圖 4.46 為電極排列為 Test G4 之土體 TCS 分布情形，相較線性排 列，此處所使用之排列方式為集中型，由平均土體觀察出其對於 污染物之處理效果較佳，土體平均濃度於兩層分別為 194 mg/kg、
158.5 mg/kg，上層濃度較高，主要由於孔隙水蒸散使污染物向上移動 所致(Vieira dos Santos et al.,2016)。