不同材料去除Zn 2+ 試驗

初步試驗中，分別製備出不同世代之磁性奈米顆粒材料及零價鐵金 屬顆粒進行去除 Zn²⁺之試驗。使用材料為 0.5 g，試驗環境以 pH 7 及重 金屬濃度 50 mg/L 做為初始參數。

實驗結果可以由圖 4.13 觀察出，當試驗環境於 pH 7，Zn²⁺濃度為50 mg/L 時， MNP-G3 及 MNP-G5 去除效率都可達 80 %，而且可以發現 反應皆在短時間 (約 1 hr) 就有極佳效果，但單純使用磁性奈米顆粒 (MNP)，雖然也是在短時間內就有去除效果，不過去除效率約只有 30

%，去除能力明顯不如 MNP-Gn，結果證實奈米樹狀高分子複合磁性金 屬有利於重金屬之去除，且和Xu and Zhao 在 2005 年所提到 Dendrimer 快速去除能力之特性相符合。

此外，提高 Dendrimer 世代數，理論上末端官能基群數量會越多，

可以提供更多反應位址，更有助於金屬之去除，但文獻中提到 (Yinhui, 2005)，在相同試驗系統中，較高世代的高分子材料，因為其表面官能基 過多，可能導致反應之 NH2 過度擁擠、交錯，反而會降低重金屬的去除，

且會降低金屬離子儲存於其中孔洞之可行性，故選擇適合世代之高分子 材料亦是本試驗著重要素之一。

Time (hr)

0 5 10 15 20 25

C/C0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

1.0 MNP 0.5 g

MNP-G3 0.5 g MNP-G5 0.5 g

圖4.13 磁性奈米顆粒及高分子材料對重金屬 (Zn²⁺) 去除關係圖 (MNP/MNP-Gn = 0.5 g, Conc. = 50 mg/L, pH = 7, 25 ℃)

據文獻提到 (陳等, 2005)，零價鐵金屬確實有能力吸附及可以還原金 屬之能力，故本試驗除了使用磁性奈米顆粒外，也使用零價鐵 (Zero Valent Iron, ZVI) 進行重金屬 Zn²⁺去除試驗，並測試其再利用之效率。

首先配製 50 mg/L Zn²⁺溶液並加入 ZVI 0.5 g、pH 7、25 ℃下進行試 驗，結果由圖4.14 發現，ZVI 有極佳之去除效率，經過 4 小時試驗去除 率可達 95 %以上，和圖 4.13 複合高分子材料 (MNP-Gn) 相較下，去除 能力明顯較佳，且於短時間便能去除大部分重金屬離子。

雖然再次加入 50 mg/L 重金屬 Zn²⁺亦有相當好的去除效率，但是在

脫附過程中，因水中氫離子增加，導致水溶液 pH 值下降，使 ZVI 於水 體中容易氧化且易由元素態轉換成離子態，造成整個批次系統中水體顏 色由黑色轉變成黃褐色。文獻 (連等, 2004)提到，利用 ZVI 吸附 As 試 驗中也發現，砷與零價鐵表面之吸附或沉澱反應相當快速，可以有效去 除水中砷金屬，但此步驟屬於一不可逆化學反應，故於後續再利用之可 行性並不適用，加上本試驗之脫附劑使用 HCl，除了脫附效果只有 0.82 mg/L (理論完全脫附為 50 mg/L)，並對於 ZVI 會造成金屬腐蝕作用。爾 後利用磁選分離時，也因吸附材料表面性質改變，進而不易磁選回收，

回收效率也大幅下降。

Time (hr)

0 2 4 6 8 10

C/C0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

圖4.14 ZVI 去除重金屬之影響關係圖 (ZVI = 0.5 g, Conc. = 50 mg/L, pH = 7, 25 ℃)

另一方面，利用複合 MNP-G5 相同方法，進行 ZVI 改質程序 (合成

現象。試驗操作環境相同設定為ZVI-G5 0.5 g、Zn²⁺ 50 mg/L、pH 7、25 ℃，