EO鏈之降解與去除機制比較

在經過連續照光11 小時之後，大部分長鏈物質(n=10~15)均被降 解成較中、短鏈。NP-9 於光催化降解處理前 n=1~4、5~9 與 10~15 原

始比例分別為 12.4%、67.7%與 29.9%，由表 4.6 發現經 11 小時光解 反應後，主要組成以較短鏈(n=0~4)為主，由此結果確認光催化明顯 有助益於 NPnEO 之降解，而長鏈者會優先被降解為短、中鏈部分，

使得在短、中鏈部分較不易了解其降解之情況。圖 4.19 顯示不同光 催化劑種類對於 NP-9 之 EO 降解情形。且由表 4.6 發現，NP-9 經過 光催化處理後，可將其降解成 NP，從整體光催化系統實驗中，檢測 出NP 之濃度約為 1.32-4.75 mg/L。

當TiO₂:CNT=10:1(Test 4)時，NPnEO(n=10-15)尚佔 2.2%，隨著 TiO₂:CNT比例增加至 100:1，長鏈EO已完全降解，中鏈EO者由 67.3%

降低至12.2%，而短鏈EO由 30.5%提昇至 87.8%。而單獨以TiO2 為光 催化劑(Test 3)進行實驗，其長鏈EO已降解完全，但中鏈EO之降解情 形不若複合光催化觸媒為佳，尚佔 43.4%，因此導致EO短鏈佔 56.7%，遠較TiO₂/CNT觸媒比例為高。Test 4-5 去除率僅為 60.2 與 65.3%，其所收集到之NP質量約為 8.0-8.6 mg，相對於其他者來得低。

不同pH環境下NP-9 降解後EO鏈分佈繪如圖 4.20 所示，Test 10-15 分別為pH=2-11 環境下，經 0.17 mW/cm²光強度照射處理 11 小時後之 結果。就整體來觀察，經光催化處理後長鏈部分完全被降解成中、短 鏈，而當pH於愈酸性環境下愈有利於NP-9 之中、長鏈EO降解成短 鏈，Test 10 (pH=2)、Test 11 (pH=3)與Test 12 (pH=5)中組成皆為短鏈 為較多，分別佔總量之65.3%、65.6%與 60.4%。Test 13 (pH=7)、Test 14(pH=9)與光催化實驗中Test 16-27，降解速率較為快速，系統中所 殘留之NP-9 皆以短鏈為主。當NP-9 初始濃度高達為 200 mg/L時 (Test 24)，導致光催降解較慢，而Test 25 係因為光催化

12.40%

56.60%

30.50% 33.10%41.20%

74.80%85.60% 87.80%

67.70%

43.40%

67.30% 66.90%

58.80%

25.20%14.40% 12.20%

29.90%

Blank Test3 Test4 Test5 Test6 Test7 Test8 Test9

n=10-15 n=5-9 n=0-4 NPnEO

圖 4.19 不同催化劑對NP-9 降解後EO鏈分佈圖 ([NP-9]=100 mg/L、Light intensity=0.34 mW/cm²、pH=5)

12.40%

65.30% 65.60% 60.40%

49.50% 46.20% 45.30%

67.70%

34.70% 34.40% 39.60%

50.50% 53.80% 54.70%

29.90%

Blank Test10 Test11 Test12 Test13 Test14 Test15

n=10-15 n=5-9 n=0-4 NPnEO

圖 4.20 不同pH環境下對NP-9 降解後EO鏈分佈圖

([NP-9]=100 mg/L、Light intensity=0.17 mW/cm²、TiO₂:CNT=50:1)

劑量較少，光催化系統可作用之活化位置較少，導致降解速率較慢。

而相同之情形亦發生於 Test 25-27 當複合光觸媒量愈多時愈有利於 NP-9 降解，致完全轉化為短鏈與 NP(Test 28 及 29)，而當光觸媒量僅 為 25 mg 時，尚約有 12.9%之中鏈 EO 物質尚未降解成短鏈 EO。於 各pH 環境下，經過 11 小時照光後均於系統中可偵測到 NP 之濃度，

由液相與光催化劑中所收集之NP 總量約於 13.5-17.1 mg。

Test 15(pH=11) 其短鏈分別佔總量之 49.5%、46.2%與 45.3%，隨 著pH升高，被降解成短鏈之速度愈慢。由此得知，於液相光催化系 統中，pH較低之環境下，較有利於NP-9 降解成較短鏈之NPnEO，其 原因與光催化系統對於NP-9 之去除效率有關，當降解效率愈快系統 中短鏈EO者總量就愈多(參見 4.4.2 節)。Test 16-22 中發現，當添加增 益劑H₂O₂時，對於NP-9 欲降解成較短鏈明顯有效，從添加 1-100 mg/L 不同濃度之H₂O₂發現中、長鏈部分皆完全降解成短鏈部分。

本實驗所使用之複合光催化劑為TiO 可

3

2/CNT，由 4.3 節發現其中 CNT 有 效 吸 附 液 相 中NP-9，其於液相光催化系統中亦會吸附 NP-9，所以藉由 4.3 節之實驗得知之CNT對NP-9 之吸附量，以CNT 具有最佳之吸附條件下，與液相中NP-9 光催化效率進行比較，將數 據彙整於表 4.7 中。於Test 4-9 中分別討論TiO₂:CNT為 10:1、20:1、

30:1、50:1、70:1 與 100:1 時吸附與降解之關係。Test 4 (10:1)由CNT 吸附NP-9 之量約為 1.289 mg/L，增加TiO₂:CNT為 20:1 (Test 5)相對於 系統中吸附NP-9 之量為 0.859 mg/L。若繼續增加TiO₂:CNT為 30:1、

50:1、70:1 與 100:1 時，其由CNT吸附系統中NP-9 之濃度分別為 0.43、

0.258、0.184 與 0.129 mg/L。隨光催化劑中增加CNT比例，於光催化 NP-9 之系統中CNT吸附之量亦會上升。

而由表4.7 中得知CNT於液相NP-9 光催化系統中，CNT吸附效率 佔整體去除效率的 0.08-2.14%，藉由光催化進行降解之去除效率為 97.86-99.92%。於光催化劑中添加CNT之目的並非為吸附為主，且於 表 .7 中亦得知CNT對NP-9 吸附量僅佔整體光催化系統 0.08-2.14%，

CNT其主要可儲存TiO₂於光催化反應所下產生之電子，可有效減湲電 子與電洞再結合之情形。

表 4.7 光催化系統機制分析

Fractional removal of NP9 Test Capacity of NP-9 (mg/g) Sorption of CNT

(mg)

(6) TiO2 Degradation

(mg)