第四章 結果與討論
4.7 MNP/MNP-G3 去除 Cu 2+ 重複再利用試驗
本階段再利用試驗中，主要會針對 Zn2+及Cu2+這兩種金屬，其原因 為此兩種金屬離子於單一金屬吸附及競爭吸附下去除效率最佳，進行再 利用試驗時，較容易進行吸脫附試驗差異之比較。另一方面，本階段試 驗目的是欲使用最少量之脫附劑，但又可以有效將吸附於材料表面之金 屬離子完全脫附，故過程會測試不同濃度之脫附劑 (0.05、0.1、1 %)。每 批次試驗前，亦先使用 MNP-G3 0.1 g 置於 100 ml D.I. Water 中，並將 環境調整為 pH 3 進行酸洗材料之步驟，完成後經固液分離並用去離子水 沖洗數次後再進行再利用試驗。待每次吸附達飽和後，便加入脫附劑 10 ml 進行脫附之程序 30 分鐘 (目的是欲將原本 10 mg/L 重金屬液體，進 行濃縮 10 倍)，再利用磁鐵行固液分離程序 (量測脫附量)，隨後在添加 新100 ml (10 mg/L) Cu2+溶液進行再次反應，重覆此步驟確定其再利用效 率。
試驗初始進行脫附劑 HCl 10 ml (0.05 %)測試，過程使用酸洗後 MNP-G3 0.1 g，搭配 Cu2+溶液10 mg/L 於中性環境下，進行再利用試驗。
結果由圖 4.32 可知，再利用次數也可達 5 次以上，且平均濃縮效率為 50
%，隨著脫附劑濃度持續減少，回收效率也相對降低。
Time (hr)
0 10 20 30 40
Conc. (mg/L)
0 2 4 6 8 10 12
0.05% HCl 10ml
Recycle Times
0 1 2 3 4 5 6 7
Recovery ratio (%)
0 20 40 60 80 100
0.05% HCl 10ml
圖4.32 脫附劑 0.05 %，酸洗 MNP-G3 濃縮重複再利用及回收率圖 (MNP-G3 = 0.1 g, Conc. = 10 mg/L, pH = 7, 25 ℃)
隨後使用脫附劑為 10 ml HCl (0.1 %)進行酸洗之 MNP-G3 再利用 測試，試驗結果由圖 4.33 發現，再利用次數可以達 5 次以上，每階段平 均去除效率可達 90 %，相較於使用 1 % HCl 脫附劑時，去除效率有下 降趨勢。另一方面，此階段也進行平均回收效率則約為 80 % (圖 4.34)，
相較於使用0.05 % HCl 脫附劑時，回收效率也有上升跡象。
Time (hr)
0 10 20 30 40
Conc. (mg/L)
0 2 4 6 8 10 12
0.1% HCl 10ml
圖4.33 脫附劑 0.1 %, 酸洗 MNP-G3 濃縮重複再利用 (MNP-G3 = 0.1 g, Conc. = 10 mg/L, pH = 7, 25 ℃)
Recycle Times
0 1 2 3 4 5 6
Recovery ratio (%)
0 20 40 60 80 100
0.1% HCl 10ml
圖4.34 脫附劑 0.1 %, 酸洗 MNP-G3 回收率圖 (MNP-G3 = 0.1 g, Conc. = 10 mg/L, pH = 7, 25 ℃)
最後測試使用酸洗後的 MNP-G3 0.1 g，搭配 Cu2+溶液10 mg/L 於 pH 7 環境下進行再利用試驗。實驗結果由圖 4.35-a 發現，再利用次數可以達 10 次以上，且每階段去除效率皆可以達 95 %以上，藉此可知酸洗後之 MNP-G3 是具有再利用能力之材料。另一方面，本階段試驗亦進行濃縮 回收效率之測試，結果可由圖 4.35-b 得知，平均濃縮效率約可以達 95 % 以上。
Time (hr)
0 20 40 60 80
Conc. (mg/L)
0 2 4 6 8 10 12
1% HCl 10ml
Recycle Times
0 2 4 6 8 10
Recovery ratio (%)
0 20 40 60 80 100 120
1% HCl 10ml
a
b
圖 4.35 脫附劑 1 %，酸洗 MNP-G3 濃縮重複再利用及回收率圖
統整以上濃縮再利用結果發現，當脫附劑濃度為 1 %時，再利用效 率及平均濃縮效率最佳 (皆趨近於 100 %)；反觀，當脫附劑濃度降低時，
再利用及平均濃縮效率皆有下降趨勢。會有此情況發生，推測可能是加 入之脫附劑濃度過低，導致系統中氫離子不夠多，無法有效將 MNP-G3 表面官能基由原本的 -NH2 轉換成 -NH3+進行脫附程序。故於此試驗結 果，未來進行回收測試時，可以使用脫附劑濃度為 1 %以上為佳。