PT 電極

PT 電極於試驗一小時後 BPA 之降解率達到 78.3 % (圖 4.69)，而礦 化率達到64.3 % (圖 4.69)，其降解趨勢如圖 4.70，於試驗時間 20 分鐘 BPA 即可達到 51.8 % 之降解率，20 分鐘之後其降解趨勢漸趨緩，因此 K 值之計算取前 20 分鐘為 0.43 /hr，可發現於液相試驗中可快速且有效 之降解BPA，從礦化率之差異可發現 BPA 於降解過程中並不完全直接礦 化成 CO

₂

，可推估應是由於有副產物之存在，造成降解率以及礦化率無 法達到一致。

4.4.1.2 ST 電極

ST 電極於液相試驗降解 BPA 之實驗結果參見圖 4.69，實驗經過一小 時可發現BPA 之降解率達到 64.7 %，藉由 TOC 求得其礦化率達到 60.8

%，其降解趨勢如圖 4.71，其在 20 分鐘可達到 46.6 %之處理效率，20 分 鐘後其降解趨勢漸趨平緩，K 值為 0.38 /hr，試驗最終 BPA 之降解率以及 TOC 之礦化率相差 3.9 %，比 PT 來的接近，推論是因為 ST 電極對其所 產生之副產物具有較佳降解效果，致礦化率以及降解率較為接近，雖然 PT 降解 BPA 之效率為 ST 之 1.2 倍，但是在礦化率卻僅有 1.05 倍，ST 電 極K 值 0.38 /hr 較 PT 電極 0.43 /hr 低，但結果顯示出 ST 電極其對副產物

Time (min)

0 10 20 30 40 50 60

C/ C o X 100%

0 20 40 60 80 100

圖 4.70 以 PT 電極電化學降解液相 BPA 之濃度變化趨勢圖

Time (min)

0 10 20 30 40 50 60

C/ C o X 10 0%

0 20 40 60 80 100

圖 4.71 以 ST 電極電化學降解液相 BPA 之濃度變化趨勢圖

之降解能力較優於PT，顯示出不同電極對於 BPA 降解效率以及其經由降 解所產生之副產物之降解能力皆有不同。

4.4.1.3 MT 電極

MT 電極於液相試驗降解 BPA 之實驗結果參見圖 4.69，在經過一小時後 BPA 之降解率可以達到 72.1 %，其降解趨勢如圖 4.72，其在 20 分鐘可達 到56.1 %之降解效率，而最終礦化率達到 59.6 %，k 值為 0.45 /hr，其中 降解率以及礦化率具12.5 %差異，應是 MT 電極降解 BPA 所產生之副產 物所致，MT 電極對於 BPA 之降解率與 PT 及 ST 分別是 72.1 %、78.3 %、

64.7 %，其結果顯示出對於 BPA 降解率使用 PT 電極較高，MT 電極次之，

ST 電極最低，應跟其表面金屬對於 BPA 之氧化能力有所差異，而在礦化 率以及k 值 PT、ST 及 MT 分別為 64.3 %、60.3 %及 59.6 %，0.43 /hr，0.38 /hr 及 0.45 /hr 顯示出不同電極應用於降解 BPA 之試驗中，降解率及礦化 率會因其所產生之副產物有所差異，且降解率以及k 值並無正效應，且不 同電極之對BPA 所產生之副產物亦有不同之降解能力。

4.4.1.4 RT 電極

RT 電極於液相試驗降解 BPA 之實驗結果參見圖 4.69，在經過一 小時後BPA 之降解率可以達到 85.2 %，有別於 PT、ST 及 MT 電極，其 降解趨勢如圖4.73，在進行實驗 30 分鐘之後其降解趨勢才漸趨平緩，顯 示出RT 電極對於 BPA 之處理較有效且持久、30 分鐘可達到 71.9 %之處

Time (min)

0 10 20 30 40 50 60

C/C o X 100 %

0 20 40 60 80 100

4.72 以 MT 電極電化學降解液相 BPA 之濃度變化趨勢圖

Time (hr)

0 10 20 30 40 50 60

C/ C o X 10 0%

0 20 40 60 80 100

圖4.73 以 RT 電極電化學降解液相 BPA 之濃度變化趨勢圖

理效率，而最終礦化率達到71.3 %，k 值為 0.58 /hr，其中對於 BPA 之降 解率以及礦化率具13.3 %差異，推論應是在降解過程中產生副產物所致，

RT 電極對於 BPA 之降解率與 PT、ST 及 MT 相比分別是 85.2 %、78.3 %、

64.7 %及 72.1 %，其中 RT 對於 BPA 之降解率為最高，其次是 PT，接著 是MT 以及 ST，其中 RT 降解 BPA 之效率是 ST 之 1.32 倍，而 RT、PT、

ST 及 MT 之礦化率及 k 值分別為，71.3 %、64.3 %、60.3 %及 59.6 %，0.58 /hr、0.43 /hr、0.38 /hr 及 0.45/hr，RT，對於 BPA 之礦化能力與 k 值亦是 最佳，且RT 之礦化 BPA 之能力為分別為 PT、ST 及 MT 之 1.11、1.10 以 及1.20 倍、顯示出 RT 對於 BPA 不只擁有優異之降解能力、同時在降解 之過程亦擁有較高礦化能力。

4.4.1.5 PCT 電極

PCT 電極於液相試驗降解 BPA 之實驗結果參見圖 4.69，在經過一小 時後BPA 之降解率可以達到 73.9 %，在經過 20 分鐘時降解率達到 50.3

%，接著開始降解趨勢較為趨緩，實驗最終 BPA 之礦化率達到 60.2%，降 解率跟礦化率之差異應是由於降解BPA 之過程中產生 BPA 所致，PCT、

PT、ST、MT 及 RT 電極降解 BPA 之效率分別為 73.9 %、78.3 %、64.7 %、

72.1 %及 85.2 %，而 BPA 之礦化效率及 k 值分別為 60.2 %、64.3 %、60.3

%、59.6 %及 71.3 %，0.41 /hr、0.43 /hr、0.38 /hr、0.45/hr 及 0.58 /hr，顯 示出不同電極對於BPA 具有不同之降解能力，而在降解 BPA 過程所產生

Time (hr)

0 10 20 30 40 50 60

C/C o X 100%

0 20 40 60 80 100

圖 4.74 以 PCT 電極電化學液相降解 BPA 之濃度變化趨勢圖 之副產物亦隨著不同電極有不同之礦化能力。

4.4.1.6 小結

1.在 BPA 濃度為 30 mg/L 之液相試驗中，藉由 PT、ST、MT、RT 及 PCT 五種雙金屬氧化電極，選取電位坡降為 2 V/cm，在經過一小時對於 BPA 之降解效率分別可達到 78.3 %、64.7 %、72.1 %、85.2 %及 73.9 %，

其中以RT 能達到 85.2 %為最高，實驗結果顯示出 RT 電 極對於BPA 具 有較強之氧化還原特性、而PT、ST、MT、RT 及 PCT 五種雙金屬氧化電 極其礦化率分別為64.3 %、60.3 %、59.6 %、71.3 %及 60.2 %、其中以 RT 能達到71.3 %為最高，k 值分別為 0.43 /hr、0.38 /hr、0.45/hr、0.58 /hr 及 0.41 /hr 實驗結果顯示出 RT 電極在相同時間內擁有較高之 BPA 礦化能

力，而五種電極之降解率以及礦化率之差異分別為14.0 %、4.4 %、12.5

%、13.9 %及 13.7 %，ST 電極差異最小僅有 4.4 %，顯示出 ST 電極在降 解BPA 之同時亦將其所產生之副產物一起降解，致降解率及礦化率之差 異較小。

2.使用五種雙金屬氧化電極進行 BPA 液相降解試驗，在電位坡降為 2 V/cm 條件下處理一個小時，可有效降解液相中之 BPA，藉由 TOC 之測試 可發現試驗過程應會產生副產物，以致於BPA 之礦化率跟降解效能有所 差異，而不同電極其對BPA 之降解效率以及礦化率之差異推論應跟其對 副產物之降解能力相關，後續實驗應試著將副產物定性，以建立雙金屬氧 化電極對BPA 之降解途徑。

4.4.2 BPA 液相降解副產物分析

藉由電極降解效能分析試驗，試驗結果顯示出雙金屬氧化電極於液相 BPA 電化學降解過程應會產生副產物，而非直接進行礦化，本實驗之雙 金屬氧化電極選取液相BPA 電化學降解試驗具最高效能之 RT 電極，模擬 電化學地質氧化試驗過程中陽極槽之環境，選定BPA 濃度為 30 mg/L，電 位坡降為2 V/cm，電解液選定 DI Water，pH 調整為 3 進行試驗，試驗過 程採樣直接進行HPLC 分析，實驗結果如圖 4.74 所示，於試驗開始一分 鐘於溶液中測得Citric acid 11.2 mg/L，隨著試驗時間增加至 2 分鐘達到最 高濃度22.3 mg/L，接著隨著時間增加而開始下降，於試驗時間 10 分鐘濃

Time (min)

0 2 4 6 8 10 12

Citric acid (mg /L )

0 5 10 15 20 25 30

圖4.75 RT 電極於液相降解 BPA 之檸檬酸產量

度低於偵測極限，顯示出 RT 電極降解可有效液相 BPA，且於降解過程中 會產生Citric acid，於試驗開始為增加之趨勢，應是將 BPA 降解氧化成 Citric acid，而後 RT 電極開始對 Citric acid 產生電化學降解效應，使 Citric aicd 濃度隨著時間開始下降，於十分鐘降解完畢，本試驗證明 RT 電極於 降解BPA 之過程會產生副產物 Citric acid，而非直接礦化成 CO

2

，致液相 BPA 電化學降解試驗之 BPA 降解率及礦化率有所差異，主要原因應是其 於降解過程產生副產物所致，Tanaka et al.(2005)指出使用 SnO

2

/Ti 電極於 液相進行電化學降解BPA，主要產物為酒石酸(tartaric acid) ，於本實驗中 只偵測到檸檬酸，可能是因為電極種類不同所致，因此造成降解途徑之差 異，後續利用不同電極進行液相BPA 電化學降解試驗，以解析不同電極

之BPA 降解途徑。

參閱文獻(Yu et al., 2009)彙整出 BPA 於電化學氧化降解中不同電極可 能之氧化途徑，如圖4.75 所示，BPA 之氧化一開始接受氫氧基，接著將 兩苯環之結構打斷氧化成異丙烯基苯酚或是異丙酚加上苯二酮四種產 物，其中苯二酮會轉化成對苯二酚，接著異丙酚與對苯二酚可繼續進行氧 化分解成烃基化之酚產物，烃基化之酚產物亦會轉化成聚合物，接著會進 行將芳香烃之共振打斷之反應，會將烃基化之酚產物氧化成酒石酸、醋 酸、檸檬酸、順丁稀二酸極反丁稀二酸，後續再將此五種酸進行礦化成 CO

2

及水，於本實驗之BPA 降解反應中之副產物由於受限於偵測分析技 術僅偵測到檸檬酸，為BPA 降解過程中之最終產物，於未來之試驗改善 分析之技術以求偵測到中間產物如異丙酚等，以彙整出更完整之BPA 於 電化學氧化降解之副產物產生之途徑。

圖4.76 電化學降解 BPA 之反應途徑(Yu et al., 2009)

第五章 結論

5.1 結論

本研究係探討改良傳統電動力技術，以雙金屬氧化電極代替傳統碳棒 惰性電極，探討雙金屬氧化電極結合電動力技術(BMOEEK)以改進過往電 動力技術處理土壤污染之僅有移除污染物之情形，同時在處理過程增進了 降解污染物之效能，改善過往所需之後續污染土之處理，藉由對雙金屬氧 化電極進行循環伏安法之電壓電流特性曲線量測，檢測電極對於BPA 是 否具備氧化還原電位，選取適當電極進行電化學地質氧化試驗

(BMOEEK)，討論之參數包含操作流質之種類，操作流質之濃度，電位坡 降、處理時間及電極接觸面積，探討各參數間之影響，並探討BPA 之去 除機制及礦化效率以及電極之使用壽命，同時模擬陽極槽pH 環境進行 BPA 液相電化學降解試驗，進而探討降解過程產生之副產物，茲將本論 文主要的成果彙整如下。

1.藉由對雙金屬氧化電極進行循環伏安法之電壓電流特性曲線量測，可以 得知電極是否對 BPA 具備明顯之氧化還原電位，據此作為處理有效性之 評估，藉由觀察電極於不同操作流質下之峰電流產生處之電位，有效評 估適當電位坡降為2 V/cm 以進行電化學地質氧化試驗。

2.藉由調整操作流質之 pH 為 3 以模擬試驗過程中陽極槽之槽體情形。進

而對雙金屬氧化電極進行循環伏安法之電壓電流特性曲線量測，結果顯 示在 pH 為 3 之條件下，不同之雙金屬氧化電極皆具備 BPA 之氧化電位 且與使用 DI Water 中性電解液比較，可發現其產生峰電流之處皆較低，

顯示於酸性環境僅需較低能量即可產生電化學氧化反應。

3.藉由對雙金屬氧化電極進行 SEM-EDS 分析其表面金屬特性分析，發現 五種雙金屬氧化電極皆可偵測到目標金屬，實驗結果顯示製備電極之技 術有效將 Ti 棒表面塗佈上目標金屬。藉由將雙金屬氧化電極進行 TGA

3.藉由對雙金屬氧化電極進行 SEM-EDS 分析其表面金屬特性分析，發現 五種雙金屬氧化電極皆可偵測到目標金屬，實驗結果顯示製備電極之技 術有效將 Ti 棒表面塗佈上目標金屬。藉由將雙金屬氧化電極進行 TGA

在文檔中 以電化學地質氧化技術處理雙酚A污染土壤之研究 (頁 181-0)