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利用奈米級氧化鎂破壞性吸附染料廢水之反應機制

為了解決舒熱佳vx40的問題,作者林家寧 這樣論述:

本研究利用均勻沈澱法自行製備奈米級MgO,並從不同初始反應條件下,進行Reacitve Black-5(RB-5)與Reactive Blue-19(RB-19)染料廢水之破壞性吸附試驗。此外,本研究亦藉由使用UV-vis全波長分析、基質輔助雷射脫附游離法(MALDI)連接飛行時間質譜儀(TOF/MS)與氣相層析儀配置質譜儀檢知器(GC/MS),針對破壞性吸附後之中間產物加以定性分析,據此推測其破壞性吸附之反應機制。本研究利用均勻沈澱法合成奈米級MgO之最佳操作條件如下:(1) 反應劑(尿素/氯化鎂)莫耳比為9,(2) 添加水量250 mL,(3) 反應溫度125℃,(4) 震盪強度為90

strokes/min,(5) 反應時間為7 hr,(6) 以5 ℃/min之升溫速率加熱至450℃,維持4小時之煅燒,(7) 迴流加熱時間為24 hr,(8) 使用冷凍乾燥法進行乾燥,(9) 以兩階段式煅燒(以5 ℃/min之升溫速率加熱至300℃,維持1小時,並以相同升溫速率至500℃,維持4小時)。其所合成之奈米級MgO係屬於六角板,二維奈米結構,其六角形板厚約20〜30 nm ,BET比表面積介於120〜125 m2/g。奈米級MgO對RB-5與RB-19之吸附模式較符合Langmuir equation,而其分別之吸附容量為196.08 mg/g和163.93 mg/g;兩者的吸附動

力模式皆為擬二階動力方程式。奈米級MgO對於RB-5和RB-19之最佳操作條件為:(1)染料之初始濃度為1000 mg/L;(2)奈米級MgO添加量為15 g/L;(3)強烈攪拌時間為30 min;(4)系統pH值並不需調整,其ADMI與COD符合染整業廢水之法定放流標準。經由UV-vis全波長掃描結果顯示,奈米級MgO對RB-5與RB-19反應後之色度去除結果十分良好,亦發現對於兩種染料之次波峰吸收值有下降趨勢,同時也都有生成新的吸收波峰,可證實染料分子產生斷鍵現象。由於RB-5之分子量較大、分子結構支鏈長、擁有較多可吸附在奈米級MgO的磺酸基與硫酸乙磺醯基,且RB-19之蔥醌結構不易被破壞

,因此,奈米級MgO破壞性吸附RB-5之結果優於RB-19。本研究係將奈米級MgO使用於水相環境,其破壞性吸附可能係以其表面反應位址為主:陰/陽離子空位、超氧離子O2-、邊、角、締合之-OH基、晶格鍵結之OH及孤立之OH。由MALDI-TOF/MS及GC/MS結果推測,RB-5之反應機制可分為:(1)吸附與水溶性基脫落階段,(2)發色團分解脫色階段,(3)淺色中間產物的進一步降解階段;RB-19則分為:(1)吸附與助色團脫落分解階段,(2)發色團分解脫色階段。