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劉彥志國立屏東科技大學環境工程與科學系﹒屏東,台灣捕要:以紙為毛細滲透介質,應用靜電力吸附,多次分配和共沉澱等原理分離水中重金屬離子。實驗方法是 N i ( II)等四種重 經同法處理之殘留濃度比較,最大提高去除量:Ni(II) ,4.485 ppm, Zn(II), >1.69 ppm , Cd(II), >2 ppm, Cu(II
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本論文分別以酸性和鹼性萃取劑,在25℃下以煤油為稀釋劑,分別探討錳(II)和鎳(II)之萃取平衡與萃取動力行為,並將所得的萃取平衡數據,應用於支撐式液膜分離之理論分析上,解析出-Cyanex 272),雖萃取效果有明顯提昇,但錳(II)和鎳(II)會同時被萃取至有機相中,無法達到完全分離之效果。 本論文利用固定界面積攪拌槽分別以D2EHPA測定錳(II)和鎳(II(II)之反萃取速率式分別為和。 本論文利用PVDF作為支撐膜,進行支撐式液膜分離錳(II)和鎳(II)之研究。於穩定狀態下以D2EHPA為載劑,錳(II)的理論傳送速率式可推導為Aliquat 336或Alamine 336之濃度愈高,錳(II)之萃取百分比愈大。其平衡常數關係式可分別表示為。 利用Alamine 336為載劑之支撐式液膜分離錳(II)和鎳(II)之錳(II)和鎳(II)在支撐式液膜分離程序中之傳送行為。最後結合酸性和鹼性萃取劑作為支撐式液膜之載劑操作,以從事複合支撐式液膜分離錳(II)和鎳(II)之分離程序。 首先由實驗分別探討以酸性萃取劑D2EHPA、PC-88A及Cyanex 272從硫酸水溶液中萃取錳(II)之萃取平衡,實驗結果顯示錳(II)在有機相和水相間的萃取分配比隨酸性萃取劑物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和;有機相Mn-Cyanex 272錯合物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和。此外並探討D2EHPA在不同溫度下萃取錳(II)之平衡研究,進而估算 出萃取反應中其各種熱力學參數。 以D2EHPA、PC-88A及Cyanex 272分別從含鎳(II)之硫酸水溶液中萃取錳(II)和鎳(II)之研究上,錳(II)和鎳(II)的萃取分配比皆隨萃取劑濃度和pH值之增加而遞增。對錳(II)而言,經由圖解和數值分析有機相錳-D2EHPA錯合物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和;有機相錳-PC88A錯合物的組成平衡常數分別為和;有機相鎳-PC88A錯合物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和;有機相鎳-Cyanex 272錯合物的組成為,其萃取平衡常數為。另外,錳(II)和鎳(II)之萃取皆可忽略,且由實驗得知,化學反應是在界面上發生。此外,錳(II)和鎳(II)之萃取與反萃取速率之測定,結果發現水溶液中錳離子、鎳離子、氫離子及有機相中游離之D2EHPA濃度皆會影響萃取速率,其錳(II)和鎳(II)之萃取速率式分別為和。而反萃取速率只受有機相中錯合物濃度的影響,而與反萃取液中硝酸濃度及有機相中遊離之D2EHPA濃度皆無關,其錳(II)和鎳度已減至最小;錳(II)和鎳(II)的透過係數隨進料液pH值與載劑濃度之增加而增大,但隨進料液錳(II)和鎳(II)濃度的增加而降低。 以Aliquat 336及Alamine 336為萃取劑,煤油為稀釋劑,在25℃下,從鹽酸水溶液中萃取氯化錳之研究顯示,錳(II)在有機相和水相間的萃取分配比隨水相鹽酸濃度與萃取劑濃度之增加而增加。且當水溶液中鹽酸、有機相子濃度上升均上升。 最後,在複合支撐式液膜傳送分離方面,第I室和第II室金屬離子之分離效果,隨著SLM(A)載劑濃度的增加而增加;同樣地,第II室和第III室金屬離子之分離效果,亦隨SLM(B)載劑濃度的增加而增加。另外,因第II室的體積較小,將有助於金屬之質量傳送,且可避免金屬溶質囤積在第II分隔室中。D2EHPA、PC-88A及Cyanex 272濃度和pH值之增加而遞增。且經由圖解和數值分析,有機相Mn-D2EHPA錯合物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和;有機相Mn-PC88A錯合為和,其萃取平衡常數分別為和;有機相錳-Cyanex 272錯合物的組成為和,其萃取平衡常數分別為和。對鎳(II)而言,經由圖解分析有機相鎳-D2EHPA錯合物的組成為和,其萃取百分比皆隨酸性萃取劑D2EHPA、PC-88A及Cyanex 272濃度、平衡pH值之增加而增大;而經過皂化後的鈉型萃取劑(Na-D2EHPA、Na-PC-88A及Na)在硫酸水溶液中之萃取與反萃取的初速率,實驗時二相的攪拌速率皆選定在120 rpm,在此情況下界面附近二相擴散層的厚度已減至最小,屬於動力區,且擴散阻力因素對萃取及反萃取速率的影響探討上,液膜擴散層厚度不受體積流率影響;Alamine 336載劑濃度愈高,透過係數愈大。進料液錳(II)離子濃度增加,透過係數沒有明顯的變化趨勢,但質量傳送通量則隨著進料金屬離
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在本研究中,以Purolite S930Plus 螯合樹脂為固體吸附劑,吸附水溶液中的重金屬鎘(Ⅱ)和鎳(Ⅱ)。藉由改變金屬濃度、樹脂克數及操作溫度並觀察溶液pH值的變化,探討其吸附特性。 研究顯示,鎘(Ⅱ)、鎳(Ⅱ)的單成分溶液系統的吸附平衡時間大約分別在600分鐘、960分鐘,而鎘(Ⅱ)與鎳(Ⅱ)共存的雙成分溶液系統的吸附平衡時間大約在1440分鐘;在鎘(Ⅱ)與鎳(Ⅱ)金屬共存的雙成分溶液系統下,發現樹脂對鎳(Ⅱ)的選擇性高於鎘(Ⅱ)。而平衡吸附量則隨著溶液溫度上升而增加,但是平衡吸附量卻隨著溶液中樹脂克數增加而降低。金屬平衡後的數據以Freundlich、Langmuir 、BET等溫模式比較下,實驗結果顯示符合Freundlich等溫模式。此外也由金屬離子吸附結果求得熱力學參數中的焓(ΔH°)、自由能(ΔG°)、熵(ΔS°)值。 在單成份系統Cd2+:ΔH°= 8824∼11089(J/mol),ΔG°= -5226∼-7432 (J/mol),ΔS°= 20.36∼57.65 (J/mol.K)。 在單成份系統Ni2+:ΔH°=5125∼13405(J/mol),ΔG°= -5790∼-9773 (J/mol),ΔS°= 39.98∼68.06(J/mol.K)。 在雙成份系統中Cd2+:ΔH°=13100∼13314(J/mol),ΔG°= -5741∼-8013(J/mol),ΔS°=21.24∼73.31(J/mol.K)。 在雙成份系統中Ni2+:ΔH°=9454∼11961(J/mol) ,ΔG°= -5972∼-11066(J/mol),ΔS°=54.02∼69.45(J/mol.K)。
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