多孔金屬-有機氣凝膠降解水中非類固醇消炎止痛藥之研究

Removal of Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs) from water with Porous Metal Organic Aerogels (MOAs)

盧威霖(Wei-Lin Lu)

指導教授 ： 江政傑

中原大學/工學院/環境工程學系/碩士(2021年)

https://doi.org/10.6840/cycu202100865

摘要

近年來藥品與個人護理產品 (Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)，
被廣泛運用，且排放到環境中，成為環境中的威脅。而雙氯芬酸(Diclofenac, DCF)為
非類固醇消炎藥中使用率最高，且在污水廠的處理程序中，無法被完全去除，而在環
境中的雙氯芬酸對人體與生物有潛在威脅，對各種器官造成危害。
本研究利用溶膠-凝膠法，結合金屬-有機配位物(Metal organic framework, MOF)
與氣凝膠 (Aerogel)，以 MIL-100 (Al)為基礎，合成出具有中孔與微孔之金屬-有機氣
凝膠 (Metal organic aerogel, MOA)進行吸附實驗，研究其對雙氯芬酸的去除效果，並
透過各項儀器如：SEM、XRD、BET 等儀器分析材料特性。再進一步調整各項水質參
數與操作條件，找出最佳的參數，研究 MOAs 對雙氯芬酸的吸附效果以及再生回收重
複使用的能力。
透過調整不同實驗條件後，MOAs 在 25 °C 時，有較大的吸附容量 412 mg/g，吸
附容量又隨溫度上升而下降、在較低 pH 值時有較高的吸附容量。經由吸附實驗所得
的結果，進行吸附動力模型的分析，較符合擬二階方程式。在吸附等溫模型的分析中，
較符合 Freundlich 模型，代表其為多層吸附。在 Temkin 模型中，因為 B 值為正數，
代表吸附過程為放熱反應。在 Dubinin–Radushkevich 模型中，其吸附自由能 E 小於 8，
代表其為物理吸附。經過 4 次回收循環後，其對於雙氯芬酸的去除率僅剩 5.61%。

關鍵字

雙氯芬酸 ； 金屬-有機氣凝膠 ； 吸附 ； 吸附容量 ； 物理吸附

並列摘要

近年來藥品與個人護理產品 (Pharmaceuticals and Personal Care Products, PPCPs)，
被廣泛運用，且排放到環境中，成為環境中的威脅。而雙氯芬酸(Diclofenac, DCF)為
非類固醇消炎藥中使用率最高，且在污水廠的處理程序中，無法被完全去除，而在環
境中的雙氯芬酸對人體與生物有潛在威脅，對各種器官造成危害。
本研究利用溶膠-凝膠法，結合金屬-有機配位物(Metal organic framework, MOF)
與氣凝膠 (Aerogel)，以 MIL-100 (Al)為基礎，合成出具有中孔與微孔之金屬-有機氣
凝膠 (Metal organic aerogel, MOA)進行吸附實驗，研究其對雙氯芬酸的去除效果，並
透過各項儀器如：SEM、XRD、BET 等儀器分析材料特性。再進一步調整各項水質參
數與操作條件，找出最佳的參數，研究 MOAs 對雙氯芬酸的吸附效果以及再生回收重
複使用的能力。
透過調整不同實驗條件後，MOAs 在 25 °C 時，有較大的吸附容量 412 mg/g，吸
附容量又隨溫度上升而下降、在較低 pH 值時有較高的吸附容量。經由吸附實驗所得
的結果，進行吸附動力模型的分析，較符合擬二階方程式。在吸附等溫模型的分析中，
較符合 Freundlich 模型，代表其為多層吸附。在 Temkin 模型中，因為 B 值為正數，
代表吸附過程為放熱反應。在 Dubinin–Radushkevich 模型中，其吸附自由能 E 小於 8，
代表其為物理吸附。經過 4 次回收循環後，其對於雙氯芬酸的去除率僅剩 5.61%。

並列關鍵字

Diclofenac ； Metal organic aerogels ； Adsorption ； Adsorption capacity ； Physical adsorption

參考文獻

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