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系統識別號 U0002-1407200720031800
中文論文名稱 聚電解質加強超過濾去除水中重金屬之研究:螯合劑的影響
英文論文名稱 Metal removal by combining Polymer enhanced ultrafiltration (PEUF): Effect of ligands
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 鄭佳賢
研究生英文姓名 Chia-Hsien Cheng
學號 694330639
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-14
論文頁數 61頁
口試委員 指導教授-李奇旺
委員-李柏青
委員-陳孝行
中文關鍵字 Cd(II)  聚電解質  螯合劑  超過濾  PEI 
英文關鍵字 Cd(II)  PEUF  ligand  polymer  ultrafiltration 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 聚電解質結合超過濾(PEUF)程序在近幾十年來常被應用於金屬污染物去除,過去的研究中常針對不同的聚電解質與金屬的搭配來探討金屬去除效率,而先前的研究大部分都著重於操作參數的影響,例如pH值、不同聚電解質結合金屬的負載容量(Loading ratio)、不同金屬與聚電解質的搭配及利用不同薄膜等的探討,但是對於PEUF來處理含有螯合劑的金屬溶液所造成的影響並沒有詳細的探討。
本研究利用聚電解質結合超過濾的程序來探討處理含有螯合劑金屬廢水的可行性以及聚電解質結合金屬的機制及探討是否會影響聚電解質回收率,本研究選用三種常見的螯合劑分別為Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)、Nitrilotriacetic acid (NTA)及Citric acids,金屬則是採用Cd2+。
實驗結果顯示當溶液中含有EDTA螯合劑時,能有效的提升PEUF程序中PEI在低pH值結合Cd金屬的能力,使得PEI結合Cd金屬不受pH值條件的限制。在回收聚電解質方面,溶液中含有EDTA、NTA及Citric acid螯合劑時並不會影響酸化回收的效率。
英文摘要 Mechanism of metal removal by polymers enhanced ultrafiltration (PEUF) process is based on complexation (by either electrostatic force or coordinating bonding) of metal ions with natural or synthetic polyelectrolytes/polymers, followed by removal of the metal-polyelectrolyte (or metal-polymer) complexes with ultrafiltration.
The majority of studies reported in the past mainly focusing on demonstrating the effectiveness of this process on metal removal under various experimental conditions such as pH, types of WSP and metals, metal loading ratio, and molecular weight cut off (MWCO) and types of membranes.
This study are to investigate the effects of ligand type, three different types of ligands, namely ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), and citric acids, which have a wide range of affinities for cadmium ions, were tested. As a consequence, removal of cadmium by PEUF is expected to be affected by the presence of ligands.
論文目次 第一章、序論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 3
第二章、文獻回顧 4
2-1現行重金屬處理技術 4
2-2聚電解質結合超過濾之研究 8
2-3 聚電解質的種類及結合金屬之機制 11
2-4 影響PEUF去除金屬離子的因子 14
2-4-1 pH 14
2-4-2 濃度極化及積垢 16
2-4-3 離子強度 17
2-4-4聚電解質對不同的金屬的負載容量 18
第三章、實驗方法與材料 20
3-1 實驗材料 20
3-2 實驗設備 22
3-2-1掃流過濾裝置 22
3-2-2 分析儀器及方法 23
3-2-3其他儀器設備 24
3-3 實驗設計 25
3-3-1結合機制測試、金屬去除效果及吸附曲線實驗步驟 26
3-3-2 聚電解質回收步驟 30
第四章、結果與討論 31
4-1 PEI對金屬及金屬螯合物去除率及鍵結方式之比較 31
4-1-1 Poly(ethylenimine)去除機制探討 31
4-1-2 不同金屬螯合物對去除效果的影響 36
4-2 PEI吸附金屬之能力 39
4-2-1 pH對Cd(II)與PEI吸附能力之影響 39
4-2-2 pH對Cd(II)/EDTA與PEI吸附能力之影響 44
4-2-3 pH對Cd(II)/NTA與PEI吸附曲線之影響 52
4-3不同螯合劑對聚電解質回收之影響 56
第五章、結論 59
六、參考文獻 60

圖目錄
圖 1:不同過濾薄膜孔徑大小及所對應去除的污染物類型....................................5
圖 2:PEUF機制示意圖[6].........................................................................................8
圖 3:典型PEUF流程..................................................................................................9
圖 4:胺基聚電解質與二價金屬結合示意圖..........................................................12
圖 5:羧基類聚電解質與金屬結合示意圖..............................................................13
圖 6:不同pH值下Cd2+各物種分佈百分比.............................................................15
圖 7:Stirred Ultrafiltration Cell(摘自Millipore 公司).......................................22
圖 8:鎘離子檢量線..................................................................................................23
圖 9:金屬與聚合物混合所放出的氫離子量..........................................................32
圖 10:PEI鹼滴定曲線,PEI濃度為0.1mM,利用1M NaOH滴定.....................33
圖 11:有無添加EDTA螯合劑,鎘金屬去除百分比.............................................34
圖 12:Cd2+及EDTA濃度為1mM,不同pH值下Cd(II)/EDTA各物種分佈百分比..............................................................................................................................35
圖 13:使用不同的螯合劑對於Cd去除的影響.......................................................37
圖 14:Cd2+及Citric Acid濃度為1mM、不同pH值下Cd(II)/Citric Acid各物種分佈百分比..................................................................................................................37
圖 15:Cd2+及NTA濃度為1mM、不同pH值下Cd(II)/NTA各物種分佈百分比...38
圖 16:pH7,PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線...........................................................40
圖 17:pH6,PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線...........................................................41
圖 18:pH5,PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線...........................................................41
圖 19:pH4,PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線...........................................................42
圖 20:pH3,PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線...........................................................42
圖 21:pH7,Cd:EDTA莫耳比1:1,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線.............45
圖 22:pH6,Cd:EDTA莫耳比1:1,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線.............45

圖 23:pH5,Cd:EDTA莫耳比1:1,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線.............46
圖 24:pH4,Cd:EDTA莫耳比1:1,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線.............46
圖 25:pH3,Cd:EDTA莫耳比1:1,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線.............47
圖 26:pH7,Cd:EDTA莫耳比1:0.5,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線..........48
圖 27:pH6,Cd:EDTA莫耳比1:0.5,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線..........49
圖 28:pH5,Cd:EDTA莫耳比1:0.5,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線..........49
圖 29:pH4,Cd:EDTA莫耳比1:0.5,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線..........50
圖 30:pH3,Cd:EDTA莫耳比1:0.5,PEI結合Cd(EDTA)之吸附曲線..........50
圖 31:pH7,PEI結合Cd(II)/NTA之吸附曲線........................................................52
圖 32:pH6,PEI結合Cd(II)/NTA之吸附曲線........................................................53
圖 33:pH5,PEI結合Cd(II)/NTA之吸附曲線........................................................53
圖 34:pH4,PEI結合Cd(II)/NTA之吸附曲線........................................................54
圖 35:pH3,PEI結合Cd(II)/NTA之吸附曲線........................................................54
圖 36:存在不同螯合劑對於酸化回收之影響........................................................57
圖 37:不同pH值Cd(II)/EDTA與PEI分離效率.......................................................58

表目錄
表 1:不同金屬污染物處理技術優缺點比較............................................................7
表 2:不同官能基所對應的聚電解質......................................................................11
表 3:各種聚電解質與金屬結合所對應的結合機制..............................................13
表 4:不同聚電解質的負載容量及結合金屬所用的官能基數目..........................19
表 5:實驗藥品..........................................................................................................20
表 6:金屬與聚合物混合後pH值變化.....................................................................33
表 7:不同pH值PEI結合Cd2+金屬之吸附曲線q200及k值.......................................43
表 8:不同pH值PEI結合Cd(II)/EDTA (1:1)金屬之吸附曲線q200及k值..............47
表 9:不同pH值PEI結合Cd(II)/EDTA (1:0.5)金屬之吸附曲線q200及k值...........51
表 10:不同pH值PEI結合Cd(II)/NTA (1:1)金屬之吸附曲線q200及k值..............55

參考文獻 [1] Vieira, M, Tavares, CR, Bergamasco, R, and Petrus, JCC Application of ultrafiltration-complexation process for metal removal from pulp and paper industry wastewater. Journal of Membrane Science 2001;194:273.
[2] Bodzek, M, Korus, I, and Loska, K Application of the hybrid complexation-ultrafiltration process for removal of metal ions from galvanic wastewater. Desalination 1999;121:117.
[3] Marty, J, Persin, M, and Sarrazin, J Dialysis of NI(II) through an ultrafiltration membrane enhanced by polymer complexation. Journal of Membrane Science 2000;167:291.
[4] Vonk, P, Noordman, R, Schippers, D, Tilstra, B, and Wesselingh, H Ultrafiltration of a polymer-electrolyte mixture. Journal of Membrane Science 1997;130:249.
[5] Madaeni, SS The application of membrane technology for water disinfection. Water Research 1999;33:301.
[6] Rivas, BL, Pereira, ED, and Moreno-Villoslada, I Water-soluble polymer-metal ion interactions. Progress in Polymer Science 2003;28:173.
[7] Geckeler, KE, Bayer, E, Spivakov, BY, Shkinev, VM, and Vorob'eva, GA Liquid-phase polymer-based retention, a new method for separation and preconcentration of elements. Analytica Chimica Acta 1986;189:285.
[8] Juang, R-S, and Chiou, C-H Ultrafiltration rejection of dissolved ions using various weakly basic water-soluble polymers. Journal of Membrane Science 2000;177:207.
[9] Geckeler, KE, and Volchek, K Removal of hazardous substances from water using ultrafiltration in conjunction with soluble polymers. Environmental Science and Technology 1996;30:726.
[10] Matthiasson, E, and Sivik, B Concentration polarization and fouling. Desalination 1980;35:59.
[11] Juang, RS, and Chen, MN Removal of Copper(II) Chelates of EDTA and NTA from Dilute Aqueous Solutions by Membrane Filtration. Industrial and Engineering Chemistry Research 1997;36:179.
[12] Canizares, P, Perez, A, Camarillo, R, and Linares, JJ A semi-continuous laboratory-scale polymer enhanced ultrafiltration process for the recovery of cadmium and lead from aqueous effluents. Journal of Membrane Science 2004;240:197.
[13] Zhang, YF, and Xu, ZL Study on the treatment of industrial wastewater containing Pb2+ ion using a coupling process of polymer complexation-ultrafiltration. Separation Science and Technology 2003;38:1585.
[14] Uludag, Y, Ozbelge, HO, and Yilmaz, L Removal of mercury from aqueous solutions via polymer-enhanced ultrafiltration. Journal of Membrane Science 1997;129:93.
[15] Molinari, R, Gallo, S, and Argurio, P Metal ions removal from wastewater or washing water from contaminated soil by ultrafiltration-complexation. Water Research 2004;38:593.
[16] Moreno-Villoslada, I, and Rivas, BL Retention of metal ions in ultrafiltration of mixtures of divalent metal ions and water-soluble polymers at constant ionic strength based on Freundlich and Langmuir isotherms. Journal of Membrane Science 2003;215:195.
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