研究主要是利用電化學氧化處理程序對染料進行降解的處理，並找出染料的溶解度及化學結構對其此程序的影響。找出此影響後，未來以電化學法處理染料廢水時，可以針對染料的溶解性及其化學結構找出最佳的處理方法。在本研究中，將以電化學氧化法對10種不同染料進行色度降解，染料溶解度不同且分為偶氮、雙偶氮、蒽醌三種化學結構。實驗方法包含對染料進行直接與間接電化氧化法來去除色度，本研究同時也會對一些特定染料進行COD的去除，進而解釋研究中所提及的理論，即為染料溶解度的影響會大於其化學結構的影響。本研究判斷電化學氧化程序降解染料的過程中，染料溶解度的影響會比化學結構所帶來的影響來得多。當比較不同化學結構對染料降解的影響時，偶氮染料的降解速度會比雙偶氮染料還要快，且蒽醌型染料是最難降解的染料。對高溶解度的染料來說無法觀察出化學結構對其降解的影響，因此，為了分辨出高溶解度染料的降解速度，會對不同化學結構的染料進行反應動力常數的比較，而這項比較結果得出與前述相同的順序，即偶氮染料比雙偶氮染料還要好處理，而蒽醌染料則依然是最難處理的染料。

The objective of this study is to find the effect of dye solubility and chemical structure on its degradation with electrochemical oxidation process.  To find this effect can provide guideline for the choice of electrochemical process in the treatment of various dyes according to their solubility and chemical structure.  In this study, the color degradation of ten dyes with various solubility and three different chemical structures, namely azo, disazo and anthraquinone were tested in electrochemical oxidation process.  The tests include direct and indirect electrochemical oxidation for dye color degradation.  Some COD degradation was also tested for specific dyes to explain the discrepancy in solubility dominant over chemical structure effect on dye degradation theory proposed in this study.   This study concluded that the electrochemical oxidation process in the degradation of dyes is affected by its solubility more than by its chemical structure.  When compared the degradation of dye with different chemical structure,  the azo dye is degraded quicker than the disazo dye does, and the anthraquinone dye is the most difficult to be degraded.  For those dyes with high solubility, there is no obvious difference in their degradation efficiency for all types of chemical structures.  To discern the degradation variation for dyes with high solubility, the reaction kinematic constants for dyes with different chemical structures were compared.  The comparison concludes that similar degradation efficiency sequence that the azo dye is quicker than disazo dye and then anthraquinone dye was found as before.

目錄	I
圖目錄	IV
表目錄	VIII
第一章	前言	1
1-1	研究源起	1
1-2	研究動機	1
1-3	研究目的	2
1-4	研究內容	2
第二章	文獻回顧	4
2-1	染料性質	4
2-1-1	分散性染料的溶解行為	4
2-2	染料結構	4
2-2-1	染料官能基	6
2-3	染整廢水問題	8
2-3-1	傳統處理染料廢水方法	8
2-3-2	先進處理染整廢水方法	9
2-4	溶解度對染料廢水處理的影響	11
2-5	染料結構對染料廢水處理的影響	13
第三章	實驗研究方法	14
3-1	實驗藥品與材料、設備	14
3-1-1	實驗藥品	15
3-2	實驗步驟	31
3-2-1	前置作業	31
3-3	電化學氧化裂解實驗方法	32
3-3-1	直接電化學氧化實驗方法	33
3-3-2	間接電化學氧化實驗方法	36
3-3-3	間接電化學氧化反應動力實驗方法	39
第四章	結果與討論	42
4-1	實驗參數	45
4-1-1	通電時間與pH及ORP變化	46
4-1-2	通電時間與導電度及電流密度變化	49
4-1-3	通電時間與次氯酸根產生量	51
4-2	比較化學結構與溶解度對染料降解影響	54
4-2-1	相同化學結構不同水溶解度染料之降解比較	54
4-2-2	相同水溶解度不同化學結構染料之降解比較	57
4-3	反應期間色度變化觀察	61
4-4	以化學反應動力常數比較高水溶性不同化學結構染料降解	64
4-5	化學需氧量的降解試驗	70
4-6	相關研究比較分析	72
第五章	結論與建議	84
5-1	結論	84
5-2	建議	84
參考文獻	86
附錄	91

圖目錄
圖2-1 偶氮染料主體結構	5
圖2-2 蒽醌染料主體結構	5
圖3-1 Disperse Blue 79 Dye樣本	15
圖3-2 Disperse Blue 79 Dye化學結構	15
圖3-3 Disperse Red 60 Dye樣本	16
圖3-4 Disperse Red 60 Dye化學結構	16
圖3-5 Reactive Blue 19 Dye樣本	17
圖3-6 Reactive Blue 19 Dye化學結構	17
圖3-7 Reactive Yellow 17 Dye樣本	18
圖3-8 Reactive Yellow 17 Dye化學結構	18
圖3-9 Reactive Black 5 Dye樣本	19
圖3-10 Reactive Black 5 Dye化學結構	19
圖3-11 Direct Red 81 Dye樣本	20
圖3-12 Direct Red 81 Dye化學結構	20
圖3-13 Acid Red 266 Dye樣本	21
圖3-14 Acid Red 266 Dye化學結構	21
圖3-15 Acid Yellow 119 Dye樣本	22
圖3-16 Acid Yellow 119 Dye化學結構	22
圖3-17 Acid Blue 113 Dye樣本	23
圖3-18 Acid Blue 113 Dye化學結構	23
圖3-19 Acid Blue 40 Dye樣本	24
圖3-20 Acid Blue 40 Dye化學結構	24
圖3-21電解質:氯化鈉	25
圖3-22極板材料:鈦鍍上氧化釕極板(a)鈦極板(b)	26
圖3-23電化學壓克力反應槽	26
圖3-24電源供應器	27
圖3-25數位型萬用電錶	28
圖3-26氧化還原電位偵測計	28
圖3-27酸鹼度計	29
圖3-28導電度計	30
圖3-29分光光度計	30
圖3-30實驗步驟圖	31
圖3-31電氧化直接法流程示意圖	35
圖3-32電氧化間接法流程示意圖	38
圖3-33電氧化間接法反應動力實驗流程示意圖	41
圖 4-1 不同濃度有機染料DB-79之吸收光譜	43
圖 4-2 吸收值與有機染料DB-79濃度迴歸關係	44
圖 4-3 分光光度計吸收值與OCl-濃度迴歸關係	45
圖 4-4 不同電壓與通電時間之溶液pH變化	47
圖 4-5 不同電壓與通電時間之氧化還原電位變化	48
圖 4-6 不同電壓與通電時間之導電度變化	49
圖 4-7 不同電壓與通電時間之電流密度變化	51
圖 4-8 不同pH值Cl2/HOCl/OCl-存在百分比變化	52
圖 4-9 不同通電時間之OCl-氧化劑產生量	53
圖 4-10 相同化學結構(Aoz)對不同溶解度(難溶,易溶)染料色度去除率比較	55
圖 4-11 相同化學結構(Anthraquinone)對不同溶解度(難溶,易溶)染料色度去除率比較	57
圖 4-12 相同溶解度(難溶)對不同化學結構(Azo、Anthraquinone)染料色度去除率比較	59
圖 4-13 相同溶解度(易溶)對不同化學結構(Azo、Anthraquinone)染料色度去除率比較	61
圖 4-14 直接法處理有機染料AB-40分光光度計全波長掃描圖	63
圖 4-15 有機染料AB-40雙色度波峰比較	64
圖 4-16 電化學氧化裂解有機染料色度去除率比較	67
圖 4-17 Acid Blue 40與Reactive Blue 19化學需氧量去除率比較	71
圖 4-18 八種染料色度降解比較	73
圖 4-19 Basic Blue 3與Acid Green 25染料化學結構特性	75
圖 4-20 染料化學結構示意圖	77
圖 4-21 Reactive Orange 4化學結構	78
圖 4-22 萘之相似副產物結構	78
圖 4-23 Acid Orange 7(a)與Reactive Black 5(b)化學結構	80
圖 4-24 Acid Orange 7(a)與Reactive Black 5(b)色度去除率	81
圖 4-25 Acid Blue 120與Basic Brown 4染料化學結構式	82
圖 4-26 Acid Blue 120與Basic Brown 4染料剩餘濃度與COD比較	83

表目錄
表1-1 染料結構與溶解度	3
表2-2 染料常見官能基團	7
表3-1 有機染料名稱與基本性質	14
表3-2 染料水溶解度定義範圍	32
表4-1 有機染料名稱與最大吸收波峰之波長	42
表4-2 四種所選用不同化學結構與水溶解度染料	54
表4-3染料化學結構與顏色變化	62
表4-4 高水溶性染料名稱與基本性質	65
表4-5 不同化學結構與水溶解度染料之電氧化降解反應常數	70
表4-6 八種染料化學結構與水溶解度比較	73
表4-7 兩種染料化學結構與水溶解度比較	75
表4-8 四種染料化學結構與溶解度比較	76
表4-9 電化學處理四種染料去色率比較	77
表4-10 Acid Orange 7與 Reactive Black 5化學結構與溶解度	80
表4-11 Acid Blue 120與Basic Brown 4染料化學結構與溶解度	82

1.A. Fernandes, A. Morao, M. Magrinho, A. Lopes, I. Goncalves, “Electrochemical degradation of C. I. Acid Orange 7”, Dyes and Pigments, Vol. 61, p 287–296, (2004).
2.A.I. del Rio, J. Fernandez, J. Molina, J. Bonastre, F. Cases, “Electrochemical treatment of a synthetic wastewater containing a Sulphonated azo dye. Determination of naphthalenesulphonic compounds produced as main by-products”, Desalination, Vol. 273, p 428–435, (2011).
3.Anastasios Sakalis, Konstantinos Mpoulmpasakos, Ulrich Nickel, Konstantinos Fytianos, Anastasios Voulgaropoulos, “Evaluation of a novel electrochemical pilot plant process for azodyes removal from textile wastewater”, Chemical Engineering Journal, Vol. 111, p 63–70, (2005).
4.Arlindo C. Gomes, Jose C. Nunes, Rogerio M.S. Simoes, “Determination of fast ozone oxidation rate for textile dyes by using a continuous quench-flow system”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 178, p 57–65, (2010).
5.A. R. Rahmani, M. Zarrabi, M. R. Samarghandi, A. Afkhami, H. R. Ghaffari, “Degradation of Azo Dye Reactive Black 5 and Acid Orange 7 by Fenton-Like Mechanism”, Iranian Journal of Chemical Engineering, Vol. 7, No. 1, (2010). 
6.B. Merzouk, B. Gourich, K. Madani, Ch. Vial, A. Sekki, “Removal of a disperse red dye from synthetic wastewater by chemical coagulation and continuous electrocoagulation. A comparative study”, Desalination, Vol. 272, p 246–253, (2011).
7.Chedly Tizaouia, Naser Grima, “Kinetics of the ozone oxidation of Reactive Orange 16 azo-dye in aqueous solution”, Chemical Engineering Journal , Vol. 173,p 463– 473, (2011).
8.Efthalia Chatzisymeon, Nikolaos P. Xekoukoulotakis, Alberto Coz, Nicolas Kalogerakis, Dionissios Mantzavinos, “Electrochemical treatment of textile dyes and dyehouse effluents”, Journal of Hazardous Materials, Vol. B137, p 998–1007, (2006).
9.Fenyun Yi, Shuixia Chen, Chan’e Yuan, “Effect of activated carbon fiber anode structure and electrolysis conditions on electrochemical degradation of dye wastewater”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 157, p 79–87, (2008).
10.Guohua Chen, “Electrochemical technologies in wastewater treatment”, Separation and Purification Technology, Vol. 38, p 11–41, (2004).
11.H.S. Awad, N. Abo Galwa, “Electrochemical degradation of Acid Blue and Basic Brown dyes on Pb/PbO2 electrode in the presence of different conductive electrolyte and effect of various operating factors”, Chemosphere, Vol. 61, p 1327–1335, (2005). 
12.Mariana Neamtu, Ayfer Yediler, Ilie Siminiceanu, Matei Macoveanu, Antonius Kettrup, “Decolorization of disperse red 354 azo dye in water by several oxidation processes—a comparative study”, Dyes and Pigments, Vol. 60, p 61–68, (2004).
13.M.A. Sanroman, M. Pazos, M.T. Ricart, C. Cameselle, “Electrochemical decolourisation of structurally different dyes”, Chemosphere, Vol. 57, p 233–239, (2004). 
14.M.B. Kasiri, A.R. Khataee, “Photooxidative decolorization of two organic dyes with different chemical structures by UV/H2O2 process: Experimental design”, Desalination, Vol. 270, p 151–159, (2011).
15.M. Muruganandham, M. Swaminathan, “Photochemical oxidation of reactive azo dye with UV–H2O2 process”, Dyes and Pigments, Vol. 62, p 269–275, (2004).
16.Mohammed Faouzi Elahmadi, Nasr Bensalah, Abdellatif Gadri, “Treatment of aqueous wastes contaminated with Congo Red dye by electrochemical oxidation and ozonation processes”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 168, p 1163–1169, (2009).
17.Pei-Jen Lu, Hsin-Chieh Lin, Wen-Te Yu, Jia-Ming Chern, “Chemical regeneration of activated carbon used for dye adsorption”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, Vol. 42, p 305–311, (2011).
18.Prakash Kariyajjanavar, Narayana Jogttappa, Yanjerappa Arthoba Nayaka, “Studies on degradation of reactive textile dyes solution by electrochemical method”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 190, p 952–961, (2011).
19.S. Raghu, ChangWoo Lee, S. Chellammal, S. Palanichamy, C. Ahmed Basha, “Evaluation of electrochemical oxidation techniques for degradation of dye effluents—A comparative approach”, Journal of Hazardous Materials, Vol. 171, p 748–754, (2009).
20.Suntud Sirianuntapiboon, Parawee Srisornsak, “Removal of disperse dyes from textile wastewater using bio-sludge”, Bioresource Technology, Vol. 98, p 1057–1066, (2007).
21.Tae-Soo Choi, Yoshio Shimizu, Hirofusa Shirai, Kunihiro Hamada, “Solubilization of disperse dyes in cationic Gemini surfactant micelles”, Dyes and Pigments, Vol. 45, p 145-152, (2000).
22.王少君，「電混凝法處理分散性染料廢水」，淡江大學水資源及環境工程研究所，碩士論文，(2011)。
23.司洪濤，呂冠霖，黃香玫，「氧化技術在高濃度COD廢水之應用」， 環保技術輔導計畫，(2003)。
24.何志軒，「以化學法與電化學法氧化裂解有機反應性染料探討」，淡江大學水資源及環境工程研究所，博士論文，(2009)。
25.何志軒，陳俊成，楊禎祿，「有機反應性染料之氧化去色反應特性」，工業污染防治，Vol. 108， p 1-20， (2008)。
26.張紅，李傳運，「染料廢水處理技術的發展概況」，遼寧城鄉環境科技，Vol. 5，(1999)。
27.曾馮宏，「電化學與化學程序去除染整廢水色度之比較研究」，淡江大學水資源及環境工程研究所，碩士論文，(2006)。