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系統識別號 U0002-2806200516370200
中文論文名稱 聚電解質加強超過濾去除水中重金屬銅之研究:聚電解質和最佳操作pH之選擇
英文論文名稱 Copper removal by polymer enhanced ultrafiltration (PEUF): polymer selection and optimal operation pH
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 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 嚴煒舜
研究生英文姓名 Wei-Shun Yen
學號 692331423
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-09
論文頁數 62頁
口試委員 指導教授-李奇旺
委員-李奇旺
委員-陳孝行
委員-李柏青
中文關鍵字 聚電解質加強超過濾  聚電解質  pH  去除率  回收能力 
英文關鍵字 Polyelectrolyte-Enhanced Ultrafiltration  Polyelectrolyte  pH  Removal efficiency  Recovery ability 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 本論文研究主要探討聚電解質加強超過濾(Polyelectrolyte-Enhanced Ultrafiltration,PEUF)程序中,不同聚電解質對重金屬銅之去除率。PEUF是利用加入高分子聚電解質和水中之重金屬鍵結,產生大於超過濾系統中薄膜孔徑的聚合物,使其無法通過薄膜達到去除重金屬之目的。
本實驗使用之聚電解質如下列四種:聚乙烯亞胺(PEI)、聚氯化己二烯二甲基胺(PDADMAC)、聚丙烯酸(PAA)及磺酸鈉聚苯乙烯(PSS)。實驗方法為改變操作條件如pH、Loading ratio(負載能力),並以去除率、相對通量(Fr)及回收能力(Recovery ability)作為選擇聚電解質之標準。
由實驗結果可知,隨著pH之升高且Loading ratio的降低,去除率有上升之趨勢,對銅離子去除效果最好的為PDADMAC,其最佳操作條件pH為6而Loading ratio為0.315 mol Cu/mol polyelectrolyte,其去除率可達86%。於回收重金屬方面,是先酸化再以電化學回收,實驗得知將pH調低至5時,將有最好的回收效率,約可回收77%之銅離子。
英文摘要 The objective of this study is to investigate the removal of copper by Polyelectrolyte-Enhanced Ultrafiltration process(PEUF)under various pHs and different polyelectrolytes. The metal removal mechanism of PEUF is through complexation of water-soluble polyelectrolyte with heavy metal solution, followed by rejection of polyelectrolyte-metal complexes with a cellulose membrane.
Four water-soluble polyelectrolytes, namely Polyethyeneimine(PEI), Poly(diallyldimethylammonium chloride)(PDADMAC), Poly(acrylic acid)(PAA)and Poly(sodium 4-styrenesulfonate)(PSS), were used in this study. Operating parameters such as pH and mol metal/g polyelectrolyte(Loading ratio)were investigated. The choice of the best polyelectrolyte is based on the copper removal efficiency, relative flux and recovery ability of polyelectrolyte.
Experiment results indicate the copper removal efficiency increases with increasing pH and decreasing loading ratio. The best polyelectrolyte chosen is PDADMAC which can achieve 86% copper removal efficiency under pH of 6.0 and loading ratio of 0.315 mol Cu/mol polyelectrolyte. By acidifying PDADMAC-Cu solution to pH of 5.0, more than 77% of complexed copper can be recovered by electrolytic process.
論文目次 目錄
第一章 序論 1
第二章 文獻回顧 3
2.1重金屬 3
2.1.1 重金屬的定義 3
2.1.2 重金屬排放標準 3
2.2聚電解質 5
2.2.1聚電解質的定義 5
2.2.2聚電解質的分類 5
2.3聚電解質加強超過濾(Polyelectrolyte enhanced ultrafiltration,PEUF) 11
2.3.1 PEUF之簡介 11
2.3.2影響PEUF效果的因素 12
2.4聚電解質與重金屬之回收 17
第三章 實驗材料與方法 19
3.1實驗材料 19
3.1.1 實驗藥品 19
3.1.2 薄膜 22
3.2實驗設備 24
3.2.1 過濾系統 24
3.2.2 分析儀器 26
3.3實驗方法與步驟 27
第四章 結果與討論 30
4.1聚電解質對重金屬之去除率 30
4.1.1 Loading ratio對於重金屬去除率之影響 34
4.1.2 pH對於重金屬去除率之影響 41
4.2薄膜阻塞的探討 43
4.3最佳的聚電解質選擇 49
4.3.1聚電解質對薄膜所造成阻塞之程度及其去除效率 50
4.3.2聚電解質回收之討論 53
4.4最佳聚電解質回收之探討 56
第五章 結論與建議 58
第六章 參考文獻 60


圖目錄
圖 1、典型陰離子型聚電解質 6
圖 2、典型陽離子型聚電解質 7
圖 3、典型非離子型聚電解質 7
圖 4、典型兩性聚電解質 8
圖 5、PEI與銅離子形成之PEI-Cu錯合物 10
圖 6、PEUF之操作示意圖,摘自Geckeler,1996 12
圖 7、超過濾實驗設備 24
圖 8、Stirred Ultrafiltration Cell(摘自Millipore 公司) 25
圖 9、電解回收設備圖 26
圖 10、不同的pH 值、Loading ratio下,PEI於PEUF程序中對銅離子的去除率,溶液中銅離子濃度為50 mg/L、離子強度以NaCl濃度0.1 mol/L固定 31
圖 11、不同之pH 值、Loading ratio下,PDADMAC於PEUF程序中對銅離子的去除率,溶液中銅離子濃度為50 mg/L、離子強度以NaCl濃度0.1 mol/L固定 32
圖 12、不同之pH 值、Loading ratio下,PAA於PEUF程序中對銅離子的去除率,溶液中銅離子濃度為50 mg/L、離子強度以NaCl濃度0.1 mol/L固定 33
圖 13、不同之pH 值、Loading ratio下,PSS於PEUF程序中對銅離子的去除率,溶液中銅離子濃度為50 mg/L、離子強度以NaCl濃度0.1 mol/L固定 34
圖 14、水中含有0.787mM銅離子(Cu2+)時,不同pH值下之主要物種變化關係圖 42
圖 15、含PEI溶液於不同pH、Loading ratio 與相對通量的變化,操作條件為壓力30 psi,進料溶液體積120 mL,Volumetric Concentration Factor(體積濃縮倍數,VCF)為1.5 44
圖 16、含PDADMAC溶液於不同pH、Loading ratio 與相對通量的變化,操作條件為壓力30 psi,進料溶液體積120 mL,Volumetric Concentration Factor(體積濃縮倍數,VCF)為1.5 45
圖 17、含PAA溶液於不同pH、Loading ratio 與相對通量的變化,操作條件為壓力30 psi,進料溶液體積120 mL,Volumetric Concentration Factor(體積濃縮倍數,VCF)為1.5 46
圖 18、含PSS溶液於不同pH、Loading ratio 與相對通量的變化,操作條件為壓力30 psi,進料溶液體積120 mL,Volumetric Concentration Factor(體積濃縮倍數,VCF)為1.5 47
圖 19、於最佳去除率下,聚電解質濃度對薄膜阻塞的情形 48
圖 20、PEI於pH 6時去除率與相對通量的關係 51
圖 21、PAA於pH 6時去除率與相對通量的關係 52
圖 22、PDADMAC 於pH 6時去除率與相對通量的關係 52
圖 23、不同pH下,不同聚電解質於最佳Loading ratio對銅之去除率 55



表目錄
表 1:重金屬排放規範 4
表 2:聚電解質之基本資料 20
表 3:實驗所使用之其他藥品 20
表 4:不同Loading ratio之表示方法與其所代表之意義 36
表 5:最佳去除率之聚電解質添加量 40
表 6:電解回收之結果 57

參考文獻 Barron-Zambrano, J., S. Laborie, et al. (2002). "Mercury removal from aqueous solutions by complexation--ultrafiltration." Desalination 144(1-3): 201-206.

Bodzek, M., I. Korus, et al. (1999). "Application of the hybrid complexation-ultrafiltration process for removal of metal ions from galvanic wastewater." Desalination 121(2): 117-121.

Canizares, P., A. Perez, et al. (2004). "A semi-continuous laboratory-scale polymer enhanced ultrafiltration process for the recovery of cadmium and lead from aqueous effluents." Journal of Membrane Science 240(1-2): 197-209.

Geckeler, K. E. and K. Volchek (1996). "Removal of Hazardous Substances from Water Using Ultrafiltration in Conjunction with Soluble Polymers." Environmental Science & Technology 30(3): 725-734.

Juang, R.-S. and C.-H. Chiou (2000). "Ultrafiltration rejection of dissolved ions using various weakly basic water-soluble polymers." Journal of Membrane Science 177(1-2): 207-214.

Juang, R.-S. and J.-F. Liang (1993). "Removal of copper and zinc from aqueous sulfate solution with polyacrylic acid by a batch complexation-ultrafiltration process." Journal of Membrane Science 82(1-2): 175-183.

Juang, R.-S. and R.-C. Shiau (2000). "Metal removal from aqueous solutions using chitosan-enhanced membrane filtration." Journal of Membrane Science 165(2): 159-167.

LaGrega, M. D., P. L. Buckingham, et al. (1990). "Hazardous Waste Management."

Laine, J. M., J. P. Hagstrom, et al. (1989). "Effects of ultrafiltration membrane composition." J. Am. Wat. Works. Assoc. 81: 61-67.

Marty, J.,Persin, M.,Sarrazin, J. 2000. Dialysis of NI(II) through an ultrafiltration membrane enhanced by polymer complexation. Journal of Membrane Science 167(2), 291-297
Matthiasson, E. and B. Sivik (1980). "Concentration polarization and fouling." Desalination 35: 59-103.

Molinari, R., S. Gallo, et al. (2004). "Metal ions removal from wastewater or washing water from contaminated soil by ultrafiltration-complexation." Water Research 38(3): 593-600.

Morlay, C., M. Cromer, et al. (1999). "Potentiometric study of Cd(II) and Pb(II) complexation with two high molecular weight poly(acrylic acids); comparison with Cu(II) and Ni(II)." Talanta 48(5): 1159-1166.

Pignon, F., A. Magnin, et al. (2000). "Structural characterisation of deposits formed during frontal filtration." Journal of Membrane Science 174(2): 189-204.

Rivas, B. L. and I. Moreno-Villoslada (2001). "Polyelectrolyte behavior of three copolymers of 2-acrylamido-2-methyl-propanesulfonic acid and N-acryloyl-N'-methylpiperazine studied by ultrafiltration." Journal of Membrane Science 187(1-2): 271-275.

Rodriguez Pastor, M., E. Samper-Vidal, et al. (2003). "Analysis of the variation in the permeate flux and of the efficiency of the recovery of mercury by polyelectrolyte enhanced ultrafiltration (PE-UF)." Desalination 151(3): 247-251.

Uludag, Y., H. O. Ozbelge, et al. (1997). "Removal of mercury from aqueous solutions via polymer-enhanced ultrafiltration." Journal of Membrane Science 129(1): 93-99.

Vieira, M., C. R. Tavares, et al. (2001). "Application of ultrafiltration-complexation process for metal removal from pulp and paper industry wastewater." Journal of Membrane Science 194(2): 273-276.

Volchek, K., L. Keller, et al. (1993). "Selective removal of metal ions from ground water by polymeric binding and microfiltration." Desalination 89(3): 247-262.

Vonk, P.,Noordman, R.,Schippers, D.,Tilstra, B.,Wesselingh, H. 1997. Ultrafiltration of a polymer-electrolyte mixture. Journal of Membrane Science 130(1-2), 249-263.

王一雄箸,1997,土壤環境污染與農藥,國立編譯館,台北,
第229-260 頁。
趙承琛,1985,界面科學特論,復文書局,台南,第28-33 頁。

蔡騰龍,1996,高分子聚合物於水處理之應用,正文書局,台
北,第1-6 頁。
郭文正、曾添文,1988,薄膜分離,高立圖書,台北,第15-36
頁。
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