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。

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.

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

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