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探討電觸媒技術之氫氧自由基產率及處理實廠廢水效率

為了解決3988除淨日2023的問題，作者唐政宏 這樣論述：

觸媒材料於水系統中，可與水反應產生氫氧自由基，其可將有機污染物快速氧化成無害的水與二氧化碳，故廣泛地應用於廢水處理技術與空氣淨化等方面。本研究將以電觸媒技術為主軸，分別探討氫氧自由基產率、處理實廠生活與印刷廢水之效率等研究項目進行討論。 本研究以捕捉劑法進行氫氧自由基量測，選定4-羥基苯甲酸(4-HBA)作為氫氧自由基捕捉劑，當4-HBA與氫氧自由基反應後，可生成3,4-二羥基苯甲酸(3,4-DHBA)，其可穩定的存在於水溶液中並作為量測氫氧自由基濃度指標。經由本研究實驗結果得知，電觸媒系統操作約30秒後，氫氧自由基即可穩定產出，且系統以硝酸鈉(NaNO3)為電解質之操作條件下，有利於氫氧

自由基的產出。於能量輸入方面，電觸媒系統生成之氫氧自由基濃度與所施予之能量呈現正向的關係。另外，當pH在鹼性條件下有利於氫氧自由基之生成，其產率遠高於中性及酸性條件。而觸媒極板則以二氧化鈦之生成濃度為最佳，電觸媒系統之生成濃度最高可達1.57×10-2 M。本研究電觸媒系統於最佳操作條件下，單位面積及能量所測得之氫氧自由基產率為4.5×10-5 M W-1cm-2。 運用電觸媒技術處理實廠廢水實驗可分為生活污水與印刷廢水兩部分，於處理生活污水的實驗中，以一般市售與奈米級二氧化鈦作為陽極板，以不同之極板表面特性與操作電壓梯度，探討生活污水於電觸媒技術處理前後之化學需氧量、pH值、導電度與溶氧的

變化。經本實驗結果得知，於電壓梯度7.0 V cm-1與穿孔之市售TiO2觸媒電極的最佳操作條件之下，生活污水經電觸媒技術處理60分鐘後，其化學需氧量可由400 mg L-1降至約40 mg L-1，處理效率約可高達90%。水樣導電度亦有約30%的去除效率，並同時可將水樣之溶氧提高約6 mg L-1，且維持pH中性水質。於印刷廢水整治部分，導電度較低的水樣，於固定電流密度的操作條件下，可產生較大的電壓值並有利於TOC與色度的去除。當電流密度為50 mA cm-2時，TOC與色度的去除效率分別為53.0%與71.0%，且施加之電流密度與水樣之TOC及色度去除效率呈正相關性。然而，以雙電極組電觸媒

系統進行試驗，因極板面積的增加而提升了電觸媒系統直接氧化能力，水樣之TOC與色度之去除效率分別可提升至75.41%及82.0%。再與活性碳吸附技術結合後，對於水樣之TOC與色度之去除效率更可分別提升至90.0%和92%。