以超重力臭氧反應器處理含萘及界面活性劑水溶液之研究

本研究之目的在於以臭氧結合超重力旋轉填充床氣液接觸器(HGRPB)處理界面活性劑含萘(NAP)之水溶液,並探討界面活性劑對於臭氧質傳及氧化特性之影響。本實驗於半批次液體循環式之操作下,進行界面活性劑之臭氧化實驗,實驗結果顯示SDS不會與臭氧反應,而Brij 30會與臭氧進行親電子之反應,但兩者皆不容易被臭氧礦化成二氧化碳及水。半批次臭氧質量傳輸實驗中,SDS之濃度由0.00164 增加至0.1M,溶解性臭氧濃度由2.32 下降至0.49 mg/L。SDS濃度未達臨界微胞濃度(CMC),提高SDS濃度會使溶解性臭氧濃度下降其下降趨勢較SDS濃度達大於等於CMC值之溶解性臭氧濃度大。當SDS之濃度未達CMC值,臭氧於水相中之自我降解常數與界面活性劑之濃度之關係式為 。超重力系統連續式NAP之氣提實驗中,添加界面活性劑之氣提效果較差,而界面活性劑濃度達CMC值時,NAP之氣提效率與界面活性劑之濃度(大於CMC)及NAP之濃度關係不明顯,其氣提之效率為4-10%,變化不大,推測僅與氣體之進流流量有關。超重力系統連續式NAP之臭氧化實驗中,不同之界面活性劑水溶液中溶解相同劑量之NAP之臭氧化實驗,溶解於SDS水溶液中之NAP較溶解於Brij 30水溶液較易臭氧化。而不同Brij 30濃度下溶化相同之NAP量之臭氧化實驗,當Brij 30 濃度100 mg/L增加至1000 mg/L,臭氧對NAP之去除率由82.26變為36.67%。相同Brij 30濃度下溶化不同NAP的量之臭氧化實驗,當NAP之濃度由10 mg/L增加至100 mg/L,NAP之去除率由98.35%下降至82.26%。由於HGRPB填充床之體積過小,導致臭氧與NAP之接觸時間太短,臭氧與NAP之反應不完全,且因Brij 30會與臭氧進行反應,而與NAP競爭臭氧,因此當Brij 30或NAP之濃度提高,NAP臭氧化之去除率降低。將經臭氧化兩小時之界面活性劑SDS及Brij 30溶液回收再增溶NAP之實驗,100 mg/L 之SDS 仍可溶解35 mg/L之NAP,1000 mg/L 之 Brij 30仍可溶化120 mg/L之NAP,說明界面活性劑有再回收使用之可能性。

作者:黃怡華