2,4-二氯酚在水及碳氟化合物二相系統中之臭氧化反應

Abstract

本研究為一嶄新之廢水處理單元，各單元之功用如下:(1)設計一萃取單元 ，使有機廢水與溶劑在此單元接觸，藉由萃取作用使部份有機污染物由水 相進入溶劑相中，以降低廢中有機物濃度；(2)設計一臭氧化單元，連結 前述之萃取單元，溶劑中之有機物在此單元氧化分解,因而恢復溶劑之萃 取能力，達到溶劑再利用之功效；(3)設計一溶劑循環迴路,使有機污染物 重複進行萃取與臭氧化作用，達到去除廢水中有機物之功效。第一階段之 研究著眼於系統因子之評估，經L18直交表實驗後，發現十三項實驗因子 之貢獻率較大者依序為質傳槽攪拌驅力、2,4-二氯酚初始濃度、溶劑循環 流速、水相起始pH值、質傳槽水相體積、臭氧產量與臭氧流量。實驗結果 顯示系統於低pH值時對2,4-二氯酚有較佳之去除效果,質傳槽攪拌驅力於 全程反應有決定性之影響。不同水相起始pH值對2,4-二氯酚在水溶液與碳 氟化合物中之分佈有極大之影響。實驗結果顯示2,4-二氯酚在低水相起始 pH值時有較高之 分配係數。初始濃度 20 至 80 mg/L 之2,4-二氯酚水溶 液在20至40℃下之萃取過程中皆為放熱反應。在單相溶劑反應系統比較中 ，單獨水相反應系統對2,4- 二氯酚之去除效果較單獨溶劑相反應系統為 佳。在混合溶劑反應系統中，發現本程序為一二段反應機構，且以低水相 起始pH值對2,4-二氯酚有最佳之去除效果；在中pH值與高pH值時， 2,4-二氯酚在反應過程中之總去除效果几乎相同，二者水相之反應過程 中,2,4-二氯酚皆有遞減現象，但在高pH值時，2,4-二氯酚在溶劑相中卻 有遞增的現象，此一現象可能由於在溶液高pH值時，水相對臭氧之吸附利 用遠大於溶劑相，致使臭氧無法進入溶劑相與2,4-二氯酚發生反應，因而 造成溶劑相中2,4-二氯酚之累積。在個別因子之實驗中，本研究針對個別 因子在萃取-臭氧化程序中對2,4-二氯酚去除之影響及2,4-二氯酚之碳平 衡進行探討。碳平衡結果顯示增加溶劑循環流速將會促進反應之進行，而 反應中間產物會隨著溶劑循環流的增加而增加，且其增加之倍數與溶劑循 環流速的增加有一定之比例關係。本研究採用雙膜理論計算2,4-二氯酚在 水溶液與碳氟化合物中之質量傳輸係數，並將之應用於預測萃取程序序及 萃取-臭氧化程序對2,4-二氯酚之去除效率。