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本研究為液相之電化學氧化技術結合土相之傳統電動力復育技術，藉由雙金屬氧化電極取代傳統惰性電極，進而改進傳統電動力技術中僅進行污染物之移除，同時增進降解破壞污染物之能力，因此研發電化學地質氧化技術(ECGO)，將可有效徹底解決土相之污染，縮短處理時程，將使電化學地質氧化技術成為具環境永續特性之新技術。為解決土相中之雙酚A污染情形，首先進行不同雙金屬氧化電極之製備，後進行循環伏安法以及表面金屬量化以確立電極製備技術之穩定性。後進行電化學地質氧化試驗，考量電極種類，操作流質種類及濃度、電位坡降、操作時間及電極接觸面積等影響參數，並探討其處理機制及處理效率。 首先對雙金屬氧化電極進行循環伏安法之電壓電流特性曲線量測，可以得知電極是否對BPA具備明顯之氧化還原電位，據此作為處理有效性之評估，藉由觀察電極於不同操作流質下之峰電流產生處之電位，有效評估適當電位坡降為2 V/cm以進行電化學地質氧化試驗，而當操作流質為DI Wate(6.7)各金屬氧化電極其峰電流產生之電位分別為0.27V?-0.31V?0.12V?0.47V及0.2V，調整為NaOH(11.9)，其峰電流產生之電位分別為-0.2V?0.45V?0.5V?0.2V?-0.6V處，顯式出於鹼性之環境具較強烈之電化學反應，是因為雙酚A於高pH會以離子態存在較易進行電化學氧化反應。 本實驗藉由沉積法以及電鍍法製備之電極，藉由對雙金屬氧化電極進行SEM-EDS分析其表面金屬特性分析，發現五種雙金屬氧化電極皆可偵測到目標金屬，實驗結果顯示製備電極之技術有效將Ti棒表面塗佈上目標金屬。藉由將雙金屬氧化電極進行氫氟酸消化試驗分析其表面金屬塗佈量，發現五種雙金屬氧化電極其金屬塗佈量為1.36 %~1.82 %，PT、ST、MT、RT及PCT分別為1.53±0.08 %、1.43±0.34 %、1.82±0.27 %、1.36±0.09 %、1.5±0.16 % 實驗結果顯示製備電極之技術有效將Ti棒表面塗佈上目標金屬且分佈均勻。。 當操作條件.比較操作流質對於處理效率之影響，於較穩定且高處理效率之電極RT，其操作條件為BPA濃度為30 mg/kg、電位坡降2 V/cm、處理時間為5天，不同操作流質之處理效率分別為:0.1 M氯化鈉 (67.3 %) > 0.1 M 檸檬酸(60.4 %) > 氫氧化鈉 (60.2%) > 硫酸鈉(55.3 %) > DI Water (52.2 %)，此結果顯示，當檸檬酸為操作流質時其處理效率之提升，是由於在酸性環境下雙金屬氧化電極較易產生電化學氧化反應以增進處理效率，進而改變操作流質為硫酸鈉以及氫氧化鈉時，由於鹼性之環境下BPA之溶解度較高，因此在進行試驗過程中較易自土壤試體移除進而降解，氫氧化鈉之pH(11.9)比硫酸鈉(9.4)為高，處理效率亦較佳，當操作流質為氯化鈉時效果較佳，其原因是因為氯化鈉在電解過程會產生OCl-，其具有強氧化性幫助降解BPA以增進處理效率。。 使用RT為陽極電極於不同操作流質濃度進行五天之試驗，電位坡降選定為2 V/cm，結果顯示出，於酸性環境下會利於產生電化學機制，但其較易使電極表面複合金屬產生剝落，因此提升能力有限，於鹼性之環境，隨著濃度提升其處理效率增進，因為其具較高溶解度使BPA較易移出降解，NaCl濃度從0.1M提升至0.4M，其處理效率從67.3 %下降至61.3 %，顯示出高濃度之Cl-¬會與BPA進行競爭，致處理效率下降，本試驗最佳操作流質為0.2 M NaCl，可達到66.8%處理效率且降解率達到63.1 %。 本實驗選取RT電極為陽極電極於0.2 M之NaCl操作流質處理時間為5天，發現於1、2及3 V/cm電位坡降之處理效率分別為60.1 %、66.8 %及55.8 %，過低之電位坡降使得電極產生之電化學反應較不強烈以至於處理效果下降，而電位坡降為3 V/cm時由於電化學反應過於激烈，致BPA尚未脫附而電流效應已經結束，透過電力耗損觀察可發現於2 V/cm之電位坡降其電力耗損為509.5 kwh/m3，為較理想之電位坡降。 選取RT電極為陽極電極於0.2 M之NaCl操作流質而電位坡降為2 V/cm，討論其處理時間1~7天對處理效率之影響，結果顯示出處理效率1、3、5及7天分別為37.3、49.4、66.8 %及68.3 %，電力耗損為168.4 kwh/m3、381.4 kwh/m3、509.4 kwh/m3及699.1 kwh/m3，顯示出延長處理時間其處理效率僅提升1.5 %，而電力耗損增加了189.7 kwh/m3，因此五天為較經濟之處理時間，以不同電極數量之RT改變電極接觸面積分別為6.03 cm2及8.04 cm2，選定電位坡降為 2 V/cm及處理時間五天，結果發現增加電極接觸面積可有效提升處理效率及降解率，因較高電極面積可產生較強烈之電化學機制所致，其處理效率分別為72.3 %及73.5 %。本實驗最佳處理條件為RT電極，電極接觸面積為8.04 cm2，操作流質為0.2 M NaCl，電位坡降為 2 V/cm，處理時間五天可達到73.5 %之處理效率及66.3 %之降解率。 整體結果顯示，以電化學地質氧化技術處理雙酚A污染土壤時，可藉由操作流質種類及濃度及電極材料條件之擇選，提昇雙酚A之處理效率。 It was expected that the electrochemical oxidation combined with electrokinetic process will enhance the degradation of pollutants. It is possible that this new idea will create a more effective and efficient method. For removing of BPA, binary metallic oxide electrode (BMOE) was first prepared. Then cyclic voltammetry (CV) and surface metal quantification were conducted to identify the stability of the prepared electrode. Effects of parameters such as electrode, processing fluid(type and concentration), potential gradient, operating duration, contacting area of electrode, etc. were adopted in the discussion about mechanism and efficiency of electrochemical geooxidation (ECGO). At first, changes of electrode potential versus electric current of BMOE were measured in order to determine BPA,s red-ox potentials. It is useful in the evaluation of effectiveness. Peak potentials were measured at various operation conditions with various fluids and they were applied in electrochemical geooxidation (ECGO) operating at 2 V/cm. The peak potentials measured are 0.27V, -0.31V, 0.12V, 0.47V, and 0.2V. for DI Water (ph=6.7) and -0.2V, 0.45V, 0.5V, 0.2V, and -0.6V for NaOH (pH=11.9). These indicate that stronger electrochemical reactions are apt to be brought out in basic conditions, owing to ionization of BPA at high pH.Surface characteristics of electrodes prepared by deposition and electroplating were analyzed with SEM-EDS. The results show that target metal is present in the electrodes, indicating that target metal has been successfully coated on Ti electrodes. The amounts of coated metal on electrodes of PT, ST, MT, RT and PCT were found to be 1.53±0.08%, 1.43±0.34%, 1.82±0.27%, 1.36±0.09 %, and 1.5±0.16 %, respectively. by hydrofluoric acid digestion test. These data show that the electrodes have been essentially homogeneously coated with target metals. It was shown that processing fluid 0.1 M sodium chloride (67.3 %) > 0.1 M citric acid (60.4 %) > sodium hydroxide (60.2%) > sodium sulfate (55.3 %) > DI Water (52.2 %) were established when BPA 30 mg/kg samples were treated at 2 V/cm for 5 days by RT electrode. The datum of citric acid might be due to a strong electrochemical reaction in acidic condition. The datum of sodium sulfate and sodium hydroxide might be due to a large dissolution of BPA in acidic condition, which can bring more BPA out of soil. Sodium hydroxide as a fluid has pH (11.9) higher than that (9.4) of sodium sulfate. In addition, sodium hydroxide has efficiency higher than sodium sulfate. |