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摘要
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經工業排放或不當處理所流入地下水中之鉻，將嚴重影響人類健康與環境生態，鉻在自然水體中價態分為三價鉻 Cr(III)與六價鉻 Cr(VI)，而六價鉻Cr(VI)毒性較三價鉻Cr(III)強，本研究提出新穎的流動電極電容去離子系統(Flow-Electrode Capacitive Deionization, FCDI)應用於整治地下水之鉻污染。
研究中以5 wt% 活性碳與1 wt%碳黑為 FCDI 流動式電極材料，以 SCC 操作模式，測試FCDI系統的最佳參數；處理 1000 mg/L K2Cr2O7 時，FCDI 系統擁有最優異的 Cr 平均鹽類去除效率(Average Salt Removal Rate, ASRR)為1.04·10-4 mmol/min/cm2，充電效率(34.32%)與能源消耗(1.61 kWh/mol)表現也很優良，表示 FCDI 系統可處理高濃度 K2Cr2O7 溶液；FCDI 去除鉻的效率並不隨著電壓升高而逐漸提升，但鉻去除鉻效率依然維持很高的水準，去除效率以電壓為1.2 V時達到最佳(99.31%)，但ASRR以 1.6 V最佳(1.21·10-4 mmol Cr/cm2/min)，而充電效率也是以操作電壓為 1.6 V 時，達到最高(37.89%)，對能源消耗而言，則是以電壓為 1.2 V 時達到最低(1.61 kWh/mmol) ；進流水之pH值變化對FCDI系統移除鉻的效能研究，發現針對鉻的去除效率和平均脫鹽速率(ASRR)而言，影響並不顯著，鉻的去除效率以 pH 6時最佳(99.56%)， ASRR分別為 1.21 (pH 4)、1.11(pH 6)與 1.09·10-4 (pH 8) mmol Cr/cm2/min，並沒有顯著的差異或趨勢；而以充電效率或能源消耗而言，則是以進流水之pH值為 4 時，有最高的充電效率(37.89%)與最少的能源消耗(1.95 kWh/mmol)。
本研究證實了以FCDI系統整治含鉻地下水的可行性，FCDI系統整治鉻的最佳化參數為濃度1000 mg/L、電壓 1.6 V、pH為 4 時，具有高去除效率、高ASRR、低能耗，之後將再深入探究FCDI系統對移除較低濃度之地下水與水溶液中共存不同陰離子之競爭效應對FCDI系統表現之影響。 |
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