專題成果發表

指導教授：李依釗班 級：四環四 B專題組員： 曾德翰

林九諭吳旻諭

鄭力偉陳建文陳冠廷許嘉晉

目錄

前言 研究目的 研究流程圖 文獻回顧 實驗步驟及方法 結果 結論

前言

自打從工業科技發達後，台灣工廠如雨後春筍，逐一的林立於台灣本土，而這些工業產業，其生產過後所連帶生成的廢液與廢棄物，多含有汙染物質，如 : 重金屬、染料色素、油漬、有毒物質…… . 等，若將這些汙染物，堆放於土壤或排放於河川水源中，在日積月累下，對於生態環境就成了個威脅危害，對於生物來說更是一個潛在的危機，所以我們這次是針對被重金屬汙染的河川水源來做探討。

前言

目前雖有相當多的方法可以去除廢水中的重金屬，但又要處理應用的經濟實惠，故以水绵藻屬當作吸附的材料來做為研究應用，希望能藉由探討前人的實驗方法經驗，再進一步找出能提升前人所提供的方法之效能的方式，讓去除廢水中的重金屬之方法技術可以好再更好 !

研究目的

本實驗藻體取自臺灣中南部河川上游溪流中常見的大型絲狀藻剛毛藻及水綿藻，來進行吸附水中重金屬銅 Cu

之研究。

在固定條件下，如 pH 值及藻類劑量，探討吸附隨反應時間之變化。

研究流程圖

文獻回顧

基本介紹

大多數浮生在停滯的水中，用手摸會感覺黏黏滑滑的。

於顯微鏡下，可見其細胞呈筒狀，相聯構成不分枝的絲

狀體。

其特色為：位於細胞質中的帶狀、螺旋排列的葉綠體。水綿的有性生殖 – 接合生殖（ Conjugation），有梯狀接合（ Scalariform）和側面接合（ Lateral）兩種。前者為常見的有性生殖，有二條不同的絲狀體接合，；後者則由同一絲狀體的兩個鄰近細胞互相接合。

接合時，兩細胞壁、細胞膜漸行突出、延長，最後相接而形成接合管（ Conjugating tube）；繼之，一細胞中之原生質經接合管進入另一細胞，並與之接合而形成接合子（ Zygote）；接合子具厚壁，能抵抗不良環境。成熟之接合子會沉入水底，經一段時期的休眠後，可萌發為新的植物體。

上者為水綿側面接合；下者水綿梯形接合

生長特性水綿是一種普遍生活在淡水里的真核多細胞藻類，因體內含有 1-16 條帶狀、螺旋形的葉

綠體，所以呈現綠色。世界上大概有超過 400種水綿，它們的寬度大概在 10-100μm 之間，

長度最長可達數厘米。 大多生於乾淨且高鹼度硬度較高的水體中，一年的生長季中在

五月中到六月的上旬是產量最大的時期。夏季生長的水綿絲狀的細胞寬大於 50μm 。

水綿的生長推測應該與氣候條件有關，其中一個影響繁殖的條件是氮，氮的耗盡促使水

綿屬或其他淡水藻類的繁殖。

吸附理論 吸附 (Adsorption) 是利用吸附劑 (Adsorbent) 的吸附容量將溶液中之吸附質

(Adsorbate) 結合於吸附劑表面的現象。 吸附作用可以區分為物理性吸附 (Physical

Adsorption) 及化學性吸附 (Chemical Adsorption) 。

物理性吸附其吸附能小於 10 Kcal/mole ，主要的親和作用力為凡得瓦力 (Van der

Waals) ，當溶液中溶質與吸附劑間的吸引力大於溶質與溶劑間之吸引力時，溶質即被吸附於吸附劑上，為一種可逆反應。

化學性吸附的吸附能大於 10 Kcal/mole ，其親和作用力是利用吸附質與吸附劑之活性位置間所形成的化學鍵結，是一種不可逆現象，化學性吸附較少被用在環境工程上。

吸附模式

Freundlich 等溫吸附式 Langmuir 等溫吸附式 BET 吸附模式

Freundlich 等溫吸附式

x/m=X=KCe1/n

x= 被吸附溶質的質量， mg

m= 吸附劑質量， g

X=單位質量吸附劑所吸附的溶質質量， mg/g 。 Ce= 達平衡時，溶液中溶質的濃度， mg/mL 。 K,n = 吸附常數 K, n 值可以利用實驗結果加以求得，其方法如下： 在全對數座標紙上， y 軸代表單位質量吸附劑所吸附之質量濃度 (X) ， x 軸代表平衡濃度 Ce ，將各實驗結果繪至於圖上，則各點所連接起來的等溫吸附曲線應為一直線，其斜率為 1/n ，截距為 log(K) 。或者是將等溫吸附式兩端取對數得 log(X) = logK + (1/n)logCe ，在直角座標圖上，以 log(X) 對 log(Ce) 做圖，得到斜率為 1/n ，截距為 log(K) 。在 Freundlich 等溫吸附式中，當 Ce = Co 時， n 值與 x/m 值愈大，則愈適用於吸附劑的吸附，以活性碳而言其 x/m 值一般在 0.2~0.8 mgCOD/mg 活性碳。

Langmuir 等溫吸附式 吸附劑上有許多吸附活性位置 (Activate Site) ，且每一個活性位置均可以吸附一吸附質分子。

每個吸附活性位置對吸附分子的親和作用力均相同。 當吸附質分子吸附於一活性位置上便不再行脫附，且不會影響到另一吸附質分子的吸附行為。吸附劑的最大吸附容量為每一活性位置均吸附了單一層的吸附質分子。常用於單層的吸附現象

x/m=X=(aKCe)/(1+KCe)式中 a= 吸附飽和時，被吸附物質量與吸附劑之比

K= 實驗常數

a, K 值可以利用下列方法求得：

將上式之左、右兩邊各取倒數得 1/X=1/aKCe+1/a ，以 1/X 對 1/Ce 作圖，可以得到一直線，直線的斜率

為 1/aK ，截距為 1/a 。

BET 吸附模式

吸附劑可以吸附超過一層的吸附壁。並且每一層的吸附能力均相同，且每一層的吸附行為可以用 Langmuir’s 等溫吸附式加以說明。

x/m=axmce/(Cs-C){1+(a-1)Ce/Cs}xm=單層最大吸附量 Cs=污染物在水中的飽和濃度 a=BET 吸附常數

實驗步驟及方法

實驗步驟及方法

實驗步驟及方法

重金屬吸附實驗 :

實驗過程中使用 250ml錐形瓶在室溫下進行實驗反應。

取四種吸附不同藥劑 醋酸 (CH3COOH) 、鹽酸 (HCl) 、氫氧化鈉(NaOH) 、硝酸 (HNO3) 的藻粉與 150ppmCu2+溶液 200ml 放置旋轉攪拌器上攪拌，，反應時間 60分鐘，反應後使用 1μm 的玻璃纖維濾膜過濾，過濾後之溶液進行原子吸收光譜儀檢測其

Cu2+溶液中剩餘濃度，而過濾後的藻粉以紅外線光譜儀來分析官能基的變化。

結果

不同前處理對水綿藻粉吸附 Cu2+影響

不同前處理對水綿藻粉吸附 Cu2+溶液之吸附結果

結果

吸光度 濃度 (mg/L) 去除率 (%)

NAOH 0.228 114.38 23.75

HCL 0.247 123.67 17.55

HNO3 0.214 107.53 28.31

CH3COOH 0.221 110.95 26.03

圖 1. 水綿藻吸附重金屬 Cu2+ 前

圖 2. 水綿藻吸附重金屬 Cu2+ 後

結論

HNO3 的前處理方式對於水綿藻粉吸附水中重金屬溶液

效果為最好，其去除率為 28.31%

相較於其它重金屬溶液，銅離子的吸附效果比其它溶液來得好。

實驗結果得知水綿藻對於去除水中銅離子的效果是好的。

參考文獻

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