EDTA螯合物之研究.PDF

行 理 金 精 類 行 年年 行 立蘭 李 參理李 理 年 設計新型複式電化學高級氧化處理程序同時氧化 /還原廢水中含有重金屬 -EDTA 螯合物之研究 前言 Ethylenediaminetetraacetic acid(乙二胺四乙酸，EDTA)為一無色結晶的 四弱酸，於 1920年以合成方式被製造出來後 ，因其 分子中具有六個配位基 （四 個羧基和兩個胺基 ）可與金屬離子產生鍵結作用 ，所以 EDTA能與金屬離子螯合 形成穩定性高的錯化合物 【1】。因此 ，成為化學及電子工業製程中非常重要之金 屬螯合 劑 。EDTA其具有生物難分解性 （Refractorybiodegradable），可存在於 水體中達半年之久 。若水中含有重金屬離子與 EDTA螯合後 ，其物性及化性改變， 而形成具有毒性之物質，如 Fe(III)-EDTA 其 EC50,24h=17 mg/L ，Cu(II)-EDTA 其EC50,24h=38mg/L 【2~3】。同時 ，EDTA可以和污泥及沈殿物中有毒重金屬形成 螯合物再溶解於水中 ，直接影響人體的健康或經由植物的累積再經食物鏈傳輸到 人體中。因此 ，若未經妥善處理即 排入承受水體 ，經由生物性累積效應 (Bio-accumulationeffect) ，對整個生態系統將產生不利之影響 【4】。因此 ， 近年來 ，EDTA的污染問題一直為大眾所關心 。 傳統含有 EDTA-重金屬廢水之降解 方式包括生物 （如活性污泥法或滴濾池） 或物化 （混凝沉澱 ）程序進行處理 ，但處理成效均不佳 ，甚至在分解過程中產生 許多難分解性之化合物 【4～7】。近來，有許多研究學者利用高級氧化程序 以產 生氫氧自由基（OH·），利用氫氧自由基的強氧化力 來處理其廢水。高級氧化處理 程序中 ，常用於 EDTA及其金屬螯合物廢水的處理方法有 ：紫外線(uv,uv/TiO2) 或 紫外線/氧化劑 （uv/O3 、H2O2 等）的光解法 ，Fenton或 Photo-Fenton-like法 ， 及電化學法 。 整體相關文獻分析發現 ，以高級氧化處理程序能有效的處理單存的EDTA廢 水 ，但若水中含有金屬 -EDTA螯合物時 ，其處理效率隨之降低。以 Fenton或 Photo-Fenton 法進行處理效果較佳 ，然而卻產生含金屬污泥 ，對於污泥的後續 處置又常是一令人頭痛之問題 。此外另一項以過氧化氫／紫外光之高級氧化技 術 雖無污泥產生之問題， ，但過氧化氫吸收 254nm波長之紫外光 因受限於光吸， 收係數偏低之特性，往往無法在較短時間內達到所要之去除目標 。此外，若含有 兩種以上之金屬物質時，處理效率更大為降低 。因此 ，針對廢水中含有兩種以上 金屬-EDTA螯合物時的處理方法 ，研發經濟 、有效的處理技術有其必要性 ，以免 河川或土壤生態系遭受重金屬污染 。 近年來 ，有許多的研究學者利用電化學氧化方法 配合各種， 新型電極材料所 組成的電化學高級氧化處理程 序 （Electrochemical Advanced Oxidation Process,EAOP），以處理酚類或染料類 有機廢水 ，效果相當顯著 【8~11】。傳統 的電化學反應於陽極產生氧氣 ，陰極產生氫氣 ，如用於水處理上效果相當差 。但 此類EAOP有別於傳統的電化學 系統，其陽極可產生具強氧化力的氫氧自由基 ， 也不像其他高級氧化處理程序一般 ，需外加化學藥劑 （Fe(II)或 H2O2）才可產生 氫氧自由基 。EAOP常用的電極材料包括 ：白金 、PbO2、Bi2O5-PbO5 、IrO2 、Carbon 及 Boron-doped鑽石 （Boron-dopeddiamond ，BDD）等，這其中金屬氧化電極較 經濟 ，B