实验室处理金属离子废水的方法再研发.PDF

科 別：化 學 科 組 別：國 中 組 作品名稱：實驗室處理金屬離子廢水的方法再研發——再造保麗龍的 第二個春天 關 鍵 詞：保麗龍 、離子交換、吸 附 編 號：030209 學校名稱： 國立高雄師範大學附屬高級中學 作者姓名： 鄭玉辰、楊　光、荊溪瓏、鄭玉希 指導老師： 鄭龍、曾鶯芳 實驗室處理金屬離子廢水的方法再研發 ——再造保麗龍的第二個春天 摘要 本實驗先尋求將廢棄保麗龍再製為陽離子交換樹脂(本實驗稱”保麗龍膠”)的方法。將保麗 龍依：丙酮溶解→硬化→打碎→與濃硫酸共煮三小時→浸於50%硫酸溶液中→沖洗→以水浸 泡的流程，即可達再造的目的。再利用「碘滴定法」(浸泡式)與「相對電壓檢測法」(流動式)， 依次尋求保麗龍膠吸附金屬離子的最佳條件。其中「碘滴定法」可有效測出銅離子濃度，但 手續繁瑣；「相對電壓檢測法」最大的好處是知道保麗龍膠何時吸附達飽和必須再生。 我們目前所知，要保麗龍膠達到吸附陽離子的最佳效能，其條件依次為：使用細粒的保 麗龍膠；低濃度的金屬離子溶液；質量愈大的保麗龍膠；低溫下較慢的金屬廢水流速及 pH 值約為4.30的銅離子廢水；鈉型的保麗龍膠吸附效能優於氫型。保麗龍膠對不同金屬離子亦 有吸附力，單位體積所含離子數愈少，初始的相對電壓會愈高；在相同莫耳濃度下，不同離 3＋ 3＋ 2＋ 2＋ 2＋ 子的吸附力依次為Cr＞Fe＞Ni＞Cu＞Co；分次吸附確可將金屬離子完全去除；保麗 龍膠可以再生也可被覆在砂粒上達到不錯的吸附效能；最後，我們將吸附過金屬離子的保麗 龍廢膠與硫酸鈣、紙漿及些許的石灰(質量依序為13克、13克、7 克、0.04 克)混合，可製成 類似紙黏土，做成造型磁鐵，廢物利用十分有趣。 1 - 壹、研究動機： 在理化第十章「常見的有機化合物」中，我們認識到保麗龍是所謂的『萬年垃圾』，對 環境的污染不僅嚴重且時間久遠，因此我們就想有沒有方法可以讓保麗龍搖身一變成為有用 的東西。在與老師討論後，得知保麗龍的成分與濾水器中陽離子交換樹脂的成分接近，於是 我們希望能將保麗龍轉變成類似陽離子交換樹脂的東西，去吸附水中有害的陽離子。 去年，我們成功地將回收的保麗龍再製成可以吸附銅離子的保麗龍膠 ；無獨有偶的分 (1) 別在90 年9 月屏東的銅木瓜事件與91 年2 月的台灣新聞報與中國時報均報導有關銅毒害與 實驗室廢水難處理的問題見附件一、二、三、四 ，而健康教育第五章『公害防治』及理化1-4『水污染』， ( ) 都告訴我們金屬廢水污染問題的嚴重性，讓我們興起進一步研究的念頭，但是去年利用碘滴 定測定吸附能力的方法，非常繁瑣及枯燥，讓我們對這個研究裹足不前，正好國三的生活科 技第三冊第一篇第 3 單元『認識電子電路的小尖兵』，教到電器元件的應用，因此，我們決 定學以致用，尋找另一個便利且有效的銅離子廢水處理及檢測方法。 2 - 貳、研究目的： 1. 比較陽離子交換樹脂與保麗龍成分上的差異，以確定實驗方向。 2. 保麗龍再造方法的確立。 3. 硫酸濃度對保麗龍再造的影響。 4. 保麗龍顆粒大小對保麗龍再造程度的比較。 5. 不同濃度的銅離子廢水處理效能的比較。 6. 銅離子廢水的流速對廢水處理效能之比較。 7. 溫度對保麗龍膠吸附效能的影響。 8. 廢水的pH 值對保麗龍膠吸附效能的影響。 9. 保麗龍膠對不同價數的金屬離子吸附效能的比較。 10. 保麗龍膠能否經被覆處理，吸附廢水中的銅離子。 11. 將吸附過的保麗龍廢膠做成類似紙黏土，可做模型用。 3 - 參、藥品與器材： 【藥品】 保麗龍