吸附重金属离子之研究.pdf

中華民國第 53屆中小學科學展覽會 作品說明書 國中組 化學科 佳作 030210 農業廢棄物再利用吸附重金屬離子之研究- 學校名稱：臺南市立建興國民中學 作者： 指導老師： 國二 王秉旭 楊志鴻 黃千芬 關鍵詞：農業廢棄物、吸附與脫附、化學修飾 摘要 我們利用不同農業廢棄物進行含銅鎳離子之廢水吸附實驗，並探討影響吸附效率之相關 條件，接著討論花生殼有無化學修飾對銅鎳離子吸附效率的差異。 比較未經化學修飾花生殼對相同濃度的Cu2+ 、Ni2+之競爭吸附，結果顯示Cu2+ 的吸附效率 較好；隨著濃度上升，未修飾之花生殼對Cu2+吸附效率出現明顯下降，經重複使用會造成吸附 2+ Ni2+ 的吸附效率，發現最佳化學修飾條件為溫 效率的下降；化學修飾處理後則可提高對Cu 及 度80℃、時間120分鐘、85%磷酸與花生殼固液比1 ：1 。 研究顯示廢棄不用的花生殼可以用來處理低濃度銅鎳離子的廢水，除發現廢棄物再利用 的新價值外，更能協助小廠商落實工業廢水的處理程序，達到保護環境與永續發展之目標。 1 壹、 研究動機 我們從小到大，經常聽聞二仁溪是一條惡名昭彰、臭名遠播的溪流。詢問長輩得知，此 溪的上游地過去是以五金工業興盛的地區，由於沒有投入大量的資本去設立廢水處理設施， 因此工廠便常常藉由下雨天將貯存的廢水私下放流至這條溪，所以河流常可發現到有不同顏 色的廢水排出，二仁溪被稱為「臺灣黑龍江」的污名便始終揮之不去。時至今日，二仁溪再 被污染的新聞仍時有所聞，我總是在想，有沒有可以持續的發展工業但又可以簡單又有效解 決廢水處理問題的好方法？ 在上學期的戶外教學時，經過一些農作的田地，無意間發現，這些田地均會堆置部分枯 燥、不用的農作物，向老師詢問得知，田地的這些廢棄物（如花生殼、稻稈、茶葉、玉米芯、 甘蔗渣）除了少數會做為堆置用途外，大多數會被焚燒掉或是運至垃圾場進行處理；由於這 些都是台灣主要農業作物，總覺得就這樣被當成了垃圾處理太可惜，於是興起了一個念頭， 嘗試著將農作廢棄物與廢水作為結合，利用本縣市周圍農地所產出之農業廢棄物做為吸附 劑，一來測試其應用在吸附廢水中的重金屬效果，希望可以發展出簡單實用的吸附劑，並且 能降低工廠處理廢水的成本及提供回收重金屬的附加價值。那麼應該有機會可以讓無力負擔 環保費用的小工廠樂於接受。 2 貳、研究目的 重金屬廢水不易處理，往往需要投入相當高的成本，若能透過農業廢棄物質作為重金屬 吸附劑，則會有相當高的經濟價值。因此本研究最主要的目的是想利用農業廢棄物作為吸附 廢水溶液中重金屬(銅、鎳)的吸附劑，並找出最佳的吸附條件，另一方面也將檢視重金屬經過 脫附濃縮後吸附劑是否可以再生利用，最後希望能得知農業廢棄物經過化學修飾後之吸附效 果為何？ 因此，形成本研究的主要研究課題如下： 一、比較不同農業廢棄物(花生殼、稻稈、茶葉、玉米芯、甘蔗渣)對銅、鎳廢水的吸附效率。 二、尋找花生殼對銅、鎳的最佳吸附條件(不同濃度、pH 、吸附劑用量) 。 三、比較Cu2+ 、Ni2+ 的競爭吸附。 四、比較花生殼對Cu2+ 、Ni2+ 的吸附效率。 五、探討二次回收後花生殼Cu2+ 、 2+ Ni 的吸附效率。 六、探討脫附銅、鎳離子為Cu(OH)2 、Ni(OH)2 的回收率 。 七、找出化學修飾花生殼的最佳反應條件。 八、實際應用於電鍍回收廢水之吸附效果與處理流程建議。