利用pva几丁聚醣混合矩阵式基材对废水中铜离子之吸附及脱附研究.doc

利用PVA幾丁聚醣混合矩陣式基材對廢水中銅離子之吸附及脫附研究 謝子陽1*、 1中國科技大學 通識教育中心 2銘傳大學 師資培育中心 3 台灣大學 化學工程系/所 E mail: tyhsien@cute.edu.tw 摘要 本研究為結合對重金屬離子具有離子交換能力之離子交換樹脂(Amberjet 1200H, Styrene divinylbenzene copolymer, Rohm Haas, ID: 0.78 mm)以及中分子量之幾丁聚醣粉末，以製備出多孔隙度幾丁聚醣混合矩陣式立體結構的吸附基材，並探討其對廢水中銅離子之移除能力。本研究主要探討經過聚乙烯醇(PVA)交聯後的PVA-幾丁聚醣混合矩陣式基材對銅離子於不同初始濃度之吸附量變化情形，並作為後續脫附程序基材之用，於不同銅離子初始濃度之吸附試驗結果呈現單層吸附的吸附曲線，可使用Langmuir吸附模式進行模擬；另外利用PVA-幾丁聚醣混合矩陣式基材於三種不同銅離子初始濃度下之脫附效率，可評估PVA-混合矩陣式幾丁聚醣基材於吸附結合脫附程序之再使用性，實驗結果顯示銅離子之脫附率高達97.9%，隨著銅離子初始濃度提高，其脫附率下降。 關鍵字：、Mixed matrix scaffolds were synthesized by uniformly distribution of ion exchange resins (H+ form Amberjet, ID 780 μm) into the stereo-structural chitosan matrix prepared by chitosan powder with middle molecular weight and then applied for the removal of copper ions from waste water. Specifically, ion exchange resin particles suspending in a 1 wt% of viscous chitosan solution were filled with cylindrical aluminum containers to prepare chitosan mixed matrix scaffolds through the freeze-gelation process. Results of well-mixed batch adsorption experiments of PVA-chitosan mixed matrix scaffolds revealed that adsorption isotherms at 25 ℃ and pH 6.0 over the concentration range 200 ~ 3000 mg Cu2+/L could be simulated by a Langmuir adsorption model. The desorption ratio of copper ions of PVA-chitosan mixed matrix scaffolds was 97.9% at low initial copper ion concentrations. As desorption ratio decreased, the initial copper ion concentrations increased. Keywords: Mixed Matrix, PVA, adsorption, desorption 前言 70%為主，塗料業次之，若未經妥善的管控與處理而逕行排入河流，將造成生態極大的傷害。而傳統處理重金屬廢水的方法主要包括化學混凝沉澱法、氧化還原法、電解法、凝集法、溶劑萃取法、離子交換法等的處理方法，然而電鍍廢水經過處理後，產生大量的含金屬的汙泥(危害性廢棄物)，明顯增加後續處理成本[1]。目前以吸附法移除廢液中的重金屬離子是一種經濟又有效的處理方式，而幾丁聚醣為自然界中含量僅次於纖維素的生化材質，是屬於天然高分子物質，而材料本身無毒性且為生物可分解性(環境友善性) ，極具應用開發之潛力。 事實上，幾丁聚醣在1970年代已應用於酵素固定與廢水處理，因活性污泥中有微生物與微小生物體，而膠狀高分子懸浮粒覆蓋於生物細胞表面，是屬於多醣類或醣蛋白分子帶有負電荷，當加入帶正電荷之幾丁聚醣時，正負電荷會互相吸引形成高分子複合物而凝聚沉澱。Muzarelli[2]曾利用尺寸100~200mesh尺寸的幾丁聚醣粉末吸附廢水中一些過渡金屬，幾丁聚醣之葡萄糖氨基能依不同的螯合能力與低濃度之第三過渡金屬族鍵結，但同時存在於工業毒化液中的鹼族及鹼土族金屬