微氣泡對於地下水LNAPL 移除之研究

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1、2009資源與環境學術研討會，花蓮微氣泡對於地下水LNAPL移除之研究12王承麟蔡易縉1致遠管理學院環境資源學系碩士班學生2致遠管理學院環境資源學系副教授摘要地下水中如受到揮發性有機物的汙染，最常使用的污染整治方法為氣提法(airsparging)，主要是利用空壓機將氣體注入至地下水中，利用汙染物容易揮發之特性帶至地表，藉此方式移除水中的汙染物，本團隊在先前的研究中開發出微氣泡氣提法，在微氣泡氣提法中污染物透過氣-液兩相的界面來傳遞。再藉由界面活性劑的添加使得微氣泡分散的更均勻，本次研究將利用不同種類的界面活性劑，來探討界面活性劑微氣泡對於LNAPL的移除效果，本研究利用管柱實驗在不

2、同的採樣時間將穿透石英砂的微氣泡利用樣品甁加以收集，靜置一段時間讓微氣泡破裂後，將樣品甁內氣體及甁底的液體分別注入氣相層析儀進行分析，藉此以釐清界面活性劑微氣泡法對於LNAPL的移除機制。關鍵詞詞詞：地下水整治詞、氣提法、界面活性劑、微氣泡壹壹壹、壹、、、前言地下水中如受到揮發性有機物的汙染，最常使用的污染整治方法為氣提法(airsparging)，主要是利用空壓機將氣體注入至地下水中，利用汙染物容易揮發之特性帶至地表，藉此方式移除水中的汙染物。根據本研究團隊先前的模擬實驗中發現注入的氣體並非均勻成氣泡狀，而是以氣道(Airchannel)的形式流動於殺香或管柱中。因此本團【1-3】

3、隊針對氣提法中之不足之處進行改良，而在近幾年來成功的開發出微氣泡氣提法，其原理是利用增大的氣液兩相接觸面來傳遞污染物質。將水中所含的污染物去除。在過去研究中發現添加少許界面活性劑將使得地下水中的微氣泡更為細緻，有助於微氣泡在地下水中的分散及移動。當微氣泡在孔隙中分散顯著時，此時在泡沫表面的界面活性劑卻有可能阻隔污染物進入氣泡中，因此本次研究將對微氣泡移除污染物之效率以及界面活性劑對於污染物進入氣泡中所造成的影響進行探討。貳貳貳、貳、、、實驗裝置與方法111、1、、、實驗裝置設計本研究利用幫浦將含有界面活性劑的溶液注入石英管柱中，在幫浦的出水端加裝一個吸氣裝置，當液體通過時會將空氣吸入

4、，而在管路中混合，產生微氣泡，而產生的微2332009資源與環境學術研討會，花蓮氣泡則會進入管柱中進行實驗，實驗系統如下圖所示。緩衝器抽玻水璃文幫管氏管浦柱222、2、、、界面活性劑選擇由於界面活性劑本身構造關係而有親水基與親油基，因此可以將汙染物吸附或移除，而界面活性劑又可因特性不同分為、陰離子、陽離子、非離子、兩性型界面活性劑等不同種類。為了了解界面活性劑之特性本研究選了幾個不同的界面活性劑，來探討其移除污染物之能力及本身特性。(1)、SDS界面活性劑SodiumDodecylSulfate(SDS)中文學名為十二烷基磺酸鈉，分子式為C12H25NaO4S，由十二個碳構成疏水基，

5、第一個硫酸酯構成親水端，是一種陰離子界面活性劑。(2)、TritonX-100TritonX-100是一種OctylphenylPolyoxyethyleneGlycolvu系列的界面活性劑，以碳數為八的碳鏈為疏水基，而以含氧的Glycol鏈為親水基，為一種非離子界面活性劑。外觀呈現清澈透明為黏稠狀，且為低毒性能被微生物分解，對環境影響較低。333、3、、、界面活性劑泡沫穩定度試驗為瞭解實驗中泡沫採樣的可行性，本研究進行界面活性劑泡膜的穩定度試驗，泡沫【4】穩定度的定義為泡沫剩餘一半所耗費的時間444、4、、、管柱試驗本研究選定甲苯(Toluene)當作管柱實驗的LNAPL，在實驗室

6、中以蒸餾水配製2公升2342009資源與環境學術研討會，花蓮濃度500ppm的甲苯水溶液，其中並包含有濃度為1%的界面活性劑。實驗系統採取循環方式進行管柱實驗，實驗開始的前段以密集採樣進行，中後段則逐漸拉大採樣時間間隔。555、5、、、樣本分析條件設定取出之樣品以注射器採取1μl經由GC分析來進行分析，其管柱採取昇溫方式之設定，初始溫度為90℃停留兩分鐘，再以每分鐘10℃提升溫度至110℃，然後於110℃停留1分鐘。由於界面活性劑為高分子化合物，因此在樣品分析過數支後，應將溫度提高將殘留在分析管柱內的界面活性劑排出，以免影響分析結果。666、6、、、檢量線製作實驗中為了定量採樣樣本中

7、甲苯污染物的濃度，配製7500、6000、4500、3000、1500、750、375、175ppm等八種不同濃度之標準品，分別以注射器採取1μl經由GC分析，將對應濃度與面積製作檢量線，以便後續樣本進行定量，其檢量線如下圖2:0.0000004y=3E-11x+1E-072R=0.99780.00000030.0000002質量0.000000100100020003000400050006000面積圖2甲苯之檢量線參參參、參、、、結果與討論111、1、