1、1,Chapter 10,Nanomaterials as adsorbants,2,3,4,5,6,7,利用不同pH值之中孔洞材料進行脫色之研究,I-lan University, Taiwan,8,大綱,前言 實驗方法 結果與討論特性分析效能評估 結論,9,甲基藍(Methyl blue)，其用途相當廣泛，在生物學方面，可以作為細胞染色劑；醫療方面，低濃度甲基藍則可以使變性血紅素恢復成正常血紅素；在染料方面，則可以用在衣服的染色上。染料廢水主要來自於紡織廠、印刷廠、染色廠及食品廠等地方，因染料廢水對人體有影響且有色度的問題，所以廢水問題值得重視。在處理染料廢水部份，近年來有許多研究利用不同
2、材料進行廢水的處理，如:活性炭、二氧化鈦、沸石及具孔洞的高嶺土等等。,一、前言(1/5),10,Version 1, 2009-11-07,(a) 六角形結構:MCM-41 (b) 立方體結構:MCM-48 (C) 層狀結構:MCM-50,中孔洞材料結構(吳, 2007),一、前言(4/5),11,中孔洞沸石MCM-41在過去幾年因其具有高比表面積、熱穩定性、孔洞大小一致及可調整孔洞的大小等優點，已運用在許多研究上，如空氣污染、廢水等處理方面。中孔洞MCM-41在製備過程中調整其pH值時，會因pH值之不同而影響其結構完整性Hui, 2006。本研究探討方向為利用不同pH值之中孔洞材料進行對甲基
3、藍溶液的脫色處理，並在各參數的實驗中，找出脫色效率之最佳的條件，以利用較少的材料處理高濃度染料廢水。,一、前言(5/5),12,4.6 g CTMABr 溶於95mL的去離子水中,8.3 mL NH4OH (28 wt.%)和 8.8 mL TEOS 並調整其pH值,15min,攪拌2小時並以去離子水過濾,白色沉澱物,105烘乾,初合成MCM-41,540鍛燒6小時,二、實驗方法(1/4),材料製備,MCM-41,13,二、實驗方法(2/4),實驗流程圖,14,實驗參數,二、實驗方法(3/4),15,模式建立,二、實驗方法(4/4),Freundlich 吸附理論,Langmuir 吸附理論,
4、16,特性分析-XRD,M41S家族XRD圖劉，2007,結果與討論(1/10),2,17,在1083cm-1、800 cm-1及455 cm-1的強吸收鋒，為MCM-41骨架Si-O-Si鍵。,在963cm-1處的吸收峰則是Si-O-H 。,Si-O-Si,特性分析-FTIR,結果與討論(2/10),18,特性分析- BET,Hui ，2006 利用廢棄物飛灰中的矽源製備pH值為11之MCM-41，其表面積約為996m2g-1。,結果與討論(3/10),左圖pH值為11之MCM-41比表面積約為1466 m2g-1 。,19,特性分析-TGA,結果與討論(4/10),室溫到120為水分之重量
5、損失；280至420，根據文獻為有機模板的去除。,TGA Curve,DTA Curve,20,特性分析- TEM,由圖中可知其晶線明顯，表示其孔洞大小具致性，且結構完整。,as-MCM-41之HR-TEM圖,MCM-41之HR-TEM圖,結果與討論(5/10),20 nm,20 nm,21,吸附測試-材料pH值,因吸附效果不因製備過程中調整其pH值而有太大變化，故選擇 pH為11之材料，進行脫色處理。,Lee ，2007指出，中孔洞MCM-41結構完整性對於吸附染料並無太大之幫助 。,結果與討論(6/10),22,Wang，2006在30下，利用MCM-22吸附甲基藍，隨著pH39，吸附量從
6、1.010-4增加到2.010-4 mol g-1。,吸附測試-環境pH值,結果與討論(7/10),23,不同環境 pH值下之界達電位,結果與討論(8/10),24,結果與討論(9/10),隨著溫度上升處理效率越趨下降，因為一般吸附現象屬放熱反應，故可藉由降低溫度提高其處理效率。,吸附測試-環境溫度,25,結果與討論(10/10),等溫吸附模式,26,四、結論,調整材料pH值，對吸附效率並無太大變化。處理效率會因pH值而變化，主要的原因在於表面電位的改變。當甲基藍廢液濃度為1400ppm，環境pH值為2時，處理效率為80%；當環境pH值至10時，其處理效率可以達到100%。中孔洞材料的吸附能力與溫度有一定的影響。當環境pH值為8、甲基藍廢液濃度為1400ppm時，溫度由15增至到45，處理效率下降約10%。 從等溫吸附模式Freundlich式與Langmuir式之R2值可得知，本研究可利用 這兩種吸附模式進行吸附預測。,27,28,29,30,31,32,33,34,35,Thanks for your attention!,35,
