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汙水整治 1加1大於2

102/02/06 17415

張志玲｜《科學發展》特約文字編輯（文字整理）

在汙水環境整治中，最受歡迎的是穩定、便宜、技術成熟的微生物處理法，但在情況特殊時，仍會採用成本較高的物理化學法。弘光科技大學環境與安全衛生工程系蘇弘毅教授認為，兩種方法其實可以搭配使用，先利用物理化學法解決較困難的部分後，再交給微生物處理，可以提升效率，節省時間、能量與耗材。

蘇教授以2個實驗證實自己的想法。首先把表面黏著奈米鐵的1公克樹脂放入1公升水中。第一個實驗是把氯酚投入水中，形成毒性高的氯酚溶液。蘇教授表示，奈米鐵表面遇到水時會釋出二價鐵和2個電子，這2個電子能令水環境變成「正的帶氧化態」與「負的帶還原態」，同時產生負600～700的微伏特電位。這種電位無法破壞所有鍵結，但是能把對它具有吸引力的鍵結斷開，一旦鍵結斷開，便能改變汙染物的性質。

當水中奈米鐵破壞酚與氯的鍵結後，會產生所謂的脫氯作用，15～20分鐘後，失去氯的氯酚溶液便變成毒性較低的酚溶液。這表示完成了第一階段任務，接下來再交給微生物處理。

第二個實驗是把偶氮染料投入水中測試。染料對環境的最重要影響是顏色，倘若有顏色的汙水不小心排進溪流，除觀感上不舒服外，染料也會吸收陽光，導致水中生物無法獲得足夠陽光，而嚴重影響水中的生態環境，因此染整或染料業界處理廢水的第一步就是去除顏色。

偶氮染料的主要鍵結是R–N=N–R，上面的雙鍵是主要發色體，也是這類染料共通的官能基，只要切斷鍵結，顏色就會消失。把偶氮染料投入水中，由奈米鐵破壞氮與氮間的雙鍵，就可令顏色在短時間內消失。一旦解決較困難的顏色問題後，便可交給微生物繼續處理。

在這2個實驗中，都可見到奈米鐵依然留在樹脂表面，如果它仍是鐵，就可繼續使用。如果在處理過程中已經變成氧化鐵，可以利用還原劑使它還原為鐵後繼續使用。因此證實，應用奈米鐵整治汙水比微生物快速有效，並具有回收再利用的經濟效益。

鐵是地球上的主要元素之一，早在1990年代開始就用來整治汙染土壤。奈米科技出現後，大家開始研究奈米鐵的應用。奈米粒子很微小，能提供許多表面積進行反應；但也因為小，許多特性已與原來的性質不同，萬一不小心散布在環境中，易有健康安全上的疑慮。

既要利用奈米鐵的好處，又不想讓它散布在環境中，就得固定住它。因此，易與金屬親和的離子交換樹脂被選為固定奈米鐵的材料。主要做法是把樹脂放入鐵溶液中，先由樹脂上親和金屬的官能基進行離子交換。當鐵離子固定在樹脂上後，再利用還原劑把鐵離子還原成鐵。由於鐵與鐵會互相聚在一起，樹脂上便黏著許多奈米鐵。由於這些樹脂都是大小不到1mm的顆粒，把它們填入管柱或固定容器中，再讓汙水流過，就可除去水溶液中的部分汙染物質。

資料來源

《科學發展》2013年2月，482期，74 ~ 75頁

科發月刊(5221)

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