生物炭料源-供應及應用管理平台

論文

以微波方式製作硫脲修飾磁性生物炭於回收鉑族金屬之應用

羅韶儀

國立成功大學 環境工程學系

2019

自工業革命以後，人們不斷開採金屬以製造工業產品，金屬使用量隨著時間的推移不斷的上升。其中，鉑族金屬因其具有熔點高、電熱性穩定、抗腐蝕性優良以及催化活性好等物化特性，近年來被廣泛運用在太陽能面板、觸媒或是醫藥品當中。然而，過度的開採造成鉑族金屬的含量急遽下滑，因而透過城市採礦的概念，將散佈於城市工業產品中的貴重金屬加以回收再利用。過往，集取鉑族金屬的過程中，多以有毒氰化物或是王水以淋洗回收，又或以離子交換膜或離子液體收集貴重金屬，然而在集取過程中，排出的有毒物質會間接對環境造成危害。近年來隨著生物炭的興起，多數城市與農業廢棄物將回收並燒結成具有特殊物化特性的生物炭再利用，能應用在於吸附汙染水體中等貴重金屬以及土地復育。本研究利用生質廢棄物咖啡渣製成複合性磁性生物炭材，使用不同溫度與CO2流量進行物理活化，輔以KOH為化學活化劑進行微波活化。再以微波加熱方式將氨水修飾於炭材上，以及修飾硫脲官能基增加目標鉑族金屬的萃取。以比表面積分析儀(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法進行特性分析，並透過動力學、等溫吸附實驗以及熱力學等探討複合性吸附材料的效能。同時與商業化活性碳吸附汽車觸媒消化液以比較材料對於鉑族金屬的專一性。結果顯示，以CO2流量500 cm3/min與碳化溫度700℃的條件下，具有最佳的比表面積320.9 m2/g，而以微波輔助N-doping十分鐘於炭材上具有多佳的含氮量，因以此與硫脲結合為磁性複合性活性炭。其中，吸附實驗以0.25 g吸附劑量，25℃及pH=2的條件下，鉑吸附效能在360分鐘內達到98.8%的去除效率，而鈀的吸附效能為74.9%的吸附效率。此外，本研究中針對於吸附劑的動力學、等溫吸附與熱力學實驗中，進行參數與吸附模式探討。並由再利用實驗中發現此吸附劑之最佳重複使用次數為六次吸附實驗。

選擇性、鉑族金屬、生物炭、微波活化、農業廢棄物

https://hdl.handle.net/11296/778494