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表5、常用還原劑種類及特性 13 4 15 6 16
種類 還原反應 每 NaOCl 優點 缺點
所需還原劑費用
(元藥劑費/
mol NaOCl)
硫酸 Na SO • 比→ 硫酸 : 次氯酸 =1 : 1 20.16 • 易取得 • 多為 狀，溶解度低
2 3
(MW=126g/mol) NaOCl+Na SO →Na SO +NaCl • 為常見之工業用還原劑之一 • 用藥成本高
2 3 2 4
硫酸氫 (SBS) • 比→ 硫酸氫 : 次氯酸 =1 : 2 5.2 • 常見之工業用還原劑 • 製備後須 速使用，
NaHSO NaOCl+NaHSO →Na SO +HOCl (Na S O 溶於水製備而成) 避免與空氣中之氧氣
3 3 2 3 2 2 5
(MW=104g/mol) NaOCl+Na SO →NaCl+Na SO • 高生物相容性(可添加於生物 反應
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HOCl+Na SO →HCl+Na SO 處理中)亦可作為食品添加劑 • 出流水可能需進行
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Na SO →Na SO +0.5 O • 藥劑用量少、成本低 pH值調整
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2NaOCl+NaHSO →2Na SO +NaCl+HCl+0.5O • 操作簡易
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硫代硫酸 • 比→硫代硫酸 ：次氯酸 =1 : 4 5.93 • 還原劑用量最少 • 反應中需額外搭配
Na S O 4NaOCl+Na S O +2NaOH→2Na SO +4NaCl+H O • 反應速率快 液鹼
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(MW=158g/mol) (遇酸時會產生SO , S ，故須先行調鹼) • 出流水可能需進行
2(g) (S)
pH值調整
而中科廠區於2015年與2019年 請清華大學 色化學質譜分析實驗室與交通大學環境工程研究所，分別對放流廢水與
製程廢水做生物毒性調查，清華大學依據美國放流水毒性鑑定(Toxicity Identification Evaluation, TIE)程序與毒性減量 、 以及 流。是環境生態底層的水生生物。最常見的兩種是 狀 (Daphnia pulex)和大型 (Daphnia magna)，
(Toxicity Reduction and Evaluation, TRE)之標準分析流程，其鑑別出影響本廠放流水生物急毒性相關因子與濃度如 表2， 也是國際間常常使用來檢測各項水質的有力工具之一，研究室馴養水 (Daphnia magna)取自於環保 環境檢驗所，已養
而有關國外水中餘氯與生物毒性之相關性研究如 表3、表4，相關文獻皆說明氧化性物質-餘氯對於水 之生物急毒性有著 殖 年並具備繁殖後代的能力以上，如 表6。
顯著的影響。
表6、生物急毒性試驗用之D.magna水
方法 測試物種(水 Daphnia) 測試時間 評估指標
水 靜水式 48小時 • 半數致 濃度(LC50)
(NIEA B901.12B) • 水 第二 、 腳及後 部等部位明顯不活動，
並經輕 燒杯亦無反應。
當雙氧水存在時，水中 硫酸氫 與其反應將生成硫酸(使pH下降)，如 圖3，故為避免上述情況可於反應槽1添加過
Step A : 氯氣與次氯酸 溶於水中，形成自由餘氯(HClO 3. 研究方法 氧化氫 去除雙氧水如 圖4所示，不過須注意pH變化不可太大，以免降低過氧化氫 活性。
、OCl )，先加入的餘氯會與水中還原性物質反應
-
本次實驗以無 生物-水 為測試物種，利用還原 H O +NaHSO →Na SO +H SO +H O
而消耗掉。 2 2 3 2 4 2 4 2
劑( 硫酸氫 ，NaHSO )還原放流廢水中殘留的氧化性物
Cl +H O→H +Cl +HClO 3
-
+
2 2 質如 : Cl 、HOCl、O 、ClO 之類氯系或氧系消毒物，目 Ka 2 -1
-
+
HClO→H +OCl K=2.81x10 -8 2 3 2 H +SO 3 HSO 3 - H O 與 HSO 之間因nucleophilic displacement(親核取代反應)而形成中間產物過氧硫酸
+
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-
前工業上常用之還原劑如 表5。 K HSO +H O →HSO +H O
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(pH<5.5時主要為HClO，pH>8.5時則主要為OCl ) HSO +HA H O•SO +A - 酸性條件下， 硫酸鹽主要存在形式
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目前廠內多數前段回收處理系統皆添加氧化型藥品來
Step B : 後續產生之餘氯，經一定接 時間後，則會與水 -O
-
制水處理系統中之 類生長，但此類氧化性物質除 ( A +H O +H O•SO 2 k S OOH+HA O 過氧硫酸
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2
2
中氨、氮系化合物反應形成一系列氯氨(chlora slow O HO S O OH • 不穩定
) 之功能外，一部份也會與水中之氨氮形成氯胺，雖然其 -O • 具有強氧化性
mines)，即為結合餘氯。 O
氧化 能力較游離氯低，但其存於水中之持久性較游離 S OOH HSO 4 - • 可用來消毒用
NH +HOCl→NH Cl(一 )+H O rapid • 有時候會進一步生成H S O
3 2 2 O 2 2 8
NH Cl+HOCl→NHCl (二 )+H O 氯長，若後續隨之被排放至放流水中無適當處理，相對會
2 2 2
NHCl +HOCl→NCl (三 )+H O 對無 動物-水 造成一定之危害，故放流水中試以添加 圖3、 硫酸氫 反應機制
2 3 2
Step C : 當持續加入更多餘氯，因會與前一步驟產生之結 硫酸氫 還原劑來還原廢水中殘餘之氧化性物質，將可
提高無 水 生物之存活能力，期能透過此實驗測試，
合餘氯進行分解而被消耗，僅剩餘少量結合餘氯 酸
改善既有廠區增加處理設備空間不足問題，又能有效降低 T-130A T-130B T-130C T-140
，即為Break-point。
放流廢水之生物急毒性，以達到放流廢水- 活水 之 程 AWN System
Step D : 後續持續加入的氯，則皆以自由餘氯之形式存在
目標。
，水中僅剩餘少量氯胺，其中又以三氯胺為主要
水 屬於 目。可存在於多種環境中，包括 、 Reaction Tank 1 Reaction Tank 2 Reaction Tank 3 Effluent Tank
成分，消毒能力較不顯著。
圖4、系統加藥流程
21 22 FACILITY JOURNAL 1 2 2 0 2 0 23 24 25 26

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