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Tech 17 8 18
Notes
技術專文
Cu-CMP系統將Cu離子 合 並沉降為污泥，DMDTC
本身就是一種農藥成分，這兩種藥品在水中毒性非常強，
Toxicity of Ammonia
由物質安全資料表可知，對水 的LC50測值分別為0.86 1
Toxic Concentration 0.01 Un-ionized Ammonia
ppm及1.5ppm。 0.1 Total Ammonia
我們針對放流水生物急毒性的改善方向列出以下議題 :
①氨氮污染因子的毒性問題及產生毒性的機制。
②探討水處理系統使用DBNPA 劑及金屬 合劑對生物 0.001 Ammonium Ion
6 7 8 9 10
急毒性影響。 pH
③探討DBNPA 劑的間接檢測技術。 An idealized picture of ammonia toxicity assuming that ammonium ion
and un-ionized ammonia jointly determine toxicity
我們更進一步測試低毒性的藥劑，兼顧系統的穩定度
圖1、氨氮生物急毒性與pH關聯圖
並取代毒性高的藥品，達到生物零衝擊與穩定運轉的雙
目標。
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
NH + H O NH (aq) + H O +
+
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 4 2 3 3
Chemical speciation of ammonia
(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， 2. 文獻探討 1 Total ammonia
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
2.1 NH - 與p
顯著的影響。 4 0.1 Ammonium ion
氨氮(NH -N)因子並沒有出現在污染因子建議表， Fraction of total ammonia 0.01
4
YC Lee et al.(2016) 提出氨氮生物急毒性隨pH值上升 0.001 Un-ionized ammonia
[1]
而提高，如 圖1，氨氮急毒性在pH6.5水 LC50=155
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[2]
ppm，pH7水 LC50=18.5ppm。依吳明 (2013) 說 pH
The pH-dependence of the relative amounts of un-ionized ammonia
明主要導致水中毒性為中性NH 分子，中性氨分子可穿 and ammonium ion at 25℃
3
透細胞膜造成細胞新陳代 問題因此具有毒性，但
圖2、氨氮與pH關聯圖
NH +離子並不具備這樣能力，因此pH值才是決定中性
4
NH 分子濃度的重要指標，如 圖2。
3
2.2 D A 氧化性 劑
DBNPA是水處理回收系統常用的微生物 制劑，
1. 前言
若依自然水解降解毒性非常緩慢，Alan C. et al.(2004)
針對放流水生物急毒性議題，已有學術單位陸續與台 被 露。因此我們盤點廢水系統所加入之藥劑，發現部分 [3] 提出DBNPA降解有二個反應，如 圖3：
積合作研究，2019年中科廠區提出污染因子限值作為指標 藥劑生物毒性指標(LC50)極高，其中DBNPA 劑/金屬
① 水解反應 : 水解速度與溫度及pH相關，在250℃、
，供台積各廠改善放流水質參考，如 表1。 合劑都是常用藥劑，DBNPA(2,2-二 -3-硝基丙 胺)是非
pH=7.4反應到終極產物慢
然而在致力於將這些水質指標操作至建議濃度以下後 氧化性 劑的主成分，用在回收系統RO前加藥 制 類
，生物急毒性仍無法達標，顯見仍有部分關鍵水質指標未 生長；金屬 合劑成分DMDTC(二甲基二硫胺甲酸 )用在 9hr 21 days
N C-CBr -CONH +H O → N C-CHBr → CNOH -CHBr 2
2
2
2
2
2
(DBNPA) (二 ) (二 )
② 親核基反應 : 加親核劑(如 硫酸氫 )，反應快速
Chemical 性指
N C-CBr -CONH +2NaHSO +2H O → N C-CH -CONH +2H SO +2NaBr LD Oral(Rat) 高
50
2
2
2
2
2
3
2
4
(DBNPA) ( ) DBNPA 178 mg/kg
二 245 mg/kg
二 3000 mg/kg
3200 mg/kg 低
二酸 4000 mg/kg
圖3、DBNPA反應式及各產物毒性指標
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31 32 33 34 35 36 37 38
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