環境復育技術

         鐵元素在地殼中的平均含量為 5.6% ，是地殼中豐度排名第二的金屬。其地球元素循環緊密地與碳 (C) 、氧 (O) 、氮 (N) 、及硫 (S) 結合，為環境中相當重要的最終電子接受者之一。而許多鐵化合物，如元素鐵 (Fe 0 ) 、二價鐵及表面結合鐵 (Fe(II)-Fe(III) 系統 ) 則是環境中相當常見的電子供給者，常用作為化學反應之目的。因此鐵化合物不管在自然環境中或工程應用上，均可被用來作為生物或化學之處理素材，但目前對其反應動力與反應機制的瞭解仍相當有限。而自然界中鐵化合物之化學與生物反應間的相關性與交互作用仍不清楚，對污染物天然衰減的影響程度也未知。

本實驗室對復育技術的研究主要著重於：

開發奈米複合金屬進行氯化有機物與重金屬之共處理

氯化有機物為環境中相當常見之污染物質，因其微溶於水且比水重 (DNAPL) 之特殊物化性質，常會沈積於受污含水層底部，並慢慢的釋放於地下水體中，造成處理上的困難。利用具有還原性之複合金屬材料，如鎳 - 鐵、鈀 - 鐵及鎳 - 矽等，在厭氧的條件下可以有效的將氯化有機物質還原脫氯分解 。圖 1 所示為利用 Ni-Si 複 合金屬進行四氯乙烯 的分解， 不同 Ni 離子添加量對氯化有機物的分解會有不同的效果，轉換後的產物也可轉變為無毒性之乙烷。如將奈米材料固定於濾材表面，則可增加奈米材料的分散性，利用表面分析技術，包括表面元素分析儀 (XPS) 、 X- 光 粉末繞射儀 (XRPD) 、電子微探儀 (EPMA) 及電子顯微鏡 (SEM/TEM) 之鑑定分析， 可以發現奈米顆粒可以較為均勻的分散於基材表面 ( 圖 2) ，零價鐵的平均粒徑為 43 ± 6 nm ，而零價鎳則為 7.7 ± 1.7 nm ；此固定化之 奈米材料對三氯乙烯具有相當好的分解能力，經過 10 天的重複 測試，其仍能將三氯乙烯快速轉換為乙烷 ( 圖 3) 。

圖 1. 添加不同二價鎳離子於零價矽系統中 (a) 四氯乙烯之分解速率常數及 (b) 最終分解產物之分佈。

圖 2. Ni-Fe 固定於 PVDF 濾膜表面之 SEM 與 FE-EPMA 圖形

圖 3. Ni-Fe 固定於濾材表面之粒徑分佈與對三氯乙烯的分解能力