TW201627231A - 環境整治用乳化原液及其製備方法、受污染環境之整治方法及環境整治系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種環境整治用乳化原液及其製備方法、受污染環境之整治方法及環境整治系統。該乳化原液係包括非離子型界面活性劑、油溶質及水。非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物及其混合物構成組群中所選取之至少一者。油溶質係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
Description
本申請案有關於乳化原液及其製備方法，尤其是關於環境整治用乳化原液及其製備方法、受污染環境之整治方法及環境整治系統。
在土壤與底泥中，疏水性物質通常是其中最難去除或是回收之物質，就底泥污染而言，疏水性物質容易因其疏水特性導致水中溶解度降低，且吸附於土壤或底泥中的有機物質，而成為持久性有機污染物。因此，河川底泥整治係為環境保護工作之重要環節，目前各國皆有不同技術來解決相關的整治問題。目前各國常見之河川底泥整治方法有浚渫法、水域掩埋法、水下掩埋法等方法，略述如下。
浚渫法(dredging)係將受污染之底泥藉由機械工具剷除挖出後，將挖出之底泥運送至合格處理機構處理或是經過一連串處理後做為最終海洋棄置(Palermo et al. , 2008)。然而，在挖除時容易造成高污染濃度之底泥揚起隨河水向下游及側面擴散遷移，造成污染面積擴大。
水域掩埋(confined disposal facility)係在高污染底泥之地點附近構築鋼筋混凝土結構，進行掩埋後即封閉之，即受污染之底泥不再挖除處理，而是在污染地點附近進行最終處置，並未加以處理(Netzband, 2002)，會造成永續的河海污染。
水下掩埋(confined aquatic disposal)係在水面底下沉積物挖取一個凹槽，將受污染之底泥置入於凹槽內，並以乾淨之泥沙、石塊等覆蓋起來(Thomas and Concord, 2005)。不需如同水域掩埋法之高地處置，而必須於陸地上使用建構材料才可進行掩埋。然而，高地處置建造於陸地上可能會導致污染物有更大的與人體皮膚接觸，進一步危害人體健康且隨著污染物之物化特性而易揮發排放，或滲出水等造成地下水受到污染。陸地棉處理也增加了高速公路交通事故的風險，可能導致傷害或死亡。
上述習知底泥整治方式均有其相當的限制或是會有可能造成二次污染的風險。對於河川地形特殊的環境，例如台灣而言，河川底泥污染情形面臨越來越嚴重之趨勢，其污染種類大多包括重金屬、多氯聯苯、多溴二苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)、多環芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)等，若直接使用上述之習知底泥整治技術，恐怕效果不佳，並可能造成二次污染的風險。因此，如何能有效地對受污染之底泥進行整治，為業界所努力的方向。
有鑑於此，本申請案提出環境整治用乳化原液及其製備方法、受污染環境之整治方法及環境整治系統，可降解污染物、破除生物降解的瓶頸，並可藉由上述環境整治系統來回收或是去除土壤中疏水性物質，達到保護環境生態之功效。
本發明之一觀點在於提供一種環境整治用乳化原液，其係包括非離子型界面活性劑、油溶質及水。 非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物及其混合物構成組群中所選取之至少一者。 油溶質係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
在一實施態樣中，本發明之環境整治用乳化原液為非奈米(o/w)水包油型，且該油溶質之含量為大於40%。
在一實施態樣中，界面活性劑係含有聚乙二醇、多氧乙烯山梨聚醣、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯、己六醇月桂酸酯、單-9-十八烯酸脱水山梨醇酯自及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
在一實施態樣中，本發明之環境整治用乳化原液係進一步含有油水融合劑、乳化安定劑、乳化促進劑、抗氧化劑或其組合之至少一種，用以增進油溶質與水之間的乳化作用。
在一實施態樣中，本發明之環境整治用乳化原液之油顆粒的平均粒徑為在1 nm至1000 nm之範圍。
在一實施態樣中，本發明之環境整治用乳化原液之油顆粒的平均粒徑為在300 nm至400 nm之範圍。
本發明之另一觀點在於提供一種環境整治用乳化原液的製備方法，其係包括：將15~75重量份之水、25~55重量份之油溶質、其餘部分之非離子型界面活性劑加以充分攪拌混合而製備成乳化原液。 非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物及其混合物構成組群中所選取之至少一者。 油溶質係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
本發明之再一觀點在於提供一種受污染環境之整治方法，其係包括：將前述之環境整治用乳化原液注入受污染環境內並加以充分攪拌，受污染環境包括污染物、土壤、底泥、自然水體或地下水。接著，加入破乳劑並加以充分攪拌，破乳劑係為離子型破乳劑或非離子型破乳劑。最後，回收浮油。
在一實施態樣中，離子型破乳劑係從碳酸鈉、碳酸鈣、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋁、氯化鈉、氯化鈣、苯甲酸鈉及其組合中所選取之至少一者。
在一實施態樣中，非離子型破乳劑係從SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑、AR型破乳劑及其混合物構成之組群中所選取之至少一者。
在一實施態樣中，在回收浮油的步驟之前，更包括通入空氣以充分進行曝氣。
在一實施態樣中，曝氣係為多段式曝氣。
在一實施態樣中，回收浮油之方法係包括從表面浮除法、氣提法、機械式浮油刮除法及其組合中所選取之至少一者。
本發明之又一觀點在於提供一種環境整治系統，其係包括整治處理單元、進流通道及/或出流通道及混合裝置。 整治處理單元至少包括具備容置空間的整治槽體，用以至少容置整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑或反應生成物。 進流通道及/或出流通道為分別可自由裝卸地連接於整治槽體，且可供整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑之注入或排出，及可供反應生成物、浮油之排出。 混合裝置係可設置於該整治槽體內，用以使在容置空間內的整治對象物、環境整治劑、空氣、或用劑充分混合。 環境整治劑係由前述環境整治用乳化原液製備而得。
在一實施態樣中，環境整治系統更包括整治控制單元，其用以控制整治對象物、環境整治劑、空氣、或用劑相對於整治處理單元之注入與排出、及反應生成物、浮油相對於整治處理單元之排出，整治控制單元係包括浮油回收控制器。
在一實施態樣中，整治控制單元係更進一步包括檢測單元，用以檢測該整治處理單元之環境整治劑、空氣、或用劑、反應生成物、浮油之含量，並發出檢測訊號予整治控制單元。
為了讓上述本發明的各方面以及其他方面更為明顯易懂，於下文中將以多個實施態樣助以對應相關之圖式來進行詳細之說明。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施態樣的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。
以下提出環境整治用乳化原液及其製備方法、受污染環境之整治方法及環境整治系統之多種實施態樣以作說明。
根據本發明之一觀點，提出一種環境整治用乳化原液之實施態樣，其適合使用於整治受污染環境。在此實施態樣中，環境整治用乳化原液係至少包括非離子型界面活性劑、油溶質及水。
有關於此實施態樣之環境整治用乳化原液的物理特性為如下所述，乳化原液的油顆粒的平均粒徑可為在1 nm至1000 nm之範圍；較佳為在300 nm至400 nm之範圍。另外，乳化原液可為非奈米(o/w)水包油型。所謂水包油型係指水為分散系，且油滴存在於水中的乳化原液。但在本發明的實施方式，並非限定於此而已。
在此實施態樣中，非離子型界面活性劑係在水中不發生解離，其是以羥基(—OH)或醚鍵( R—O—R′)為親水基、以8～l8碳的烴鏈為親油基的結構分子。非離子型界面活性劑係具有一親水親油平衡值(hydrophile-lipophile balance，HLB)介於1至24之間。由於非離子型界面活性劑在溶液中不是以離子狀態存在，所以它的穩定性高，不易受強電解質存在的影響，也不易受酸、鹼的影響，與其他類型界面活性劑能混合使用，相容性好，在各種溶劑中均有良好的溶解性，在固體表面上不發生強烈吸附。
舉例而言，非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚乙二醇十二烷基醚、聚乙二醇十六烷基醚、聚乙二醇十八烷基醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚等聚氧乙烯類、三烷基胺氧化物、下表1的界面活性劑及其混合物構成組群中所選取之至少一者。較佳的非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯類、多元醇類、烷基醇醯胺類、及其混合物構成組群中所選取之至少一者。但在本發明領域內並非限定於此而已。其中多元醇類之非離子型界面活性劑係含有聚乙二醇、聚氧乙烯山梨聚醣、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯、己六醇月桂酸酯、單-9-十八烯酸脱水山梨醇酯自及其混合物構成組群中所選取之至少一者。 【表1】
又例如，油溶質係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者。但在本發明領域內並非限定於此而已，亦可使用動物油、植物油、礦物油、或合成脂來做為油溶質。在一實施例中，較佳的油溶質例如為大豆油。
較佳地，乳化原液可進一步含有油水融合劑、乳化安定劑或乳化促進劑，用以增進該油溶質與該水之間的乳化作用，可增進油水融合的速度，並穩定乳化液的成分性質。但在本發明領域內並非限定於此而已，亦可進一步含有抗氧化劑、除臭劑、消毒劑、微生物營養添加物等。其中，抗氧化劑可防止乳化原液發生氧化而酸敗。舉例來說，抗氧化劑可以包括二丁基羥基甲苯苯(dibutyl hydroxyl toluene，BHT)、丁基羥基甲氧苯(butylated hydroxyl anisole，BHA)或其他具有類似功能但不致於造成環境污染之物質。
另外，為使殘餘未回收之乳化原液適合用於微生物生長，可在乳化原液中額外加入氮、磷與其他微量元素，即所謂的微生物營養添加物。但必須視所整治之環境介質中所含的微生物營養添加物的含量而定，若環境介質中未含有任何微生物營養添加物，則必須在環境介質中添加微生物營養添加物；反之，則無須添加。
根據本發明之另一觀點，提出可製備出上述乳化原液之環境整治用乳化原液的製備方法之實施態樣。
在此實施態樣中，環境整治用乳化原液的製備方法係至少包括：將15~75重量份之水、25~55重量份之油溶質、其餘部分之非離子型界面活性劑混合，並利用攪拌器加以充分攪拌，而使其發生乳化作用，進而製備成例如非奈米(o/w)水包油型之乳化原液。較佳的是將 40~60重量份之水、30~50重量份之油溶質、10~30重量份之非離子型界面活性劑加以充分攪拌混合。此處，對於環境整治用乳化原液的成分特性已經在前述實施態樣中詳細說明了，在此不再贅述。
在乳化過程中可進一步添加附加物，舉例來說，例如，油水融合劑、乳化安定劑、乳化促進劑、抗氧化劑、除臭劑、消毒劑、微生物營養添加物等。但在此實施方式，並非受限於此。此處，對於上述附加物的特性已經在前述實施態樣中詳細說明了，在此不再贅述。
乳化作用的主要程序例如至少包括：(1)非離子型界面活性劑利用疏水基與親水基與被乳化物之間的親和性，降低油與水之間的表面張力，進入油與水之間，使油與水借助非離子型界面活性劑而連接起來；(2)隨著油與水之間的表面張力的降低，被乳化的油或水逐漸地變薄，透過非離子型界面活性劑而廣遍地分布於另一液體的表面；(3)在非離子型界面活性劑的疏水性與親水性的作用下，使被乳化的油與水逐漸乳化促進劑分裂，從而使油或水被乳化而均勻地分散在其他液體中。但在本發明之製備方法中，並非受限於此。
依照本實施態樣之製備方法所製得的環境整治用乳化原液的物理特性為如下所述，乳化原液的油顆粒的平均粒徑可為在1 nm至1000 nm之範圍；較佳為在300 nm至400 nm之範圍。
根據本發明之再一觀點，提出利用上述乳化原液對受污染環境作整治淨化之受污染環境之整治方法之實施態樣，以回收受污染環境中的浮油。
請參考圖1，其顯示本發明之受污染環境之整治方法的示意方塊圖。如圖1所示，受污染環境之整治方法係至少包括以下步驟。如步驟S10所示，以環境整治用乳化原液的製備方法製備乳化原液。接著，如步驟S20所示，將所製備的乳化原液注入受污染環境而得到預混物，利用攪拌器對該預混物(即，加入乳化原液的受污染環境)加以充分攪拌混合。該受污染環境例如可包括污染物、土壤、底泥、自然水體或地下水等。繼而，如步驟S30所示，對該預混物加入特定濃度之破乳劑而成為混乳物，並充分攪拌。待該混乳物完全破乳後，會呈現油水分層，浮油會漂浮在液體的上表面，則進行如步驟S40所示之回收浮油。
破乳劑可使乳化狀的液體結構被破壞，以達到乳化液中各相分離的目的。在此實施態樣中，破乳劑例如可包括離子型破乳劑、非離子型破乳劑。舉例來說，離子型破乳劑是從碳酸鈉、碳酸鈣、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋁、氯化鈉、氯化鈣、苯甲酸鈉及其組合中所選取之至少一者。較佳的離子型破乳劑例子可為碳酸鈉。
非離子型破乳劑例如係從SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑、AR型破乳劑及其混合物構成組群中所選取之至少一者。詳細而言，SP型破乳劑的主要成分為聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚。AP型破乳劑是以多乙烯多胺為引發劑胺的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚。AE型破乳劑是以多乙烯多胺為引發劑的聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚。AR型破乳劑由烷基酚醛樹脂與聚氧乙烯、聚氧丙烯聚合而成的新型油溶性的非離子型破乳劑。但在本發明領域內，並非限定於此而已。
在此實施態樣中，浮油是比重比水輕的物質，會浮在水表面而與水分離。利用對槽內加壓、減壓的方式，使空氣的氣泡附著於膠羽的外表， 上浮之膠羽的擠壓過程有如濃縮作用，具有浮除效果。舉例來說，回收浮油的方法例如係包括從表面浮除法、氣提法、機械式浮油刮除法及其組合中所選取之至少一者。例如，可參考廢水的比重、流量、濃度，及油的比重、乳化情況及使用地點等來估算油水分離速率，進而選用合適的油水分離器，例如平流式(API)、平行板式(PPI)、傾斜板式(CPI) 等油水分離器。但在本發明領域內，並非限定於此而已。
舉例來說，受污染環境中的污染物之logKow值例如為1.0以上。污染物例如係包括四氯乙烯、三氯乙烯、順式-1, 2-二氯乙烯、反式-1, 2-二氯乙烯、1, 1-二氯乙烯、氯乙烯、三氯乙烷、氯乙烷、1, 1-二氯乙烷、1, 2-二氯乙烷、四氯化碳、三氯甲烷(氯仿)、二氯甲烷、氯甲烷、多氯聯苯類、多溴二苯醚類、戴奧辛類、氯苯類、氯酚類、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、酚類、2, 4-地 (2, 4-D)、加保扶 (Carbofuran)、大利松 (Diazinon)、達馬松 (Methamidophos)、巴拉刈 (Paraquat)、巴拉松 (Parathion)、阿特靈 (Aldrin)、可氯丹 (Chlordane)、二氯二苯基三氯乙烷 (DDT)及其衍生物 (4, 4'-Dichlorodiphenyl-trichloro ethane)、地特靈 (Dieldrin)、安特靈 (Endrin)、飛佈達 (Heptachlor)、毒殺芬 (Toxaphene)、安殺番 (Endosulfan)；苯駢苊 (Fluoranthene)、芴 (fluorene)、蒽 (Anthracene)、二苯(a, h)駢蒽(Dibenzo(a, h)anthracene)、茚(1, 2, 3-cd)芘 (Indeno (1, 2, 3-cd) pyrene)、萘 (Naphthalene)、菲 (Phenanthrene)、芘 (Pyrene)、苊 (Acenaphthene)、苊烯 (Acenaphthylene)、䓛 (Chrysene)、苯(a)駢蒽 (Benz(a)anthracene)、苯(a)駢芘 (Benzo(a)pyrene)、苯(b)苯駢苊 (Benzo(b)fluoranthene)、苯(g, h, i)苝 (Benzo(g, h, i) perylene)、苯(k)苯駢苊(Benzo(k)fluoranthene)等之多環芳香烴類；1, 2-二氯丙烷 (1, 2-Dichloropropane)、1, 2-二氯苯 (1, 2-Dichlorobenzene)、1, 3-二氯苯(1, 3-Dichlorobenzene)、3, 3’-二氯聯苯胺 (3, 3’-Dichlorobenzidine)、六氯苯 (Hexachlorobenzene)、五氯酚 (Pentachlorophenol)、2, 4, 5-三氯酚 (2, 4, 5-Trichlorophenol)、2, 4, 6-三氯酚 (2, 4, 6-Trichloro phenol)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯 (DEHP，Di (2-ethylhexyl) phthalate)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP，Di-n-butylphthalate)、鄰苯二甲酸二乙酯 (DEP，Diethylphthalate)、鄰苯二甲酸丁基苯甲酯 (BBP，Butyl benzyl phthalate)構成組群中所選取之至少一種，或其混合物。舉例來說，污染物例如係從多氯聯苯類、多溴二苯醚類、苯(a)駢芘、多環芳香烴類及其組合中選取之至少一者。但在本發明領域內，並非限定於此而已。
此外，為了更容易地破壞乳化液之穩定，而有助於乳化液之破乳及浮油之浮現，本實施態樣更可在添加破乳劑之後進行曝氣之步驟。曝氣可以對受污染環境帶來適當的擾動，藉由擾動可使底泥顆粒與油顆粒接觸。舉例來說，曝氣之步驟的實現方式可包括多段式曝氣或栓塞流式曝氣，並以鼓風機附加散氣盤形式、表面曝氣機或氧化深渠等曝氣形式來輔助曝氣。例如，可以利用多段式曝氣來實施曝氣之步驟，以使空氣以多段垂直流或多段平行流等之方式流動。但在本發明領域內，並非僅限定於此，可以使用氮氣或不含氧氣之其他氣體來進行曝氣。
根據本發明之又一觀點，提出以上述受污染環境之整治方法運作之環境整治系統之實施態樣，可實際應用以整治受污染之環境。
請參考圖2，其顯示本發明之環境整治系統的示意方塊圖。如圖2所示，環境整治系統10係至少包括整治處理單元100、進流通道110及/或出流通道120及混合裝置130。
在此實施態樣中，整治處理單元100係至少包括整治槽體140，整治槽體140較佳為不銹鋼材質，但亦可以是壓克力等其他材質。整治槽體140係具備容置空間，用以至少容置空氣、含有前文所述的污染物之整治對象物、由前述乳化原液製備而得之環境整治劑、反應生成物、或破乳劑、油水融合劑、乳化安定劑、乳化促進劑、抗氧化劑、或微生物營養添加物等之用劑。
進流通道110與出流通道120係一端分別連接於整治槽體140，另一端可連接至浮油收集槽、乳化原液供應槽、或破乳劑供應槽等裝卸地。進流通道110係用以將整治對象物、環境整治劑、用以曝氣之空氣、用劑等從裝卸地引入至整治槽體140；出流通道120係用以將整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑、反應生成物、浮油等從整治槽體140排出至裝卸地。混合裝置130係可以設置於整治槽體140內，用以將容置空間內的整治對象物、環境整治劑、空氣、或用劑充分混合。舉例來說，混合裝置130例如可以是攪拌器131，並可以在混合裝置灌入氣體造成氣液流動，以增進混合效果。但在本發明的實施方式並不受限於此。
在此實施態樣中，環境整治系統10可以加設整治控制單元150。舉例來說，整治控制單元150例如可至少包括浮油回收控制器151、檢測單元152、資料處理裝置153等，但在本發明的實施方式中，並非限定於此而已。舉例來說，例如，浮油回收控制器151可設置於出流通道120，用以感測浮油的液位進而控制浮油之回收，以避免回收到非浮油的其他物質。舉例來說，當浮油回收控制器151感測到浮油的液位時會發出可讀出該液位的浮油回收訊號om予整治控制單元150，以提供給資料處理裝置153後續做訊號轉換及計算。
另外，檢測單元152可包括設置於進流通道與出流通道的流量計、設置於整治槽體140的溫度計、設置於出流通道120的濃度計。檢測單元152可用以檢測整治處理單元110之環境整治劑、空氣、用劑、反應生成物、浮油之含量，並發出可讀出環境整治劑、空氣、用劑、反應生成物、浮油之濃度、溫度、流量的檢測訊號fm予整治控制單元150，以提供給資料處理裝置153後續做訊號轉換及計算。
另外，可加設閥等開關裝置154於進流通道110與出流通道120，開關裝置154可與整治控制單元150以有線或無線的方式電性連接，以使整治控制單元150能夠直接控制開關裝置154的作動。另外，資料處理裝置153可將上述浮油回收訊號om、上述檢測訊號fm轉換為檢測數據，並計算該檢測數據是否高於警戒數值以做為計算結果。整治控制單元150可以依據資料處理裝置153的計算結果，做出開始或停止進料環境整治劑、空氣或用劑，或者開始或停止吸取浮油等之後續動作。舉例來說，整治控制單元150係透過開關裝置154來控制整治對象物、環境整治劑、空氣、或用劑之注入情形；透過開關裝置154來控制整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑、反應生成物之排出情形；透過開關裝置154或浮油回收控制器151來控制浮油之排出情形。但在本發明的領域內，並非受限於此。
在上述實施態樣中，整治控制單元150係配置於受污染之環境的現場，從而即時進行受污染之環境的整治。整治控制單元150可實現為內嵌式系統、電腦系統、專屬電子裝置、或控制系統之一部分。但在本發明實施方式，並非限定於此而已。在另一實施態樣中，整治控制單元150更可包括通訊裝置155，通訊裝置155用以使環境整治系統10與外界溝通，例如包括符合無線網路標準諸如ZigBee、藍牙或WiFi等或行動通訊如2G、3G等標準的通訊裝置。但在本發明的領域內，並非受限於此。在其他實施態樣中，請參考圖3之本發明之其他實施態樣之環境整治系統的示意方塊圖。如圖3所示，環境整治系統10更可包括遠端運算裝置156或終端裝置157作為遠端控制系統158。終端裝置157(例如個人電腦、平板電腦、智慧型手機或專屬運算裝置等)可與遠端運算裝置156電性連接，遠端運算裝置157透過與整治控制單元150中的通訊裝置154之間的通訊連結LK，來指示整治控制單元150對浮油回控制器151發出控制訊號SC1從而遠端控制浮油回控制器151、對檢測單元152發出控制訊號SC2從而遠端控制檢測單元152、或對開關裝置154發出控制訊號SC3從而遠端控制開關裝置154，進而實現遠端監測受污染之環境的現場的整治情形。上述通訊連結LK例如為有線或無線或其組合之通訊連結或網路如區域網路、網際網路或行動網路或其組合。但在本發明的領域內，並非受限於此。
此外，整治控制單元150並可更進一步配置為能夠被例如伺服器之雲端控制系統159所控制，整治控制單元150藉由雲端控制系統159連結到例如個人電腦、平板電腦、智慧型手機等終端裝置157，得以作線上即時監控，以達成雲端監測及控制之作用。例如，在多個底泥整治之現場裝設本實施態樣之環境整治系統10，從而讓雲端控制系統得以對多個處理現場的整治情形及數據進行統計、監測、或控制，從而作出有效的整體性整治處理。對於環保處理業者、主管單位或企業來說，能夠更有效率地獲得整治效果。但在本發明的領域內，並非受限於此。 ［實施例］
以下，藉由實施例1至實施例3來說明依照前述環境整治用乳化原液的製備方法所製備而得之奈米級乳化原液針。另外，本發明人等人利用實施例1所製備的乳化原液A來處理取自於台南市二仁溪中的底泥，藉由以下實施例4至實施例10來說明整治底泥的處理過程。進而，以實施例11、實施例12分別說明經乳化回收的底泥、未經乳化回收的底泥對於污染物BaP之生物降解的情形。以下，雖然藉由實施例來説明本發明，然而本發明並非僅限定於此等之實施例。
實施例1：製備乳化原液A 在室溫下，將 340 ml脫水山梨醇單油酸酯(Span 80)與1020 ml大豆油加入試口瓶中混合均勻後，將其加入1085.4 ml去離子水(DI water)與21.6 ml聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯(Tween 20)混合成2%之Tween 20液體混合，成為乳化體系。利用攪拌器對該乳化體系攪拌30分鐘而得到乳化原液A，外觀呈現濃稠的乳白狀。使用ZetasizerR Nano ZS(Malvern Instruments, Worcestershire, UK)量測其平均粒徑，結果為345.7 nm。
實施例2：製備乳化原液B 在室溫下，將 5 ml脫水山梨醇單油酸酯(Span 80)與1 ml大豆油加入試口瓶，以Vortex充分混均勻20秒，將其加入10.8 ml去離子水(DI water)與0.21 ml聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯(Tween 20)混合成2%之Tween 20液體混合，成為乳化體系。將該超音波破碎器置入試口瓶中，並對該乳化體系施以超音波震盪30秒鐘而得到乳化原液B，外觀呈現白色牛奶狀。使用ZetasizerR Nano ZS量測其平均粒徑，結果為389 nm。
實施例3：製備乳化原液C 在室溫下，將14.4 ml聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯(Tween 20)、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯(Tween 80)、7.8 ml脫水山梨醇單油酸酯(Span 80)與1 ml大豆油加入試口瓶與3 ml大豆油加入試口瓶中，攪拌均勻而成為乳化體系。向乳化體系滴加95ml去離子水並持續攪拌，乳化體系會逐漸相轉變為水相，，經過升溫85。
C以後，攪拌降溫12小時使其相反轉。得到乳化原液C，外觀呈現半透明液狀。使用ZetasizerR Nano ZS量測其平均粒徑，結果為35.5 nm。
實施例4：含溴二苯醚類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將1 ppm的溴二苯醚類(BDE209)加入底泥。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑 4.56 ml，並充分攪拌30分鐘後，靜置16 小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與BDE209量計算而得到48.3%的回收率。
實施例5：含溴二苯醚類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將1 ppm的BDE209加入底泥。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌 7分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑4.56 L ，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16 小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與BDE209量計算而得到82%的回收率。
實施例6：含聚溴二苯醚類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將1 ppm的聚溴二苯醚類(PBDEs)加入底泥。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7 分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑4.56 L ，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與PBDEs量計算而得到76%的回收率。
實施例7：含鄰苯二甲酸酯類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將 0.395 ml鄰苯二甲酸酯類(PAEs)之鄰苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DEHP)加入底泥成50 mg/Kg。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M 的碳酸鈉破乳劑4.56 L，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與 DEHP 量計算而得到 71% 的回收率。
實施例8：含鄰苯二甲酸酯類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg 置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將0.073 ml鄰苯二甲酸酯類(PAEs)之鄰苯二甲酸二丁酯(DBP) 加入底泥成10 mg/Kg。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為 1:0.84 的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M 的碳酸鈉破乳劑4.56 L，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與DBP量計算而得到62%的回收率。
實施例9：含鄰苯二甲酸酯類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將0.068 ml鄰苯二甲酸酯類(PAEs)之鄰苯二甲酸二乙酯(DEP) 加入底泥成10 mg/Kg。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑4.56 L，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與DEP量計算而得到73%的回收率。
實施例10：含鄰苯二甲酸酯類的底泥之整治處理 秤取底泥乾重量12.35 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，並將0.07 ml鄰苯二甲酸酯類(PAEs)之鄰苯二甲酸甲苯基丁酯(BBP) 加入底泥成10 mg/Kg。以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑4.56 L，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置16小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。將回收收集到的浮油量與BBP量計算而得到64%的回收率。
實施例11：乳化回收處理底泥之生物降解處理 秤取底泥乾重量12.3 Kg置入如圖2的環境整治系統之整治槽體中，以底泥的乾重量相對於乳化原液A的量為1:0.84的比例，將乳化原液A加入底泥而得到預混物，並藉由攪拌機對該預混物攪拌7分鐘。繼而，加入0.78 M的碳酸鈉破乳劑4.56 L，邊進行攪拌邊通入氮氣進行曝氣30分鐘後，靜置24小時以等待破乳現象發生。待廢油遍滿液體系的表面而與液體系分層漂浮，利用表面浮除法來回收浮油。待收集完浮油後，取出整治槽體中的底泥30g置入培養皿，不加蓋子放置225天。在第25天、第48天、第65天、第133天、第155天、第180天、第217天時測量苯(a)駢芘(BaP)的濃度。將所得之濃度數據為以○表示於圖4之BaP濃度對於時間的變化曲線圖。
實施例12：未經乳化回收處理底泥之生物降解處理 秤取底泥30g，置入培養皿，不加蓋子放置225天。在第25天、第48天、第65天、第133天、第155天、第180天、第217天時測量BaP的濃度。將所得之濃度數據為以△表示於圖4之BaP濃度對時間的變化曲線圖。
在製備環境整治用乳化原液的方面，由實施例1至實施例3的結果可知，本發明實施例之乳化原液之油顆粒的平均粒徑係在1 nm至1000 nm之範圍。較理想的是，平均粒徑在300 nm至400 nm之範圍會有較佳的油水分層效果。而且，以大豆油含量較多的實施例1的乳化原液A具備較佳的分層效果。但在本發明的領域內，並非侷限於此而已。
在對受污染環境做整治處理的方面，由實施例4至實施例10的實驗結果來看，使用依照本發明實施態樣之環境整治用乳化原液，並依照本發明實施態樣之受污染環境之整治方法，對受污染的底泥進行整治淨化，可以達到優異的浮油回收效果。又，由實施例5至實施例10的實驗結果來看，通入氮氣以擾動油顆粒，藉以加快完成破乳，與未進行曝氣的實施例4相比較，可以達到更佳的浮油回收率。
進一步而言，在微生物對底泥中污染物進行降解的方面，由實施例11、實施例12的實驗結果來看，實施例11之經乳化回收處理的底泥在自然復育的條件下，經過217天後，BaP的濃度從2.5 mg/kg降低至0.335 mg/kg(約降解86.6%)。同樣在自然復育的條件下，與實施例11相較而言，實施例12之未經乳化回收處理的底泥對於BaP的降解速度卻較不佳，經過217天後，BaP的濃度從2.5mg/kg僅降低至1.08 mg/kg(約降解56.7%)。而且實施例11在第25天就有明顯的生物降解效果，而實施例12則要放置到60多天左右才有明顯的生物降解效果。因此，可以推知添加有乳化原液、並經乳化回收處理的底泥係有利於微生物去降解底泥中的BaP，具有降低環境生態污染的功效。
綜上所述，使用本發明之製備方法所製得之環境整治用乳化原液來對受污染環境進行整治，可高效地回收浮油，且經整治的受污染環境中的底泥具備優異的生物對污染物之降解能力。可以針對需求在較短時間內迅速完成河川底泥污染整治，並可減少對污染疑慮之任何需求。另外，本發明之環境整治用乳化原液可直接施用於土壤或底泥中，進行疏水性物質回收，可有效回收或去除土壤中疏水性物質。
惟，以上所述者僅為本發明之實施例而已，然而本發明之範圍當然不以此為限。熟習本項技術者應當可以理解到：在不脫離本發明之精神範圍內，皆可對於申請專利範圍及發明說明內容進行簡單的等效變化與修飾，而且彼等皆仍屬於本發明專利所涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍並不需要包括說明書所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
10‧‧‧環境整治系統
100‧‧‧整治處理單元
110‧‧‧進流通道
120‧‧‧出流通道
130‧‧‧混合裝置
131‧‧‧攪拌器
140‧‧‧整治槽體
150‧‧‧整治控制單元
151‧‧‧浮油回收控制器
152‧‧‧檢測單元
153‧‧‧資料處理裝置
154‧‧‧開關裝置
155‧‧‧通訊裝置
156‧‧‧遠端運算裝置
157‧‧‧終端裝置
158‧‧‧遠端控制系統
159‧‧‧雲端控制系統
fm‧‧‧檢測訊號
om‧‧‧浮油回收訊號
LK‧‧‧通訊連結
SC1、SC2、SC3‧‧‧控制訊號
S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟
100‧‧‧整治處理單元
110‧‧‧進流通道
120‧‧‧出流通道
130‧‧‧混合裝置
131‧‧‧攪拌器
140‧‧‧整治槽體
150‧‧‧整治控制單元
151‧‧‧浮油回收控制器
152‧‧‧檢測單元
153‧‧‧資料處理裝置
154‧‧‧開關裝置
155‧‧‧通訊裝置
156‧‧‧遠端運算裝置
157‧‧‧終端裝置
158‧‧‧遠端控制系統
159‧‧‧雲端控制系統
fm‧‧‧檢測訊號
om‧‧‧浮油回收訊號
LK‧‧‧通訊連結
SC1、SC2、SC3‧‧‧控制訊號
S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟
圖1係顯示本發明之受污染環境之整治方法的示意方塊圖。 圖2係顯示本發明之環境整治系統的示意方塊圖。 圖3係顯示本發明之其他實施態樣之環境整治系統的示意方塊圖。 圖4係顯示在本發明之受污染環境之整治方法中BaP濃度對於時間的變化曲線圖。
S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟
Claims (15)
- 一種環境整治用乳化原液，其係包括： 非離子型界面活性劑，其係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物及其混合物構成組群中所選取之至少一者； 油溶質，其係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者；以及 水。
- 如請求項1所記載之環境整治用乳化原液，其中該環境整治用乳化原液為非奈米(o/w)水包油型，且該油溶質之含量為大於40%。
- 如請求項1所記載之環境整治用乳化原液，其中該界面活性劑係含有聚乙二醇、多氧乙烯山梨聚醣、聚氧乙烯山梨醇單油酸酯、己六醇月桂酸酯、單-9-十八烯酸脱水山梨醇酯自及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
- 如請求項1所記載之環境整治用乳化原液，其係進一步含有油水融合劑、乳化安定劑、乳化促進劑、抗氧化劑或其組合之至少一種，用以增進該油溶質與該水之間的乳化作用。
- 如請求項1所記載之環境整治用乳化原液，其中該環境整治用乳化原液之油顆粒的平均粒徑為在1 nm至1000 nm之範圍。
- 如請求項1所記載之環境整治用乳化原液，其中該環境整治用乳化原液之油顆粒的平均粒徑為在300 nm至400 nm之範圍。
- 一種環境整治用乳化原液的製備方法，其係包括： 將15~75重量份之水、25~55重量份之油溶質、其餘部分之非離子型界面活性劑加以充分攪拌混合而製備成乳化原液，其中 該非離子型界面活性劑係含有從聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-聚氧丙烯醇、聚氧乙烯脂肪酸酯、三烷基胺氧化物及其混合物構成組群中所選取之至少一者； 該油溶質係含有從大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、葡萄籽油、棉花籽油、葵花油、棕櫚油、食品級用油及其混合物構成組群中所選取之至少一者。
- 一種受污染環境之整治方法，其係包括： 將如請求項1至7項中任一項所記載之環境整治用乳化原液注入受污染環境內並加以充分攪拌，該受污染環境包括污染物、土壤、底泥、自然水體或地下水； 加入破乳劑並加以充分攪拌，該破乳劑係為離子型破乳劑或非離子型破乳劑；以及 回收浮油。
- 如請求項8項所記載之受污染環境之整治方法，其中該離子型破乳劑係從碳酸鈉、碳酸鈣、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋁、氯化鈉、氯化鈣、苯甲酸鈉及其組合中所選取之至少一者。
- 如請求項8項所記載之受污染環境之整治方法，其中該非離子型破乳劑係從SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑、AR型破乳劑及其混合物構成之組群中所選取之至少一者。
- 如請求項8項所記載之受污染環境之整治方法，其中在回收浮油的步驟之前，更包括通入空氣以充分進行曝氣。
- 如請求項8項所記載之受污染環境之整治方法，其中該回收浮油之方法係包括從表面浮除法、氣提法、機械式浮油刮除法及其組合中所選取之至少一者。
- 一種環境整治系統，其係包括： 整治處理單元，其至少包括整治槽體，該整治槽體係具備容置空間，用以至少容置整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑或反應生成物； 進流通道及/或出流通道，其中該進流通道、該出流通道係為分別可自由裝卸地連接於該整治槽體，且可供整治對象物、環境整治劑、空氣、用劑之注入或排出，及可供反應生成物、浮油之排出；以及 混合裝置，其係可設置於該整治槽體內，用以使在該容置空間內的整治對象物、環境整治劑、空氣、或用劑充分混合；其中 該環境整治劑係由如請求項1至7項中任一項所記載之環境整治用乳化原液製備而得。
- 如請求項13所記載之環境整治系統，其係更進一步包括： 整治控制單元，其用以控制該整治對象物、該環境整治劑、該空氣、或該用劑相對於該整治處理單元之注入與排出、及該反應生成物、該浮油相對於該整治處理單元之排出，且該整治控制單元係包括浮油回收控制器。
- 如請求項14所記載之環境整治系統，其中該整治控制單元係更進一步包括： 檢測單元，用以檢測該整治處理單元之該環境整治劑、該空氣、或該用劑、該反應生成物、該浮油之含量，並發出檢測訊號予該整治控制單元。
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| TW104101424A TWI558671B (zh) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | 環境整治用乳化原液、及受污染環境之整治方法 |
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| TW104101424A TWI558671B (zh) | 2015-01-16 | 2015-01-16 | 環境整治用乳化原液、及受污染環境之整治方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN113372170A (zh) * | 2020-03-03 | 2021-09-10 | 和协环保科技股份有限公司 | 一种增强生物整治tph污染土壤的营养基质(碳基生物复育剂及碳基生物复育强化剂) |
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| TWI511935B (zh) * | 2010-04-30 | 2015-12-11 | Nat Univ Chung Hsing | 乳化液作為土壤、地下水、底泥及其他環境介質之整治用劑 |
-
2015
- 2015-01-16 TW TW104101424A patent/TWI558671B/zh not_active IP Right Cessation
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