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年度	99	專案性質	實驗性質
專案類別	研究專案	研究主題	底泥
申請機構	中臺科技大學	申請系所	環境與安全衛生工程系
專案主持人	張益國	職等/職稱	助理教授
專案中文名稱	港池沉積物重金屬溶出特性驗證、洗淨分級及資材化再利用探討
中文關鍵字	沉積物；溶出試驗；水力分離
專案英文名稱	Basiccharacterization, separation of heavy metals from harbor sediments and the potential uses
英文關鍵字	sediment；leaching tests；hydrocyclone separation
執行金額
執行期間	2010/12/29 至 2011/12/28
計畫中文摘要	本研究應用多種溶出試驗，包括 pH 對初始酸鹼添加之溶出影響等溶 出行為試驗(pH-dependent test)、管柱試驗(Percolation test)驗證港池沉 積 物 重 金 屬 溶 出 特 性，並 搭 配 歐 盟 LeachXS 專家系統分析沉積物中重 金屬於 pH 依存度之溶出行為，研判重金屬溶出或穩定之可能機制。隨 後 搭 配 水 力 分 離 技 術 開 發，以 水 力 漩 流 分 離 器 (Hydrocyclone)分 離 重 金屬含量較高之細顆粒港灣沉積物，再 以重金屬於 pH 依存度之溶出 行為為基礎，酸洗及螯合萃洗濃集沉積 物中重金屬。並對經/未經水 力分離處理、酸洗及螯合萃洗 之港灣沉積物進行長期穩定特性驗證， 驗證其粗細顆粒之重金屬溶出行 為，評 估 水 力 漩 流 分 離 處 理 效 能 及 促 進粗顆粒（含重金屬量較少之顆粒）再利用。 研究結果顯示，沉積物中 73.9%顆 粒 粒 徑 小 於 63µm；另 由 微 波 消 化 金 屬總量分析結果可知，Cu、Zn 為沉積物中含量較高之重金屬。以水 力漩流分離器分離細顆粒沉積物可將細泥 ( ＜ 63µm) 分 離 出 38.07%-57.7%，具 一 定 顆 粒 分 離 效 果。再 以 HCl、H2SO4、EDTA、Citric acid 等 試 劑 對 沉 積 物 中 Cu、Zn 重 金 屬 進 行 移 除 試 驗，對 Cu 之 萃 取 率 分 別 為 13.9%、30.7%、32.6%、17.2%；對 於 Zn 之 萃 取 率 分 別 為 8.7%、 12.6%、36.8%、10.9%，其中以 EDTA 效果最好，H2SO4 效果次之。 惟 EDTA 可 有 效 萃 洗 Cu、Zn，但 亦 增 加 了 浚 泥 中 Cu、Zn 重 金 屬 離 子 之移動性，因此殘存之重金屬變得容易溶出。最後，探討利用添加土 地改良劑處理沉積物之效能，評估資材化處理 可行性。結果發現，7 天 抗 壓 強 度 可 達 26.1 kg/cm2 單 軸 抗 壓 強 度 水 準，且 其 資 材 化 塊 材 幾 乎 不溶出 Cu、Zn 重金屬，顯示該資材化塊材具重金屬長期穩定性。未 來應可考慮將沉積物與土地改良劑或水 泥 混 拌 製 成 資 材 化 塊 材，可 進 行工程應用。
計畫英文摘要	Contaminated sediments in the harbors remain being a significant issue during dredging operations. Numerous methods have been suggested in recent years for remove, treating and beneficial uses of harbor sediments. In this research, the basic characteristics and the geochemistry of metals in the sediments were studied, and which were subjected to pH‐dependent leaching test, percolation test and column test. The results of experimental leaching tests of harbor sediments are compared with computer calculations, the LeachXS expert system. This computer program allows to predict the metal concentrations and the pH of leaching solution at equilibrium, along with the minerals that precipitate and the organic characteristics react with the metal ions forming into stable organic metal compounds. The result of laboratory research showed that the content of heavy metals contaminants is primarily governed by the grain size. The optimum separation process was approached through hydrocyclone separation and sieving. The sediments might be classified as a clean sand product (d ≧ 63 µm) of 26.1% which could be directly reused, and a contaminated fine sediment with silt and clay fraction (d < 63 µm) of 73.9%. Heavy metal contaminants tend to adsorb on the fine sediments, and thus further treatments such as chemical washing and stabilization/modification are needed before deposition and recycling. Results from the chemical washing (extraction) technique showed that under 0.01M EDTA and H2SO4 as reagents with a sediment/reagent ratio of 1/10, contact time of 30 minutes, the Cu removal efficiency was 30.7% and 32.6%, respectively; the Zn removal efficiency was 12.6% and 36.8%, respectively. Besides that, stabilization/modificationprocesses (adding with soil amelioration products) can make the heavy metal containing sediment to be low‐matrix leachability and which might be reused as construction material. Thus, this research projects might provide a basic understanding, and the statistic correlation among the sediment characteristics, metal concentration and the possible controlling factors.