TWI708835B - 緩釋型釋碳凝膠基質及土壤整治方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種緩釋型釋碳凝膠基質及土壤整治方法。該緩釋型釋碳凝膠基質包含：30至40重量份的椰子油、5至10重量份的卵磷脂、2至5重量份的界面活性劑、0.1至0.5重量份的凝膠劑及40至50重量份的水。
Description
本發明係關於一種凝膠基質及土壤整治方法，特別是關於一種緩釋型釋碳凝膠基質及土壤整治方法。
含氯有機溶劑常被廣泛應用於脫脂、電子零件清洗及乾洗等工業製程中，常因人為不當管理與處置，而使含氯有機溶劑外洩成為地下水中常見之重質非水相溶液(dense non-aqueous phase liquids, DNAPL)污染物，由於重質非水相溶液之密度比水重且與水不相溶或僅微溶於水，因此重質非水相溶液進入地下水層後會形成一獨立之液相，而三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)則為國內外最具代表性之含氯有機溶劑。一旦發生三氯乙烯洩漏，將可能經由飲用水等多種途徑暴露到環境中，對鄰近民眾之健康造成嚴重危害。
為解決上述污染問題，許多研究即以三氯乙烯為目標污染物，以研究發展可處理DNAPL污染地下水之整治技術。例如，使用化學還原法、奈米技術及微生物應用在生物整治來降解環境中的含氯有機污染物已經有數十年的研究與應用，其中屬於綠色整治之生物復育程序(bioremediation)是屬於對環境較友善且較為迅速的技術，其應用於現地降解環境污染物主要是提供生物可降解之有機基質組成物予現地微生物以輔助微生物分解污染物，因此相較於物理與化學整治之方法可以相對降低整治成本，容易操作且較易受社會大眾接受，同時生物復育程序降解過程中也較沒有轉變污染物型態如化學沉澱以及產生大量有害污泥等對環境造成二次傷害的疑慮。
然而，現有生物整治的方法並未有針對於地下水流速較快之污染場址，因而無法持續產生整治效果。故，有必要提供一種緩釋型釋碳凝膠基質及土壤整治方法，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之一目的在於提供一種緩釋型釋碳凝膠基質及土壤整治方法，其通過使用特定的油品及凝膠劑，以使緩釋型釋碳凝膠基質能停留在目標污染區的土壤孔隙間，並於注藥區形成一透水性生物整治牆。除可有效於污染區持續釋碳供現地可降解污染物之微生物利用外，亦可阻斷和局限殘留之污染物，避免其持續移動至飽和含水層。
為達上述的目的，本發明提供一種緩釋型釋碳凝膠基質，包含：30至40重量份的椰子油；5至10重量份的卵磷脂；2至5重量份的界面活性劑；0.1至0.5重量份的凝膠劑；及40至50重量份的水。
在本發明一實施例中，該卵磷脂包含大豆卵磷脂。
在本發明一實施例中，該凝膠劑包含明膠、瓊脂及鹿角菜膠中的至少一種。
在本發明一實施例中，該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的乳酸鈉。
在本發明一實施例中，該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的維生素。
為達上述的目的，本發明提供一種土壤整治方法，包含步驟：提供如上所述的任一實施例的緩釋型釋碳凝膠基質；及注入該緩釋型釋碳凝膠基質至一待整治土壤中。
在本發明一實施例中，提供該緩釋型釋碳凝膠基質的步驟包含：混合30至40重量份的椰子油、5至10重量份的卵磷脂、2至5重量份的界面活性劑及40至50重量份的水，以形成一乳化液；加入0.1至0.5重量份的凝膠劑至該乳化液中，以形成一前處理液；及對該前處理液進行一均勻混合步驟，以形成該緩釋型釋碳凝膠基質。
在本發明一實施例中，提供該均勻混合步驟包含通過一均質裝置以10000至15000RPM的一轉速均勻混合該前處理液。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
本發明一實施例之緩釋型釋碳凝膠基質包含：30至40重量份的椰子油；5至10重量份的卵磷脂；2至5重量份的界面活性劑；0.1至0.5重量份的凝膠劑；及40至50重量份的水。在一實施例中，椰子油例如是可供食用的市售椰子油或者已經使用過的廢棄食用油。椰子油是一種食用油，當食用油以乳化型態注入土壤時，其液滴細小且均勻，因此更容易擴散至不同種類之土壤孔隙間。當食用油注入至地下含水層時，三酸甘油脂會經由厭氧發酵水解出甘油(醇類)和長鏈脂肪酸(Long-Chain Fatty Acids, LCFAs)，由於甘油具有生物分解性且易溶於水，因此當甘油存在於土壤中時，則會被快速分解或刺激微生物。因此，椰子油主要可作為碳源，以提供予待整治土壤的微生物。另一方面，由於椰子油本身具備感溫性，於24℃以下開始出現結晶與凝固之現象。因此，通過利用椰子油因溫度差異而相轉變之特性，本發明一實施例之緩釋型釋碳凝膠基質藥劑可於地下環境中傳輸且有效停留於污染區之土壤孔隙間。在另一實施例中，椰子油例如可以是31、32、33、34、35、36、37、38或39重量份。
在一實施例中，該卵磷脂可包含大豆卵磷脂。在另一實施例中，卵磷脂例如可以是6、7、8或9重量份。卵磷脂可做為界面活性劑。
在一實施例中，該界面活性劑主要作為乳化油品的效果。在一範例中，該界面活性劑例如是市售的界面活性劑(例如SUNSHINE MAKERS公司出品的SIMPLE GREEN品牌的界面活性劑)。在另一實施例中，該界面活性劑例如可以是3、3.5、4或4.5重量份。
在一實施例中，該凝膠劑包含明膠、瓊脂及鹿角菜膠中的至少一種。在一範例中，該凝膠劑是瓊脂。瓊脂(arga)為一種天然高分子膠，當溫度降低時，瓊脂具有呈鏈狀分散之高分子網狀結構，分散介質水被全部包含在網狀結構之中，形成了不流動之半固體凝膠形態。但值得一提的是，上述的明膠與鹿角菜膠亦具備類似的效果。在另一實施例中，凝膠劑例如可以是0.2、0.3或0.4重量份。
在一實施例中，水主要作為溶劑，以使緩釋型釋碳凝膠基質形成一溶液態。在另一實施例中，水例如可以是41、42、43、44、45、46、47、48或49重量份。
在一實施例中，該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的乳酸鈉。乳酸鈉可作為輔助的生物碳源，以提供予待整治土壤的微生物。在另一實施例中，乳酸鈉例如可以是0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9重量份。
在一實施例中，該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的維生素。維生素可作為微量營養素，以提供予待整治土壤的微生物。在另一實施例中，維生素例如可以是0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9重量份。
要提到的是，本發明實施例之緩釋型釋碳凝膠基質至少是通過加入特定的油品(例如椰子油)以及凝膠劑所產生的綜合效果，以使緩釋型釋碳凝膠基質能夠持續停留在於污染區之土壤孔隙間，以改善地下水流速較快造成之基質流失之問題，形成可透水性生物整治牆，持續緩釋碳源供現地微生物利用，可降低注藥成本。
另外要提到的是，本發明實施例之緩釋型釋碳凝膠基質至少是通過使用特定比例的特定組成物，以使緩釋型釋碳凝膠基質能夠持續停留在於污染區之土壤孔隙間，以改善地下水流速較快造成之基質流失之問題。在後續的實驗結果可證明，即便已經置換15孔隙體積(PV)的水體，仍可持續釋出大量的總有機碳(total organic carbon；TOC)。上述的結果說明，凝膠基質可有效停留於土壤孔隙間，不易因水流速度過快而流失，並可於現地環境持續釋出碳源以供現地微生物生長所需，適合用於高流速場址，以減少藥劑流失及降低成本。
請參照第1圖，本發明一實施例之土壤整治方法10，主要包含下列步驟11至12：提供本發明任一實施例的緩釋型釋碳凝膠基質(步驟11)；及注入該緩釋型釋碳凝膠基質至一待整治土壤中(步驟12)。
在一實施例中，提供該緩釋型釋碳凝膠基質的步驟包含：混合30至40重量份的椰子油、5至10重量份的卵磷脂、2至5重量份的界面活性劑及40至50重量份的水，以形成一乳化液；加入0.1至0.5重量份的凝膠劑至該乳化液中，以形成一前處理液；及對該前處理液進行一均勻混合步驟，以形成該緩釋型釋碳凝膠基質。在一範例中，該均勻混合步驟包含通過一均質裝置(例如一市售均質機)以10000至15000RPM的一轉速均勻混合該前處理液。
以下舉出一實施例，以說明本發明實施例之緩釋型釋碳凝膠基質確實能停留在目標污染區的土壤孔隙間。
實施例1
首先，混合30至40重量份的椰子油、5至10重量份的卵磷脂(例如大豆卵磷脂)、2至5重量份的界面活性劑(例如SUNSHINE MAKERS公司出品的SIMPLE GREEN品牌的界面活性劑)及40至50重量份的水，以形成一乳化液。接著，加入0.1至0.5重量份的凝膠劑(例如瓊脂)至該乳化液中，以形成一前處理液。通過一均質裝置以10000至15000RPM(例如12000RPM)的一轉速均勻混合該前處理液，以形成該緩釋型釋碳凝膠基質。
之後，注入該緩釋型釋碳凝膠基質至一待整治土壤中，並且通過市售儀器測量置換水體程度與總有機碳的釋放關係。所得分析結果如第2圖所示，其中C0指的是初始總有機碳濃度，以及C指的是置換各種孔隙體積後的總有機碳濃度。從第2圖可知，當水體已置換15孔隙體積(PV)時，仍可持續釋出大量的總有機碳(total organic carbon；TOC)，說明凝膠基質可有效停留於土壤孔隙間，不易因水流速度過快而流失，並可於現地環境持續釋出碳源以供現地微生物生長所需，適合用於高流速場址，以減少藥劑流失及降低成本。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10…方法
11~12…步驟
第1圖是本發明一實施例之土壤整治方法的流程示意圖。
第2圖是實施例1的分析結果圖。
10:方法
11~12:步驟
Claims (8)
- 一種緩釋型釋碳凝膠基質，包含： 30至40重量份的椰子油； 5至10重量份的卵磷脂； 2至5重量份的界面活性劑； 0.1至0.5重量份的凝膠劑；及 40至50重量份的水。
- 如請求項1所述的緩釋型釋碳凝膠基質，其中該卵磷脂包含大豆卵磷脂。
- 如請求項1所述的緩釋型釋碳凝膠基質，其中該凝膠劑包含明膠、瓊脂及鹿角菜膠中的至少一種。
- 如請求項1所述的緩釋型釋碳凝膠基質，其中該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的乳酸鈉。
- 如請求項1所述的緩釋型釋碳凝膠基質，其中該緩釋型釋碳凝膠基質還包含0.1至1重量份的維生素。
- 一種土壤整治方法，包含步驟： 提供如請求項1至5任一項所述的緩釋型釋碳凝膠基質；及 注入該緩釋型釋碳凝膠基質至一待整治土壤中。
- 如請求項6所述的土壤整治方法，其中提供該緩釋型釋碳凝膠基質的步驟包含： 混合30至40重量份的椰子油、5至10重量份的卵磷脂、2至5重量份的界面活性劑及40至50重量份的水，以形成一乳化液； 加入0.1至0.5重量份的凝膠劑至該乳化液中，以形成一前處理液；及 對該前處理液進行一均勻混合步驟，以形成該緩釋型釋碳凝膠基質。
- 如請求項7所述的土壤整治方法，其中提供該均勻混合步驟包含通過一均質裝置以10000至15000RPM的一轉速均勻混合該前處理液。
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