摘要魚缸中污染源主要來自於排泄物或是吃剩食物碎削中氨(NH3+)或銨(NH4+)則經消化後而轉變成亞硝酸鹽(NO2-)，甚至毒性較低的硝酸鹽(NO3-)，其中，氨及亞硝酸鹽的濃度過高往往是魚隻生病或死亡的主要原因，硝酸鹽則可能是造成魚隻成長遲緩與藻類叢生。因此，定期的清理魚缸則是目前主要的去除污染物方式，然而，定期的清理魚缸也成為令人困擾且費時、費事的工作，且容易導致水質遭受改變而傷害到魚群，且現今水族箱中過濾棉或是多孔性濾材等等，皆可減低水中氨氮或是亞硝酸的濃度，但過濾棉須短時間內更換，且處理成效有限。TiO2光觸媒因為具有強大的氧化還原能力、化學穩定度高、無毒且價格低廉等特性，故以TiO2光觸媒分解有機物的方法備受廣泛研究與應用，研究中顯示二氧化鈦應用於含有磷酸鹽存在的水中，對氨氮的去除有最佳的效果；而利用薄膜塗膜原理，開發出新的TiO2應用方法，在物質量少時，紫外線極小也可以引起充分之TiO2反應，並且將光觸媒固定於玻璃、陶磁、金屬等基材表面，且TiO2經光照後特有的光催化反應，可使基材擁有自淨之功能。因此，本研究兼顧TiO2處理成效及降低換水時間之原則為考量，結合TiO2光催化基本理論，應用TiO2做為分解有機物之催化劑並覆膜於螺旋式玻璃管上，期以改善或降低水中污染物造成之傷害，且減少水中污染物累積，並配合光照分解去除排泄物中所產生之污染物，進而評估TiO2覆膜於螺旋式玻璃管上之可行性，期許將可避免魚缸水體遭受污染及降低換水次數，易於維持水族箱良好生態。樣品備製TiO2螺旋式玻璃管備製：本實驗利用浸泡覆膜法來備製TiO2螺旋式玻璃反應器，經清水清洗後，再分別進行烘乾(105℃)，而後再進行浸泡TiO2，並於300℃下鍛燒10分鐘。魚缸養殖魚種備製：本實驗之魚缸養殖魚種選至朱文魚種，朱文購買後先行放置良好循環系統中馴養，每天餵食兩次，7天後並挑選健康魚種進行試驗。實驗中為了探討TiO2覆膜於螺旋式玻璃上對污染物分解效率之影響，故實驗中採用亞甲基藍做為模擬污染物之材料，以便了解TiO2螺旋式玻璃反應器去除有機污染物之成效。背景吸附試驗：薄膜TiO2是利用塗膜面吸著有機物來分解之應用，故為了釐清污染物之去除機制，並進行TiO2螺旋式玻璃反應器系統之背景吸附試驗，實驗中配置2mg/L氨氮，且在暗處循環流動0、2、4、6、18、24小時時間點取樣，並檢定氨氮之含量。光解氨氮之可行性試驗：利用TiO2螺旋式玻璃反應器系統進行氨氮之去除，實驗中配置2mg/L氨氮，並於27℃下先於暗處循環流動18小時後再開啟UV光燈源，光強度為1μW/cm2以上，再分別於24、48、72小時時間點取樣，並檢定氨氮之含量。TiO2對魚缸水質改善之影響魚缸中污染物濃度變化試驗於魚缸中放入健康之朱文30隻，且每天餵食兩次，並檢測魚缸中氨氮、亞硝酸鹽及硝酸鹽之變化情況，並觀察1、2、3、4、5、6、7天中氨氮、亞硝酸鹽之累積情況。光解氨氮對魚缸水質之影響：利用TiO2螺旋式玻璃反應器系統與魚缸之循環水系統結合，並放置15隻健康朱文於配置2mg/L氨氮之魚缸中，進行試驗24小時，且於每小時檢測水中氨氮、亞硝酸鹽之濃度變化。含TiO2玻璃反應管之魚缸污染物濃度變化試驗：於上述魚缸污染物濃度變化實驗後，分別利用TiO2螺旋式玻璃反應器系統與魚缸之循環水系統結合，進行光照27小時試驗，進而觀察TiO2玻璃反應管對魚缸中污染物去除之情況。三、結果與討論TiO2光解反應基礎試驗光解氨氮試驗：水中氨氮經紫外光照射24小時後，氨氮濃度並無明顯變化，故水中氨氮並不會因為照射紫外光而降解。在氨氮吸附實驗中，不論是有無TiO2覆膜的反應器氨氮濃度皆有微降低(圖3-2)，其原因為氨氮附著於玻璃表面上所導致，但後續24小時內其濃度並無持續下將之趨勢。光解氨氮之可行性試驗：利用TiO2反應器系統進行氨氮之去除，2mg/L氨氮500ml於27℃下先於暗處循環流動18小時後再開啟UV光燈源，光強度為1μW/cm2以上，再分別於24、48、72小時分別點取樣，並檢定氨氮之含量。由圖3-3所示，隨著光照時間增加，其氨氮濃度有隨之降低趨勢，TiO2反應器於光照72小時候對氨氮去除率可達95%，而無覆膜(Non-TiO2)反應器中，氨氮濃度為無隨著光照時間增加而明顯降低，此與先前之結果相符，氨氮並不會因為紫外光照射而有直接光解的現象，TiO2反應器比光照24小時增加1.28(mg/L)氨氮的去除效果，比光照48小時增加0.7(mg/L)氨氮的去除效果，因此可知TiO2螺旋式玻璃反應器隨著光照時間增加其能有效去除氨氮濃度。3-3〃TiO2對魚缸水質改善之影響魚缸中污染物濃度變化試驗：於魚缸中放入健康之朱文30隻，且每天餵食兩次，並檢測魚缸中氨氮、亞硝酸鹽及硝