中 華 民 國 第 54 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 高 中 組 化 學 科 4212- 封 面 吸 金 大 法 - 膠 體 溶 液 對 重 金 屬 離 子 的 探 討 學 校 名 稱 : 臺 南 市 私 立 南 光 高 級 中 學 作 者 : 指 導 老 師 : 高 一 張 于 婕 劉 育 錚 高 一 郭 珮 宜 高 一 陳 宇 雯 關 鍵 詞 : 膠 體 溶 液 重 金 屬 離 子
摘 要 本 實 驗 的 目 標 : 比 較 不 同 種 類 及 不 同 的 膠 體 溶 液 與 重 金 屬 離 子 混 合 後 的 差 異, 以 尋 求 最 佳 的 重 金 屬 離 子 去 除 條 件 從 本 實 驗 中 可 以 得 知 : 對 Pb 2+ 而 言, 以 養 樂 多 的 去 除 效 果 最 佳 ; 對 於 Ni 2+, 則 以 低 脂 牛 奶 效 果 最 佳 由 於 不 同 的 重 金 屬 離 子 所 對 應 的 最 佳 螯 合 劑 不 同, 所 以 不 同 膠 體 溶 液 吸 附 不 同 重 金 屬 離 子 的 程 度 也 隨 之 不 同, 也 因 此 我 們 可 以 推 測 出 膠 體 溶 液 即 為 天 然 的 螯 合 劑 然 而 根 據 本 實 驗 亦 可 發 現 動 物 性 蛋 白 與 植 物 性 蛋 白 間 的 差 異, 這 可 能 是 造 成 豆 漿 與 乳 製 品 之 間 吸 附 能 力 差 異 的 原 因 希 望 藉 由 本 實 驗 發 展 出 的 系 統, 應 用 於 其 他 重 金 屬 離 子 去 除 率 檢 測 的 實 驗, 並 且 加 深 加 廣, 能 普 遍 用 於 各 種 重 金 屬 離 子 的 檢 測 壹 研 究 動 機 紀 錄 片 看 見 台 灣 意 外 揭 發 日 月 光 排 放 廢 水, 引 起 社 會 嘩 然 隨 著 科 技 發 展, 工 業 的 興 盛 也 帶 來 更 多 重 金 屬 汙 染, 無 論 是 河 川 大 海 受 到 汙 染, 抑 或 自 然 界 被 迫 加 入 更 多 污 染 源, 遑 論 人 們 吃 下 含 有 重 金 屬 的 食 物 這 樣 的 時 代 背 景 使 大 眾 人 心 惶 惶, 民 間 出 現 許 多 偏 方, 而 專 業 人 員 也 提 出 眾 多 建 議 已 故 的 毒 物 專 家 林 杰 樑 醫 師 曾 建 議, 每 天 喝 1 杯 2 c.c. 的 牛 奶 不 但 補 充 鈣, 還 可 以 排 出 體 內 所 殘 留 的 重 金 屬 那 麼 是 否 只 有 牛 奶 才 有 這 樣 的 效 果 呢? 在 高 中 課 程 中 提 到 了 膠 體 溶 液 的 凝 析 現 象, 是 否 可 以 推 論 其 他 膠 體 溶 液 也 有 這 樣 的 效 果? 而 低 脂 牛 奶 和 全 脂 牛 奶 是 否 效 果 相 當? 所 以 我 們 決 定 以 生 活 周 遭 容 易 取 得 的 膠 體 溶 液 為 研 究 對 象 作 品 與 教 材 相 關 性 : 高 中 選 修 化 學 ( 上 ) 第 三 章 液 態 與 溶 液 貳 研 究 目 的 一 不 同 種 類 的 膠 體 溶 液 對 重 金 屬 離 子 去 除 率 及 沉 澱 重 量 的 探 討 二 不 同 下 膠 體 溶 液 對 重 金 屬 離 子 去 除 率 及 沉 澱 重 量 的 探 討 1
參 研 究 設 備 及 器 材 一 藥 品 膠 體 溶 液 : 光 泉 全 脂 牛 奶 光 泉 低 脂 牛 奶 統 一 AB 優 酪 乳 亞 當 樂 養 樂 多 統 一 黃 金 豆 豆 漿 重 金 屬 溶 液 : Pb(NO3)2 溶 液 NiSO4 溶 液 稀 釋 溶 劑 : 硝 酸 HNO3 溶 液 1% 標 準 溶 液 : 1 ppm Pb 2+ 標 準 品 Ni 2+ 標 準 品 ( 測 AA 用 ) 二 器 材 表 一 : 實 驗 藥 品 玻 棒 燒 杯 離 心 管 試 管 架 試 管 容 量 瓶 安 全 吸 球 分 度 吸 量 管 滴 管 刮 勺 陶 瓷 漏 斗 抽 氣 過 濾 瓶 濾 紙 離 心 機 (32 轉 ) 玻 璃 罐 電 子 天 秤 表 二 : 實 驗 器 材 原 子 吸 收 光 譜 儀 (AA) 離 心 機 (32 轉 ) 原 子 吸 收 光 譜 儀 2
肆 研 究 過 程 或 方 法 一 試 液 的 製 備 ( 一 ) 重 金 屬 溶 液 的 配 製 1. 配 製 4 ppm 的 Pb(NO3)2 溶 液 1 公 升 2. 配 製 4 ppm 的 NiSO4 溶 液 1 公 升 重 金 屬 溶 液 ( 二 ) 樣 品 的 配 製 分 別 取 1 / 3 / 5 ml 的 膠 體 溶 液 加 入 3 ml 的 重 金 屬 溶 液, 最 後 分 別 加 入 8 / 6 / 4 ml 的 蒸 餾 水 配 製 到 12 ml 二 樣 品 的 處 理 ( 一 ) 以 32 轉 的 離 心 機, 轉 1 分 鐘 ( 二 ) 以 減 壓 抽 氣 過 濾 裝 置, 分 離 沉 澱 物 和 濾 液 ( 三 ) 沉 澱 : 陰 乾 後, 用 電 子 天 秤, 秤 沉 澱 物 重 ( 四 ) 濾 液 : 以 原 子 吸 收 光 譜 儀 (AA), 測 重 金 屬 離 子 殘 留 濃 度 1. 稀 釋 溶 劑 製 備 : 取 1 ml 的 濃 硝 酸, 倒 入 1 L 的 容 量 瓶, 加 蒸 餾 水 至 容 量 瓶 刻 度 線, 變 成 1% 的 硝 酸 溶 液 2. 標 準 品 :1 ppm 的 Pb 2+ 標 準 溶 液 1 ppm 的 Ni 2+ 標 準 溶 液 3. 檢 量 線 製 備 : (1) 1 ppm: 取.1 ml 的 標 準 品, 加 入 稀 釋 溶 劑, 稀 釋 定 量 到 1 ml (2) 5 ppm: 取.5 ml 的 標 準 品, 加 入 稀 釋 溶 劑, 稀 釋 定 量 到 1 ml (3) 1 ppm: 取 1. ml 的 標 準 品, 加 入 稀 釋 溶 劑, 稀 釋 定 量 到 1 ml (4) 15 ppm: 取 1.5 ml 的 標 準 品, 加 入 稀 釋 溶 劑, 稀 釋 定 量 到 1 ml (5) 2 ppm: 取 2. ml 的 標 準 品, 加 入 稀 釋 溶 劑, 稀 釋 定 量 到 1 ml 3
Pb 2+ 濃 度 (ppm) 原 子 吸 收 度 1.3 2.147 5.279 1.396 15.52 表 三 :Pb 2+ 濃 度 與 原 子 吸 收 度 的 關 係 Pb 2+ 檢 量 線 濃 度 (ppm) 25 2 15 1 5 y = 4.168x -.6775 R 2 =.9962.3.147.279.396.52.1.2.3.4.5.6 吸 收 度 圖 一 :Pb 2+ 檢 量 線 Ni 2+ 濃 度 (ppm) 原 子 吸 收 度 1.24 2.45 5.12 1.184 15.261 表 四 :Ni 2+ 濃 度 與 原 子 吸 收 度 的 關 係 Ni 2+ 檢 量 線 濃 度 (ppm) 2 15 1 5 y = 59.18x -.691 R 2 =.9979.45.24.12.184.261.5.1.15.2.25.3 吸 收 度 圖 二 :Ni 2+ 檢 量 線 4. 樣 品 的 稀 釋 : 取. 1 ml 的 樣 品 倒 入 1 ml 的 定 量 瓶, 加 稀 釋 溶 劑 至 容 量 瓶 刻 度 線 5. 用 原 子 吸 收 光 譜 儀, 進 行 檢 測 4
調 配 重 金 屬 溶 液 Pb(NO3)2 溶 液 NiSO4 溶 液 4 ppm 1 L 配 置 溶 液 : 3 ml 金 屬 溶 液 + 1 ml 膠 體 溶 液 + 8 ml 蒸 餾 水 3 ml 金 屬 溶 液 + 3 ml 膠 體 溶 液 + 6 ml 蒸 餾 水 3 ml 金 屬 溶 液 + 5 ml 膠 體 溶 液 + 4 ml 蒸 餾 水 放 入 離 心 機 32 轉 /1 min 以 減 壓 抽 氣 過 濾 裝 置 分 離 濾 液 和 沉 澱 物 沉 澱 物 濾 液 陰 乾 後 利 用 電 子 天 秤, 秤 其 沉 澱 物 重 量 ( 須 扣 除 濾 紙 重 量 ) 上 機 到 原 子 吸 收 光 譜 儀 (AA), 測 濃 度 與 原 子 吸 收 度 製 成 圖 表 分 析 數 據 結 論 圖 三 : 實 驗 流 程 圖 5
伍 研 究 結 果 一 Pb 2+ 重 金 屬 溶 液 與 膠 體 溶 液 之 探 討 ( 一 ) 沉 澱 重 量 1. 豆 漿 對 Pb 2+ 的 豆 漿 1 ml.7.8.5.67 3 ml.19.2.18.19 5 ml.18.4.29.29 表 五 : 豆 漿 對 Pb 2+ 之 探 討 豆 漿 對 Pb 2+.4.3.2.1.29.19.67 豆 漿 (ml) 圖 四 : 豆 漿 對 Pb 2+ 之 探 討 2. 優 酪 乳 對 Pb 2+ 的 優 酪 乳 1 ml.8.6.7.7 3 ml.23.23.23.23 5 ml.16.18.15.163 表 六 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 之 探 討 優 酪 乳 對 Pb 2+.3.2.1.23.163.7 優 酪 乳 (ml) 圖 五 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 之 探 討 6
3. 養 樂 多 對 Pb 2+ 的 養 樂 多 1 ml.9.1.8.9 3 ml.16.16.16.16 5 ml.13.15.14.14 表 七 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 之 探 討 養 樂 多 對 Pb 2+.2.15.1.5.16.14.9 養 樂 多 (ml) 圖 六 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 之 探 討 4. 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 全 脂 牛 奶 1 ml.5.6.4.5 3 ml.12.14.14.133 5 ml.24.17.21.27 表 八 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+.3.2.1.27.133.5 全 脂 牛 奶 (ml) 圖 七 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 7
5. 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 低 脂 牛 奶 1 ml.3.1.2.2 3 ml.5.4.3.4 5 ml.3.3.3.3 表 九 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+.6.4.2.4.2.3 低 脂 牛 奶 (ml) 圖 八 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 ( 二 ) 稀 釋 1 倍 後 的 殘 留 濃 度 (ppm) 1. 豆 漿 對 Pb 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 豆 漿 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1mL 7.48 8.194 7.64 7.555 3 ml 1.867 1.57 1.92 1.78 5 ml.159.152.25.187 表 十 : 豆 漿 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 豆 漿 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 8 6 4 2 7.555 1.78.187 1mL 3 ml 5 ml 豆 漿 (ml) 圖 九 : 豆 漿 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 8
2. 優 酪 乳 對 Pb 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 優 酪 乳 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 4.9 5.74 4.354 4.479 3 ml.65.76.193.111 5 ml.75.142.151.123 表 十 一 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 優 酪 乳 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 6 4 2 4.479.111.123 優 酪 乳 (ml) 圖 十 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 3. 養 樂 多 對 Pb 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 養 樂 多 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml.5..19.8 3 ml.1.23.16.47 5 ml.18.25.19.21 表 十 二 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 養 樂 多 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm).6.45.3.15.47.21.8 養 樂 多 (ml) 圖 十 一 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 9
4. 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 全 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 4.41 4.29 4.558 4.419 3 ml.475.551.358.461 5 ml.19.222.187.173 表 十 三 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 5 4 3 2 1 4.419.461.173 全 脂 牛 奶 (ml) 圖 十 二 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 5. 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 低 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 4.293 4.56 5.183 4.679 3 ml.763 1.12.817.9 5 ml.328.194.355.292 表 十 四 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 5 4 3 2 1 4.679.9.292 低 脂 牛 奶 (ml) 圖 十 三 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 1
( 三 ) 去 除 率 1. 豆 漿 對 Pb 2+ 的 豆 漿 平 均 第 一 次 第 二 次 第 三 次 1 ml 25.92 18.6 29.36 24.447 3 ml 81.33 84.3 8.98 82.23 5 ml 98.41 98.48 97.5 98.13 表 十 五 : 豆 漿 對 Pb 2+ 之 探 討 豆 漿 對 Pb 2+ 之 1 8 6 4 2 98.13 82.23 24.447 豆 漿 (ml) 圖 十 四 : 豆 漿 對 Pb 2+ 之 探 討 2. 優 酪 乳 對 Pb 2+ 的 優 酪 乳 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 59.91 49.26 56.46 55.21 3 ml 99.35 99.24 98.7 98.887 5 ml 99.25 98.58 98.49 98.773 表 十 六 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 之 探 討 優 酪 乳 對 Pb 2+ 之 1 8 6 4 2 98.887 98.773 55.21 優 酪 乳 (ml) 圖 十 五 : 優 酪 乳 對 Pb 2+ 之 探 討 11
3. 養 樂 多 對 Pb 2+ 的 養 樂 多 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 99.95 1 99.81 99.92 3 ml 99.9 99.77 99.84 99.837 5 ml 99.82 99.75 99.81 99.793 表 十 七 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 之 探 討 養 樂 多 對 Pb 2+ 之 1 8 6 4 2 99.92 99.837 99.793 養 樂 多 (ml) 圖 十 六 : 養 樂 多 對 Pb 2+ 之 探 討 4. 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 全 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 55.9 57.1 54.42 55.87 3 ml 95.25 94.49 96.42 95.387 5 ml 98.91 97.78 98.13 98.273 表 十 八 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 去 除 (%) 率 之 探 討 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 1 8 6 4 2 95.387 98.273 55.87 全 脂 牛 奶 (ml) 圖 十 七 : 全 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 12
5. 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 的 低 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 57.7 54.4 48.17 53.213 3 ml 92.37 91.83 88.8 91. 5 ml 96.72 98.6 96.45 97.77 表 十 九 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 1 8 6 4 2 91 97.77 53.213 低 脂 牛 奶 (ml) 圖 十 八 : 低 脂 牛 奶 對 Pb 2+ 之 探 討 二 Ni 2+ 重 金 屬 溶 液 與 膠 體 溶 液 之 探 討 ( 一 ) 1. 豆 漿 對 Ni 2+ 的 豆 漿 1 ml.1.9.8.9 3 ml.19.21.19.197 5 ml.4.41.41.47 表 二 十 : 豆 漿 對 Ni 2 + 之 探 討.5.4.3.2.1 豆 漿 對 Ni 2+.9.197 圖 二 十 : 豆 漿 對 Ni 2 + 之 探 討 13.47 豆 漿 (ml) 圖 十 九 : 豆 漿 對 Ni 2 + 之 探 討
2. 優 酪 乳 對 Ni 2+ 的 優 酪 乳 1 ml.4.6.5.5 3 ml.12.12.14.127 5 ml.19.19.15.177 表 二 十 一 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 之 探 討 優 酪 乳 對 Ni 2+.2.15.1.5.177.127.5 優 酪 乳 (ml) 圖 二 十 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 之 探 討 3. 養 樂 多 對 Ni 2+ 的 養 樂 多 1 ml.3.3.3.3 3 ml.6.4.5.5 5 ml.7.5.6.6 表 二 十 二 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 之 探 討 養 樂 多 對 Ni 2+.8.6.4.2.5.6.3 養 樂 多 (ml) 圖 二 十 一 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 之 探 討 14
4. 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 全 脂 牛 奶 1 ml.9.6.9.8 3 ml.2.4.5.37 5 ml.8.9.1.9 表 二 十 三 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2 + 之 探 討 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+.1.8.6.4.2.8.9.37 全 脂 牛 奶 (ml) 圖 二 十 二 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2 + 之 探 討 5. 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 低 脂 牛 奶 1 ml.4.5.5.47 3 ml.4.4.4.4 5 ml.9.8.9.87 表 二 十 四 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2 + 沉 澱 (g) 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+.1.8.6.4.2.87.47.4 低 脂 牛 奶 (ml) 圖 二 十 三 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2 + 沉 澱 (g) 之 探 討 15
( 二 ) 稀 釋 1 倍 後 的 殘 留 濃 度 (ppm) 1. 豆 漿 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 豆 漿 1 ml 5.673 5.55 5.147 5.457 3 ml 4.28 3.933 4.167 4.13 5 ml 2.538 2.873 2.744 2.718 表 二 十 五 : 豆 漿 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 豆 漿 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 6 4 2 5.457 4.13 2.718 豆 漿 (ml) 圖 二 十 四 : 豆 漿 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 2. 優 酪 乳 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 優 酪 乳 1 ml 2.373 1.859 1.91 1.774 3 ml 1.322 1.472.918 1.237 5 ml 1.299 1.124 1.156 1.193 表 二 十 六 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 優 酪 乳 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 2 1.5 1.5 1.774 1.237 1.193 優 酪 乳 (ml) 圖 二 十 五 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 16
3. 養 樂 多 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 養 樂 多 1 ml 3.212 4.1 2.966 3.393 3 ml 2.216 2.486 2.533 2.412 5 ml 2.362 1.88 2.42 2.71 表 二 十 七 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 養 樂 多 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 4 3 2 1 3.393 2.412 2.71 養 樂 多 (ml) 圖 二 十 六 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 4. 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 全 脂 牛 奶 1 ml 1.347 1.345 1.11 1.264 3 ml.62.811.643.685 5 ml.852.731.828.84 表 二 十 八 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 1.5 1.5 1.264.685.84 全 脂 牛 奶 (ml) 圖 二 十 七 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 17
5. 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 低 脂 牛 奶 1 ml.441.572.527.513 3 ml.19.6 5 ml 2.623.966.97 1.499 表 二 十 九 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 殘 留 濃 度 (ppm) 殘 留 濃 度 (ppm) 2 1.5 1.5 1.499.513.6 低 脂 牛 奶 (ml) 圖 二 十 八 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 殘 留 濃 度 (ppm) 之 探 討 ( 三 ) 去 除 率 1. 豆 漿 對 Ni 2+ 的 豆 漿 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 43.27 4.45 48.53 44.83 3 ml 57.92 6.67 58.33 58.973 5 ml 74.62 71.27 72.56 72.817 表 三 十 : 豆 漿 對 Ni 2+ 之 探 討 豆 漿 對 Ni 2+ 之 1 8 6 4 2 72.817 58.973 44.83 圖 二 十 九 : 豆 漿 對 Ni 2+ 之 探 討 18
2. 優 酪 乳 對 Ni 2+ 的 優 酪 乳 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 76.27 81.41 89.9 82.257 3 ml 86.78 85.28 9.82 87.627 5 ml 87.1 88.76 88.44 88.7 表 三 十 一 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 之 探 討 優 酪 乳 對 Ni 2+ 之 1 8 6 4 2 82.257 87.627 88.7 圖 三 十 : 優 酪 乳 對 Ni 2+ 之 探 討 3. 養 樂 多 對 Ni 2+ 的 養 樂 多 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 67.88 59.99 7.34 66.7 3 ml 77.84 75.14 74.67 75.883 5 ml 76.38 91.92 79.58 82.627 表 三 十 二 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 之 探 討 養 樂 多 對 Ni 2+ 之 1 8 6 4 2 82.627 75.883 66.7 圖 三 十 一 : 養 樂 多 對 Ni 2+ 之 探 討 19
4. 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 全 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 86.53 86.55 88.99 87.357 3 ml 93.98 91.89 93.57 93.147 5 ml 91.48 92.69 91.72 91.963 表 三 十 三 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 探 討 1 8 6 4 2 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 87.357 93.147 91.963 圖 三 十 二 : 全 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 探 討 5. 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 的 低 脂 牛 奶 第 一 次 第 二 次 第 三 次 平 均 1 ml 95.59 94.28 94.73 94.867 3 ml 99.81 1 1 99.937 5 ml 73.77 9.34 9.93 85.13 表 三 十 四 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 探 討 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 1 8 94.867 99.937 85.13 6 4 2 圖 三 十 三 : 低 脂 牛 奶 對 Ni 2+ 之 探 討 2
陸 討 論 一 雖 然 我 們 得 到 膠 體 溶 液 的 去 除 效 果 不 一, 但 可 以 發 現 其 去 除 率 皆 高 於 5%, 因 此 可 知 膠 體 溶 液 確 實 有 去 除 重 金 屬 離 子 的 效 果 二 由 於 蛋 白 質 有 COOH -, 因 此 能 吸 附 帶 正 電 的 重 金 屬 離 子, 故 推 測 膠 體 溶 液 即 為 天 然 的 螯 合 劑, 能 吸 附 重 金 屬 離 子 三 針 對 Pb 2+, 以 養 樂 多 和 優 酪 乳 的 去 除 率 最 佳 由 於 兩 者 皆 含 有 乳 酸 菌, 而 乳 酸 菌 所 帶 電 荷 為 負 電 荷, 因 此 能 吸 附 金 屬 陽 離 子 在 本 實 驗 中 Pb 2+ 的 去 除 率 是 以 養 樂 多 為 最 佳 化 條 件, 這 是 因 為 養 樂 多 為 牛 奶 發 酵 而 來 的 乳 製 品, 所 以 乳 酸 菌 會 將 蛋 白 質 分 解 成 分 子 較 小 的 肽 鏈 和 胺 基 酸, 因 此 分 子 總 數 量 變 大, 螯 合 作 用 更 徹 底 四 針 對 Ni 2+, 以 低 脂 牛 奶 和 全 脂 牛 奶 的 去 除 率 最 佳 這 是 因 為 由 於 不 同 重 金 屬 離 子 所 需 的 最 佳 螯 合 劑 不 同, 所 以 同 樣 的 膠 體 溶 液 對 Pb 2+ 的 去 除 效 果 並 不 一 定 和 Ni 2+ 的 符 合 而 從 此 實 驗 中, 我 們 可 以 推 測 出 對 Ni 2+ 的 去 除 率 以 動 物 性 蛋 白 的 乳 製 品 為 最 佳, 植 物 性 蛋 白 的 豆 漿 相 對 而 言 較 差 五 綜 合 以 上 兩 點, 我 們 整 理 出 因 為 不 同 重 金 屬 離 子 所 需 的 最 佳 螯 合 劑 不 同, 普 遍 而 言 膠 體 溶 液 對 於 Pb 2+ 的 去 除 率 較 高, 故 推 測 蛋 白 質 中 的 胺 基 酸 可 做 其 螯 合 劑 的 種 類 較 多, 適 用 的 螯 合 劑 比 較 廣 泛 ; 對 Ni 2+ 而 言, 蛋 白 質 中 的 胺 基 酸 可 做 其 螯 合 劑 的 種 類 較 少 六 依 據 動 物 性 蛋 白 和 植 物 性 蛋 白 可 將 我 們 使 用 的 膠 體 溶 液 分 為 兩 大 類 : 乳 製 品 以 及 豆 漿 從 實 驗 數 據 中 我 們 可 以 發 現 乳 製 品 的 去 除 率 多 高 於 豆 漿, 由 於 植 物 性 蛋 白 的 整 體 結 構 較 動 物 性 蛋 白 不 完 備, 因 此 我 們 推 論 植 物 性 蛋 白 所 缺 少 的 結 構 是 造 成 豆 漿 去 除 率 較 低 的 原 因 每 1 ml 所 含 成 分 的 重 量 (g) 碳 水 化 合 物 蛋 白 質 脂 質 Pb 平 均 去 除 率 Ni 平 均 去 除 率 豆 漿 6.4g 3.5g 1.9g 68.3% 58.624% 優 酪 乳 12.6g 3.2g.4g 84.3% 85.985% 養 樂 多 17.5g 1.g.g 99.9% 74.86% 全 脂 牛 奶 4.7g 3.3g 2.4g 83.2% 9.822% 低 脂 牛 奶 16.8g 3.2g 1.4g 81.4% 93.272% 表 三 十 五 : 每 1 ml 的 膠 體 溶 液 所 含 的 成 分 21
柒 結 論 一 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Pb 2+ 重 金 屬 溶 液 的 之 探 討 1 8 6 4 2 24.447 豆 漿 1 ml 豆 漿 3 ml 98.13 82.23 不 同 膠 體 溶 液 對 Pb 2+ 的 去 除 率 55.21 99.92 98.887 98.773 99.837 99.793 95.387 98.273 豆 漿 5 ml 優 酪 乳 1 ml 優 酪 乳 3 ml 優 酪 乳 5 ml 養 樂 多 1 ml 養 樂 多 3 ml 55.87 53.213 養 樂 多 5 ml 全 脂 牛 奶 1 ml 全 脂 牛 奶 3 ml 全 脂 牛 奶 5 ml 低 脂 牛 奶 1 ml 低 脂 牛 奶 3 ml 91 低 脂 牛 奶 5 ml 圖 三 十 四 : 不 同 膠 體 溶 液 對 Pb 2+ 的 ( 一 ) 不 同 膠 體 溶 液 不 同 1. 豆 漿 : 豆 漿 去 除 率 與 豆 漿 呈 正 相 關 2. 優 酪 乳 : 去 除 率 由 高 至 低 3mL 5mL 1mL 3. 養 樂 多 : 養 樂 多 去 除 率 皆 超 過 99% 4. 全 脂 牛 奶 : 全 脂 牛 奶 去 除 率 與 全 脂 牛 奶 呈 正 相 關 5. 低 脂 牛 奶 : 低 脂 牛 奶 去 除 率 與 低 脂 牛 奶 呈 正 相 關 ( 二 ) 整 體 去 除 率 由 多 到 少 依 次 為 : 養 樂 多 優 酪 乳 全 脂 牛 奶 低 脂 牛 奶 豆 漿 其 中 又 以 加 入 養 樂 多 1 ml 時, 對 Pb 2+ 的 去 除 率 最 高 97.77 二 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Ni 2+ 重 金 屬 溶 液 的 之 探 討 不 同 膠 體 溶 液 對 Ni 2+ 的 去 除 率 1 8 6 4 2 豆 漿 1 ml 88.7 87.357 93.14791.963 94.867 99.937 72.817 82.25787.627 66.775.88382.627 85.13 58.973 44.83 豆 漿 5 ml 優 酪 乳 3 ml 養 樂 多 1 ml 養 樂 多 5 ml 全 脂 牛 奶 3 ml 低 脂 牛 奶 1 ml 低 脂 牛 奶 5 ml 圖 三 十 五 : 不 同 膠 體 溶 液 對 Ni 2+ 的 ( 一 ) 不 同 膠 體 溶 液 不 同 1. 豆 漿 : 豆 漿 去 除 率 與 豆 漿 呈 正 相 關 2. 優 酪 乳 : 優 酪 乳 去 除 率 與 優 酪 乳 呈 正 相 關 3. 養 樂 多 : 養 樂 多 去 除 率 與 養 樂 多 呈 正 相 關 4. 全 脂 牛 奶 : 去 除 率 由 高 至 低 3mL 5mL 1mL 5. 低 脂 牛 奶 : 去 除 率 由 高 至 低 3mL 1mL 5mL ( 二 ) 整 體 去 除 率 由 多 到 少 依 次 為 : 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 優 酪 乳 養 樂 多 豆 漿 其 中 又 22
以 加 入 低 脂 牛 奶 3 ml 時, 對 Pb 2+ 的 去 除 率 最 高 三 1 ml 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Pb 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 1 8 6 4 2 豆 漿 1mL 24.447 不 同 膠 體 溶 液 1mL 對 Pb 2+ 去 除 率 優 酪 乳 1mL 55.21 養 樂 多 1mL 99.92 全 脂 牛 奶 1mL 55.87 53.213 低 脂 牛 奶 1mL 圖 三 十 六 : 不 同 膠 體 溶 液 (1 ml ) 對 Pb 2+ 的.1.8.6.4.2 豆 漿 1 ml 不 同 膠 體 溶 液 1 ml 對 Pb 2+.9.67.7.5 優 酪 乳 1 ml 養 樂 多 1 ml 全 脂 牛 奶 1 ml 低 脂 牛 奶 1 ml.2 圖 三 十 七 : 不 同 膠 體 溶 液 (1 ml ) 對 Pb 2+ 的 對 於 Pb 2+, 在 1 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 優 酪 乳 豆 漿 養 樂 多 此 外 在 1 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 養 樂 多 優 酪 乳 豆 漿 全 脂 牛 奶 低 脂 牛 奶 四 3 ml 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Pb 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 不 同 膠 體 溶 液 3mL 對 Pb 2+ 去 除 率 1 8 6 4 2 豆 漿 3mL 82.23 優 酪 乳 3mL 98.887 99.837 95.387 養 樂 多 3mL 全 脂 牛 奶 3mL 低 脂 牛 奶 3mL 91 圖 三 十 八 : 不 同 膠 體 溶 液 (3 ml ) 對 Pb 2+ 的 23
不 同 膠 體 溶 液 3 ml 對 Pb 2+.23.25.19.2.16.133.15.1.4.5 豆 漿 3 ml 優 酪 乳 3 ml 養 樂 多 3 ml 全 脂 牛 奶 3 ml 低 脂 牛 奶 3 ml 圖 三 十 九 : 不 同 膠 體 溶 液 (3 ml ) 對 Pb 2+ 的 沉 澱 (g) 對 於 Pb 2+, 在 3 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 全 脂 牛 奶 養 樂 多 優 酪 乳 低 脂 牛 奶 豆 漿 此 外 在 3 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 優 酪 乳 豆 漿 養 樂 多 全 脂 牛 奶 低 脂 牛 奶 五 5mL 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Pb 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 1 8 6 4 2 豆 漿 5mL 不 同 膠 體 溶 液 5mL 對 Pb 2+ 去 除 率 98.13 98.773 99.793 97.77 98.273 優 酪 乳 5mL 養 樂 多 5mL 全 脂 牛 奶 5mL 低 脂 牛 奶 5mL 圖 四 十 : 不 同 膠 體 溶 液 (5 ml ) 對 Pb 2+ 的 不 同 膠 體 溶 液 5 ml 對 Pb 2+.4.29.3.27.2.163.14.1.3 豆 漿 5 ml 優 酪 乳 5 ml 養 樂 多 5 ml 全 脂 牛 奶 5 ml 低 脂 牛 奶 5 ml 圖 四 十 一 : 不 同 膠 體 溶 液 (5 ml ) 對 Pb 2+ 的 對 於 Pb 2+, 在 5 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 全 脂 牛 奶 低 脂 牛 奶 養 樂 多 優 酪 乳 豆 漿 此 外 在 5 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 豆 漿 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 24
優 酪 乳 養 樂 多 六 1 ml 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Ni 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 1 8 6 4 2 豆 漿 1 ml 不 同 膠 體 溶 液 1mL 對 Ni 2+ 的 44.83 優 酪 乳 1 ml 82.257 養 樂 多 1 ml 66.7 全 脂 牛 奶 1 ml 87.357 94.867 低 脂 牛 奶 1 ml 圖 四 十 二 : 不 同 膠 體 溶 液 (1 ml ) 對 Ni 2+ 的 膠 體 溶 液 1ml 對 Ni2+ 的.12.9.97.8.4.53.27.47 豆 漿 1ml 優 酪 乳 1ml 養 樂 多 1ml 全 脂 牛 奶 1ml 低 脂 牛 奶 1ml 圖 四 十 三 : 不 同 膠 體 溶 液 (1 ml ) 對 Ni 2+ 的 對 於 Ni 2+, 在 1 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 優 酪 乳 養 樂 多 豆 漿 此 外 在 1 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 全 脂 牛 奶 豆 漿 優 酪 乳 低 脂 牛 奶 養 樂 多 七 3 ml 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Ni 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 1 8 6 4 2 豆 漿 3 ml 不 同 膠 體 溶 液 3mL 對 Ni 2+ 的 58.973 優 酪 乳 3mL 87.627 養 樂 多 3 ml 75.883 全 脂 牛 奶 3 ml 93.147 99.937 低 脂 牛 奶 3 ml 圖 四 十 四 : 不 同 膠 體 溶 液 (3 ml ) 對 Ni 2+ 的 25
膠 體 溶 液 3ml 對 Ni 2+ 的.3.197.2.127.1.5.37.4 豆 漿 3ml 優 酪 乳 3ml 養 樂 多 3ml 全 脂 牛 奶 3ml 低 脂 牛 奶 3ml 圖 四 十 五 : 不 同 膠 體 溶 液 (3 ml ) 對 Ni 2+ 的 對 於 Ni 2+, 在 3 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 優 酪 乳 養 樂 多 豆 漿 此 外 在 3 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 豆 漿 優 酪 乳 養 樂 多 低 脂 牛 奶 全 脂 牛 奶 八 5 ml 不 同 膠 體 溶 液 對 含 Ni 2+ 重 金 屬 溶 液 的 和 之 探 討 1 8 6 4 2 豆 漿 5 ml 不 同 膠 體 溶 液 5mL 對 Ni 2+ 的 72.817 優 酪 乳 5mL 88.7 82.627 養 樂 多 5 ml 全 脂 牛 奶 5 ml 91.963 低 脂 牛 奶 5 ml 85.13 圖 四 十 六 : 不 同 膠 體 溶 液 (5 ml ) 對 Ni 2+ 的 膠 體 溶 液 5ml 對 Ni 2+ 的.5.4.3.2.1 豆 漿 5ml.47 優 酪 乳 5ml.137 養 樂 多 5ml.36 全 脂 牛 奶 5ml.9.77 低 脂 牛 奶 5ml 圖 四 十 七 : 不 同 膠 體 溶 液 (5 ml ) 對 Ni 2+ 的 對 於 Ni 2+, 在 5 ml 的 下, 去 除 率 由 高 到 低 依 序 為 全 脂 牛 奶 優 酪 乳 低 脂 牛 奶 養 樂 多 豆 漿 此 外 在 5 ml 的 下, 沉 澱 重 量 由 多 到 少 為 豆 漿 優 酪 乳 全 脂 牛 奶 低 脂 牛 奶 養 樂 多 26
捌 參 考 資 料 及 其 他 一 趙 匡 華 編 著 化 學 通 史 ( 下 ) 初 版 新 竹 市 凡 異 出 版 社 民 國 81 年 出 版 二 中 華 民 國 第 42 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 高 中 化 學 科 當 我 們 聚 在 一 起 - 談 膠 體 溶 液 的 凝 析 現 象 及 應 用 三 高 中 化 學 教 學 網 之 諮 詢 問 答 膠 體 粒 子 與 牛 奶 中 所 含 之 蛋 白 質 蛋 白 質 沉 澱 四 柯 以 侃 吳 明 珠 編 著 儀 器 分 析 ( 第 二 版 ) 新 文 京 出 版 社 民 國 96 年 27
評 語 4212 利 用 家 用 的 膠 體 溶 液 食 品 如 : 牛 奶 養 樂 多 豆 漿 等 進 行 重 金 屬 離 子 吸 附 實 驗, 雖 有 巧 思, 卻 忽 略 了 碳 足 跡 經 濟 成 本 等 概 念, 跨 科 常 識 不 足 4212- 評 語