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研究生:蕭柏岳
研究生(外文):Bo-Yua Chiuo
論文名稱:DDAP之合成與螢光關係應用在大氣中臭氧濃度之分析
指導教授:郭坤土
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:化學工程與材料工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:DDAP臭氧濃度
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由於近幾十年來全球過度的使用氟氯碳化物,造成臭氧層的破洞,使得大氣中的臭氧濃度增加,逐漸的破壞空氣品質,對於生態環境有很大的影響,池浦太莊以簡易分子擴散補集器利用分子擴散的原理來進行臭氧濃度監測,使用對乙醯胺基苯酚溶液與臭氧反應成具螢光之溶液,藉由其螢光強度來測定大氣中臭氧的含量。
無螢光性單分子之對位乙醯胺基苯酚被氧化後形成螢光性雙分子,當對乙醯胺基苯酚在硼酸或碳氫酸鉀緩衝液中,由氧化劑赤血鹽作用即可得螢光性雙分子,但在氧化的過程中,有可能會接成三分子或是更多之大分子,鑑定生成之螢光化合物的構造,探討合成條件,如反應液、氧化劑等,及生成物之精製與螢光性質等,作為以後分析大氣中臭氧濃度測定依據。
以各種不同氧化劑來氧化縮合對位乙醯胺基苯酚,大部分可得螢光性化合物,測熔點發現與文獻值差異很大,將鐵氰化鉀氧化縮合得到的螢光性化合物,以IR、NMR、Mass分析鑑定後,可確定為聯苯之螢光雙分子(DDAP)。
將DDAP精製後作螢光分析,以硼酸緩衝液為溶劑所得的實驗關係式為FI(L)=39.6【μM】DDAP+12.6,與洗滌吸收液測得之螢光強度以及監測站測得之臭氧濃度比較後,可得下列關係式,用來對臭氧濃
度定量。
O3(μM)= , O3(ppb)= 。1 mole臭氧濃度以洗滌吸收液測得之螢光強度,只有1 mole DDAP測得螢光強度之0.59倍。
(FI(L,sampling))/0.5919-12.6
39.6
(FI(L,sampling))/0.5919-12.6
2.122


Ozone concentration was increasing with overusing Hydrochlorofluorocarbons, destroyed the ecological environment progressively. Taispoh IKEURA was using simple sampler to measure the concentration of Ozone by florescent intensity of p-Acetamidophenol solution after sampling.
p-Acetamidophenol was oxidized by Potassium ferricyanide in buffer solution. In the process of oxidation, p-Acetamidophenol may become diemer or trimer and polymer. To identify structure of compound(DDAP), to analyze the florescent intensity of DDAP, in order to get a formula using to measure the concentration of ozone in atmosphere. Using different oxidants( Potassium ferricyanide,Hydrogen peroxide ) can get DDAP after reaction. The melt point of DDAP has great difference to records. We can confirm DDAP is dimmer by analyze of IR and NMR and Mass.
DDAP recrystallise from MeOH and dissolve in buffer solution. We can get an equation after analyzing florescent intensity.
FI(L)=39.6【μM】DDAP+12.6
Compare with the florescent intensity measured by simple sampler and concentration of ozone from atmospheres monitor station. A useful equation to get concentration of ozone can be obtained.
O3(μM)= , O3(ppb)= 。The florescent intensity of 1 mole concentration of ozone is 0.59 times amount of 1 mole DDAP.
39.6
(FI(L,sampling))/0.5919-12.6
(FI(L,sampling))/0.5919-12.6
2.122


中文摘要--------------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要--------------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄--------------------------------------------------------------------------------Ⅳ
圖目錄-------------------------------------------------------------------------Ⅶ
表目錄-----------------------------------------------------------------------------Ⅸ
第一章緒論----------------------------------------------------------------------1
第二章文獻回顧與研究目的-------------------------------------------------4
2-1 臭氧的簡介------------------------------------------------------------------4
2-1-1 臭氧的性質-----------------------------------------------------------4
2-1-2 臭氧的產生-----------------------------------------------------------5
2-1-3 臭氧的應用-----------------------------------------------------------6
2-2 無螢光單分子氧化成螢光性雙分子-------------------------------------8
2-3 螢光光度法-----------------------------------------------------------------11
2-4 研究動機與目的-----------------------------------------------------------12
第三章實驗部分---------------------------------------------------------------13
3-1 實驗藥品--------------------------------------------------------------------13
3-2 實驗儀器--------------------------------------------------------------------14
3-3 實驗流程--------------------------------------------------------------------15
3-3-1對乙醯胺基苯酚製備之流程圖-----------------------------------15
3-3-2對位乙醯胺基苯酚雙分子製備之流程圖----------------------16
3-3-3胺基苯酚類化合物與金屬離子形成錯合物製備之流程圖-17
3-4 實驗方法及步驟-----------------------------------------------------------18
3-4-1 對位乙醯胺基苯酚之合成(Ⅰa)---------------------------------18
3-4-2 對位乙醯胺基苯酚之合成(Ⅰb)---------------------------------18
3-4-3 對位乙醯胺基苯酚雙分子之合成(Ⅱa)------------------------19
3-4-4 對位乙醯胺基苯酚雙分子之合成(Ⅱb)------------------------19
3-4-5 對位乙醯胺基苯酚雙分子之合成(Ⅱc)------------------------20
3-4-6胺基苯酚類化合物與金屬離子形成錯合物之合成----------20
3-5 合成之化合物溶於溶劑後之螢光測試--------------------------------22
第四章結果與討論------------------------------------------------------------23
4-1 對位乙醯胺基苯酚合成之結果-----------------------------------------23
4-2對位乙醯胺基苯酚雙分子合成之結果---------------------------------25
4-2-1 鐵氰化鉀量對反應的影響---------------------------------------25
4-2-2 不同氧化劑濃度對產物生成之影響---------------------------27
4-2-3 氧化劑滴入時間對反應物生成之影響------------------------27
4-2-4 還原劑對合成螢光性雙分子的影響---------------------------28
4-2-5 以不同氧化劑合成螢光性雙分子------------------------------29
4-3 螢光性化合物之特性與構造--------------------------------------------34
4-3-1 紅外線吸收光譜---------------------------------------------------34
4-3-2 核磁共振譜---------------------------------------------------------35
4-3-3 質譜------------------------------------------------------------------36
4-4 螢光性雙分子之螢光性質-----------------------------------------------38
4-4-1 以EtOH為溶劑所做的螢光測試-------------------------------38
4-4-2 以MeOH為溶劑所做的螢光測試------------------------------40
4-4-3 以水為溶劑所做的螢光測試------------------------------------41
4-4-4 以硼酸緩衝液為溶劑所做的螢光測試------------------------42
4-4-5 與文獻所得螢光強度之比較------------------------------------44
4-4-6 以不同方法合成DDAP之螢光強度---------------------------45
4-5 螢光性雙分子之螢光性質應用在環境臭氧的分析-----------------47
4-6 DDAP的應用---------------------------------------------------------------55
第五章結論---------------------------------------------------------------------58
第六章參考文獻---------------------------------------------------------------60
附圖--------------------------------------------------------------------------------62
表目錄
表1 對位乙醯胺基苯酚之合成結果----------------------------------------23
表2 鐵氰化鉀對螢光強度變化的影響-------------------------------------25
表3 反應後再稀釋之螢光強度----------------------------------------------26
表4 不同濃度氧化劑合成螢光性雙分子之結果-------------------------27
表5 滴入氧化劑時間之不同對合成螢光雙分子之影響----------------28
表6 還原劑對合成螢光雙分子之影響-------------------------------------29
表7 不同方法合成螢光性雙分子的結果----------------------------------30
表8 以H2O2的方法來合成螢光性雙分子之結果------------------------32
表9 DDAP之紅外線光譜分析結果-----------------------------------------34
表10 將DDAP溶在EtOH中所測得的螢光強度------------------------38
表11 多次測試DDAP溶在EtOH中測得螢光強度的結果------------39
表12 將DDAP溶在MeOH中所測得的螢光強度-----------------------40
表13 多次測試DDAP溶在MeOH中測得螢光強度的結果-----------41
表14 將DDAP溶在水中所測得的螢光強度------------------------------41
表15 將DDAP溶在硼酸水溶液中所測得的螢光強度------------------43
表16 以學長合成之DDAP所測得之螢光強度---------------------------44
表17 不同氧化劑合成DDAP之螢光強度---------------------------------45
表18 DMF對硼酸緩衝液螢光強度之影響---------------------------------47
表19 臭氧濃度推算表(Ⅰ)----------------------------------------------------49
表20 臭氧濃度推算表(Ⅱ)----------------------------------------------------50
表21:臭氧濃度推算值與監測值之比較------------------------------------52
表22 臭氧濃度監測值與推算值修正後表之比較表(Ⅲ)----------------53
表23 金屬錯合物合成之結果------------------------------------------------55
表24 金屬錯合物之紅外線光譜分析結果---------------------------------56
圖目錄
圖1 以螢光光度法測定之反應結構式-------------------------------------11
圖2 對位乙醯胺基苯酚合成之流程圖-------------------------------------15
圖3 對位乙醯胺基苯酚雙分子合成之流程圖----------------------------16
圖4 胺基苯酚類化合物與金屬離子形成錯合物合成之流程圖-------17
圖5 對位乙醯胺基苯酚在不同濃度氧化劑中作用之螢光強度變化-26
圖6 DDAP以NMR測試之氫譜----------------------------------------------35
圖7 DDAP以NMR測試之碳13譜-----------------------------------------36
圖8 以DDAP所做的質譜圖-------------------------------------------------37
圖9 將DDAP溶在EtOH中所測得的螢光強度--------------------------39
圖10 將DDAP溶在MeOH中所測得的螢光強度------------------------40
圖11 將DDAP溶在碰酸緩衝液中所測得的螢光強度------------------43
圖12 以學長與我所合成之DDAP所測得螢光強度之比較------------45
圖13 DMF對硼酸緩衝液螢光強度之影響------------------------------48
圖14 臭氧監測值與推算值之關係圖(Ⅰ)----------------------------------53
圖15 臭氧監測值與推算值之關係圖(Ⅱ)----------------------------------54
圖16 水揚醛與銅作用之反應------------------------------------------------55
附圖1 對位乙醯胺基苯酚之IR光譜圖(Ⅰa)------------------------------62
附圖2 對位乙醯胺基苯酚之IR光譜圖(Ⅰb)------------------------------62
附圖3 2,2’-dihydroxy-5,5’-diacetylaminobiphenyl之IR光譜圖(Ⅱa)--63
附圖4 2,2’-dihydroxy-5,5’-diacetylaminobiphenyl精製時不溶物之IR光譜圖--------------------------------------------------------------------63
附圖5 2,2’-dihydroxy-5,5’-diacetylaminobiphenyl之IR光譜圖(Ⅱb)--64
附圖6 2,2’-dihydroxy-5,5’-diacetylaminobiphenyl之IR光譜圖(Ⅱc)--64
附圖7 2,2’-dihydroxy-5,5’-diacetylaminobiphenyl之IR光譜圖(Ⅱd)--65
附圖8 DDAP與醋酸銅反應生成物之IR光譜圖-------------------------65
附圖9 p-AP與醋酸銅反應生成物之IR光譜圖---------------------------66
附圖10 o-AP與醋酸銅反應生成物之IR光譜圖--------------------------66
附圖11 DDAP溶於EtOH中之螢光分析-----------------------------------67
附圖12 DDAP溶於MeOH中之螢光分析----------------------------------68
附圖13 DAP溶於蒸餾水之螢光分析---------------------------------------69
附圖14 DAP溶於硼酸緩衝液中之螢光分析------------------------------70
附圖15 DDAP溶於硼酸緩衝液後加入DMF之螢光分析--------------71
附圖16 不同氧化劑合成之DDAP溶於EtOH之螢光強度-------------72


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