臺灣博碩士論文加值系統

本研究完全模擬工業製程中煙道廢氣排放狀況，以直流電漿火炬取代傳統的空氣污染防制設備。利用直流電漿火炬具有輻射強、溫度高、升溫快速、富含自由基及紫外線等特性，可將廢氣中的污染物分解為簡單氣體分子。實驗中以化學性質穩定，不易被分解的二氟二氯甲烷（CCl2F2）為去除對象，探討電漿輸出電流（功率）、電漿氣體流量（空氣）的操作參數與廢氣濃度及廢氣流速（廢氣流量）對於CCl2F2破壞去除效率（DRE）的關係。
由實驗結果顯示，破壞去除效率的分佈範圍很廣，大約從10％到90％之間，而影響破壞去除效率的好壞與電漿輸出電流成正相關，也與電漿氣體流量及廢氣濃度成正相關的關係，但會隨著廢氣流速的增加而降低。其中電漿氣體流量對於去除效率有較明顯的影響，其原因為電漿氣體流量的增加，會增加高能粒子的數目，因而增加與污染物的有效碰撞機率。另外電漿設備的輸出功率與廢氣流量匹配的設計，是造成電漿輸出電流比電漿氣體流量對於破壞去除效率的影響還低的主因，並且使得破壞去除效率會隨著廢氣處理量的增加而減少。因此，實驗中電漿設備的匹配成為實驗成功與否的重要的關鍵。
從實驗證明若將操作參數調整適宜，廢氣中的直流電漿火炬對於廢氣有良好的處理效果，而本技術具有設備簡單、維修容易、不需添加任何化學藥品等優點。在空氣污染防制設備的研究領域上極具發展潛力。

A duct system was designed to simulate the flue gas emission in industrial process. A direct current ( D.C.) plasma torch was installed on the turning point of flue gas duct to substitute the traditional air pollution control devices. The D.C. plasma torch has the characteristics of high temperature, high reactivity, and abundance of free radicals and ultraviolet ray. The pollutants in flue gas can be easily destructed and recombined to form simple molecules when exposed in D.C. plasma torch. To demonstrate the capability and applicability of this system, the highly stable
Dichlorodifluoromethane (CCl2F2) was used as surrogate to represent the halogenate organics pollutant in flues gas. The effects of input electrical currently (power) of plasma, plasma carrier gas flow rate, pollutant concentration, and flue gas flow rate on Destruction and Removal efficiency（DRE） were pursuit in this study.
The results of this experiment show that the range of Destruction and Removal efficiency is wide from 10% to 90%. The DRE has a positive correlation with the current of the plasma. It also has the positive correlation with the gas flow rate of the plasma and the pollutant flow rate as well. However, as the pollutant flow rate increased DRE will be decreased. The gas flow rate of the plasma has obvious effect upon DRE. The reason for that is the increasing of the gas flow rate of the plasma will increase the number of the highly energy particles so as to increase the collision possibility with the pollutants. In addition the design of the plasma gas flow equipment with the output power to be matched with the speed of flue gas is the only reason for causing the less effect to DRE by input current of the plasma than that of the gas flow rate of the plasma and which will cause DRE to be decreased as the increasing of the flue gas disposal quantity. Therefore, a matchable design of the plasma equipment in the experiment is a key to success.
This experiment proves that should the operation parameters be adjusted properly the direct current plasma will have better disposal effect to flue gas. This technology has the advantages such as simple equipment, easy maintenance, without regeneration treatment or adding any chemical things etc. In the field of the equipment research for air pollution protection it is full of potentiality.

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
致謝 Ⅵ
總目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅸ
圖目錄 Ⅹ
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 電漿基本原理 4
2.2 電漿的分類 7
2.2.1 高溫電漿 7
2.2.2 低溫電漿 13
2.3 高溫電漿在環工上的應用 16
2.4 氟氯碳化物的介紹 19
2.4.1 氟氯碳化物的命名 19
2.4.2 氟氯碳化物的危害 20
2.4.3 二氟二氯甲烷的物理化學特性 22
2.4.4 氟氯碳化物的管制 23
2.4.5 以電漿技術處理氟氯碳化物之研究 23
第三章 研究方法與實驗設備 26
3.1 研究方法 27
3.1.1 研究流程 27
3.1.2 破壞去除率之分析 29
3.1.3 檢量線的製作 30
3.2 實驗設備 30
3.2.1 電漿設備 32
3.2.2 煙道 40
3.2.3 採樣系統 41
3.2.4 分析儀器 41
3.3 電漿火炬的設計原理 43
3.4 碰撞動力論 47
3.4.1 碰撞反應 47
3.4.2 反應動力論 50
第四章 結果與討論 52
4.1 直流電漿輸出電流（功率）與破壞去除率之關係 56
4.2 電漿氣體流量與破壞去除率之關係 65
4.3 廢氣濃度與破壞去除率之關係 74
4.4 廢氣流速（流量）與破壞去除率之關係 83
4.5 破壞去除率數學方程式的建立 97
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 104
參考文獻 106
作者簡介 110

1.王雅玢，“二氯二氧甲烷及三氟甲烷於高週波電漿系統中
反應機制”，博士論文，成功大學環境工程研究所，1999。
2. 赤崎正則，村岡克紀，渡邊征夫，狫原建治，“電漿工學的基礎”，復文書局，1990。
3. 周坤城譯，“高週波的基礎理論與應用”，文笙書局，1990。
4. 林勝雄，林瑞崇，“CFCs的處理方法及其替代用品”，環境保護專刊，Vol.44，pp.26-28，1997。
5. 林達雄，“我國因應CFCs問題之對策”，化學工業資訊月刊，Vol. 4，pp.20-25，1990。
6. 高正雄譯，“電漿化學”，復漢出版社，1991。
7. 徐添發，“以直流電漿火炬破壞氣態有機物之研究”，屏東科技大學，碩士論文，1996。
8. 陳淨修，“全球環境問題的省思”，環境工程會刊，第三卷，第二期，pp. 25-33，1993。
9. 陳亮瑜，“高溫電漿技術在核廢料處理之模型研究”，碩士論文，私立中原大學化學工程學系，2000。
10. 陳熙，“高溫電離氣體的傳熱與流動”，科學出版社，北京， 1993。
11. 張國慶，“有害廢棄物處理新技術介紹”，廢棄物焚化及相關技術應用研討會，工研院能資所，1992。
12. 章裕民，王以憲編著，“廢棄物處理”，文京出版社，1995。
13. 黃健勝、張國慶，“廢棄物及廢氣熱電漿裂解技術”，第七屆廢棄物處理技術研究會論文集”，pp. 323-324，1992。
14. 游生任，“以介電質放電技術轉化四氟甲烷及六氟甲烷之初步探討”，碩士論文，中央大學環境工程研究所，2000。
15. 楊仁泊，“以RF電漿系統分解二氯乙烷之研究”，成功大學環境工程研究所，碩士論文，1995。
16. 謝賢書、黃健勝、曾世宗、賴明柱等，“直流電漿火炬之設計與測試報告”，工研院能資所，1992。
17. “空氣污染防制法規”，行政院環保署環境保護訓練所，pp.381，民國85年。
18.“環境保護年鑑”，1992。
19. Australia National Technology Research Center, “The Application of Arc Induced Plasma on the Remove of PCBS”, New Scientist J. May 1990.
20. Boulos M.I.,“Thermal Plasma Processing”,IEEE Trans. Plasma Sci. Vol.19, pp.1078, 1991.
21. Boening, H. “Fundamentals of plasma Chemistry and Technology”, Technomic Publishing Co., Inc, 1998.
22. Chapman B., “Glow Discharge Processes”, A Wiley-Interscience Publication, Canada, pp. 297-242, 1980.
23. Dighe S.V., Paulson C.K., La hoda E.J., Westinghouse Electric Corporation, “Westinghouse Plasma Processes for Treatment of Industrial Waste”, AISE Annual Convention, September 23-26, 1991.
24. De Fabo, E.C. and Noonan, F.P. “UV Radiation and Human Health Effects”, International Journal of Environmental studies A&B, Vol.51, pp. 257-268,1996.
25. Eliasson, B. and Kogelschatz, U.,“Nonequilibrium Volume Plasma Chemical Processing”, IEEE Trans. Plasma Sci., Vol.19, NO.6, pp.1063-1077,1991.
26. Eschenbach, R.C. and Chu, J.P., “Plasma Treatment for Hazardous Wastes”, 第九屆廢棄物處理技術研討會論文集, pp.103-108, 1994.
27. Finlayson-Pitts, B.J. and Pitts, Jr.J.N.“Atmospheric Chemistry”.
Wiley,New York,1986.
28. H.G. Herlitz, “Plasma Technology”, Envi. Sci. Tech., Vol. 20, NO.11, pp. 1102-1105, 1986.
29. Li C.T.; Lee W.J.; Chen C.Y. and Wang Y.T., “CH2Cl2 Decomposition by Using a Radio — Frequency Plasma System”, J. Chem, Technol. Biot, Vol.66, pp. 382-388, 1996
30. Mitsuharn, K., “Film Deposition by Plasma Techniques”, ISBN 3-540-5405 Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York,pp. 11-48, 1992.
31. Modronich, S. and De Gruijl, F.R. “Skin Cancer and UV Radiation” Nature, Vol.366, pp.23, 1993.
32. Murphy A.B. and Mcallister T., “Destruction of Ozone-depleting Substances in A Thermal Plasma Reactor”, Appl. Phys. Lett. Vol.73, pp. 459, 1998.
33. Montzka, S.A.; Butler, J.H.; Myers, R.C.; Thompson, T.M.; Swanson, T.H.; Clarke, A.D.; Lock, L.T. and Elkins, J.W. “Decline in the Troposhpheric Abundance of Halogen from Halocarbons : Implications for Stratospheric Ozone Depletion”, Science, Vol. 272, pp. 1318-1322, 1996.
34. Ponder W.H., Abbott J.H., Nunez C.M., Ramsey G.H., Hamel L.E. and Kariher P.S.,“Corona Destruction：An Innovative Control Technology for VOCs and Air Toxics”, J.AWMA,43,pp.242-247,1993.
35. Raizer, Y.P., Allen, J.E. and Kisin, V.I., “Gas Discharge Physic”, ISBN 3-540-19462-2 Springer-Verlag Berlin Heidelbery New York, pp. 8-33, 1991.
36. Retch, Inc., “Plasma Cintrifugal Furnace” U.S. EPA, Superfund Innovative Technology Evaluation, June 1992.
37. Rowland, F.S. “Chlorofluoro Carbons and the Depletion of Stratospheric Ozone” American Scientist, Vol.77, PP. 36-45, 1989.
38.Sekiguchi, H. ; Honda, T. and Kanzawa, A. “Thermal Plasma Decomposition of Chlorafluorocarbons”, Plasma Chemisty and Plasma Precessing, Vol. 13, pp.463-478, 1993.
39. Westinghouse Environmental Services, “Pyroplasma”, Pennsylvania, U.S.A ,July 1988.
40. Wang, Y.F.; Lee, W.J. Chen, C.Y. and Hsieh, L.T. “Decomposition of Dichlorodifluoromethane by Adding Hydrogen in a cold Plasma System”, Envi, Sci, Tech, Vol. 33, pp. 2234-2240, 1999.