臺灣博碩士論文加值系統

工業製程或其他因素產生的有機廢氣排放問題日益嚴重，而有機廢氣對人體影響最大的莫過於VOCs，在之中又以含鹵素氣狀污染物最為嚴重，許多處理方法都有其限制，所以尋求更經濟、簡單且乾淨的方法是刻不容緩的。本研究我們採用熔鹽法處理含鹵素有機污染物，藉由熔鹽能將污染物中的氟、氯等鹵素元素捕捉。以穩定性高、不易破壞分解之氟氯碳化物中的CFC-12（dichlorodifluromethane）為實驗材料，並以填料式熔融態鹽類反應爐為處理環境。對於CFC-12氣體連續通過反應爐進行熱裂解與氧化，利用不同之操作參數（熔鹽溫度、熔鹽種類、進氣濃度、進氣流量、氣泡大小）計算出破壞去除效率，並分析殘餘之氣體成分及熔鹽組成之轉變。
結果顯示，硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鋁、硝酸鋅及硝酸鐵在CFC-12氣體低流量（0.15LPM）、高濃度（90％）及高溫下其破壞去除效率最高分別可達39.2％、42.9％、32.4％、29.7及74.8％。反應後之氣體為二氧化碳及水，並無其他有機或無機酸氣之生成。此外熔鹽捕捉CFC-12中的氯、氟元素及含碳的有機成分；和氯分別形成氯化鎂、氯化銅、氯化鋁、氯化鐵、及氯化鋅；和氟分別形成氟化鎂、氟化銅、氟化鋁、氟化鐵、及氟化鋅。但我們也發現碳酸鈣及石臘不具去除效率並不適用於熔鹽法，也可供日後學者研究之參考。如此鹽類中的金屬離子與污染物中的鹵素離子進行結合，不僅形成無害的化合物，也達到廢物再生資源化之功用。故在熔鹽反應器中可一舉完成熱裂解、氧化、除渣以及回收熔鹽等程序，故熔鹽法為一有效處理含鹵素氣狀污染物之方法。

The purpose of this research are to develop an economical, simple, and clean technology, which can attain high destruction and removal efficiency of gaseous halogenated organic pollutants and recover some resources. In this research, a variety of volatile halogenated organic compounds will be used as study materials, especially, CFC-12(dichlorodifluromethane) because of its superior chemical stability and low decomposition rate by other thermal treatment methods. Several salts will be used as the treatment medium. Experiments will be conducted with varied operating parameters, such as concentration, temperatures, kinds of molten salt, flow rate, residence time, bubble size, and etc.
Results showed DRE could be up to 39.2％(magnesium nitrate)、42.9％(copper nitrate)、32.4％(aluminum nitrate)、29.7(ferric nitrate)及74.8％(zinc nitrate)when 0.15LPM of gaseous flow capacity and 90﹪of CFC-12 was fed at high temperature. The reacted gaseous products were mainly carbon dioxide and water and the organic and inorganic acid gases were not observed. The elements of chlorine, fluorine, and organic compounds were captured by the molten salt and combined with chlorine to magnesium chloride, copper chloride, aluminum chloride, ferric chloride, and zinc chloride. They were also combined with fluorine to magnesium fluoride, copper fluoride, aluminum fluoride, ferric fluoride, and zinc fluoride. In this system we also find that calcium nitrate and paraffin wax have no destruction removal efficiency. Anyway it can offer some references to scholars. Processes of pyrolysis, oxidation, char removal and recycle molten salts were all complete in molten reactor, there, the method of molten salt is potential treatment for gaseous organics.

目 錄
中文摘要 I
英文摘要 III
誌謝 V
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 XI
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1揮發性有機化合物之簡介 3
2.1.1法規之定義 4
2.1.2揮發性有機化合物之來源 4
2.1.3揮發性有機化合物對人體之危害 5
2.2氟氯碳化物之簡介 5
2.2.1氟氯碳化物之基本性質 7
2.2.2 CFCs對臭氧的破壞 8
2.2.3臭氧層耗盡對人類及環境的影響 10
2.3常用之氣狀污染物控制技術 10
2.3.1吸收法簡介 10
2.3.2吸附法簡介 11
2.3.3冷凝法簡介 12
2.3.4燃燒法簡介 13
2.4熔鹽法之介紹 15
2.4.1 熔鹽之分類及其特性 17
2.4.2 熔鹽法處理技術之相關文獻 19
第三章 材料與方法 23
3.1實驗材料 23
3.1.1 熔鹽 23
3.1.2 液體鋼瓶 27
3.2實驗設備 27
3.3分析儀器 29
3.3.1氣相層析儀GC（Gas Chromatography） 29
3.3.2氣相層析質譜儀GC/MS（Gas Chromatography/
Mass Spectrometry） 30
3.3.3 X-ray繞射儀 （X-ray Diffractometer Spectrometry,
XRD） 31
3.3.4傅立葉紅外線光譜儀（FT-IR） 31
3.4研究方法 32
第四章 結果與討論 35
4.1 數據分析之品質保證與品質管理（Quality Assurance and Quality control QA/QC） 35
4.1.1 空白試驗 35
4.1.2 檢量線之備製 35
4.2各項參數之探討 36
4.2.1熔鹽溫度 41
4.2.2進氣濃度 49
4.2.3進氣流量 50
4.2.4氣泡大小 51
4.2.5與先前之研究結果做比較 51
4.3反應後之氣相探討 52
4.4反應後之固相探討 53
第五章 結論與建議 57
5.1結論 57
5.2建議 58
參考文獻 59
附錄 62
作者簡介 74
表 目 錄
頁次
表3-1 硝酸鎂之物理及化學性質 23
表3-2 硝酸鈣之物理及化學性 24
表3-3 硝酸銅之物理及化學性質 24
表3-4 硝酸鋁之物理及化學性質 25
表3-5 硝酸鐵之物理及化學性質 25
表3-6 硝酸鋅之物理及化學性質 26
表3-7 石臘之物理及化學性質 26
表3-8 CFC-12之物理及化學性質 27
表3-9 氣相層析儀 HP 6850 Series GC 填充管柱之細部數據 29
表3-10 氣相層析儀 HP 6850 Series GC 主要操作條件 30
表4-1 硝酸鎂在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 37
表4-2 硝酸鎂在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 37
表4-3 硝酸鈣在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 37
表4-4 硝酸鈣在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 38
表4-5 硝酸銅在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 38
表4-6 硝酸銅在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 38
表4-7 硝酸鋁在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 39
表4-8 硝酸鋁在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 39
表4-9 硝酸鐵在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 39
表4-10 硝酸鐵在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 40
表4-11 硝酸鋅在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 40
表4-12 硝酸鋅在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 40
表4-13 石臘在高濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 41
表4-14 石臘在低濃度下處理不同流量CFC-12之破壞去除率 41
圖 目 錄
頁次
圖3-1 實驗設備圖 28
圖3-2 實驗系統圖 33
圖3-3 實驗流程圖 34
圖4-1 GC之檢量曲線圖 36
圖4-2 硝酸鎂流量0.15LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 42
圖4-3 硝酸銅流量0.15LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 42
圖4-4 硝酸鋁流量0.15LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 42
圖4-5 硝酸鐵流量0.15LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 43
圖4-6 硝酸鋅流量0.15LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 43
圖4-7 硝酸鎂流量0.4LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 44
圖4-8 硝酸銅流量0.4LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 44
圖4-9 硝酸鋁流量0.4LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 44
圖4-10 硝酸鐵流量0.4LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 45
圖4-11 硝酸鋅流量0.4LPM與濃度90％下熔鹽溫度與DRE之關係 45
圖4-12 硝酸鎂流量0.15LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 46
圖4-13 硝酸銅流量0.15LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 46
圖4-14 硝酸鋁流量0.15LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 46
圖4-15 硝酸鐵流量0.15LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 47
圖4-16 硝酸鋅流量0.15LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 47
圖4-17 硝酸鎂流量0.4LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 48
圖4-18 硝酸銅流量0.4LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 48
圖4-19 硝酸鋁流量0.4LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 48
圖4-20 硝酸鐵流量0.4LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 49
圖4-21 硝酸鋅流量0.4LPM與濃度30％下熔鹽溫度與DRE之關係 49
圖4-22 硝酸鎂流量0.15LPM、溫度300℃時進氣濃度與DRE之關係 50
圖4-23 硝酸鋅濃度90％、溫度300℃時進氣流量與DRE之關係 50
圖4-24 硝酸銅濃度90％、流量0.15LPM、溫度170℃時有無加裝散器盤與去除率的關係 51
圖4-25 反應後氣體之氣相層析圖 52
圖4-26 反應後氣體之質譜圖 52
圖4-27 反應後硝酸鎂X-ray繞射圖 53
圖4-28 反應後硝酸銅X-ray繞射圖 54
圖4-29 反應後硝酸鋁X-ray繞射圖 54
圖4-30 反應後硝酸鐵X-ray繞射圖 55
圖4-31 反應後硝酸鋅X-ray繞射圖 55
圖4-32 反應後之石臘FTIR圖 56

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