廢輪胎資源化技術大都以傳統破碎後作為熱裂解或輔助燃料為主，但最近研究發現廢輪胎經燃燒後極可能會排放PAHs致癌性空氣污染物，而使其在資源再利用上受到極大之挑戰。因此，本研究以水刀破碎後經高溫爐通入氮氣及空氣，分別熱裂解不同車輛之廢輪胎後，採樣分析其所排放之PAHs物種，以瞭解何種破碎方式之廢輪胎較不適作為輔助燃料或採熱裂解資源化技術。
本研究結果顯示通入氮氣熱裂解廢貨車、廢汽車及廢機車輪胎廢氣排放之氣固相總PAHs濃度(氣相137.44μg/m3、116.27μg/m3、30.68μg/m3；固相166.82μg/m3、84.56μg/m3、6.74μg/m3)、毒性當量(氣相0.7887μg/m3、0.1817μg/m3、0.0414μg/m3；固相2.0510μg/m3、0.1503μg/m3、0.0087μg/m3)、總PAHs排放係數(6872.0759μg-PAH/kg-廢輪胎、5813.8748μg-PAH/kg-廢輪胎、1533.8321μg-PAH/kg-廢輪胎)；通入空氣熱裂解廢貨車輪胎、廢汽車輪胎及廢機車輪胎廢氣排放之氣固相總PAHs濃度(氣相3.16μg/m3、3.24μg/m3、7.51μg/m3；固相2.90μg/m3、2.15μg/m3、2.81μg/m3)、毒性當量(氣0.0032μg/m3、0.0032μg/m3、0.0077μg/m3；固相0.0031μg/m3、0.0023μg/m3、0.0030μg/m3)、總PAHs排放係數(158.0216μg-PAH/kg-廢輪胎、161.9429μg-PAH/kg-廢輪胎、375.4301μg-PAH/kg-廢輪胎)。綜觀上述結果發現通入氮氣熱裂解不同車輛廢輪胎所排放之PAHs皆比通入空氣者高出許多，而其中以熱裂解廢貨車輪胎所排放之PAHs最為嚴重，然再與國內外傳統破碎廢輪胎之熱烈解廠廢氣所排放之PAHs相比較，可發現經水刀破碎廢輪胎所排放之PAHs毒性當量值是遠低於傳統破碎廢輪胎。

Up to date, tire derived fuel and pyrolysis techniques have been used to reclaim waste tires. Although most of waste tires were treated by pyrolysis or incineration, the PAHs emission from heat treatment of waste tires was recently investigated by some researchers. However, the heat treatment for waste tires will have to meet a great environmental challenge. Thus, this study attempts to investigate the characteristics of PAHs emission from the pyrolysis technique (carried nitrogen gas and air) of the various waterjet-cutting waste tires.
Three kinds of waterjet-cutting waste tires including truck, car, and moto are selected for measuring the PAHs emission. Results of waste tires including truck, car, and moto indicate that the PAHs concentrations (μg/m3) of gas/solid phase in pyrolysis carried nitrogen gas were 137.44/166.82, 116.27/84.56, and 30.68/6.74; the TEQ concentrations (μg/m3) were 0.7887/2.0510, 0.1817/0.1503, and 0.0414/0.0087; the emission factor (μg-PAHs/kg-waste tire) were 6872.0759, 5813.8748, and 1533.8321. Results of waste tires including truck, car, and moto indicate that the PAHs concentrations (μg/m3) of gas/solid phase in pyrolysis carried air were 3.16/2.90, 3.24/2.15, and 7.51/2.81; the TEQ concentrations (μg/m3) were 0.0032/0.0031, 0.0032/0.0023, and 0.0077/0.0030; the emission factor (μg-PAHs/kg-waste tire) were 158.0216, 161.9429, and 375.4301. Based on the above results verified that the pyrolysis carried air emitted PAHs less than the one carried nitrogen gas. Consequently, the pyrolysis for waterjet-cutting waste tire emitted PAHs more less than the one for chipped waste tire.

目 錄
中文摘要---------------------------------------------------------------------------------------------I
英文摘要--------------------------------------------------------------------------------------------II
誌謝-------------------------------------------------------------------------------------------------III
目錄-------------------------------------------------------------------------------------------------IV
表目錄----------------------------------------------------------------------------------------------VI
圖目錄---------------------------------------------------------------------------------------------VII
第一章緒論----------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 研究背景與動機------------------------------------------------------------------------1
1.2 研究內容 -----------------------------------------------------------------------------3
第二章文獻回顧----------------------------------------------------------------------------------- 4
2.1 輪胎之製程------------------------------------------------------------------------------4
2.2輪胎基本構造分類與組成-------------------------------------------------------------4
2.2.1輪胎基本構造分類---------------------------------------------------------------4
2.2.2輪胎之組成------------------------------------------------------------------------8
2.3破碎機與水刀之破碎技術------------------------------------------------------------10
2.3.1破碎機之破碎技術--------------------------------------------------------------10
2.3.2水刀之破碎技術-----------------------------------------------------------------12
2.3.2.1 水刀之原理--------------------------------------------------------------12
2.3.2.2 水刀之操作--------------------------------------------------------------13
2.4 PAH---------------------------------------------------------------------------------------14
2.4.1 PAH 之特性---------------------------------------------------------------------14
2.4.2 PAHs 之來源--------------------------------------------------------------------22
2.5國內外廢輪胎處理現況---------------------------------------------------------------25
2.5.1國內廢輪胎處理現況-----------------------------------------------------------25
2.5.2國外廢輪胎處理現況-----------------------------------------------------------29
2.6國內外廢輪胎研究動向---------------------------------------------------------------31
2.6.1 國內廢輪胎研究動向----------------------------------------------------------31
2.6.2 國外廢輪胎研究動向----------------------------------------------------------33
第三章試驗材料、方法與設備----------------------------------------------------------------34
3.1實驗設計與材料------------------------------------------------------------------------34
3.2水刀設備---------------------------------------------------------------------------------35
3.3基本物化試驗---------------------------------------------------------------------------37
3.3.1試驗步驟--------------------------------------------------------------------------37
3.4熱裂解試驗------------------------------------------------------------------------------40
3.4.1熱裂解試驗之儀器--------------------------------------------------------------40
3.4.2 PAHs之操作條件---------------------------------------------------------------41
3.4.3多環芳香烴化合物(PAHs)之採樣--------------------------------------------41
3.4.4 PAHs採樣之前處理-----------------------------------------------------------44
3.4.5 PAHs之採樣分析流程---------------------------------------------------------44
第四章結果與討論-------------------------------------------------------------------------------49
4.1基本物化試驗結果---------------------------------------------------------------------49
4.1.1水刀破碎廢輪胎之試驗結果--------------------------------------------------49
4.1.2破碎機破碎廢輪胎之試驗結果-----------------------------------------------49
4.2不同車輛廢輪胎熱裂解排放PAHs之特性----------------------------------------53
4.2.1總PAHs之濃度(μg/m3)、含量(μg/g)及毒性當量(μg/m3) ---------------53
4.2.2二十一種各別PAHs之濃度、含量及毒性當量----------------------------57
4.2.3高溫爐排放廢氣中各環數PAHs之分析------------------------------------59
4.2.4高溫爐排放廢氣中PAHs之排放係數--------------------------------------71
4.3 國內外 PAHs 之研究與本研究之比較------------------------------------------74
4.3.1 國外 PAHs 之研究與本研究之比較---------------------------------------74
4.3.2 國內 PAHs 之研究與本研究之比較---------------------------------------75
第五章結論----------------------------------------------------------------------------------------79
5.1結論---------------------------------------------------------------------------------------79
參考文獻-------------------------------------------------------------------------------------------80

1.Arnie Rosenberg, “Old Tires Tread New Territory,Mix with HDPE at the
Curbside ”, Recycling Today,pp.96-100,Dec (1989).
2.A.T. Kearney, “ Scrap Tire Use/Disposal Study Tire Management Council ”,Sept
11 (1990).
3.A.A. Merchant and M.A. Petrich,“ Pyrolysis of Scrap Tires and Conversion of Chars to Activated Carbon”,AICHE Journal,vol.39,pp.1370-1376, (1993).
4.Behymer, T. D., Hites, R. A., ”Photolysis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
Adsorbedon Simula ted Atmospheric Particulates ”, Environ, Sci. Technol., 19(10),
pp. 1004-1006, (1985).
5.Barbara, K., Kames, N.,”Atmospheric Chemistry：Fundamatals and Experimental
Techniques”, (1986).
6.Barfok, W. ;Sarofom,A. F.,Fossil Fuel Combustion：A Source Book,John Wiley &
Sons Inc., New York, (1991).
7.B. Adhikari, D. De, S. Maiti, Reclamation and recycling of waste rubber, Prog. Polym. Sci. 25 909–948, (2000).
8.Cope, V. W., Kalkwarf, D. R., ”Photooxidation of Selected Polycyclie Aromatic
Hydrocarbons and Pyrenequinones Coates on Glass Surfaces ”, Environmetal
Science & Technology 21(7), pp. 643-648, (1987).
9.D.Y.C. Leung, C.L. Wang, Fluidized-bed gasification of waste tire powders,
Fuel Processing Technology 84 175– 196, (2003).
10.Eiichiro Yamaguchi , Master of Engineering Project Waste Tire Recycling
Doctrate student at University of lllinois at Urbana-Champaign, Theoretical and
Applied Mechanics, (2000).
11.Guoqiang Li, Gregory Garrick, John Eggers, Christopher Abadie, Michael A.
Stubblefield, Su-Seng Pang, Waste tire fiber modified concrete, Composites
Part B 35 305–312, (2004).
12.Juan A. Conesa, Ignacio Martin-Gullo´n, Rafael Font, Rubber tire thermal
decomposition in a used oil environment, J. Anal. Appl. Pyrolysis 74 265–269
, (2005).
13.Jones, D.M., Rowland, S.J., Douglas, A.G.., Howells, S. , An examination of
The fate of Nigerian crude oil in surface sediments of the Humber estuary by gas
charomatography and gas chromatography-mass spectrometry, International Journal of Environmental Analytical Chemistry 24, 227-247, (1986).
14.Karchar, W. ,”Reference Materials for the Analysis of Polycyclic Aromatic Compounds ” ,Handbook of Polycyclie Aromatic Hydrocarbons,Marcel Dekker
, (1983).
15.Maschet, P., Mouvier, G. and Nikolaou, K. , ”Relative Decay Index and Source of
Polycyclie Aromatic Hydrocarbons ”,Atmospheric. Environment, Vol. 20,pp. 439-445, (1986).
16. Michael Malloy,“ Burning Rubber or Sprinning Wheels ”,Waste Age, October
, pp.62-64, (1990).
17. Manahan, S, E. , Environmental Chemistry,6th Edition, Lewis Publishers, Boca
Raton, (1994).
18. M.C. Bignozzi, F. Sandrolini , Tyre rubber waste recycling in self-compacting
concrete, Cement and Concrete Research 36 735–739, (2006).
19. Nisbet, C., LaGoy, P. ,“ Toxic equivalency factors(TEFs) for Polycyclic aromatic
Hydrocarbons(PAHs) ”, Regulatory Toxicology and Pharmacology,16, pp. 290-300,
(1992).
20. N.N. Eldin, A.B. Senouci, Rubber-tire practices as concrete aggregate,J. Mater. Civ.
Eng. 5 (4) 478– 496, (1993).
21. .N. Segre, I. Joekes, Use of tire rubber particles as addition to cement paste, Cement
and Concrete Research 30, 1421-1425, (2000).
22. .N. Segre, I. Joekes ,Use of tire rubber particles as addition to cement paste, Cement
and Concrete Research 30 ,1421-1425, ( 2002).
23. P.T. Williams, S. Besler and D.T. Taylor, “ The Pyrolysis of Automotive
Tyres：The Influence of Temperature and Heating Rate on Product Composition ”
,Fuel,vol.69,pp.1474, (1990),
24. Perng-Jy Tsaia, Tung-Sheng Shihb, Hsiao-Lung Chena, Wen-Jhy Leec,
Ching-Huang Laid, Saou-Hsing Lioud, “ Assessing and predicting the exposures of
polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) and their carcinogenic potencies from
vehicle engine exhausts to highway toll station workers ”, Atmospheric
Environment 38, pp. 333-343, (2004).
25. “ Scrap Tires：European Overview 1990 ”,European Rubber Journal, pp.27, Jan,. (1991).
26. S. Amirkhanian, Utilization of waste materials in highway industry—a literature
survey, J. Solid Waste Technol. Manag. 24 (2) 94–103, (1997).
27. S. Douglah, J.W. Everett, Scrap tire disposal: I. Survey of state programs,J. Solid
Waste Technol. Manag. 25 (1) 40–50, (1998).
28. Shimizu, Y., Nakatsuru, Y., Ichinose, M., Takahashi, Y., Kume, H., Mimura,J.,
Fujii-Kuriyama, Y. and Ishikawa T. “ Benzo[a]pyrene carcinogenicity is lost in
mice lacking the aryl hydrovarbon receptor ”, Proceeding of National Acadenuc
Science, USA 97, pp. 779-782, (2000).
29. Shui-Jen Chen, Hung-Bin Su, Juu-En Chang, Wen-Jhy Lee, Kuo-Lin
Huang,Lien-Te Hsieh, Yi-Chu Huang, Wen-Yinn Lin, Chih-Chung Lin ,Emissions
of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from the pyrolysis of scrap tires,
Atmospheric Environment 41 1209–1220, (2007).
30. USEAP, ”Locating and Estimating Air Emision from Sources of Polycylic Organic
Matter (POM) ”,EPA-45014-84-007p, (1987).
31. Wakeham, S.G., Schaffner, C., Giger, W. , Polycyclic aromatic hydrocarbons in
recent lake sediments-ll, Compounds derived biogenic precursors during early
diagenesis, Geochimica et Cosmochimica Acta44, 415-429, (1980).
32. Xianwen Dai, Xiuli Yin, Chuangzhi Wu, Wennan Zhang, Yong Chen, Pyrolysis of
waste tires in a circulating fluidized-bed reactor, Energy 26, 385–399, (2001).
33. Yi-Chieh Lai, Wen-Jhy Lee, Kuo-Lin Huang, Hong-Hsin Huang, ” Emissions of polycyclic aromatic hydrocarbons from thermal pre-treatment of waste hydrodesulfurization catalysts”, Chemosphere 69 200–208, (2007).
34. Zandere M. , ”Physical and Chemical Properties of Polycyclic Aromatic
Hydrocarbons ” , Marcel Dekker, (1985).
35. Zhou, J.L, Fileman T.W., Evans, S., Donkin, P., Readman, J.W., Mantoura, R.F.C.
and Rowland, S., ”The partition of fluoranthene and pyrene between suspended
particles and dissolved phase in the Humber Estura：a study of the controlling
factors ” ,The Science of the Total Environment 243/244,305-321, (1999).
36. 楊金鐘，(1989)，論台灣地區廢輪胎的處理，工業污染防治，第30期。
37. 黃秋燕，(1993)，廢棄物的處理談我國廢輪胎回收再利用問題，p.112-115，台
灣經濟研究月刊第十六卷第十一期。
38. 米孝萱，(1994)，石化廠廢油泥與廢塑膠混燒排放多環芳香烴化合物之研究，
國立成功大學，環境工程學系，碩士論文。
39. 吳照雄，(1995)，熱裂解技術在廢棄物處理上的應用，污染防治化工技術，機
械月刊雜誌社，第27期149頁。
40. 謝國煌、何春松，(1996)，廢輪胎資源利用為輔助燃料，廢輪胎資源化利用技
術與策略研討會。
41. 吳忠信，(1997)，廢輪胎再生處理技術簡介，中華民國環境工程會刊，第八卷
第二期。
42. 垃圾焚化灰渣利用之研發建制及推廣計劃(第二年)，(1998)，行政院環保署。
43. 溫紹炳等，(1999)，廢棄物資源回收及處理設備－破碎，台灣產業服務基金
會，經濟部工業局出版。
44. 魏玉麟、王鴻博，(1999)，廢輪胎處理技術之探討，廢輪胎回收管理制度廢
率及技術座談研討會資料集，行政院環保署，pp.21-37。
45. 李俊傑(1999)，氣壓輪胎之滾動摩擦行為之電腦模擬，國立成功大學工程科學
系，碩士論文
46. 黃正義等，(2000)，廢輪胎原型利用之結構安全及環保效益研究，行政院環境
保護署。
47. 李俊德、李文智，(2000)，餐廳廚房排放廢氣及周圍大氣中多環芳香烴化合物
之特徵研究計畫，國立成功大學環環境工程學系。
48. 林淵淙，(2000)，餐聽廚房排放廢氣及周圍大氣中多環芳香烴化合物之特徵，
國立成功大學，環境工程學系，碩士論文。
49. 吳俊欣，(2000)，都市垃圾焚化爐排氣中含汞污染物之採樣與分析暨廢輪胎熱
裂解製備粉狀活性碳對氯化汞蒸氣之吸附效能測試，國立中山大學，環境工
程研究所，碩士論文。
50. 張耿輔，(2000)，台灣廢塑膠回收工廠之周界臭味及PAHs成分分析，國立陽
明大學環境衛生研究所，碩士論文。
51. 吳泓勳，(2001)，廢輪胎防波堤之可行性研究，國立台北科技大學土木與防災
研究所，碩士論文。
52. 廖長志，(2001)，原型廢輪胎在大地工程上之研究，國立台北科技大學，土木
與防災研究所，碩士論文。
53. 呂理成，(2002)，以廢輪胎橡膠瀝青拌製石膠泥瀝青混凝土之研究，中華大學
土木工程學系碩士班，碩士論文。
54. 洪維廷，(2003)，ABS廢料中添加礦石粉對焚化煙道廢氣多環芳香烴化合物減
量之研究，國立成功大學環境工程學系，碩士論文。
55. 倉定國，(2003)，充氣輪胎之遲滯現象之研究，國立成功大學，工程科學系，
碩士論文。
56. 陳偉聖，(2003)，廢棄物資源回收與處理設備技術手冊及案例彙編-分選技術
與設備篇，財團法人台灣綠生產力基金會，經濟部工業局出版。
57. 蘇鴻賓，(2003)，廢輪胎熱裂解廠 PAHs 排放特徵之探討，國立屏東科技大
學，環境工程與科學系，碩士論文。
58. 薄有為，(2004)，廢輪胎擋土牆穩定性與經濟性分析，國立中央大學，土木工
學系，碩士論文。
59. 蔡尚林，(2004)，破碎技術與資源化評析，資源化產業資訊，第12期。
60. 林勲佑，(2005)，資源再利用粉狀活性碳吸附氣相氯化汞之研究，國立中山大
學環境工程研究所，博士論文。
61. 蔡尚林、陳志恆、蔡敏行，(2005)，金屬資源再生技術，環境工程會刊。
62. 劉孟麟，(2005)，香環燃煙中 PAHs 成份特徵與急毒性研究，國立成功大學，
環境工程學系，碩士論文。
63. 馬信宏，(2005)，以動態模數評估廢輪胎橡膠與傳統密級配瀝青混凝土之研
究，中興大學，土木工程學系所，碩士論文。
64. 姜紹平，(2006)，廢輪胎橡膠瀝青混合料鋪面路段之成效試驗，國立中央大學，
土木工程研究所，碩士論文。
65. 巫思佩，(2006)，高屏河海系統多環芳香碳氫化合物之分布及通量研究，國立
中山大學，海洋環境及工程學系，碩士論文。
66. 鄭品聰，(2007)，超高壓大流量水刀操作手訓練班授課講義，國立高雄應用科
技大學土木工程系水刀科技應用研究中心。
67. 林志棟、王睿懋、黃大衛、陳正倫，(2007)，廢輪胎粉(CRM)應用於熱拌瀝青混凝土降低噪音探討，中華民國第十四屆鋪面工程學術研討會。
68. 陳佳莉，(2007)，輪胎產業現況，台灣工業銀行(Industrial Bank of Taiwan，IBT)
69. 行政院環保署基管會網路資料http://recycle.epa.gov.tw/epa/index.asp
70. 交通部網站資料http://www.motc.gov.tw/mocwebGIP/wSite/mp?mp=1
71. 正新橡膠工業股份有限公司網站資料http://www.cst.com.tw/