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研究生:林基裕
研究生(外文):Chi-Yu Lin
論文名稱:隔熱材珍珠岩表面特性及其應用潛能之研究
論文名稱(外文):Surface Characteristics and Potential application for Perlite of Heat Insulation Material
指導教授:李俊福李俊福引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:環境工程研究所碩士在職專班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:容重膨脹倍數珍珠岩
外文關鍵詞:Swell LevelVolumetric WeightPerlite
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為因應能源短缺,珍珠岩近年來成為防火、隔熱及保溫材料之新寵兒。本研究從目前常用的隔熱材料切入,介紹、比較各類隔熱材之優缺點及溫度需求適用性。針對中國、日本、菲律賓三產地之珍珠岩精石以不同溫度進行膨化實驗量測其膨脹倍數及容重,探討溫度對膨化程度之影響,結果顯示950度為各產地珍珠岩之最佳膨化溫度;以化學成分分析三產地之珍珠岩,並比較各膨化數據可知,日本珍珠岩因雜質含量較少而有最高膨化倍數及最小容重。另研究珍珠岩於隔熱材料外之用途,本研究特別針對各產地精石與膨化產物表面特性進行研究,結果顯示其比表面積介於0.14~5.63 m2/g,並由SEM表面影像觀測獲得珍珠岩於不同溫度之表面特性,符合高溫破壞使膨化後產物比表面積較精石略小,但內部膨化使容重變小之結果。本文亦研究珍珠岩對環境中常見重金屬物質:Cu、Cd、Zn之吸附特性,結果顯示珍珠岩對重金屬吸附等溫線呈線性,且對Zn具有較高之親和力,對Cd則親和力相對較低,各組合吸附量均與珍珠岩比表面積大小呈現正相關,但由於珍珠岩所具有之比表面積較一般土壤小,故使其吸附能力亦較一般土壤為低。
真珠岩在商業用途上常做為隔熱材料,但針對珍珠岩膨化後顆粒表面特性之研究則少有人探討,若能發展相關技術進行改良,保持顆粒完整之表面特性,並尋找其他添加介質,則可開發出隔熱材料以外之用途。
Shortages of energy resource result in perlite becomes an important material of fire prevention, heat insulation and keep warm in the recent years. In this study, the familiar heat insulation material was introduced and then, the advantage and disadvantage, and different calcined temperature of these materials were discussed. In order to investigate the effects of the calcined temperature on swell level of the perlites, the raw materials of the perlite produced from China, Japan, and Philippine were calcined under different temperature to examine their swell level and volumetric weight. The results indicate the best swell level was set as 950oC. By analyzing chemical components of the perlites form three countries and differentiating the swell level of the calcined perlites, the perlite from Japan possesses the highest swell level and the lowest volumetric weight because the perlite contains the least impurity. Besides heat insulation materials, the surface characteristics of raw materials of the perlites and the expanded perlites are also examined. The result indicates the specific surface area of the perlite is ranged from 0.14 to 5.63 m2/g. The surface characteristics of the perlite under different temperature obtained from SEM demonstrates high temperature destroys the surface structure of expanded perlite to cause the lower specific surface area. Also, the amount of the perlite adsorbing heavy metals, Cu, Cd, and Zn, is studied. All of the isotherms obtained are linear. Among these heavy metals, Zn possesses the highest affinity with the pearlite but Cd possesses the lowest affinity. In addition, it can be found that the maximum adsorptive amounts of the heavy metals and the specific surface area of the perlite have the positive correlation. On the other hand, the perlite has the relative lower specific surface area than soil does. The amount of the heavy metals adsorbing on the perlite is lower than that on the soil.
Commercially, the perlite frequently used as the heat insulation material. The change in the surface characteristics of the expanded perlite resulting from calcination is investigated scarcely. If the technique of the calcined perlite keeping the surface properties can be improved and the appropriate additive can be obtained, applicability of the perlite will increase significantly.
目錄……………………………………………………………………………..... I
圖目錄……………………………………………………………………………. IV
表目錄…………………………………………………………………………..... VI


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 目前常用隔熱材之種類………………………............................... 3
2-1-1 保溫保冷……………………………………….. ………... 3
2-1-2 因需求而分類…………………………………………….. 6
2-2 熱傳理論與經濟保溫之經驗計算法……………………………... 7
2-2-1 熱傳理論………………………………………………….. 7
2-2-2 經濟保溫之經驗計算法………………………………….. 10
2-3 隔熱材珍珠岩介紹………………………...................................... 16
2-3-1 石礦類型及其分布………………………………………. 16
2-3-2 膨化珍珠岩之膨化條件及機制與質量要求……………. 17
2-3-3 膨化珍珠岩材質其特性及用途…………………………. 20

第三章 研究內容與方法………………………………………………………... 26

3-1 研究內容…………………………………………………………... 26
3-2 研究方法與設備…………………………………………………... 28
3-2-1 比表面積(BET)………………………………………….... 28
3-2-2 掃描式電子顯微鏡(SEM)………………………………... 30
3-2-3 重金屬吸附實驗………………………………………….. 31
3-2-4 珍珠岩膨脹倍數與容重測量…………………………….. 33
3-2-5 珍珠岩精石膨化設備…………………………………….. 33

第四章 結果與討論…………………………………………………................... 36

4-1 影響珍珠岩膨化效能之因子……………....................................... 36
4-1-1 日本、 中國、菲律賓珍珠岩之最佳膨化溫度………….. 36
4-1-2 不同產地珍珠岩於不同溫度之膨化差異…...................... 42
4-1-3 珍珠岩化學成分與膨化差異……………………..……… 44
4-2 珍珠岩精石與膨化產物表面特性分析…………………….…….. 45
4-2-1 氮氣吸附實驗…………………………………………….. 46
4-2-2 顆粒表面影像分析……………………………………….. 57
4-2-3 珍珠岩精石與膨化後產物對重金屬之吸附…………….. 62
4-3 珍珠岩不同應用潛能之考量因子………………………………... 66
4-3-1 珍珠岩做為隔熱材之考量因子…………………….……. 66
4-3-2 珍珠岩做為洗手劑之考量因子…………………..……… 67
4-3-3 珍珠岩做為土壤改良劑之考量因子…….......................... 68

第五章 結論與建議……………………………………………………………... 70

5-1 結論………………………………………………………………... 70
5-2 建議………………………………………………………………... 71

參考文獻…………………………………………………………………………. 72 64
1.王美君,當前保溫技術發展中的問題與展望,新型建築材料,2002年第三期。
2.陳惠忠、周明,絕熱材料生產與應用,中國建築工業出版社。
3.向東,綠色產品的基本概念與評估方法,機械設計,2002年8期。
4.姜濟輕、羅玉萍、蘭翔,新型建築絕熱溪因材料,化學工業出版社。
5.. 熱傳學必勝秘笈 王立宏編著,2004年6月初版。
6. 熱力學(含:熱傳學)王立宏編著,2004年10月二版。
7. 流體力學(含:熱傳學)王立宏編著,2004年10月三版。
8. 日本三菱化工公司之目錄。
9. ( JIS A9501-1984標準表單)。

10. 呈永實業股份有限公司之目錄。
11. 絕熱材料與絕熱工程實用手冊,中國絕熱材料協會編著,中國建
材工業出版社1998.8 。
12. 啟新化工股份有限公司 羅秋龍 陳穎田提供之文獻資料。
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