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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:廖俊勝
研究生(外文):Liao, Chunshen
論文名稱:丙二醇甲醚醋酸酯於沸石上反應之探討
論文名稱(外文):The Study Of Reaction Of PGMEA With Ozone Passing Through Zeolite
指導教授:黃美利黃美利引用關係
指導教授(外文):Hwang, Meilee
口試委員:洪錫勳郭玉萍黃美利
口試委員(外文):Hong, RichardKuo, YupingHwang, Meilee
口試日期:2012-01-18
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:生物技術與化學工程研究所
學門:生命科學學門
學類:生物科技學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:臭氧沸石丙二醇甲醚醋酸酯
外文關鍵詞:OzoneZeolitePGMEA
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丙二醇甲醚醋酸酯屬於製程排放的揮發性有機化合物(VOCs),以半導體、光電業、人造皮業等所產生的廢液為最大宗。臭氧具有高氧化能力的特性可有效的分解有機物質,而沸石則有較高的吸附能力,選擇Si/Al較高的Y型沸石,能夠越有效吸附有機物質。因此本研究利用沸石之高吸附力的特性配合臭氧的高氧化能力,分析丙二醇甲醚醋酸酯與臭氧通過沸石之產物以了解其氧化反應機制。
本實驗使用四種裝置分別偵測其通沸石前後之IR變化後再將反應後之出口氣體及反應後沸石,利用GC/MS及NMR進行分析及鑑定。分析四種系統出口氣體之冷凝液,發現臭氧與PGMEA反應後之中間產物含水、甲酸、醋酸及methyl 2-acetoxypropanoate,且使用PGMEA/O3/NaY及PGMEA/UV/O3系統下有較佳的降解率,分別達到75%及73%,再將吸附後沸石以甲醇萃取,其萃取液含甲酸及methyl 2-acetoxypropanoate。最後將吸附後沸石以臭氧帶入再通過另一段乾淨沸石,發現第一階段沸石內之吸附物再通過沸石後已部份轉換為二氧化碳及水。
Proylene Glycol Monomethyl Ether Acetate is the process emissions of volatile organic compounds(VOCS). It emission by Photoelectric ,Semiconductor and PVC factory. Ozone have high oxidative capacity can be effective decomposition of organic compounds , and zeolite supply high adsorption capacity, select higher Si / Al ratio zeolite Y, can help more effective adsorption of organic compounds. This research we use high adsorption of zeolite and high oxidative of ozone to analysis reaction of Proylene Glycol Monomethyl Ether Acetate with ozone passing through zeolite and understand it oxidizing reaction mechanisms.
In this study ,we used four different devices were detected inlet gas and outlet gas of IR changes ,then export the reaction gas and reaction zeolite using GC/MS and NMR to analysis and identification. Analysis of the four different system outlet gas condensate and found that intermediate product after the reaction of ozone with PGMEA have formic acid、acetic acid.and methyl 2-acetoxypropanoate. Using PGMEA/O3/NaY system has more degradation then PGMEA/UV/O3,this rate respectively 75% and 73%. Then use methanol to extract adsorbed zeolite, the extract containing formic acid and methyl 2-acetoxypropanoate. Finally ,used adsorption zeolite to passing trough another clean zeolite by ozone , we can discover the first phase of zeolite has been part of the conversion of CO2 and H2O.
中文摘要I
英文摘要II
致謝III
表目錄VI
圖目錄VII
第一章 前言1
1-1 揮發性有機質2
1-2 臭氧4
1-2.1 臭氧之物理性質5
1-3 沸石8
1-3.1 沸石的結構與分類8
1-3.2 沸石的特性與應用10
1- 4 文獻回顧12
第二章 基礎理論14
2- 1 臭氧氧化程序(O3 Oxidation Process)14
2-1.1 紫外光/臭氧氧化程序(UV/O3 Oxidation Process)16
2- 2 紅外線光譜17
2-2.1 紅外線吸收光譜的特點18
2-2.2 官能基與紅外線光譜18
2-2.3 定性分析19
2-2.4 傅立葉轉換紅外線光譜21
2-3 氣相層析質譜儀(GC/MS)23
2-3.1 層析法介紹23
2-4 核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)25
第三章 實驗步驟27
3-1 實驗藥品與儀器27
3-2 實驗步驟與方法27
3-2.1 實驗方法27
3-2.2 實驗步驟28
第四章 結果與討論31
4-1 Air/PGMEA/臭氧/沸石 反應31
4-1.1 臭氧與Air/PGMEA個別通過沸石前後之IR光譜圖比較31
4-1.2 臭氧與Air/PGMEA個別通入沸石之貫穿曲線31
4-1.3 Air/PGMEA與臭氧混合氣體之IR光譜圖比較31
4-1.4 臭氧與Air/PGMEA混合氣體通入沸石之貫穿曲線31
4-1.5 臭氧與Air/PGMEA通過沸石後之氣體分析37
4-2 臭氧/PGMEA/NaY反應38
4-3 PGMEA與UV/O3通入沸石前後出口氣體分析42
4-4 各冷凝液與樣品之MS圖比較分析42
4-5 O3/吸附後沸石出口氣體56
4-6 沸石吸附物萃取液分析60
4-7 沸石吸附物萃取液分析65
4-8 不同高度沸石之吸附物分析67
4-9 FT-IR圖譜分析69
4-10 未知產物之NMR分析69
4-10.1 13C NMR分析70
4-10.2 1H NMR圖譜分析70
4-11 Mass圖譜分析71
4-12 反應機制之探討83
第五章 結論63
第六章 參考文獻64
表目錄
表1-1 揮發性有機化合物的分類2
表1-2 半導體及光電產業排放揮發性有機氣體之成分與濃度3
表1-3 臭氧之物理與化學性質5
表1-4 臭氧氧化機制之比較7
表2-1 各個主要官能基的吸收範圍19
表2-2 層析法的分類24
表4-1 不同出口氣體冷凝液及標準品之GC/MS滯留時間(min)與m/z比較表39
表4-2 PGMEA/O3通過NaY後之出口氣體再通過等高度乾淨NaY於不同時間出口氣體波峰面積及時間之數值64
表4-3 不同系統反應後沸石萃取液之滯留時間及m/z值65
表4-4 甲醇萃取不同高度萃取液之GC波峰滯留時間與其強度百分比69
表4-5 PGMEA與未知產物之IR各波峰位置及振動模式73
表4-6 PGMEA與待測未知產物之13C和1H NMR光譜之化學位移80
圖目錄
圖1-1 臭氧的特性6
圖1-2 沸石的基本結構9
圖1-3 沸石之二及結構單元9
圖1-4 沸石與水之反應10
圖2-1 臭氧在水中之氧化機制15
圖2-2 臭氧與水中有機物反應之示意圖16
圖2-3 Michelson干涉儀的圖示22
圖3-1 實驗裝置圖29
圖3-2 實驗流程圖30
圖4-1 氣體樣品通過沸石前後之IR32
圖4-2 臭氧通過不同溫度NaY濃度與時間變化曲線33
圖4-2 臭氧通過不同溫度NaY之濃度與時間變化曲線33
圖4-3 空氣/PGMEA通過不同溫度NaY之濃度與時間變化曲線35
圖4-4 不同出口氣體之IR光譜圖。(A)臭氧/NaY;(B)Air/PGMEA/NaY;(C)臭氧/Air/PGMEA混合氣體(D)臭氧/Air/PGMEA/NaY混合氣體35
圖4-5 空氣/PGMEA與臭氧混合氣體通過不同溫度NaY後PGMEA的濃度與時間之變化曲線36
圖4-6 空氣/PGMEA與臭氧混合氣體通過不同溫度NaY 4小時後PGMEA降解率與溫度之變化36
圖4-7 PGMEA樣品(A)與臭氧/Air/PGMEA通過50℃沸石的出口氣體冷凝液之GC圖37
圖4-8 圖4-8 不同氣體出口氣體之IR光譜圖。(A)臭氧/NaY;(B)PGMEA/NaY;(C)臭氧/PGMEA混合氣體;(D)臭氧/PGMEA/NaY混合氣體40
圖4-9 PGMEA(A)與臭氧/PGMEA通過50℃沸石後的出口氣體冷凝液(B)之GC圖41
圖4-10 不同氣體之IR光譜圖。(A)UV/O3;(B)Air/PGMEA;(C)UV/O3/Air/PGMEA;(D)UV/O3/Air/PGMEA通過50℃沸石43
圖4-11 不同氣體之IR光譜圖。(A)UV/O3;(B)Air/PGMEA;(C)UV/O3/ PGMEA;(D)UV/O3/PGMEA通過50℃沸石44
圖4-12 PGMEA(A)與UV/O3/Air/PGMEA+NaY 出口氣體冷凝液(B)UV/Ozone / PGMEA 出口氣體冷凝液(C) 之GC圖45
圖4-13.1 (A)水;(B)Air/PGMEA+ozone GC滯留時間5.89 min波峰;(C)PGMEA/ozone GC滯留時間5.81 min波峰 之MS圖46
圖 4-13.2 (A)水;(B)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間5.83 min波峰;(C) UV/ozone+PGMEA GC滯留時間5.85 min波峰 之MS圖47
圖4-14.1 (A)甲酸;(B)Air/PGMEA+ozone GC滯留時間6.18 min波峰;(C)ozone/PGMEA GC滯留時間6.16 min波峰 之MS圖48
圖4-14.2 (A)甲酸;(B)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間6.16 min波峰; (C)UV/ozone+PGMEA GC滯留時間6.14 min波峰 之MS圖49
圖4-15.1 (A)醋酸;(B)Air/PGMEA+ozone GC滯留時間6.66 min波峰;(C)ozone/PGMEA GC滯留時間6.72 min波峰 之MS圖50
圖4-15.2 (A)醋酸;(B)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間6.65 min波峰; (C)Air/PGMEA/ozone GC滯留時間6.79 min波峰 之MS圖51
圖4-16.1 (A)PGMEA;(B)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間9.35 min波峰; (C)ozone/PGMEA GC滯留時間9.34 min波峰 之MS圖52
圖4-16.2 (A)PGMEA;(B)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間9.35 min波峰;(C)UV/ozone/PGMEA GC滯留時間9.36 min波峰 之MS圖53
圖4-17.1 (A)Air/PGMEA/ozone GC滯留時間10.49 min波峰;(B)PGMEA/ozone GC滯留時間10.47 min波峰 之MS圖54
圖4-17.2 (A)Air/PGMEA+UV/ozone GC滯留時間10.48 min波峰;(B)UV/ozone/PGMEA GC滯留時間10.46 min波峰 之MS圖55
圖4-18 氧氣(A),氧氣/PGMEA(B)與Air/PGMEA(C)通過玻璃珠之出口氣體IR圖57
圖4-19 O3(A)與O3/UV照光(B)之紅外線光譜圖58
圖4-20 Air/PGMEA(A)與臭氧/PGMEA(B)臭氧/UV/PGMEA(C)通過玻璃珠之出口氣體IR59
圖4-21 通過PGMEA/O3通過後之NaY沸石再通入臭氧後於不同時間之出口氣體的FT-IR光譜圖61
圖4-22 PGMEA/O3通過NaY後之出口氣體再通過等高度乾淨NaY於不同時間出口氣體之FT-IR光譜圖62
圖4-23 PGMEA/O3通過NaY後之出口氣體再通過等高度乾淨NaY於不同時間出口氣體之波峰面積及時間變化曲線圖63
圖4-24 乾淨NaY的甲醇萃取液之GC圖65
圖4-25 Air/PGMEA+O3通過後之沸石(A);Air/PGMEA+O3通過後沸石(B);Air/PGMEA+O3/UV通過後沸石(C);PGMEA+O3/UV通過後沸石的萃取液之GC圖66
圖4-26 一公分(A)與兩公分(B)沸石萃取液之GC圖67
圖4-27 三公分(A),四公分(B),五公分(C)及六公分(D)沸石萃取液之GC圖68
圖4-28 未知液與PGMEA之IR圖譜74
圖4-29 樣品PGMEA13C NMR75
圖4-30 未知產物之13C NMR76
圖4-31 樣品PGMEA之1H NMR77
圖4-32 未知產物之1H NMR78
圖4-33 未知產物之DEPT 135、DEPT 90及C譜79
圖4-34 PGMEA(A)與未知產物(B)13C NMR中不同位置C之化學位移(ppm)分佈81
圖4-35 PGMEA(A)與未知產物(B)1H NMR不同位置H之化學位移(ppm)分佈81
圖4-36 PGMEA與未知液體之Mass圖86
中文部份
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