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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張平村
研究生(外文):Ping-Tsun Chang
論文名稱:海藻膠包覆活性碳、沸石、麥飯石、大理石,吸附養魚類廢水之研究
論文名稱(外文):Microencapsulation of Activated Carbons、Zeolites、Porphyritic Andesites、Marbles and their Adsorption Capacity for Use in Fish Tank Water
指導教授:許旭東許旭東引用關係
指導教授(外文):Shih-Tong Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:材料工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
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:73
中文關鍵詞:海藻膠活性碳沸石麥飯石大理石微粒包覆亞硝酸鹽氨離子吸附
外文關鍵詞:alginate gelactivated carbonzeoliteporphyritic andesitesmarblemicroencapsulationnitriteammonia ionadsorption
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本研究應用海藻膠(Gel)各自包覆活性碳、沸石、麥飯石、大理石等粉末,交聯成海藻膠-活性碳(Gel- AC)、沸石(Gel-Zeo)、麥飯石(Gel-PA)、大理石(Gel-Ma)等球形或圓柱形吸附劑顆粒,進行魚缸水中代謝廢物和/或毒素,即氨或亞硝酸離子,之去除。實驗中,改變Gel、吸附劑粉末用量比,以及溫度等變數,探討其對氨-氮或亞硝酸-氮吸附量的影響,並與各種吸附劑顆粒或粉末相比較,以尋求最佳配方。此最佳配方的交聯聚合物,經純化、烘乾製成環保吸附劑,進行吸附帶正電之魚類代謝廢物氨氮或帶負電之亞硝酸氮;結果證明在這些粒子中添加海藻膠,的確可以各自促進其對氨或亞硝酸鹽離子的吸附能力。

In this study, a method has been designed for making spherical or cylindrical microencapsulation of activated carbons(AC)、zeolites(Zeo)、porphyritic andesites(PA)、marbles(Ma) particles from powder for use in the removal of metabolic wastes and/or toxins(i.e. ammonia or nitrite ions)from fish tank water. This bench-scale method was able to make better uniformity in particle size, and at a higher production rate. The material properties such as particle size and electromicroscopy of surface morphology were characterized. The performance characteristics of these self-prepared particles were also evaluated against the commercially available adsorbent particles. The effect of added mass of alginic acid in these particles on the adsorptive capacity of selected ammonia or nitrite ions was proved to be promotive, and the alginate-binded layer of these particles could enhance the adsorptive capacity of solute ions.

頁數
中文摘要-------------------------------------------------------------------------I
英文摘要-----------------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝-----------------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄------------------------------------------------------------------------------Ⅳ
表目錄 ------------------------------------------------------------------------ XII
圖目錄 ------------------------------------------------------------------------- XIV
第一章 緒論 ------------------------------------------------------------------ 1
1-1 前言 ---------------------------------------------------------------------- 1
1-2 研究動機 ----------------------------------------------------------------- 2
第二章 文獻回顧 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3
2-1 海藻酸、海藻酸鈉與海藻酸鈣之簡介 -- -- -- -- -- -- -- -- ----- 3
2.1.1 海藻酸 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3
2-1.2 海藻酸鈉 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 4
2-1.2.1 海藻酸鈉的物理性質 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 5
2-1.2.2 海藻酸鈉的應用領域 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 6
2-1.3 海藻酸鈣 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 8
2-2 活性碳之簡介 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 9
2-3 沸石之簡介 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10
2-4 麥飯石之簡介 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 13
2-5 大理石之簡介 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 14
2-6 吸附理論 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 15
2-6.1吸附作用的種類 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 16
2-6.2影響吸附的因素 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 17
2-6.3 吸附理論 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 19
第三章 實驗材料與方法 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 22
3-1實驗藥品 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 22
3-1.1 氨氮檢測試劑 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 22
3-1.2 亞硝酸氮檢測試劑 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 23
3-2 實驗儀器 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 23
3-3 實驗步驟 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 23
3-3.1 吸附劑的製備 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 24
3-3.2 氨氮吸附實驗步驟 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 24
3-3.3氨氮測定的實驗步驟 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 25
3-3.4亞硝酸氮測定的實驗步驟 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 25
第四章 結果與討論 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 26
4-1 活性碳吸附實驗 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 26
4-1.1 吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 26
4-1.2 22℃活性碳粉末氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 26
4-1.3 32℃活性碳粉末氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 28
4-1.4 22℃海藻膠包覆活性碳粉末(8:2)氨氮吸附等溫線 -- 30
4-1.5 32℃海藻膠包覆活性碳粉末(8:2)氨氮吸附等溫線 -- 33
4-1.6 32℃海藻膠包覆活性碳粉末(7:3)氨氮吸附等溫線 -- 36
4-2 活性碳吸附劑的特性 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 38
4-2.1 活性碳粉末之BET分析 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 38
4-2.2 活性碳吸附劑的SEM圖形 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40
4-3 沸石吸附實驗 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 42
4-3.1 沸石顆粒氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 42
4-3.2 沸石粉末氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 42
4-3.3 海藻膠包覆沸石粉末(6:4)氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- 45
4-3.4 海藻膠包覆沸石粉末(8:2)氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- 47
4-3.5 沸石吸附劑的SEM圖形 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50
4-4 麥飯石吸附實驗 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 53
4-4.1 麥飯石顆粒氨氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 53
4-4.2 麥飯石顆粒亞硝酸氮吸附等溫線 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 54
4-4.3 海藻膠包覆麥飯石粉末(8:2)亞硝酸氮吸附等溫線 -- 56
4-4.4 海藻膠包覆麥飯石粉末(9:1)亞硝酸氮吸附等溫線 -- 58
4-4.5 麥飯石吸附劑的SEM圖形 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60
4-5 大理石吸附實驗 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 62
4-5.1 海藻膠包覆大理石粉末(8:2)氨氮吸附等溫線 -- -- -- 62
五、結論 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 64
參考文獻 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 69

表目錄
表4-1、在22℃時,活性碳粉末吸附氨氮之Co、Ce、qe等值 - - - - - - 27
表4-2、22℃下,AC粉末吸附氨氮之LM與FD之比較 - - - - - - - - - 27
表4-3、32℃時,活性碳粉末吸附氨氮之C0、Ce、qe等值 - - - - - - - - 29
表4-4、32℃及22℃下,AC粉末吸附氨氮之LM與FD模式之比較 - - 29
表4-5、22℃時,Gel-AC(8:2)吸附氨氮之C0、Ce、qe等值 - - - - - - - - 32
表4-6、22℃下,Gel-AC(8:2)吸附氨氮之LM與FD之比較 - - - - - - - 32
表4-7、32℃時,Gel-AC(8:2)吸附氨氮之C0、Ce、qe等值 - - - - - - - - 34
表4-8、32℃下Gel-AC(8:2)、AC粉末吸附氨氮之LM與FD模式之比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35
表4-9、32℃時Gel-AC(7:3)吸附氨氮之C0 、Ce、qe等值 - - - - - - 37
表4-10、32℃下Gel-AC(8:2)與Gel-AC(7:3)吸附氨氮之LM與FD模式之比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 37
表4-11、自製活性碳粉末之BET分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 39
表4-12、32℃時,沸石顆粒與氨氮吸附量之關係 - - - - - - - - - - - - 43
表4-13、32℃時,沸石顆粒吸附氨氮之LM及 FD等溫吸附線的比較-43
表4-14、在32℃時,沸石粉末與氨氮吸附量之關係 - - - - - - - - - - - 44
表4-15、32℃時,沸石粉末吸附氨氮之LM及FD等溫吸附線的比較-44
表4-16、32℃時,海藻膠包覆沸石粉末(6:4)與氨氮吸附量之關係 – 46
表4-17、32℃時,海藻膠包覆沸石粉末(6:4)之LM及 FD等溫吸附線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 46
表4-18、32℃時,海藻膠包覆沸石粉末(8:2)與氨氮吸附量之關係– 48
表4-19、32℃時,海藻膠包覆沸石粉末(8:2)之LM及 FD等溫吸附線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 49
表4-20、32℃下,麥飯石顆粒與氨氮吸附量之關係 - - - - - - - - - - - 53
表4-21、32℃下,麥飯石顆粒吸附氨氮之LM及FD等溫線的比較 – 54
表4-22、32℃下,亞硝酸氮濃度與麥飯石顆粒平衡吸附量的關係 – 55
表4-23、32℃下,亞硝酸氮濃度與Gel-PA(8:2)平衡吸附量的關係-57
表4-24、32℃下,Gel- PA(8:2)吸附亞硝酸氮之LM及FD等溫線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 57
表4-25、32℃下,亞硝酸氮濃度與Gel-PA(9:1)平衡吸附量的關係-59
表4-26、32℃時,Gel- PA(9:1)吸附亞硝酸氮之LM及FD等溫線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 59
表4-27、27℃時,海藻膠包覆大理石粉末(8:2)與氨氮吸附量之關係-62
表4-28、27℃時,Gel- Ma(8:2)吸附氨氮之LM及FD等溫線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 63

圖目錄
圖1-1、人類文明的安全生存空間 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1
圖2-1、海藻酸分子結構圖 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3
圖2-2、α-L-甘露糖醛酸與β-D-古羅糖醛酸分子結構圖 - - - - - - - - 4
圖2-3、海藻酸筏結構式 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9
圖4-1、22℃下AC粉末吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較 - - 28
圖4-2、32℃下AC粉末吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較 - - 30
圖4-3、22℃下Gel-AC(8:2)吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較-33
圖4-4、32℃下Gel-AC(8:2)吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較-35
圖4-5、32℃下Gel-AC(7:2)吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較-38
圖4-6、活性碳粉末之BET及BJH模式分析之曲線 - - - - - - - - - - 39
圖4-7、活性碳粉末之BET分析孔隙分佈曲線 - - - - - - - - - - - - - - 39
圖4-8、活性碳粉末放大5000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - - - - - - - 40
圖4-9、Gel-AC(7:3)放大5000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - - - - - - 41
圖4-10、Gel-AC(8:2)在32℃及氨氮初濃度300ppm吸附2hr,放大10000倍及5000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - - - - - - -- - - 41
圖4-11、32℃下,沸石顆粒吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較-44
圖4-12、32℃下,沸石粉末吸附氨氮之LM與FD等溫吸附線之比較-45
圖4-13、32℃下,海藻膠包覆沸石粉末(6:4)之LM及 FD等溫吸附線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 47
圖4-14、32℃下,海藻膠包覆沸石粉末(8:2)之LM及 FD等溫線比較- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 49
圖4-15、沸石顆粒、沸石粉末、海藻膠包覆沸石粉末(6:4)、海藻膠包覆沸石粉末(8:2)之LM等溫吸附線之比較 - - - - - - 50
圖4-16、沸石粉末(100~140mesh)放大10000倍之SEM圖形 - - 51
圖4-17、Gel-Zeo(8:2)放大10000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - 51
圖4-18、Gel-Zeo(6:4)在32℃及氨氮初濃度50ppm吸附2hr放大10000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - 52
圖4-19、Gel-Zeo(6:4)在32℃及氨氮初濃度50ppm吸附2hr
放大5000倍之SEM - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 52
圖4-20、在32℃下,麥飯石顆粒吸附氨氮之LM及FD等溫線的比較-54
圖4-21、在32℃下,亞硝酸氮濃度與麥飯石顆粒平衡吸附量的關係-55
圖4-22、在32℃下,Gel- PA(8:2)吸附亞硝酸氮之LM及FD等溫線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 57
圖4-23、在32℃下,Gel- PA(8:2)吸附亞硝酸氮之LM及FD等溫線的比較 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 60
圖4-24、麥飯石粉末(由左至右)放大1000、3000及10000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 61
圖4-25、Gel-PA(9:1)放大10000倍之SEM圖形 - - - - - - - - - 61
圖4-26、Gel-PA(8:2)在32℃及亞硝酸氮初濃度250ppm吸附2hr,放大1000倍 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62
圖4-27、在27℃下,Gel-Ma顆粒吸附氨氮之LM及FD等溫線的比較-63


參考文獻
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