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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:彭啓翔
研究生(外文):Chi-Shiang Peng
論文名稱:聚乳酸/脫脂米糠顆粒混合基材薄膜於除草劑的吸附應用
論文名稱(外文):Preparation of polylactic acid/ defatted rice bran particles mixed matrix membranes for adsorptive removal of herbicide from water
指導教授:孫幸宜
指導教授(外文):Shing-Yi Suen
口試委員:賴世明張煜光林俊德
口試委員(外文):Shih-Ming LaiYu-Kaung ChangChun-Te Lin
口試日期:2015-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:化學工程學系所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:聚乳酸農業副產物脫脂米糠巴拉刈混合基材薄膜
外文關鍵詞:Polylatic acidDefatted rice bran particleParaquatMixed matrix membrane
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本研究利用前處理後的脫脂米糠,以聚乳酸(PLA)為高分子基材摻混50 wt.%的脫脂米糠顆粒(顆粒大小為1332.1 nm),製備成吸附性混合基材薄膜(Mixed Matrix Membrane, MMM),應用於除草劑Paraquat的吸附程序,脫脂米糠、純高分子薄膜與混合基材薄膜的陽離子交換容量分別為2488.8±42.8μmol/g、454.9±26.5μmol/g和1201.2±41.3μmol/g。由批次程序中脫脂米糠顆 粒及混合基材薄膜之吸附平衡時間均為2小時,且可得知除草劑Paraquat吸附最適pH值為11。由批次脫附實驗結果得知:以50 %甲醇為溶劑之1 M NaCl (v/v)為最佳脫附液,且脫附率為95%以上。而流動程序部分,以10 ppm為進料濃度,放入一片薄膜,進行不同流量測試,由實驗結果得知:貫穿點為流量1 mL/min時效率最佳,貫穿點 4.1 min。而以多片薄膜實驗結果得知,五片薄膜的吸附呈為單片之五倍提升。流動循環實驗部分,利用一片直徑25 mm混合基材薄膜,流量為1 mL/min,並以最佳脫附液進行流動脫附步驟,重複三次之結果則效率略為下降。

In this study, pesticide was removed from water using polylatic acid (PLA)/ defatted rice bran particles mixed matrix membranes. The pesticide adopted was paraquat dichloride (1,1-dimethyl-4,4-bipyridyl dichloride), which is a well-known herbicide. A mixture of 50 wt% defatted rice bran and 50 wt% PLA was blended in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) to prepare the mixed matrix membranes. After washing several times, the content of defatted rice bran particles in the membrane was found to be 40 wt%. In the batch process, the adsorption isotherm results show that the time required to achieve equilibrium was 2 hr. Different desorption solutions were tested in the batch desorption process, and the best desorption performance (~95 %) was achieved with an aqueous solution containing 1 M NaCl in 50% methanol (v/v). In the flow process with one piece of 25 mm mixed matrix membrane disc for 10 ppm aqueous paraquat solution, the optimal flow rate was 1 mL/min and the related breakthrough time was 4.1 min. When five membranes were used, the dynamic adsorption amount was five fold of a single membrane result. At last, the adsorption/desorption cycle with one piece of 25 mm membrane disc was repeated three times at 1 mL/min. The membrane efficiency was a little bit deteriorated due to the repeated use.

目錄
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 除草劑 3
2.2農藥處理方法 8
2.3以農業副產品吸附汙染物之文獻 8
2.4脫脂米糠 10
2.5高分子塑膠(Polylactic Acid) 12
第三章 實驗方法 13
3.1 實驗藥品、材料 13
3.2 儀器 16
3.3 混合基材薄膜之製備 18
3.3.1脫脂米糠製備 18
3.3.2聚乳酸(PLA)薄膜之製備 18
3.3.3聚乳酸(PLA)/50wt%脫脂米糠混合基材薄膜之製備 18
3.4脫脂米糠粒與混合基材薄膜之定性分析 19
3.4.1界達電位分析儀 19
3.4.2場發射掃描式電子顯微鏡SEM分析 20
3.4.3 動態光散射儀粒徑分佈分析 20
3.4.4比表面積分析儀 20
3.4.5 傅立葉紅外線光譜儀FTIR官能基分析 20
3.4.6熱重分析儀(TGA)薄膜中顆粒wt.%分析 21
3.4.7離子交換容量 21
3.5 吸附性材料對除草劑之批次吸脫附 21
3.5.1 批次吸附實驗 21
3.5.1.1不同pH批次脫脂米糠吸附除草劑之影響 23
3.5.1.2吸附速率曲線 23
3.5.2 檢量線 23
3.5.3吸附等溫曲線 23
3.6 混合基材薄膜對除草劑之流動吸附實驗 24
3.6.1 穿透曲線實驗 24
3.6.2流動吸附/脫附實驗 24
第四章 結果與討論 25
4.1脫脂米糠顆粒之性質分析結果 25
4.1.1脫脂米糠顆粒之官能基分析 25
4.1.2粒徑分布分析結果 25
4.1.3表面電位分析結果 25
4.1.4脫脂米糠比表面積分析結果與離子交換容量結果 25
4.2混合基材薄膜之性質分析結果 32
4.2.1混合基材薄膜之熱重分析wt%結果 32
4.2.2混合基材薄膜之SEM分析結果 32
4.3 混合基材薄膜批次吸附/脫附結果 32
4.3.1 不同pH值之批次除草劑吸附結果 32
4.3.2 脫脂米糠顆粒及混合基材薄膜批次吸附結果 37
4.4脫脂米糠顆粒及混合基材薄膜批次脫附結果 44
4.5 混合基材薄膜流動吸附結果 44
4.6 流動吸附/脫附實驗 44
第五章 結論 53
參考文獻 54

表目錄
表一、臺灣已登記除草劑毒性 5
表二、本研究所使用除草劑之性質 7
表三、廢水處理方法之優缺點 9
表四、脫脂米糠顆粒之成分比例及脫脂米糠圖 11
表五、脫脂米糠顆粒之性質 26
表六、在不同pH值下,汙染物解離程度及脫脂米糠顆粒表面電位 27
表七 、吸附等溫曲線之常數 38
表八、本研究與文獻之吸附平衡常數和選擇因子比較 43
表九、混合基材薄膜不同流量流動吸附實驗之結果 47
表十、混合基材薄膜流動吸附實驗之結果 48
表十一、混合基材薄膜流動連續吸脫附實驗之結果 49


圖目錄
圖一、研究架構圖 2
圖二、PLA生物可分解塑膠杯圖片及聚乳酸結構 14
圖三、米糠顆粒之圖片 15
圖四、回流萃取反應器裝置 17
圖五、脫脂米糠顆粒之官能基分析(FTIR) 28
圖六、脫脂米糠顆粒之DLS粒徑圖譜 29
圖八、脫脂米糠顆粒之BET分析結果 31
圖九、脫脂米糠顆粒混合基材薄膜去離子水清洗之全波長 33
圖十、脫脂米糠、PLA薄膜及PLA/50 wt.%脫脂米糠顆粒混合基材薄膜之TGA 結果 34
圖十一、純PLA薄膜及混合基材薄膜之SEM影像圖。 35
圖十二、室溫,不同pH值下,脫脂米糠(0.022g)對除草劑(Paraquat)之批次吸附移除率,C0:10 ppm,V:10 mL 36
圖十三、室溫下pH11,除草劑(Paraquat)批次吸附速率曲線 39
圖十四、室溫下pH11,除草劑(Paraquat)等溫吸附曲線 40
圖十五、室溫下pH11,除草劑(Paraquat)吸附曲線 41
圖十六、PLA/50 wt.%脫脂米糠顆粒混合基材薄膜(25 mm)之除草劑批次脫附結果 45
圖十七、流動程序流程圖 46
圖十八、混合基材薄膜不同流量之貫穿曲線 50
圖十九、混合基材薄膜之貫穿曲線 51
圖二十、混合基材薄膜吸脫附之貫穿曲線 52



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