臺灣博碩士論文加值系統

發泡聚苯乙烯其良好的耐衝擊與保溫特性，大量使用於各式商品的一次性包裝，廢棄量龐大且回收與運送困難，近年來的資料顯示海洋漂浮垃圾中保麗龍高達90%，對環境與生態造成極大衝擊。
本研究主要以硫酸乙醯為磺酸化試劑，將廢棄發泡聚苯乙烯磺化後，附加高經濟價值之離子交換能力，並與市售同類型離子交換樹脂之性能相比對，藉此分析磺化廢棄發泡聚苯乙烯之離子交換能力，使其增加回收再利用之可能性。
研究方法以二氯乙烷為主要溶劑，將聚苯乙烯及廢棄發泡聚苯乙烯藉由二氯乙烷溶解後，再分別以不同體積(20ml、50ml、80ml)之硫酸乙醯進行磺酸化，使其磺酸根基(SO3H-)鍵結於實驗材料上。最後分別以磺化率及離子交換能力測試其與市售離子交換樹脂之差異。
實驗結果分別比較：
(1) 市售離子交換樹脂之吸附與再生特性。
(2) 經磺酸化程序後之聚苯乙烯與廢棄發泡聚苯乙烯，分析其磺化試劑對磺化率之影響。
(3) 經磺酸化程序後之聚苯乙烯與廢棄發泡聚苯乙烯，分析其粒徑對離子交換能力之影響。
(4) 經磺酸化程序後之聚苯乙烯與廢棄發泡聚苯乙烯，分析其吸附與再生特性。
實驗結果顯示，聚苯乙烯可經由磺酸化反應程序，使其具有離子交換能力，其磺化率約為理論磺化率之90%，離子交換能力則僅能達市售樹脂之58%。廢棄發泡聚苯乙烯亦可經由磺酸化反應程序，使其具有離子交換能力，其磺化率則僅能達理論磺化率之70%，離子交換能力則僅能達市售樹脂之30%，廢棄發泡聚苯乙烯中所含之發泡劑及染料，為影響磺化率之因素。磺化聚苯乙烯與磺化廢棄發泡聚苯乙烯，未與二乙烯苯混合交聯，因此結構較市售樹脂鬆散，然此特性在實驗所呈現之結果顯示，結構較鬆散則離子交換的速率較高。

Because of cushioning and insulating properties, Styrofoam is widely used in one-time packaging of a variety of goods. A considerable amount of waste is, as a result, produced, which makes it difficult to be recycled and transported. Recent studies have shown that up to 90% of floating oceanic debris is Styrofoam and it has posed a serious threat to the ecology.
In this research, CH3COOSO3H is used as sulfonatingagent. After the Sulfonation of deserted Styrofoam, it then has highly economic ion exchange capacity. By comparing it with the same type of ion exchange resin on the market, an analysis of sulfonation of the deserted Styrofoam is conducted to see if Sulfonation could induce ion exchange capacity and thus increase the possibilities of recycling and reusing of Styrofoam.
In the following is the research method. First, Divinylbenzene is used as the main solvent to dissolve Polystyrene and deserted Styrofoam. Next, different amounts of CH3COOSO3H (20ml, 50ml, and 80ml respectively) are added for Sulfonation in order for SO3H- to make bond with experimental materials. Finally, degree of Sulfonation and ion exchange capacity are adopted for criteria to see if there is a distinction between Polystyrene and Styrofoam and ion exchange resin on the market.
The experiment aims to find out
(1) The properties of absorption and regeneration of ion exchange resin on the market.
(2) How Sulfonatingagent would affect degree of Sulfonation after the Sulfonation of Polystyrene and deserted Styrofoam
(3) How grain size would affect ion exchange capacity after the Sulfonation of Polystyrene and deserted Styrofoam.
(4) The properties of absorption and regeneration of the Sulfonation of Polystyrene and deserted Styrofoam.
In the following are the results of the experiment. As for Polystyrene, the sulfonation of Polystyrene could induce ion exchange capacity. Degree of Sulfonation is approximately 90% of theoretical degree of Sulfonation, while its ion exchange capacity could barely have 58% of that of ion exchange resin on the market. As for the deserted Styrofoam, the Sulfonation of Styrofoam could induce ion exchange capacity. Degree of Sulfonation is 70% of theoretical degree of Sulfonation, whereas its ion exchange capacity could barely have 30% of that of ion exchange resin on the market. It is found that the foaming agent and dyes in the deserted Styrofoam are the factors in affecting the degree of Sulfonation. Also, because the Sulfonation of Polystyrene and Styrofoam does not cross link with Divinylbenzene, its structure is looser than that of ion exchange resin on the market. This property, however, turns out to help accelerate ion exchange.

目錄
致謝 I
中文摘要 II
Abstract IV
目錄 VI
圖目錄 VIII
表目錄 X
第一章 前言 1
1-1 研究起源 1
1-2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 廢棄發泡聚苯乙烯再利用現況 4
2-1-1 再生原料 4
2-1-2 熱裂解及油化利用 5
2-1-3 能源回收 6
2-1-4 磺化處理 7
2-1-5 營建工程 7
2-2 磺酸化程序(Sulfonation) 7
2-2-1 磺化劑種類 9
2-2-2 磺酸化原理與方法 9
2-2-3 磺化度 10
2-3 離子交換樹脂（Ion-exchange Polymer） 11
2-3-1 離子交換技術 12
2-3-2 架橋作用(Cross Linking): 12
2-3-3 離子交換樹脂特性： 14
2-3-4 離子交換樹脂應用 16
第三章 實驗材料與方法 18
3-1 實驗儀器 18
3-2 實驗藥品與材料 23
3-3 實驗流程與方法 29
3-3-1 廢棄發泡聚苯乙烯與聚苯乙烯之磺酸化 29
3-3-2 交換與再生實驗 33
3-3-3 磺化度檢測實驗 37
第四章 結果與討論 45
4-1 離子交換樹脂特性 45
4-1-1 浸泡時間影響吸附量 45
4-1-2 離子交換樹脂交換率 48
4-2 磺化率 50
4-2-1 磺酸化聚苯乙烯之磺化率 50
4-2-2 磺酸化廢棄發泡聚苯乙烯之磺化率 53
4-2-3 磺化聚苯乙烯與磺化廢棄聚苯乙烯之磺化率比較 55
4-3 粒徑對離子交換能力之影響 57
4-3-1 磺化聚苯乙烯於不同粒徑之離子交換能力 58
4-3-2 磺化廢棄發泡聚苯乙烯於不同粒徑之離子交換能力 60
4-4 磺酸化聚苯乙烯 63
4-4-1 浸泡時間影響吸附量 63
4-4-2 磺酸化聚苯乙烯之離子交換率 65
4-5 磺酸化廢棄發泡聚苯乙烯 67
4-5-1 浸泡時間影響吸附量 67
4-5-2 磺酸化廢棄發泡聚苯乙烯之離子交換率 70
4-6 性能比對 71
4-6-1不同材料之首次吸附離子交換能力比對 72
4-6-2不同材料之再生次數影響離子交換能力 74
第五章 結論與建議 77
5-1 結論 77
5-2 建議 78
參考文獻 79

[1].中華人民共和國 專利號碼 CN1553930 A.
[2].CTEPRA.包裝用保麗龍常識篇. (2008). 包裝用保麗龍常識篇. 擷取自 Chinese-Taipei Expanded Polystyrene Recycling Association: http://www.ctepsra.org.tw/index.php/packing-styrofoam/46-packing-styrofoam1
[3].CTEPRA.食品用保麗龍常識篇. (2008). 食品用保麗龍常識篇. 擷取自 Chinese-Taipei Expanded Polystyrene Recycling Association: http://www.ctepsra.org.tw/index.php/organize/54-2008-11-10-04-53-12
[4].CTEPSRA.EPS回收清除處理程序. (2008). EPS回收清除處理程序. 擷取自 Chinese-Taipei Expanded Polystyrene Recycling Association: http://www.ctepsra.org.tw/index.php/regulations1/73-program/199-operating-procedures
[5].工業技術研究院. (1995). 中華民國 專利號碼 116352.
[6].章淑惠. (2005年12月11日). 保麗龍變柴油. 綠色座標環保之聲季刊, 頁 11.
[7].黃隆濱. (1994年7月). 保麗龍回收再生用途. 擷取自 合力旺再生有限公司: http://www.uor.url.tw/index-3-8.html
[8].陳永達. (2013). 混摻離子液體之磺酸化聚苯乙烯於質子交換模式燃料電池之應用. 碩士論文. 台灣 高雄: 國立高雄大學.
[9].邱垂傑. (1999). 保麗龍輕質混凝土配比研究與應用探討. 碩士論文. 中華大學.
[10].McMurryE.John. (2000). Organic Chermistry. USA: Cornell University.
[11].Wiki. (2013年3月12日). 磺化. 擷取自 https://zh.wikipedia.org/wiki/磺化
[12].A. D. McNaught , A. Wilkinson. (1995). IUPAC. Compendium of Chemical Terminology. Blackwell Scientific Publications, Oxford. 擷取自 Wiki: http://goldbook.iupac.org/A00217.html
[13].张遵,王旭峰,韩琳,王新德. (2007). 磺化反应工艺研究进展. 化学推进剂与高分子材料, 頁 Vol.5 , No.38-41.
[14].QingzhongZHou. (1995年3月). SULFONATION AND SULFONATING TECHNIOUES. FINE CHEMICALS.
[15].Xing Xuande、Shen Zhonghe、Feng Yuexing. (1978). Sulfonation of polytrifluonstyrene.
[16].Liang Liang、Ying Shengkang. (1991年12月20日). Properties of ionexchange membrane from irradiated poly. Acta Polymerica Sinica, 頁 711-717.
[17].Henry S MakowskiH Singhal,Robert D LundbergGopal. (1975年3月11日). USA 專利號碼 US3870841 A.
[18].曾威搢. (2008). 磺酸化聚苯乙烯之合成及其靜電紡絲之研究. 碩士論文. 台灣 台中: 逢甲大學.
[19].刘晓燕,李娟,刘文堂. (2011). 聚合物中磺化度的测定方法与原理. 精細與專用化學品(9), 頁 55-58. 擷取自 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JXHX201109021.htm
[20].IUPAC.Recommendations. (2003). Definitions of Terms Relating to Reactions of Polymers and to Functional Polymeric Materials. International Union of Pure and Applied Chemistry.
[21].Dorfner.K. (1991). Ion Exchangers. Berlin: Walter de Gruyter.
[22].D. MuravievGorshkov, A. Warshawsky, M. DekkerV. (2000). Ion exchange. New York.
[23].佐倉克彥. (2014). 多環芳香族化合物的交聯與離子交換樹脂的性能評價. 日本 九州: Kyushu Institute of Technology Academic Repository.
[24].邱文英. (2002年12月). 力學名詞辭典 交聯度. 擷取自 國家教育研究院: http://terms.naer.edu.tw/detail/1326647/
[25].芦 明.宋永莱.袁其凤.刘 洪.黄志萍. (1999年9月). 弹性体交联密度测定仪的改进及其应用. Energetic Materials　(03), 頁 47-50.
[26].三菱化学株式会社. (2007). 「ダイヤイオン イオン交換樹脂・合成吸着剤マニュアル１」. 頁 7.
[27].Larry D.Benefield , Joseph F.Judkins,Jr. , Barron L.Weand. (1992). Process chemistry for water & wastewater treetment. (楊萬發, 譯者) 台灣: 茂昌圖書有限公司.
[28].Protein. (2001年6月30日). Protein/Purification/P3. 擷取自 Protein: http//juang.bst.ntu.edu.tw/Protein/Purification/P3.htm
[29].黃仁川, 高瑞廷. (2012年6月6日). 圖表解析ASTM D2187顆粒狀離子交換樹脂化學特性之標準試驗方法. 台電核能月刊. 擷取自 http://archived.chns.org/s.php@page=2&id=34&id2=1866.html
[30].百度文库. (2016). 百度文库,专业资料,自然科学,化学,离子半径-元素周期表. 擷取自 百度文库: http://wenku.baidu.com/view/c92aacc81a37f111f1855bbd.html?re=view
[31].Tai Young Chemical CO.,LTD DIAION SK110