多孔性金屬離子交換沸石去除氣態分子污染物之研究

Removal of airborne molecular contamination by ion-exchanged zeolites

黃建良(Chien-Liang Hwang)

指導教授 ： 戴念華

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/博士(2011年)

摘要

本論文主要探討多孔性沸石在去除氣態分子污染物所發生的現象，研究主題有一般沸石與離子交換沸石對污染物之吸附、脫附和對二甲基硫(DMS)進行輔助氧化的效果及對SO2之常溫氧化探討。經吸附測試結果，以沸石Y-30對IPA及PGME之效果最佳，起始去除率可達99.0%以上， 飽和吸附力則分別可達5.0及18.0 wt%以上。以TPD-Mass進行IPA脫附溫度測試，其脫附峰值溫度約在120℃。在去除SO2方面，以4Ag-4Mn /ZSM-5進行去除SO2測試，起始去除能力為99.0%以上，飽和吸附量可達28.7 wt%，對NH3的起始去除率在99.0%以上，飽和吸附量可達1.7 wt% 。
在去除DMS方面，使用吸附及輔助氧化系統進行測試。在吸附方面，對低濃度DMS之起始去除率可達95.0%以上，處理量可達1.0 wt%以上。在輔助氧化方面，氧化觸媒搭配臭氧，可將DMS進行一階、二階及三階之氧化，在氧化觸媒表面轉化成DMSO、DMSO2及SO2。銀-錳離子交換ZSM-5沸石(Ag-Mn/ZSM-5)可在高濕度環境下有效去除DMS，同時探討氣相中水分子對不同型態金屬離子交換沸石吸附 DMS的影響。以FT-IR吸收峰變化及TPD-Mass脫附曲線確認水分子對金屬離子交換沸石吸附DMS活性點的影響。
另外在輔助氧化方面，進行多種離子交換沸石對DMS之活性及穩定性測試，結果以雙金屬銀-錳離子交換沸石效果最佳，可在130℃的條件下將DMS完全去除，並探討觸媒中金屬離子在反應中所扮演的功能，發現銀離子可有效吸附DMS，而氧化錳組成可協助將DMS氧化成高階氧化產物及SO2。
最後探討以各種離子交換沸石處理SO2的效果，並以XPS分析觸媒表面金屬之鍵能差異並搭配TPD分析結果，解析單一及雙金屬離子交換沸石在吸附SO2及反應本質的差異，用以解釋雙金屬離子交換沸石可有效將氣相中SO2吸附去除並進一步轉化成H2SO3 或氧化成 H2SO4的原因。

關鍵字

沸石 ； 吸附 ； 二甲基硫 ； 臭氧 ； 二氧化硫

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Zeolite ； Adsorption ； Dimethyl sulfide ； Ozone ； Sulfur dioxide

參考文獻

[3] L. M. Le Leuch, A. Subrenat, P. Le Cloirec, Environ. Technol. 26 (2005) 1243-1254.

[7] J.A. Rossin, Ind. Eng. Chem.Res. 28 (1989) 1562-1564.

[9] N. Lesauze, A. Laplanche, G. Martin, H. Paillard, Ozone-Sci. & Eng. 13 (1991) 331-347.

[10] H. Wakita, Y. Tachibana, M. Hosaka, Micropor. Mesopor. Mater. 46 (2001) 237-247.

[11] S. Satokawa, Y. Kobayashi, H. Fujiki, Appl. Catal. B 56 (2005) 51-56.