元智大學化學工程與材料科學學系學位論文
元智大學,正常發行
選擇卷期
已選擇0筆
- 學位論文
本研究主要目標在研究以水熱法製備氧化鋯溶膠的微粒成長機制。研究中利用動態光散射量測兩個不同前驅物起始濃度和製備方法的氧化鋯溶膠微粒成長曲線，以場發射掃描式電子顯微鏡觀察氧化鋯的次微粒自組裝單元與溶膠的形貌，結果顯示S形成長曲線不同斜率的區段，自組裝單元組裝的速率不同，最快速率為每小時增加一個次單元。以場發射掃描式電子顯微鏡觀察氧化鋯次微粒單元與溶膠形貌發現，不同濃度下的次微粒單元在組裝初期皆為6~8nm，但在顆粒成長後期，次微粒在0.05M濃度成長為6~10nm，在0.2M濃度則成長為6~20nm，且在不同濃度下，每個生長階段次微粒單元的自組裝速率皆不同。不論是次微粒單元自組裝速率、還是次微粒成長變化，兩者皆影響氧化鋯的成長曲線斜率大小，本研究提出不同濃度下氧化鋯的成長模型機制。 關鍵字：二氧化鋯、水熱法合成、成長機制、自組裝、凝結
若您是本文的作者，可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。
- 學位論文
本研究以石化工業中游廠為例，研究「工業廢水回收再利用效益」，主要是回收屬有機廢水的廢水處理工場放流水，及屬無機廢水的冷卻水塔濃縮排放廢水與沖洗廢水，經綜合評估後已實廠為例進行探討，擬定出各種可行方案，以回收至工業冷卻水塔補充用水，而各方案需分別選擇適合的水質來源，其中水質導電度較高及含有大量硫酸根離子之有機廢水，則主要選用超過濾(UF)與逆滲透(RO)回收設備，無機廢水方面則主要選用倒極電透析(EDR)回收設備，水質來源確定後，接著估算出設備容量的需求，並分析各成本，最後以工程經濟學的學理來進行方案的成本分析與可行性分析，選出最佳可行方案。 就本研究最後結果可知，未來水價高於15.4 元/m3，且總產水率維持在64%以上的話，方案三：超過濾(UF)+逆滲透(RO)是最佳的方案，而且方案三可使目前整廠廢水回收率由6.7%，提高至31%，不僅可以降低用水成本，提升企業形象外，更對於未來水資源匱乏的世紀，能提早進行因應。 在工程經濟分析中的變數，確實需要隨時求證與追蹤最新的數據，才能在進行評估的過程得到一個最客觀的結果﹑例如利率與初設成本是會變動的，若不隨時更新，可能就影響判斷的準確性。 石化工業中游廠仍有許多可降低用水成本的方案，如雨水回收再利用、提升製程用水效率及用水管理，但是這些方案需要不同的處理方式，且用途也盡不同，當然也會產生經濟效益，所以當要投資這些方案的時候，亦可以先經過工程經濟的分析，來進行可行性判斷。
- 學位論文
由於全球暖化及地球石油儲藏量即將告竭，世界各研究單位正在積極開發新型乾淨之氫能源，金屬有機架構物(MOFs)是將無機金屬與有機配基搭配鍵結而成的多孔性化合物，具有低密度、高熱穩定性、高比表面積等特性，故對於氫氣儲存頗有潛力。故本研究之主要目的乃探討MOFs之合成方法、特性鑑定及儲氫能力測試，透過XRD、FE-SEM、TGA、BET、FTIR或XANES/EXAFS等貴重儀器進一步分析鑑定結構之性質。 實驗部份主要包括利用不同的金屬硝酸鹽類作為合成原料，提供金屬配位，並可以連接不同之有機配基；合成反應溫度範圍在110~170℃之間，於溶劑狀態下反應，所合成之MOFs稱為Ni2(BDC)2dabco、Cu2(BDC)2dabco、Co2(BDC)2dabco及Zn2(BDC)2dabco。FE-SEM分析結果顯示，顆粒大小分別為5~10、3~9、10~30及4~8 μm之間。最初合成之產物會因含有不純物而不具孔洞性，為了使其產生孔洞性及高比表面積，必須經過高溫煅燒或溶劑清洗之處理程序，以清除孔洞中之有機物雜質而形成孔洞。量測出最高比表面積分別為1,415、923、1,200及1,275 m2/g，並由吸脫附曲線可知M2(BDC)2dabco大多為Type Ι，表示孔洞直徑呈中孔和微孔的分布。XRD圖譜顯示M2(BDC)2dabco具有良好之結晶性；FTIR光譜得知M2(BDC)2dabco因為水氣造成3,000~3,500 cm-1處有譜線加寬之現象；TGA分析結果顯示M2(BDC)2dabco之熱穩定性可達到200~400℃。 應用X光吸收邊緣結構光譜(XANES)及X光吸收邊緣結構光譜分析光譜(EXAFS)，進一步分析Co2(BDC)2dabco及Zn2(BDC)2dabco的精細結構；XANES分析指出Co2(BDC)2dabco及Zn2(BDC)2dabco主要分別為Co(II)及Zn(II)成份；EXAFS數據結果顯示Co2(BDC)2dabco及Zn2(BDC)2dabco第一層之Co-O及Zn-O鍵結之鍵長分別為2.03及2.01 Å，配位數分別為4及3。另以高壓熱重分析儀測量Ni2(BDC)2dabco、Cu2(BDC)2dabco、Co2(BDC)2dabco和Zn2(BDC)2dabco在室溫及450 psig (30 atm)下儲氫量分別為0.26、0.20、0.23和0.25 wt%。氫氣溢流法探討M2(BDC)2dabco與5%之Pt/AC、Pd/AC混合，Pd-AC/Ni2(BDC)2dabco在室溫及450 psig (30 atm)下的儲氫量可提升至0.42 wt%。此外，本研究亦以熱力學推導印證熱力學一致性，吸附熱其主要會影響低壓時的吸附行為，吸附熱的大小會從低吸附量慢慢往高吸附量遞減，M2(BDC)2dabco儲氫之吸附熱在低壓時為4~8 kJ/mol。
若您是本文的作者，可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。
- 學位論文
本研究利用臨溼含浸法製備5 ~ 15 wt.% CuO/Al2O3觸媒，有系統地以NH3選擇性氧化反應(SCO)、探討製備變因對銅基觸媒活性的影響，藉以篩選出最佳製備條件，製備變因包括銅負載量、觸媒煅燒溫度、添加Pt、Ce及Ag等促進劑。並以三段式控溫固定床反應器，進行NH3選擇性氧化反應，探討銅負載量、觸媒煅燒溫度、促進劑、NH3/O2進料流率比及不同流質比對觸媒反應活性的影響，並探討觸媒穩定性。SCO於進料氣體比(NH3 : O2 = 1 ~ 5)及流質比(F/W = 42,000 ~ 63,000 ml h-1 gcat-1)下進行，另以BET、TPR、XRD、XPS、SEM-EDS、XANES、EXAFS與In situ DRIFTS等分析，瞭解其物理特性與表面性質。 於NH3選擇性氧化反應，x% CuO/Al2O3觸媒最適製備條件是銅負載量10 ~ 12%及10% CuO/Al2O3觸媒經550°C煅燒。在製備變因的探討中，本研究發現除了銅負載量外，Cu1+/Cu2+比值扮演重要角色，隨著10% CuO/Al2O3觸媒表面Cu1+/Cu2+比值遞減，觸媒於NH3選擇性氧化反應活性也隨之遞減。經過200小時反應後觸媒仍能保持接近初始的轉化率(100%)與選擇率(96%)，且有不錯的穩定性，顯示CuO/Al2O3觸媒於NH3選擇性氧化反應是一理想的觸媒。10% CuO/Al2O3觸媒添加鈰、白金及銀均能促進反應活性，其中又以銀的促進效果最佳，T90下降至94°C，S90都可維持98%的選擇率。 Al2O3擔體與5 ~ 15% CuO/Al2O3觸媒經550°C煅燒後，分別在無氧(2% NH3/Ar)及有氧(NH3/O2/Ar = 2%/10%/88%)的氣氛下進行In situ DRIFTS光譜分析，間接證明Al2O3擔體表面有較活潑的OH基參與-NH2基與-NH基反應產生NO與NO2；於5 ~ 15% CuO/Al2O3觸媒，觀察到N2H2 (Hydrazine)吸收帶、NH2 (Amide)吸收帶、NH (Imide)吸收帶、HNO (Nitroxyl)吸收帶、 NH3吸附在Al2O3擔體的Bronst acid sites 吸收帶及N2O吸收帶，隨溫度增加，吸收帶減弱，而3733 cm–1吸收帶是屬擔體上的OH基增強，間接證明NH3選擇性氧化與銅負載量有關。此外，將5 ~ 15% CuO/Al2O3觸媒於程溫選擇性氧化反應下進行In situ DRIFTS動態分析，觀察到OH基吸收帶同時增強，間接證明反應過程產生的OH基或H2O與NH3選擇性氧化反應有關。 本研究藉NH3選擇性氧化反應，與XPS、XANES、EXAFS及DRIFTS分析提出5 ~ 15% CuO/Al2O3觸媒觸媒於NH3選擇性氧化反應機制。氧引入時可與-NH基作用而生成中間產物-HNO基，接著中間產物-HNO基再與-NH基作用而產生N2與H2O，或中間產物-HNO基自偶合生成N2O與H2O。同時CuO有促進NH3的氧化作用，而本身CuO可以被還原成Cu2O或Cu0，再經氧的氧化作用回復至原來的CuO狀態。
- 學位論文
於染整工業製程中，包括尼龍、毛織品、棉與蠶絲等製程，每年約可產生70萬噸廢水，並且含有高濃度的污染物質，其色度與化學需氧量(Chemical oxygen demand, COD)皆高，需要處理後排放，才可符合環保規定。在染整業中在染整程序中必須使用染料來將所需的物品染色，但是其廢水所產生色度值卻是超過法令之放流水標準，為符合放流水標準大部分的染整廠都是將次氯酸鈉溶液加入到廢水池內，而添加量都是憑著經驗法則來添加，因此添加不足則會造成放流水色度增加，故本研究即是利用不同之氧化劑二氧化氯來處理染料廢水，使用二氧化氯處理的水被證實不會産生通常用氯氣消毒時易形成的致誘變和致癌的三鹵甲烷（THMs），不會與有機化合物反應而產生溴二氯甲烷(CHCl2Br)、二溴一氯甲(CHClBr2)及三氯甲烷(CHCl3)等形態的有毒致癌物質。 本實驗使用目前市售的二氧化氯溶液，處理染料污染水體的效果，在不同的溫度下反應，藉由紫外光可見光光譜儀和總有機分析儀，來探討二氧化氯的氧化程序與脫色效率，實驗中發現當濃度達到200 ppm與溫度達到40℃時，對染料有最佳之降解效果，去除率依序為Acid Orange 7 > Acid Red 1 > Methylene Orange > Acid Blue 9 > Basic Violet 10，當溫度到達50℃時，則處理效果不佳是因為二氧化氯被破壞而失去其高氧化能力。再經由氣相層析質譜儀、傅立葉轉換紅外光譜儀，鑑定分析處理後之中間產物，並從氣相層析儀分析圖譜中發現二氧化氯與有機物反應都是自由基氧化反應，先將染料共軛雙鍵的斷裂轉化成單鍵，其發色團被破壞而呈現脫色情況，進而將其裂解染料結構，最初特徵ClO2先將苯環與萘環上之-N=N-轉化成單鍵，進而將其裂解染料結構，其中間產物首先是被分解成鈉磺胺與芳香族之中間體與1-氨基,2-萘酚，再進一步氧化，則1-氨基,2-萘酚變成1,2萘酚，繼續降解形成雜環化合物，其中間產物是由苯分解成酸或是乙醛，萘則是分解成苯最後變成醇類，在最初的步驟先降解含氮類的鍵Ar-N=N-Ar，先失去不飽和特性轉換成氫氧根結構，然後再進一步的氧化成-N-N-鍵並與單一苯環或是多環類分開，隨著氧化繼續而將芳香烴破壞使其開環使其轉變成醇類、醛類、含碳類，最後因礦化作用而轉變成二氧化碳與水。為了建立合理的反應機制及反應動力式，故探討在不同濃度染料降解實驗下，發現濃度愈高分解速率愈慢，濃度愈低速率愈快，動力模式則使用簡化的擬一階反應（Pseudo-first-order rate）動力學模式ln(C/Co)=kt，並探討其活化能變化反應，依序為Acid Red 1 > Acid Orange 7 > Methylene Orange > Acid Blue 9 > Basic Violet 10。
- 學位論文
本研究使用聚酯多元醇與異氰酸酯合成出聚胺基甲酸乙酯，再將聚胺基甲酸乙酯與矽油摻混得PU-PDMS的摻合物。以FTIR、 TGA、 接觸角測試、引張強度、 耐水壓與透濕性分析含不同成份異氰酸酯(MDI、Hydrophilic MDI、TDI、IPDI)的聚胺酯結構與矽油摻混物的性質。以聚胺酯/矽油對於尼龍織物進行表面改質，經FTIR分析在摻混合物中有矽油的特徵吸收峰，且接觸角由78±4°提升到122±1°，顯示聚胺酯/矽油改質尼龍織物會改善其表面張力。由機械性質分析結果顯示當增加矽油的含量會提高織物的撕裂強度，當矽油含量越高織物撕裂力最高可達原布約400%的提升，但表面改質尼龍織物僅有些微的引張力強度提升，以及無規則性的引張強度增加。利用水壓測試機分析表面改質的尼龍織物，在矽油含量高於60%時，會導致薄膜成形效果不佳，使得耐水壓特性僅達2000 gw/cm2，以透濕測試機分析表面改質的尼龍織物，矽油含量會影響其表面濕潤性，其中非親水性聚胺酯對於透濕效果沒有任何的影響性，而親水性聚胺酯會因矽油的含量越高導致透濕性質下降。
- 學位論文
本論文著眼於波洛斯凱特觸媒於乙醇與丁醇部分氧化之動力學研究。本研究使用物理與化學方法鑑定觸媒的表面和本體。包括結晶構造判定( XRD )、程溫還原分析( H2-TPR )和程溫氧化分析( TPO )。從TPR及TPO發現，LaMnO3為三種不同B-site波洛斯凱特觸媒(LaMnO3、LaCoO3、LaFeO3)中擁有最好氧化還原特性，而LaMn0.95Pd0.05O3具有比LaMnO3更好的還原與再氧化特性。本實驗利用Mars van Krevelen redox cycle機制建立動力學模型，發現表面反應( surface reaction )為此次實驗的速率決定步驟。由動力學分析發現，LaMnO3為三種不同B-site波洛斯凱特觸媒中擁有最低的活化能這是因為LaMnO3擁有較好氧化還原特性並發現LaMn0.95Pd0.05O3與LaMnO3具有相似的活化能(activation energy);而主要差異在於前因子( preexponential factor )。這是因LaMn0.95Pd0.05O3與LaMnO3有相似之組成與結構。而置換少量Pd所提高的氧化還原特性為前因子差異的主因。
若您是本文的作者，可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。
- 學位論文
膠原蛋白具有良好生物相容性及生物可降解性，因此成為一個理想之天然高分子生醫材料，目前膠原蛋白在組織工程修復應用之型態主要分為水膠與多孔性結構，其中水膠型態膠原蛋白由於無孔洞之結構，較不利於組織的再生；多孔性膠原蛋白可提供良好的組織生長環境，但卻有降解過快之問題。因此針對上述之問題，工業技術研究院提供以高壓氣體與膠原蛋白混合發泡技術，開發出泡沫型態之多孔結構膠原蛋白。 本研究主要探討泡沫型膠原蛋白與傳統水膠型態和多孔性膠原蛋白對組織再生之影響，多孔性膠原蛋白是經由-20℃冷凍後，再以冷凍乾燥法製備成型。在體外測試方面包含分析孔徑大小之差異及比較不同型態對降解速率之影響。在體內測試方面，將三種不同型態之膠原蛋白植入至大鼠皮下，以組織切片染色評估植入後三、七及十四天組織生長之情形。 由掃描式電子顯微鏡觀察結果得知，泡沫型膠原蛋白與多孔性膠原蛋白之孔徑大小分別為166.5 ± 24.2 μm與151.9 ± 26.1 μm，其孔洞大小並無顯著差異(P>0.3)，而在酵素降解測試之結果顯示，多孔性膠原蛋白於六小時後完全被分解，水膠型態與泡沫型膠原蛋白仍有91%與72% 膠原蛋白未被降解。在老鼠皮下植入三天後取樣觀察顯示，發現三種型態之膠原蛋白其周圍組織有些免疫細胞；植入後七天，泡沫型膠原蛋白與多孔性膠原蛋白之外圍孔洞位置均有纖維母細胞生長進入；植入後十四天，泡沫型膠原蛋白與多孔性膠原蛋白孔洞位置均有纖維母細胞生長進入，且有組織再生之情形，但纖維母細胞大部分被阻擋在水膠型態膠原蛋白周圍。 綜合上述實驗結果，泡沫型膠原蛋白具有均勻的孔洞結構與較慢降解之特性，可使組織漸次取代材料，以達到組織再生之目的，因此泡沫型膠原蛋白為組織工程提供一新的研究方向。
若您是本文的作者，可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。
- 學位論文
隨著時代演進，工業發展快速帶給人們富裕的生活，相對於此也帶給地球及環境大量的破壞及汙染，在重視環保的現代來說，如何在處理廢棄物與工業發展之間找尋一個平衡值成為現在最重要的課題。在台灣有許多電弧爐或是煉鋼廠，其每年所產生出大量的固態廢棄物，在其廢棄物依燃燒屬性與收集地點不同所含重金屬成分組成而異，大多數已固化的方式轉化成不同材料，其固化的方式依然會使其中的重金屬溶出。本研究主要探討利用化學還原製備出奈米零價鐵進行吸附還原雙金屬廢液並利用球磨煅燒混合固態廢棄物進行離子交換與長晶成磁氧鐵礦。其結果由精密光譜分析儀器測定奈米零價鐵吸附重金屬及經過球磨煅燒後之變化與結構分析，以達到廢棄物資源再利用之永續經營。 奈米零價鐵處理含重金屬廢水(含鈷Co2+、鎳Ni2+、銅Cu2+及鋅Zn2+)後產物利用球磨法混合氧化鎳或氧化鋅進行高溫煅燒使之離子交換。經過ICP-OES分析在吸附反應中奈米零價鐵會受到pH值與電位差之因素，pH=6時為最佳吸附條件。將吸附後樣品經過球磨混合氧化鋅或氧化鎳後進行高溫煅燒，藉由場發掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)觀察其顆粒大小約略為100 nm，將其樣品利用X光繞射分析儀(XRD)分析發現當2θ=30.2°、35.56°、43.16°及62.92°時有鎳磁氧鐵礦的特徵峰產生；2θ=35.28°、42.92°及56.64°時有鋅磁氧鐵礦的特徵峰產生，其特徵峰會隨煅燒溫度上升而增強。利用化學能譜儀(XPS)分析其樣品表面發現樣品表面的金屬含量會隨煅燒溫度上升而減少，其最佳化煅燒溫度約為800℃。在三種不同廢棄物中，以飛灰的組成較適合作為添加物，添加於吸附後樣品中進行球磨煅燒的實驗，其結果與標準品比較相差不大，說明其飛灰可以代替標準品成為新的添加劑。將其飛灰混合氧化鋅，做其廢棄物改質，其樣品經過煅燒後顆粒大小隨溫度上升由70 nm增加至120 nm，其形狀也由圓球狀轉成柱狀體，而，經過同步輻射X光吸收變原結構光譜分析，奈米零價鐵吸附雙金屬後添加標準品與添加飛灰經過球磨煅燒確實能合成出鋅磁氧鐵礦。由延伸細微結構光譜探討得到其第一層Zn-O之鍵距為2.06及2.00 Å，其相對應之配位數為3.79。
- 學位論文
近幾年來全球暖化問題日益嚴重，使得環保再生能源逐漸被受到重視，各國紛紛開始尋找新的替代能源。其中以生質柴油發展最具規模，然而在生產生質柴油的過程中，隨之也衍生副產物粗甘油的問題，這也使得將粗甘油加值再利用生產高單價的產品成為最熱門的課題。本研究以粗甘油生產多元不飽合脂肪酸如：EPA、DHA，以解決生質柴油所帶來粗甘油過剩的問題。 Schizochytrium limacinum SR21為一可利用甘油生產DHA之異營性微藻，經由本研究之搖瓶試驗後發現以粗甘油為基質培養於培養基2，於30 g L-1之濃度下可得到最大比生長速率為0.71 day-1，細胞乾重可達7.8 g L-1，而以50 g L-1濃度的粗甘油培養則有最佳DHA含量，每克藻中含有157.81 mg之DHA生成。溫度和培養方式對於不飽和脂肪酸合成皆有所影響，以混營培養於25℃最適合細胞生長，細胞乾重可達9.03 g L-1，以混營/異營培養於20℃以及30℃下則有利於DHA累積，分別為233.73 mg g-1、222.87 mg g-1。當培養於20℃，是有利於DHA之累積，約為189.80 ~ 200.16 mg g-1。 在Schizochytrium limacinum SR21之醱酵研究結果發現，於溶氧量控制在50 %，pH不控制下較利於細胞之生長以及DHA的合成。當培養在30℃下，細胞乾重為8.74 g L-1 ，總油脂累積含量可達82.77% ，DHA含量為192.83 mg g-1。培養於25℃下，最大細胞乾重於第120小時可以達到10.16 g L-1，每克粗甘油可的細胞乾重的產率為0.43g g-1；在132小時則是可以得到最佳DHA含量為208.20 mg g-1。
若您是本文的作者，可授權文章由華藝線上圖書館中協助推廣。