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餐飲業細懸浮微粒排放與化學成份分析

本研究針對臺灣地區之餐飲業細懸浮微粒進行採樣，參照環境保護署公告之「排放管道中細懸浮微粒(PM2.5)檢測方法(NIEA A212.10B)」與US EPA Method 201A採樣方法，於2012年12月至2013年12月解析不同烹調類型之餐飲業PM2.5排放特性。將採集之樣品進行金屬成份、陰陽離子、碳成份及PAHs元素分析，並建立臺灣地區餐飲業PM2.5排放係數與指紋資料。採樣對象分別為燒烤業、速食業、中式餐廳與其它類別(無明顯烹調特性)，共計8個測點，各測點排放管道排氣溫度介於26~29℃。本研究PM2.5微粒係利用採樣管前端加裝PM2.5旋風分徑器來收集排放管道中之PM2.5微粒，並參照USEPA Method 201A方法將已完成採樣之PM2.5濾紙收集分析。 本研究結果顯示，各類型之餐飲業管道排放中，中式餐廳測得之懸浮微粒質量濃度高於其他類別，各測點之PM2.5濃度介於1.28~13.9 mg/Nm3，不同行業別因烹調方式與防制設備不同，使排放濃度有所差異。各採樣點化學組成方面，金屬成份所佔比例平均為1.38%；陰陽離子所佔比例平均為3.81%；碳成份所佔比例平均為81.1%；PAHs所佔比例平均為0.19%。各類別之PM2.5、金屬成份、陰陽離子、碳成份與PAHs元素之平均排放係數分別以用餐人數與用油量進行計算，其中用餐人數之平均排放係數，燒烤業分別為513、4.00、14.4、217與0.98 mg/client；速食業分別為165、2.10、4.68、68.5與0.25 mg/client；中式餐廳分別為356、3.91、13.6、147與0.30 mg/client；其它類別分別為72、1.93、3.94、29.8與0.13 mg/client。

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使用黑麥草與高羊茅於柴油污染土壤之植生復育

植生復育 (phytoremediation)能有效處理土壤有機污染物，且對環境友善之處理方法。本研究以玻璃盆栽箱 (15×15×25 cm)種植黑麥草 (Ryegrass)或高羊茅 (Tall Fescue)於柴油污染之土壤，種類包括紅壤及沖積土，並以石英砂作為栽培基質之對照組，分為添加及未添加 5%堆肥之處理。以土壤表面劃分九宮格，分上中下層，於中心點添加柴油，使柴油 (TPH)濃度為 10000 mg kg-1，模擬貯油槽破裂之土壤污染場址之植生復育，進行四重複分析，使每一盆有 27種不同柴油濃度範圍進行觀察與分析。種植60天後未添加 5%堆肥地上部柴油濃度為 0.01－0.86 mg kg-1，地下部 0.01－0.96 mg kg-1，而添加5%堆肥後可提昇地上部柴油濃度至 0.04－0.88 mg kg-1，地下部 0.01－1.79 mg kg-1，而其生物濃縮因子 (Bioconcentration factor, BCF)，未添加5%堆肥地上部為 0.00001－0.00026，地下部為 0.00001－0.0024，而添加5%堆肥後升高地上部 BCF值至 0.000024－0.00028，地下部降低至 0.00004－0.0006。菌根之生長黑麥草菌根較細而高羊茅較粗，生長狀況高羊茅優於黑麥草，酸性土壤會抑制菌根之生長，而添加堆肥有助於菌根之生長。未種植草種柴油污染土壤之自然降解 (natural degradation) 60天後柴油污染土壤能達到 5－20%之降解率。柴油污染土壤種植草種可達到 10－50%之降解率。柴油污染土壤添加土重 5%之堆肥再種植黑麥草或高羊茅，可提昇柴油污染土壤之柴油降解率，可達 30－80%。總菌落數隨著土壤柴油污染濃度增加而增加，未添加堆肥且未種植草種菌落數為 1×103－2×105 CFU g-1，未添加種植草種為 4×103－4.2×105 CFU g-1，添加並種植為 6×103－8.8×105 CFU g-1 。根圈土壤水溶性酚類香草酸 (vanillic acid)也是隨者土壤柴油污染濃度增加而增加，未添加堆肥且未種植草種之柴油污染土壤中水溶性酚類香草酸濃度為 0.06－0.6 μg vanillic acid g-1 dry soil，未添加堆肥但種植草種為 0.13－3.5 μg vanillic acid g-1 dry soil，添加堆肥並種植草種為 1.5－7.5 μg vanillic acid g-1 dry soil。由相關試驗發現種植高羊茅與黑麥草能夠提升柴油污染土壤之降解率，而高羊茅對柴油污染土壤有較高的耐受程度。沖積土之土壤環境較適合黑麥草與高羊茅之生長，而紅壤為強酸性土壤，植生質量紅壤較沖積土者低，石英砂作為對照組，生長狀況較差植體對柴油之累積量沖積土大於紅壤，紅壤大於石英砂。但是BCF中可看出降解率主要依靠根際降解，而非植物累積，因為土壤降解率越高，其BCF值相對降低，表示植體累積效率不及土壤降解效果。添加堆肥能夠提高植生質量與植體內之柴油濃度，同時增加根圈土壤之總菌落數與水溶性酚類香草酸之濃度，進而提高土壤柴油之降解率。

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鈦基金屬氧化物電極製備及電催化處理染料廢水

本研究使用熱分解法，藉由銥、鉭兩種不同金屬溶液製備鈦基金屬氧化物電極，使用製備好之電極電催化甲基橙染料廢水。首先，經由不同的實驗控制變因(如金屬溶液配方、金屬溶液塗覆層數及煅燒溫度) 以來探討是否製備出最佳鈦基金屬氧化物電極；製備出最佳電極後再經由不同的實驗控制變因(如電壓、循環水溫、硫酸鈉濃度及染料廢水濃度)探討最佳電催化甲基橙染料廢水參數。 本研究結果顯示，鈦基金屬氧化物電極最佳強化壽命試驗為銥、鉭金屬溶液莫耳比7：3、塗覆層數8層及以450℃煅燒者；最佳電催化染料廢水參數為電壓6 V、循環水溫40℃、電解質硫酸鈉濃度2 g/100ml及甲基橙染料廢水濃度10 mg/L。

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雙酚A與有機廢棄物共消化產物再利用評估

本研究探討雙酚A與有機廢棄物批次式厭氧消化影響，針對不同濃度的影響以及消化產物的再利用評估：根據本研究結果顯示，批次式厭氧消化，污泥活性與BPA濃度成反比，濃度越低被抑制效果越差，BPA濃度10 ppm產氣量以幾乎與控制組相同，有研究顯示BPA與有機固體廢棄物共消化使用半批次進出有機固體廢棄物基質，持續操作以後，BPA濃度10、100 ppm可促進污泥活性1~2.46倍(吳，2013)，但本研究使用批次試驗則無促進反應產生。發芽試驗結果顯示，純污泥500 ppm發芽速率最快，根據產氣量活性趨勢判斷，因500 ppm之污泥活性遭到抑制，有機物消耗量降低，造成最終消化產物有機物含量較其他濃度高，而造成發芽率之影響。

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有機廢棄物微生物電解電池之最佳化產氫研究

由於工業革命帶動經濟的快速成長，同時伴隨著能源快速消耗，全球有80％的能源使用是來自化石燃料，造成空氣中的二氧化碳濃度不停攀升，衍生出全球溫室效應及氣候變遷等問題。因此尋求一種替代能源可以同時解決能源需求與減少二氧化碳排放等研究與應用，成為一個重大的議題。而在各種替代能源中，氫氣被視為最潔淨之能源，主要是因為氫氣具備永續供應及高熱能等特性，對環境不會造成傷害。其製造可經由生質物轉換取得，並利用微生物暗醱酵代謝機制將有機物質分解為二氧化碳，同時獲得較高純度的氫氣。 本研究利用有機廢棄物（都市固體廢棄物、都市污泥與廚餘）進行微生物電解電池基質最佳產氫效能之研究探討。 本研究厭氧污泥經熱處理或酸處理可達到分離產氫優勢菌群，抑制甲烷菌群，以達到氫氣成分比例的提升。將熱處理（100℃，1小時）之污泥以有機合成垃圾基質馴養至每日產氣量穩定後再配置類似人類生活的合成垃圾加以馴養後，再以文獻指出之最佳產氣電壓0.6V（Liang et al.,2011）進行微生物電解電池之不同極板配置去實驗測試產氫效率，並觀察每日產氣量、厭氧基本監測參數（pH、ORP、EC、SAL）、厭氧參數分析（COD、TS/VS、鹼度揮發酸）。 單槽式微生物電解電池工作體積為4公升，進料量依照固體物停留時間 （Solid retention time, SRT） 20天為200 mL d-1合成垃圾基質，出料之消化產物進行各項參數分析；結果顯示，在MEA以及PEM等不同電極配製下，其產氣量分別為36500mL及28000mL，而整體氫氣濃度也因為添加電壓後有顯著的提升，其MEA在未加電壓前最高氫氣含量為27.408%，在添加電壓後最高氫氣含量為52.7805%；PEM在未加電壓前最高氫氣含量為27.3564%，在添加電壓後最高氫氣含量為37.4553%。

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有機農業廢棄物應用於能、資源再利用推展之研究

農業可利用之生質資源有農、林、漁、牧業之有機廢棄物與廚餘等，此大量之有機生質能源可經熱處理與生物處理，可轉換成可利用之蒸氣、電力與甲烷與氫氣能源，有機廢棄物部份可用物質則加以回收利用。適合台灣的有機廢棄物處理方式，應是將其回收進行厭氧消化處理，以達到減量與回收能源之目的。因此有機廢棄物如廚餘、農業廢棄物及污水下水道污泥等都是十分適合的共消化對象。有機廢棄物厭氧醱酵過程，所產生之氣體中約有65%為甲烷氣，因此，近幾年來世界各為紛紛興建有機廢棄物生物厭氧醱酵處理廠。國外已有許多有機固體廢棄物厭氧消化處理廠，有機廢棄物進行分選、破碎與前處理後，進行厭氧醱酵，所產生之氣體可供瓦斯燃料或燃燒發電，以及廢棄物堆肥於國內做為肥料使用之效益評估，德國慕尼黑為世界最成功回收應用計畫之例子。 本研究將建立一套有效處理有機固體廢棄物且能源化及資源化之方法，實驗將以廚餘、都市污泥、都市廢棄物與農業廢棄物等作為實驗材料，以500 mL之厭氧反應槽進行並將依固體物停留時間進行進料與出料半連續式實驗，每日將監測產氣量、pH、氧化還原電位(ORP)、導電度(EC)、鹽度(Salinity)、總固體物TS與揮發性固體物VS等各項物理化學參數。 本研究將農業有機固體廢棄物細分為:稻殼、稻稈、花卉殘渣、果菜殘渣、牡蠣殼、漁業殘渣、禽畜糞、禽畜殘渣八大項，分別以單一或以混和方式進行批次厭氧消化實驗，並以污水廠之厭氧污泥作為有機物之基質。厭氧處理模廠進料量將以過去研究所獲得的較佳組合SRT 20天進行實驗與進料濃度的調整。研究發現，於八種有機固體廢棄物中以禽畜殘渣作為厭氧槽之基材，其產氣效率最為顯著70天可產2868 mL之氣體產量，平均可產40.97 mL，其遠高於實驗中另外7種有機固體廢棄物，並且，於70天實驗結束後仍可維持均值之產氣量。pH值方面，介於6.5 ~ 7.5之間為有助於微生物生長之環境，而禽畜殘渣雖有酸化之現象，但實驗中所加入之基質為弱鹼性，其可將pH值穩定於6.6 ~ 7.4 之間，為微生物有益生長之範圍。比較8種有機固體廢棄物後，以禽畜殘渣之產氣量最高且穩定，pH值也可維持於微生物有益之生長環境，故以禽畜殘渣作為厭氧消化槽主要基質之可行性較高。

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陰極電子接受者濃度變化對廚餘微生物燃料電池產電效益影響之研究

微生物燃料電池 (Microbial Fuel Cells, MFC) 是利用生物降解之有機物轉換成電能的方法，並以不同之電子接受者提高產電效率，本研究利用陰極需要氧化還原之特性，利用市面上常用且對環境污染較低之氧化劑作為雙槽MFC陰極之電子接受者增加產電效益。本研究將比較陰極加入鐵氰化鉀、高錳酸鉀、高鐵酸鉀不同濃度(0.1M、0.01M、0.001M)的產電效益(電壓V、功率密度mW/m2)比較，並每日進出廚餘基質75mL，並監測基本參數pH值、氧化還原電位(ORP)、導電度(EC)、鹽度(SAL)，每週監測總固體物(TS)、有機揮發性固體物(VS)並計算其庫倫效率比較。 從研究成果得知使用濃度0.1 M之高錳酸鉀做為微生物燃料電池可產生最高1.091 V的電壓及功率密度238.5 mW/m2、庫倫效率33.29%，是本研究實驗出最佳之電子接受者與濃度配置，VS去除率對於整體微生物電解電池功率密度、電壓、庫倫效率有相當顯著的影響，本研究發現VS去除率高達80%時將會提升功率密度及電壓。

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電解氧化法降解氨氮廢水之研究

隨著社會的快速發展與進步，人們所排入水體中的含氮污染物種類與數量不斷快速增加，為了防止水體的優養化，對於含氨氮廢水必頇進行有效的處理。本文研究使用石墨板作為電極板，以電化學氧化法，降解水中的氨氮污染物。電解氨氮廢水過程中，無氯離子時，氨氮無降解的效果；而氯離子含量越高，氨氮降解效果越好。電壓的高低，影響氨氮的降解速率。電壓越高，降解速度越快，反應時間也越短；但隨著電壓增高，電能的損耗也越多。將廢水調整不同的pH值，呈現酸性時，氨氮降解很緩慢；高pH鹼性時，有利於氨氮的降解。電極板間距過大或過小，皆會使電阻增大而影響氨氮降解速率。不同的溫度和氨氮濃度，對氨氮的降解速率影響不大。

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回收廢二次鋰電池有價金屬

國內目前營運中的廢電池回收廠僅處理鋅錳電池與鹼錳電池，回收的鋰電池係採境外輸出處理。以往化學沉澱法應用在新型三元系鋰電池回收時，因鈷、鎳、錳三金屬共沉澱，導致回收金屬資源之純度與價值大減。因此本研究探討三元系廢二次鋰電池正極材料之最佳回收再生技術參數，各項回收程序之最佳參數項目，包括浸漬液種類、萃取液pH值、反萃液pH值、操作溫度、時間等。 本研究結果顯示：浸漬酸溶提取金屬時加入雙氧水，協同硫酸對金屬氧化物中金屬的溶出有很大的幫助，提高溫度可促進硫酸對金屬氧化物中金屬的溶出，最佳操作參數為正極材料浸入1 g：25ml之4.0N H2SO4，加熱50±5℃攪拌3hr，並每小時添加1%硫酸體積的雙氧水(35%)。 以D2EHPA萃取錳欲回收高純度物質需操作於低萃取率，而高萃取率則會造成低純度的回收物。經三次循環萃取反萃，錳萃取率由54%逐次提升至80%及94%，最佳的操作參數pH值為2.5。 以HEHEHP萃取鈷時，鎳可能同時被萃取出來，因此進行第一次萃取時pH值為4.5，第二次時pH值為3.5，經兩次循環萃取反萃，鈷萃取率由89%逐漸提升至96%。

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石墨烯複合二氧化鈦光電催化降解染料之研究

本研究以超音波輔助Hummers法製備氧化石墨烯，以循環伏安法進行氧化石墨烯的電沉積，並還原於二氧化鈦奈米管陣列膜上，製備出石墨烯複合二氧化鈦奈米管陣列膜。用不同光源作比較，以光電催化進行染料溶液去除效率之影響研究，並且以開路電壓，閉路電流，交流阻抗進行電化學分析。本研究結果顯示石墨烯複合二氧化鈦奈米管陣列膜在紫外光照射下，其染料降解效率比二氧化鈦奈米管陣列膜效果佳；外加偏壓1 V下，加入0.1 M的氯化鉀溶液，有最佳的光電催化降解效率；在甲基橙溶液濃度提高至30 mg/L下仍有良好的降解效率。相對於二氧化鈦奈米管陣列膜，石墨烯複合二氧化鈦奈米管陣列膜之光電流有提升，與染料降解效率之提升相呼應，証實石墨稀複合之二氧化鈦奈米管陣列膜可提升整體反應效率。同樣地，甲基橙溶液的可見光光催化與光電催化反應顯示，石墨烯複合二氧化鈦奈米管陣列膜，比二氧化鈦奈米管陣列膜的催化能力強。