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Y型與ZSM-5沸石應用於揮發性有機物之吸脫附特性研究

為了解決steam蒸氣卡便宜的問題，作者黃品豪 這樣論述：

揮發性有機物(Volatile organic compounds)係指在標準狀態下蒸氣壓大於0.1 mmHg之有機物質，因此容易揮發且具有較低的沸點，其不只對於環境有害，也會讓人體產生嘔吐、噁心等不適症狀，某些揮發性有機物更被證實對人體有致癌性，因此如何有效減少揮發性有機物的汙染是當今急需迫切解決的問題。在各種去除方法中，以吸附法擁有高操作彈性、價錢便宜最為廣泛使用，其中又以活性碳最常被當作吸附劑使用，因其吸附能力佳、造價便宜，但其在吸附時容易造成孔洞阻塞，容易吸水，更有自燃等安全上得虞慮。沸石（Zeolite），因其具有獨特的晶體結構、高熱穩定性與表面積等特性，被認為是非常有潛力作為吸附

揮發性有機物的替代材料。本研究利用矽鋁比不同的Y型與ZSM-5型沸石作為吸附劑捕捉代表性揮發性有機物（甲苯、甲基環戊烷、巴豆醛），並將材料做後修飾：包括與鈉、銀、銅、氫離子做離子交換，或者經過酸鹼溶液處理進行介孔製備，同時也合成含鈦之沸石TS-1進行比較，材料以X光粉末繞射鑑定其晶體結構，使用感應耦合電漿質譜分析儀計算其中各元素含量，並利用氮氣吸附-脫附測量表面積以及孔體積，使用掃描式電子顯微鏡鑑定沸石形貌，並以程溫脫附儀進行吸脫附特性的研究。實驗結果顯示，在相同吸附條件下，影響甲苯吸附量的關鍵因素為陽離子含量（矽鋁比），陽離子含量越多，甲苯吸附量越高，但同時也較吸水；次要因素為離子的型式，鈉

離子最對於甲苯與水氣的吸附量最高，氫離子則相反，對於甲苯與水氣的吸附量最低；當矽鋁比相近、離子型式相同時，比較面積的貢獻才會較為明顯，比表面積越大的材料，吸附效果越好。在甲基環戊烷的吸附中，發現到當探針分子與材料孔洞大小相近時，會使分子類似卡在孔洞中的狀況，吸附量提升且不易脫附，如Na-Z120對於甲基環戊烷的吸附量為5.18 wt%，高於其對於甲苯的吸附量3.75 wt%。在巴豆醛的吸附中，我們發現到含有銀、銅、氫離子的Y型與ZSM-5型沸石的吸附的同時會伴隨產生氧化裂解等反應，而TS-1對於巴豆醛僅有單純吸脫附之作用，吸附量約為6 ~ 7 wt%。在經過諸多試驗後，我們也找出在不同條件下適

用之吸附劑：若吸附環境為無水的狀態，適合使用經過鹼處理之Na-Y3B，其對於甲苯與甲基環戊烷的吸附量最高，達到了21.0 wt%與13.8 wt%。而若要在一般含水氣的環境下吸附，則氫離子型式的H-Z120最為適合，因其對於水氣的吸附量非常低，具有30.3的甲苯/水選擇率與44.8的甲基環戊烷/水選擇率。