三種自製非甲烷總碳氫分析儀系統改良並應用於煙道及周界監測

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Title:	三種自製非甲烷總碳氫分析儀系統改良並應用於煙道及周界監測
Authors:	孫振原;Sun, Chen-Yuan
Contributors:	化學學系
Keywords:	非甲烷總碳氫化合物;流動注射法;逆吹法;火焰離子化器;total non-methane hydrocarbon;flow injection;back-flush;flame ionization detector
Date:	2024-09-25
Issue Date:	2024-10-09 15:29:07 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學
Abstract:	本研究目的為改良本實驗室參照國家環境研究院所公告之標準方法NIEA A758.70B、NIEA A723.75B、NIEA A740.10C所開發之三種監測非甲烷總碳氫化合物 (Non-Methane Hydrocarbon, NMHC) 的分析技術，希冀本研究開發的儀器效能、穩定度、準確度、便利性等功能可以勝於一般商業型儀器，並實際應用於現場檢測。研究主要分為三個部分，第一部分為改良NIEA A758.70B連續進樣高濃度排放管道可能導致觸媒毒化或快速老化的問題，使用樣品迴圈 (Sample Loop) 批次進樣的流動注射法 (Flow Injection)，可適用於排放管道連續監測。對於儀器軟體 (如：數據層析軟體)、硬體 (如：訊號放大版、溫控器等) 進行改良，建立儀器系統之參數，按照NIEA A758.70B標準方法規範，建立其品保品管規範，例如相對標準偏差 (RSD < 5%) 與方法偵測極限 (MDL < 0.05 ppm) 等，並在實驗室做模擬實測，未來希冀將此儀器實際應用於實際工廠排放管道之連續檢測。第二部分為改良NIEA A740.10C周界觸媒法非甲烷總碳氫分析技術，對於硬體 (如：增加質量流量控制器) 及軟體 (如：檢量線計算公式) 進行改良，使儀器的穩定度得到改善。加裝質量流量控制器 (MFC) 改善原先使用限流管導致流量跳動問題，並對於MFC進行控溫，使MFC可在穩定的溫度下作用。再者，因為儀器甲烷及總碳氫檢量線使用單一零點，導致低濃度容易出現負值，改用甲烷及總碳氫分別檢量，大幅減少扣除後非甲烷總碳氫濃度的負值產生，也讓每日查核趨於一致，增加數據有效率。第三部分為改良NIEA A723.75B所開發的自製逆吹法非甲烷總碳氫分析儀，搭配自動採樣裝置，應用於工業廠區排放管道的非甲烷總碳氫連續監測，除了探討工廠煙道排放氣體、空氣污染防制設備效能及其削減率，更驗證逆吹法在排放管道高濃度非甲烷總碳氫濃度長期監測下，仍符合方法規範，確認技術的可信度。另外，更使用採樣袋採集排放管道樣品，以GC/MS分析確認排放污染樣品成分，建立排放管道各別物種分析方法，有助於釐清各產業實際排放物種及濃度。本研究目的為改良本實驗室參照國家環境研究院所公告之標準方法NIEA A758.70B、NIEA A723.75B、NIEA A740.10C所開發之三種監測非甲烷總碳氫化合物 (Non-Methane Hydrocarbon, NMHC) 的分析技術，希冀本研究開發的儀器效能、穩定度、準確度、便利性等功能可以勝於一般商業型儀器，並實際應用於現場檢測。研究主要分為三個部分，第一部分為改良NIEA A758.70B連續進樣高濃度排放管道可能導致觸媒毒化或快速老化的問題，使用樣品迴圈 (Sample Loop) 批次進樣的流動注射法 (Flow Injection)，可適用於排放管道連續監測。對於儀器軟體 (如：數據層析軟體)、硬體 (如：訊號放大版、溫控器等) 進行改良，建立儀器系統之參數，按照NIEA A758.70B標準方法規範，建立其品保品管規範，例如相對標準偏差 (RSD < 5%) 與方法偵測極限 (MDL < 0.05 ppm) 等，並在實驗室做模擬實測，未來希冀將此儀器實際應用於實際工廠排放管道之連續檢測。第二部分為改良NIEA A740.10C周界觸媒法非甲烷總碳氫分析技術，對於硬體 (如：增加質量流量控制器) 及軟體 (如：檢量線計算公式) 進行改良，使儀器的穩定度得到改善。加裝質量流量控制器 (MFC) 改善原先使用限流管導致流量跳動問題，並對於MFC進行控溫，使MFC可在穩定的溫度下作用。再者，因為儀器甲烷及總碳氫檢量線使用單一零點，導致低濃度容易出現負值，改用甲烷及總碳氫分別檢量，大幅減少扣除後非甲烷總碳氫濃度的負值產生，也讓每日查核趨於一致，增加數據有效率。第三部分為改良NIEA A723.75B所開發的自製逆吹法非甲烷總碳氫分析儀，搭配自動採樣裝置，應用於工業廠區排放管道的非甲烷總碳氫連續監測，除了探討工廠煙道排放氣體、空氣污染防制設備效能及其削減率，更驗證逆吹法在排放管道高濃度非甲烷總碳氫濃度長期監測下，仍符合方法規範，確認技術的可信度。另外，更使用採樣袋採集排放管道樣品，以GC/MS分析確認排放污染樣品成分，建立排放管道各別物種分析方法，有助於釐清各產業實際排放物種及濃度。 ;This study aims to improve three types of analyzers for online total hydrocarbon (THC) and CH4 measurements developed in the laboratory, hoping that the stability, accuracy, and precision of these analyzers can rival those of commercial ones. This thesis can be primarily divided into three parts. The first part involves improving the flow injection method using a sample loop to quantify sample aliquots for continuous analysis. Improvements were made for both the hardware and software in accordance with the NIEA A758.70B standard method announced by the National Environmental Research Academy. Both relative standard deviation (RSD < 5%) and method detection limits (MDL < 0.05 ppm) were assessed for CH4 and THC. The analyzers underwent simulated testing in the laboratory, with the aim to eventually apply them for monitoring flue gas from factories’ smokestacks. The second part involves the improvement of the performance of the catalytic hydrocarbon analyzer in accordance with the method of NIEA740.10C. Both hardware and software were upgraded to enhance the stability of the analyzer. The addition of a mass flow controller (MFC) helped address the flow instability issue. Avoiding the MFC from excessively high temperatures within the analyzer also helped stabilize the signals. Additionally, software modifications were made to address the issue of negative values in non-methane total hydrocarbons (NMHC) by altering the software algorithm to reduce the occurrence of negative values. The third part addresses the employment of the back-flush THC analyzer (NIEA 723) with an automatic sampling device for continuous monitoring of NMHC and CH4 from a smokestack of a local factory. Finally, the detailed chemical composition of NMHC was analyzed using GC/MS (Gas Chromatography/Mass Spectrometry).
Appears in Collections:	[Graduate Institute of Chemistry] Electronic Thesis & Dissertation

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