煙道氣揮發性有機化合物連續監測方法開發

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：20

、訪客IP：18.222.119.148

姓名

林崴涓(Wei-Chuan Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學學系

論文名稱

煙道氣揮發性有機化合物連續監測方法開發

相關論文

★ 有機薄膜電晶體材料三併環及四併環噻吩衍生物之開發	★ 以逆吹式氣相層析法分析氣體成份
★ 氣相層析法應用於工業排放連續監測	★ 自製新型除水及熱脫附濃縮裝置用於GC/MS線上分析揮發性有機汙染物
★ 觸媒式非甲烷總碳氫分析儀開發與驗證	★ 自製除水器及熱脫附儀用於線上GC/MS/FID揮發性有機污染物之分析
★ 大氣及水樣中揮發性有機氣體自動化分析技術之建立及應用	★ VOC前濃縮與預警系統之建構
★ 建立自動化甲烷連續量測系統與其在指示大氣輻射冷卻之應用	★ 臭氧前趨物連續監測與臭氧生成之光化學探討
★ 以近連續方式量測空氣中甲烷與異戊二烯及其生成之季節性探討	★ 自行架設光化學測站與商業化儀器平行比對及所得資料初步分析
★ 近地表臭氧前驅物分析之前濃縮技術改良	★ 自動化噴霧捕捉分析系統之建立與研究
★ 大體積固相微萃取水中揮發性有機污染物	★ 空氣中有機污染物自動分析技術之開發研究壹﹑碳沸石多重床與中孔徑矽沸石之氣體吸附特性研究貳﹑有機污染物垂直探空光化研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

至系統瀏覽論文 ( 永不開放)

摘要(中)

本研究針對煙道氣中的揮發性有機化合物(volatile organic compounds, VOCs)，以氣相層析儀搭配火焰離子偵測器(gas chromatography/flame ionization detector, GC-FID)，開發兩種連續自動監測系統(continuous emission monitoring systems, CEMS)。
第一部分的CEMS方法開發，係針對煙道氣中的非甲烷總碳氫化合物(total non-methane hydrocarbon, tNMHC)。以填充管柱(packed columns)與逆吹設計(back-flush)，在恆溫下將甲烷與其他高沸點之VOC分離，可依序獲得總碳氫(total hydrocarbon, THCs)與甲烷濃度，再以扣除方式獲得tNMHC濃度，每次分析僅需2.5分鐘。逆吹的設計目的在於可避免高沸點物質在恆溫150℃的分析管柱中殘留；在系統數據方面：多點檢量線之線性常數(R2)達0.999，精密度(RSD)可在1.07%以下。
而本研究第二部分，則係針對煙道氣中13種有害空氣污染物(hazardous air pollutants, HAPs)，使用一不具極性之60公尺毛細管柱進行分離，且運用逆吹將煙道內可能存在高沸點、黏滯性物種排出分析管柱；相關數據方面：多點校正相關係數R2在0.995以上；回收率可達85%以上；精密度RSD值則在4.09%以下；偵測極限0.06 ppm以下。
兩CEMS方法皆在工廠進行穩定性與適用性之實測；本研究的tNMHC方法亦與現行之標準方法(NIEA 723.73B)進行比對，發現本研究於半導體廠之實場測試中，甲烷的定量表現能比現行之標準方法更為精確。

摘要(英)

Two gas chromatographic (GC) methods equipped with flame ionization detection (FID) were developed in this study to serve as continuous emission monitoring systems (CEMS) to measure volatile organic compounds (VOCs) in stack gas.
The first method of CEMS is aimed at measuring the total amounts of non-methane hydrocarbons (dubbed tNMHCs) in stack gas. The method adopted packed columns and the back-flush design at isothermal oven temperature to separate methane from higher boiling VOCs. Within each analysis of 2.5 minutes, the concentrations of total hydrocarbons (THCs) and methane were alternatively obtained. Subsequently, the concentration of tNMHCs was obtained by subtracting the methane concentration from the THC concentration. The back-flush mechanism prevented high-boiling residues from accumulating in the analytical column at the isothermal oven temperature of 150℃, which is a highly desirable feature operated in CEMS mode. The test of quality assurance gave rise to the linearity of 0.999 (R2) from multi-point calibration and the precision better than 1.07% for tNNMHCs.
The second method of CEMS targets 13 individual VOCs in stack gas, which are categorized as hazardous air pollutants (HAPs) due to their toxicity. A 60 m long capillary column of 100% polydimethylsiloxane and an optimized temperature program was employed for base-line separation of the 13 target compounds. For CEMS consideration, back-flush was adopted to flush out high-boiling residues within each analysis. The quality assurance test gave rise to the linearity (R2) of better than 0.995, recovery higher than 85%, precision better than 4.09% and detection limits lower than 0.06 ppm.
Both of the two CEMS methods were also tested in the factories for robustness and applicability. For the tNMHC method, inter-comparison with an existing method (NIEA 723.73B) demonstrated that our tNMHC method out-performed the existing method by more accurately measure methane in stack gas from a semiconductor factory.

關鍵字(中)

★ 氣相層析
★ 非甲烷總碳氫
★ 有害空氣污染物

關鍵字(英)

★ gas chromatography
★ non-methane hydrocarbons
★ hazardous air pollutants

論文目次

摘要 i
Abstract iii
謝誌 v
目錄 vii
圖目錄 x
表目錄 xv
第一章、前言 1
1-1 研究緣起 1
1-2 國內相關法規與排放情況 5
1-3 VOCs量測方法整理 12
1-4方法回顧 16
1-5 採樣方法 24
1-6 研究動機 29
第二章、甲烷與非甲烷總碳氫應用 32
2-1 連續自動監測系統 32
2-2 方法概要 35
2-2.1 自動化控制介面 39
2-2.2 閥件介紹 41
2-2.3 管柱選擇 43
2-3 逆吹時機判斷 49
2-4 系統數據 51
2-4.1 精密度與準確度 51
2-4.2 水氣影響 56
2-4.3 空白實驗 59
2-4.4方法偵測極限 60
2-5 煙道氣連續監測 63
2-6 與觸媒方法平行比對 68
2-6.1 觸媒方法與本方法比測室內空氣 70
2-6.2 碳氫化合物濃度比對 74
2-6.3 含氧烴事件比對 78
2-7 小結 83
第三章、13種有害空氣污染物應用 84
3-1 方法建置 84
3-2 分析條件 90
3-2.1管柱選擇 90
3-2.2分析條件最佳化 97
3-3 系統數據 100
3-3.1 準確性與精密度 100
3-3.2 水氣影響 105
3-3.3 空白實驗 107
3-3.4方法偵測極限 109
3-4 煙道氣線上連續監測 112
3-4.1 實場連續分析 112
3-4.2 與離線方法比對 118
3-5 小結 121
第四章、總結 123
第五章、參考文獻 124
附錄
A. 甲烷與非甲烷總碳氫方法開發管柱選擇沿革
B. 甲烷與非甲烷總碳氫應用三點檢量線結果
C. 甲烷與非甲烷總碳氫應用商業化管柱測試資料
D. 甲烷與非甲烷總碳氫系統方法用於中國層析儀數據
E. 甲烷與非甲烷總碳氫含氧烴比對

參考文獻

[1]Ryerson, T., et al., Science, 2001. 292(5517), 719-723.
[2]Baird, C. and M. Cann, Environmental chemistry. Fifth ed. 2012: Macmillan.
[3]Organization, W.H., Health risks of ozone from long-range transboundary air pollution. 2008: WHO Regional Office for Europe.
[4]Nguyen, K. and D. Dabdub, Aerosol Science & Technology, 2002. 36(5), 560-572.
[5]McMurry, P.H., M.F. Shepherd, and J.S. Vickery, Particulate matter science for policy makers: A NARSTO assessment. 2004: Cambridge University Press.
[6]Gelencsér, A., et al., Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012), 2007. 112(D23).
[7]Ng, N.L., et al., Atmos. Chem. Phys., 2007. 7(14), 3909-3922.
[8]Kroll, J.H. and J.H. Seinfeld, Atmospheric Environment, 2008. 42(16), 3593-3624.
[9]Kleindienst, T., et al., Atmospheric Chemistry and Physics, 2012. 12(18), 8711-8726.
[10]Wang, S., et al., Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2013. 118(2), 507-519.
[11]Huang, R.-J., et al., Nature, 2014. 514(7521), 218-222.
[12]Anderson, J.O., J.G. Thundiyil, and A. Stolbach, Journal of Medical Toxicology, 2012. 8(2), 166-175.
[13]Hu, D. and J. Jiang, Journal of Environmental Protection, 2014.
[14]行政院環境保護署環署, 揮發性有機物空氣污染管制及排放標準, 中華民國102年1月3日.
[15]Wang, J.-L., et al., Atmospheric Environment, 2013. 79(0), 369-379.
[16]Chang, C.-C., et al., Atmospheric Environment, 2014. 99(0), 298-308.
[17]中華民國行政院環境保護署. 空氣污染排放量TEDS 8.1. 2015/06/12; Available from: http://teds.epa.gov.tw/new_main2-0-1.htm.
[18]Chen, S.-P., et al., Atmospheric Environment, 2014. 90, 33-42.
[19]Kansal, A., Journal of hazardous materials, 2009. 166(1), 17-26.
[20]中華民國行政院原境保護署, 空氣污染防制法, 民國101年12月19日修正.
[21]中華民國行政院原境保護署, 固定污染源空氣污染防制費收費費率, 民國101年6月4日修正.
[22]中華民國行政院原境保護署, 空氣污染防制法, 民國102年3月29日修正.
[23]中華民國行政院原境保護署, 空氣污染防制費收費辦法, 民國101年9月6日修正.
[24]行政院環境保護署環署，「空氣污染防制總檢討
The annual report of air pollution control in Taiwan (R.O.C)」，民國102年.
[25]中華民國行政院原境保護署. 空汚費徵收結果. 空氣品質改善維護資訊網民國103年10月31; Available from: http://air.epa.gov.tw/stationary/AirFee-index-63.aspx.
[26]蘇源昌，「自動氣相層析質譜儀於揮發性有機化合物之分析技術與應用」，中央大學化學系學位論文，2011.
[27]Heck, R.M. and R.J. Farrauto, Catalytic air pollution control: commercial technology. Third ed. 2009: John Wiley & Sons.
[28]Lindinger, W., A. Hansel, and A. Jordan, International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, 1998. 173(3), 191-241.
[29]Smith, D. and P. Španěl, Mass Spectrometry Reviews, 2005. 24(5), 661-700.
[30]廖偉呈，「空氣中有機污染物質譜監測技術開發與應用」，中央大學化學系學位論文，2015.
[31]McEwen, D., Analytical Chemistry, 1966. 38(8), 1047-1053.
[32]USEPA，「Method 25—Determination of Total Gaseous Non-methane Organic Emissions as Carbon」，1997.
[33]USEPA，「Method 25.1-Determination of total gaseous non-methane organic emissions as carbon」，1997.
[34]Maris, C., et al., Atmospheric environment, 2003. 37, 149-158.
[35]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中總有機氣體檢測方法－火燄離子分析儀 (NIEA A433.71C) 」，民國89年.
[36]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「非甲烷有機氣體排放量測定方法（以碳為基準） (NIEA A718.10C) 」，民國84年.
[37]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中總碳氫化合物及非甲烷總碳氫化合物含量自動檢測方法－線上火燄離子化偵測法 (NIEA A723.73B) 」，民國100年.
[38]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「空氣中總碳氫化合物自動檢測方法 (NIEA A740.10C) 」，民國103年.
[39]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中氣態有機化合物檢測方法－採樣袋採樣/氣相層析火焰離子化偵測法 (NIEA A722.75B) 」，民國102年.
[40]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「空氣中揮發性有機化合物檢測方法－不銹鋼採樣筒／氣相層析質譜儀法 (NIEA A715.15B) 」，民國103年.
[41]Sampling and Analysis of Gases and Vapours [Air Monitoring Methods, 2009], in The MAK-Collection for Occupational Health and Safety. 2002, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
[42]USEPA，「Compendium Method TO-14A Determination Of Volatile Organic Compounds (VOCs) In Ambient Air Using Specially Prepared Canisters With Subsequent Analysis By Gas Chromatography」，1999.
[43]USEPA，「Compendium Method TO-15 Determination Of Volatile Organic Compounds (VOCs) In Air Collected In Specially-Prepared Canisters And Analyzed By Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS)」，1991.
[44]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中C5-C10非極性氣態有機物檢測方法－採樣袋採樣／氣相層析質譜分析法 (NIEA A734.70B) 」，民國96年.
[45]USEPA，「Compendium Method TO-17 Determination of Volatile Organic Compounds in Ambient Air Using Active Sampling Onto Sorbent Tubes」，1999.
[46]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「空氣中揮發性含鹵素碳氫化合物檢驗方法－以Tenax-TA吸附劑採樣之氣相層析法 (NIEA A714.11C) 」，民國100年.
[47]王介亨，「心切技術應用於二維氣相層析揮發性有機化合物分析-概念設計與應用」，中央大學化學系學位論文，2008.
[48]戴順育，「氣相層析技術應用於揮發性有機化合物分析方法中熱脫附行為之診斷」，中央大學化學系學位論文，2014.
[49]SigmaAldrich. Adsorbents. 2015; Available from: http://www.sigmaaldrich.com/analytical-chromatography/analytical-products.html?TablePage=20049121.
[50]USEPA，「METHOD 18 - MEASUREMENT OF GASEOUS ORGANIC COMPOUND」，2001.
[51]EPA, A.，「Emission Testing Methodology for Air Pollution」，2012.
[52]ASTM, D6420 - 99(2010) Standard Test Method for Determination of Gaseous Organic Compounds by Direct Interface Gas Chromatography-Mass Spectrometry. 2010.
[53]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中二氧化硫抽取式自動檢測方法－非分散性紅外光法、紫外光法、螢光法 (NIEA A413.74C) 」，民國98年.
[54]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中二氧化碳自動檢測法－NDIR法 (NIEA A415.72A) 」，民國98年.
[55]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中氧自動檢測方法－儀器分析法 (NIEA A432.73C) 」，民國98年.
[56]中華民國行政院原境保護署環境檢驗所，「排放管道中氮氧化物自動檢測方法－儀器分析法 (NIEA A411.74C) 」，民國100年.
[57]中華民國行政院原境保護署, 固定污染源空氣污染物連續自動監測設施管理辦法, 民國92年.
[58]USEPA. 40 CFR Part 60 Available from: http://yosemite.epa.gov/r9/r9nsps.nsf/ViewStandards?ReadForm.
[59]USEPA. Acid Rain Program. Available from: http://www.epa.gov/AIRMARKETS/programs/arp/index.html.
[60]USEPA. NOx Budget Trading Program. Available from: http://www.epa.gov/airmarkets/programs/nox/index.html.
[61]Hildmann, F., G. Kempe, and K. Speer, J Sep Sci, 2013. 36(13), 2128-35.
[62]Fett, E., Analytical Chemistry, 1963. 35(3), 419-420.
[63]McEwen, D., Analytical Chemistry, 1964. 36(2), 279-282.
[64]李明霞，「以逆吹式氣相層析法分析氣體成份」，中央大學化學系學位論文，2012.
[65]鄭閎文，「氣相層析法應用於工業排放連續監測」，中央大學化學系學位論文，2013.
[66]范綱捷，「氣相層析線上數據擷取共同平台之開發與測試」，中央大學化學系學位論文，2014.
[67]Cundall, R., K. Hay, and P. Lemeunier, Journal of Scientific Instruments, 1966. 43(9), 652.
[68]James, F.N., Slide valve. 1964, Google Patents.
[69]Johansson, F.L. and B.F.S. Svenning, Slide valve. 1979, Google Patents.
[70]Guenther, E. and R.M. E, Pneumatically-actuated diaphragm valve. 1964, Google Patents.
[71]L, M.M., Chromatographic sampling valve. 1961, Google Patents.
[72]Inc., V.I.C. VALCO INJECTORS AND SELECTORS. 2014; Available from: http://www.vici.com/vval/vval.php.
[73]中華民國行政院原境保護署，「環境檢驗方法偵測極限測定指引(NIEA-PA107)」，民國94年.
[74]SUPELCO, GC Column Selection Guide, 2013-2015.
[75]Grob, R.L. and E.F. Barry, Modern practice of gas chromatography. 2004: John Wiley & Sons.
[76]馮丁樹，「濕空氣之特性」，2001.

指導教授

王家麟(Jia-Lin Wang)

審核日期

2015-7-28

推文