利用中孔徑矽分子篩MCM-41分離、量測大氣二氧化碳; Using MCM-41 as a separation material for the measurements of atmospheric CO2

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Title:	利用中孔徑矽分子篩MCM-41分離、量測大氣二氧化碳;Using MCM-41 as a separation material for the measurements of atmospheric CO2
Authors:	黃新維;Hsin-wei Huang
Contributors:	化學研究所
Keywords:	二氧化碳;氣相層析;MCM-41;中孔徑矽分子篩;Carbon dioxide;gas chromatography;MCM-41;mesoporous silicates
Date:	2010-07-31
Issue Date:	2010-12-08 14:18:31 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學
Abstract:	本研究中利用中孔徑矽分子篩MCM-41作為填充靜相，自製填充層析管柱，完成一自動氣相層析系統，針對大氣溫室效應氣體CO2進行大氣連續監測。系統以逆吹方式設計，在定溫下達到管柱自我清除與調適之目的。利用MCM-41其較大孔徑(46.6A)的特性，使空氣中的N2、O2、CH4與CO等小分子物種可與CO2做快速分離而流析出，而高沸點物質可在進入分析管柱前即被逆吹帶出預管柱使不致累積於分析管柱內影響層析效果。偵測方式是以自製鎳觸媒管做為甲烷轉化器，將CO2還原成為CH4，再使用火焰離子偵測器(FID)偵測之，間接測得CO2濃度。又另建置一自動進樣系統，將標準氣體以及大氣樣品的進樣動作全部自動完成，達到連續監控大氣中CO2的目的。完成後之層析系統其線性(R2)可達0.995，再現性優於1%以內，偵測下限為10 ppmv 。本方法與氣體過濾相關光度計(gas filtercorrelation photometer)進行平行比測，為期32天連續監測大氣中之CO2濃度，以驗證本方法在連續監測大氣CO2的穩定性與準確性，開啟中孔徑矽分子篩在大氣溫室效應氣體層析方面的嶄新應用。實驗後期對MCM-41的耐久性做探討，管柱內之MCM-41雖受長時間空氣進樣時所帶入的水氣導致結塊現象而影響到層析的穩定性，但經過XRD鑑定後其多孔結構在使用前後無顯著差異，可知MCM-41的多孔結構具有良好的穩定性。再利用商業材料Hayesep Q填充管柱與MCM-41管柱比較之，發現CO2峰之滯留時間仍有小幅度之變動(RSD = 0.41%)，且感度存在一微幅之上升趨勢，顯示觸媒轉換效率無法維持長期穩定，需藉由定期打入標準氣體以校正此系統性之偏差。
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