活性碳纖維結合低溫觸媒去除揮發性有機物之效率探討-以A廠為例

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：23

、訪客IP：3.138.114.195

姓名

鄭信暉(Xin-Hui Zheng) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所在職專班

論文名稱

活性碳纖維結合低溫觸媒去除揮發性有機物之效率探討-以A廠為例

相關論文

★ 國內汽車業表面塗裝製程VOCs減量技術探討	★ 光電廠溫室效應氣體排放量推估-以龍潭廠區為例
★ 受苯、甲苯與1,2-二氯乙烷污染場址之案例研究	★ TFT-LCD產業揮發性有機物(VOCs)空氣污染之減量與防制之研究
★ 膠帶製造業VOCs排放與防制效率之探討	★ 校園環境噪音對國三學生煩擾度及學習成就的影響－以桃園縣某國中為例
★ 醫療業從業人員職業災害分析探討-以某區域醫院為例	★ 面板製程之有害物暴露評估-以A廠為例
★ 更換低噪音工具以改善廠房噪音之研究-以汽車製造A廠為例	★ 以高溫熔融還原法回收不銹鋼集塵灰中鉻與鎳之效益探討
★ 以介電質放電技術轉化四氟甲烷及六氟乙烷之初步探討	★ 垃圾焚化爐空氣污染控制設備影響戴奧辛排放特性之初步探討
★ 以活性碳吸附煙道排氣中戴奧辛之初步研究	★ 以低溫電漿去除揮發性有機物之研究
★ 北台灣大氣環境中戴奧辛濃度之分布特性研究	★ 介電質放電技術控制小型重油鍋爐氮氧化物排放之可行性研究

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]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

半導體及其相關產業的蓬勃發展導致揮發性有機物之使用量大幅上升，市面上多數業者選擇吸附濃縮搭配焚化做為防制處理技術，本研究探討以活性碳纖維為濃縮裝置及低溫觸媒氧化做為防制處理技術之效能並於國內某電子業製造公司進行測試。氣流中揮發性有機物成份包括甲苯、異丙醇及正丁醇，經由連續監測排氣之相關數據，探討系統對揮發性有機物(VOCs)的去除效率及運轉成本，並分析與其他吸脫附及焚化系統的成本差異及經濟性。研究結果顯示風量平均為100 ± 5CMM，入口VOCs濃度達1500 ppm時，脫附氣體經熱交換器後可達脫附所需溫度；入口濃度較低時則需要額外能源加熱，主要為加熱器及氧化爐之電力消耗，設備能源消耗以觸媒氧化系統占比最大，設備CO2排放量估算為233.19公噸CO2e/年，相比於蓄熱式焚化系統降低約47.6%。在去除效率方面，系統整體去除效率皆大於90%且符合A廠之排放標準，顯示其對揮發性有機物有良好的去除效果，長期穩定性測試結果顯示，在平均為1000 ppm之中高入口濃度及平均為400 ppm之低入口濃度，活性碳纖維吸附系統皆有良好的吸附效率，不會隨著進口濃度差異而減低，顯示對於低濃度也有良好的去除效率。在經濟效益方面，觸媒氧化爐之運轉成本低於直燃式及蓄熱式氧化爐，主要原因是其較低的運轉溫度，而直燃式氧化爐之維護成本相對較低。

摘要(英)

Along with the rapid development of semiconductor and related industries, emission of volatile organic compounds (VOCs) in Taiwan has increased sharply. This research evaluates the effectiveness of applying activated carbon fibers as concentration device and low-temperature catalytic oxidation as treatment technology for VOCs removal in an electronics manufacturing company (Plant A). The VOC components include toluene, isopropanol, and 1-butanol. Continuous Emission Monitoring System (CEMS) data from Plant A were collected to explore the removal efficiency and operating cost for removing volatile organic compounds. Additionally, economic viability compared to other adsorption-desorption and oxidation systems is also analyzed. The results show that as the inlet concentration of VOCs reaches 1000 ppm, the desorbed gas can reach the temperature required for desorption after passing through the heat exchanger. As the inlet concentration is low (about 400 ppm), additional energy is needed for the heater and oxidizer. The energy consumption of the system is mainly attributed to the catalytic oxidation system, with the CO2 emission of 233.19 tons CO2e per year, which is 47.6% lower than that of regenerative thermal oxidizer (RTO) system. In terms of removal efficiency, the overall VOCs removal efficiency achieved is greater than 90% and meets the emission standards of Plant A, indicating effective removal of volatile organic compounds. In terms of economic benefits, the catalytic oxidation has lower operating costs than the thermal or regenerative thermal oxidizer, primarily due to its lower operating temperature and higher heat exchange efficiency.

關鍵字(中)

★ 活性碳纖維
★ 吸附
★ 觸媒氧化爐
★ VOCs去除

關鍵字(英)

★ activated carbon fiber
★ adsorption
★ catalytic oxidation
★ VOCs removal

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 1
第二章文獻回顧 3
2.1 揮發性有機物 3
2.1.1 揮發性有機物的定義及種類 3
2.1.2 揮發性有機物對人體的危害 3
2.1.3 揮發性有機物對環境的危害 4
2.1.4 揮發性有機物的來源 4
2.2 VOCs處理技術 7
2.3 活性碳的種類及特性 9
2.3.1 活性碳的種類 9
2.3.2 活性碳之物化特性 10
2.3.3 活性碳纖維之優缺點 10
2.3.4 活性碳纖維的製程 13
2.4 活性碳纖維之應用 15
2.5 吸附原理 17
2.5.1 吸附機制 18
2.5.2 影響吸附效率的因素 20
2.6 觸媒的特性與種類 22
2.6.1 均相系觸媒 (Homogeneous catalyst) 22
2.6.2 非均相系觸媒(Heterogeneous catalyst) 23
2.7 觸媒氧化特性 23
2.7.1 觸媒氧化之原理與反應機制 23
2.7.2 影響觸媒氧化去除效率的因素 25
2.7.3 觸媒失活 26
2.8 觸媒氧化之應用 28
2.9 吸附濃縮系統搭配氧化系統 30
2.9.1 活性碳纖維吸脫附系統 30
2.9.2 觸媒氧化系統 32
第三章研究方法 34
3.1研究方法 34
3.2 實驗與材料 36
3.3 分析儀器 38
3.3.1 氣相層析儀 39
3.3.2 火焰離子偵測器 39
3.3.3 採樣分析 39
3.3.4 氣體清單 40
3.4 活性碳纖維系統與觸媒氧化爐之處理效率計算 40
3.5 廢氣處理流程 41
第四章結果與討論 43
4.1 操作條件 43
4.2 連續監測結果 44
4.2.1 活性碳纖維吸附效果分析 44
4.2.2吸脫附系統與焚化系統效果分析 45
4.2.3 濃度趨勢 47
4.3 廢氣處理效率分析 49
4.3.1 活性碳纖維吸脫附系統去除效率 49
4.3.2 總系統去除效率 49
4.3.3 活性碳纖維吸脫附系統穩定性及去除效率監測 51
4.3.4 系統去除效率驗證 53
4.4 能源消耗評估 55
4.4.1 加熱器能源消耗 55
4.4.2 能源占比 57
4.5 系統運轉成本與經濟性評估 60
4.6 CO2排放量 62
第五章結論與建議 65
5.1 結論 65
5.2 建議 66
參考文獻 67

參考文獻

Abdullah, A. Z., Abu Bakar, M. Z., & Bhatia, S. "A kinetic study of catalytic combustion of ethyl acetate and benzene in air stream over Cr-ZSM-5 catalyst. " Industrial & Engineering Chemistry Research, 42(24), 6059-6067.,2003.
Adapa, S., Gaur, V., & Verma, N. "Catalytic oxidation of NO by activated carbon fiber (ACF)". Chemical Engineering Journal, 116(1), 25-37.,2006.
Chu, W., & Windawi, H. "Control VOCs via catalytic oxidation. " Chemical Engineering Progress, 92(3).,1996.
Gałęzowska, G., Chraniuk, M., & Wolska, L. "In vitro assays as a tool for determination of VOCs toxic effect on respiratory system: A critical review". TrAC Trends in Analytical Chemistry, 77 14-22.,2016.
Greg, S., & Sing, K. "Adsorption, surface area and porosity–Academic Press." New York .,1967.
Hu, Q.; Li, J.; Qiao, S.; Hao, Z.; Tian, H.; Ma, C. & He, C., "Synthesis and hydrophobic adsorption properties of microporous/mesoporous hybrid materials". Journal of Hazardous Materials, 164 (2-3), 1205-1212.,2009.
Jo, W.K. & Chun, H.H. "Application of fibrous activated carbon filter in continuous-flow unit for removal of volatile organic compounds under simulated indoor conditions". Aerosol and Air Quality Research,14: 347-354.,2014.
Jüntgen, H. "New applications for carbonaceous adsorbents. " Carbon 15.5 : 273-283.,1977.
Li, M., Lu, B., Ke, Q. F., Guo, Y. J., & Guo, Y. P. "Synergetic effect between adsorption and photodegradation on nanostructured TiO2/activated carbon fiber felt porous composites for toluene removal". Journal of Hazardous Materials, 333, 88-98.,2017.
Lowell, S., Shields, J. E., Thomas, M. A., & Thommes, M. Characterization of porous solids and powders: surface area, pore size and density (Vol. 16). Springer Science & Business Media.,2012.
Morgan, P. Carbon fibers and their composites. CRC press.,2005.
Patrick, J. W. Sciences of Carbon Materials: H. Marsh, F. Rodriguez-Reinoso (Eds.); Universidad de Alicante, Alicante 674,2000.
Ryu, S. K., Kim, S. Y., Li, Z. J., & Jaroniec, M. "Characterization of silver-containing pitch-based activated carbon fibers". Journal of Colloid and Interface Science,220(1), 157-162.,1999.
Shie, J. L., Chang, C. Y., Chen, J. H., Tsai, W. T., Chen, Y. H., Chiou, C. S., & Chang, C. F. "Catalytic oxidation of naphthalene using a Pt/Al2O3 catalyst. " Applied Catalysis B: Environmental, 58(3-4), 289-297.,2005.
Son, H. K., Sivakumar, S., Rood, M. J., & Kim, B. J. "Electrothermal adsorption and desorption of volatile organic compounds on activated carbon fiber cloth". Journal of Hazardous Materials, 301, 27–34.,2016.
Spivey, J. J. "Complete catalytic oxidation of volatile organics. " Industrial & Engineering Chemistry Research, 26(11), 2165-2180.,1987.
Suzuki, M . "Activated carbon fiber: Fundamentals and applications. " Carbon, 32(4), 577-586.,1994.
Tichenor, B. A., & Palazzolo, M. A. "Destruction of volatile organic compounds via catalytic incineration". Environmental Progress, 6(3), 172-176.,1987.
Turk, A., Sakalis, E., Lessuck, J., Karamitsos, H., & Rago, O. "Ammonia injection enhances capacity of activated carbon for hydrogen sulfide and methyl mercaptan". Environmental Science & Technology, 23(10), 1242-1245.,1989.
Werner, M. D. "The effects of relative humidity on the vapor phase adsorption of trichloroethylene by activated carbon." American Industrial Hygiene Association Journal, 46(10), 585-590.,1985.
Zhu, L., Huang, B., Wang, W., Wei, Z. & Ye, D. "Low-temperature SCR of NO with NH3 over CeO2 supported on modified activated carbon fibers".Catalysis Communications,12(6), 394-398.,2011.
林育新，「揮發性有機物設備元件洩漏情形分析之研究」，碩士論文，國立雲林科技大學，2022。
朱靜如，「揮發性有機物設備元件逸散排放特性及其管制措施之研究」，碩士論文，國立臺北科技大學，2009。
陳薏安，「低揮發性有機化合物競爭揮發之研究」，碩士論文，國立中央大學，2015。
蔡文田，含氯溶劑可行減廢技術介紹，工業污染防治，12:3=47卷，171-182，1993。
洪肇璟，「不同防制設備處理揮發性有機物效率之研究」，碩士論文，朝陽科技大學，2014。
環境部 https://www.moenv.gov.tw/
蘇智成，「填充式洗滌塔去除揮發性有機物效能提升研究」，碩士論文，國立高雄第一科技大學，2017。
周明顯，臭味及揮發性有機物控制，國立中山大學，2007。
黃宗銘，「某TFT LCD 廠濕蝕刻機台酸性製程排氣的白煙去除之研究」，碩士論文，國立交通大學，2006。
張銘恩，「兩種蓄熱式焚化爐應用於半導體製程廢氣處理之效能比較」，碩士論文，國立中央大學，2019。
舒穎婕，「以沸石轉輪焚化系統處理變壓器塗裝作業VOCs效率探討」，碩士論文，國立中央大學，2018。
王志發，「半導體業沸石轉輪運轉與節能分析」，碩士論文，中原大學，2022。
周明顯，「揮發性有機物及臭味控制技術」，環保資訊月刊，第 54 期，2002。
蔡東翰，「改進活性碳之再生研究」，碩士論文，國立中正大學，2005。
蔣政昇，「低價含硫活性碳吸附劑去除低濃度氣相汞之可行性研究」，碩士論文，國立高雄第一科技大學，2006。
賴易正，「利用流體化床探討活性碳及飛灰對氣相氯化汞進行吸/脫附之研究」，碩士論文，國立屏東科技大學，2009。
陳宏明，「粉狀活性碳噴注及袋式集塵效率對戴奧辛類化合物於廢棄物焚化設施中質量分佈之影響」，碩士論文，國立屏東科技大學，2019。
黃存逸，「活性碳纖維同時吸附萘與甲苯之研究」，碩士論文，明志科技大學，2016。
巫玉娟，「活性碳纖維塗覆二氧化鈦光觸媒去除揮發性有機物之可行性研究」，碩士論文，國立中山大學，2005。
陳威錦，「熱重分析法探討球狀活性碳吸附氣相氯化汞之吸附動力研究」，碩士論文，國立中山大學，2004。
彭兆群，「碳纖維吸附材應用在水質處理的探討」，碩士論文，國立臺灣科技大學，1999。
張育瑄，「含銀活性碳纖維抑制胃癌腫瘤生長表現」，碩士論文，逢甲大學，2019。
臺炭科技股份有限公司 http://www.taicarbon.com.tw/index.htm
兆陽電機廠股份有限公司 http://www.chao-yang.com.tw/
許峰明，「粒狀活性碳及活性碳纖維對氣、液相有機物之吸附、脫附研究」，碩士論文，元智大學，1993。
葉雲強，「浸染活性碳及活性碳纖布吸附乙醛研究」，碩士論文，國立雲林科技大學，2008。
陳建元，「活性碳纖維擔載金屬觸媒對甲苯吸附與氧化特性之研究」，碩士論文，明志科技大學，2011。
廖華永，「使用金電沉積活性碳纖維布結合電熱再生系統吸附與回收汞蒸氣研究」，碩士論文，國立臺灣大學，2019。
馮孝庭，吸附分離技術，化學工業出版社，2000。
楊英傑，「以球狀活性碳吸附水溶液中甲苯及其脫附方法之研究」，碩士論文，國立成功大學，1992。
許智祥，「以無機礦物為模板合成新型碳基材料之理化性質與吸附探討」，國立高雄第一科技大學，2010。
許冠櫻，「以奈米材料去除水中重金屬鉻之初步研究」，碩士論文，國立暨南國際大學，2009。
高羣祐，「活性碳纖布浸染金屬離子動態吸附乙醛之研究」，碩士論文，國立雲林科技大學，2006。
彭玉輝，「活性碳纖維擔載過渡金屬觸媒對甲苯吸附與氧化特性之研究」，碩士論文，明志科技大學，2012。
鍾鎮宇，「丁酮/甲基異丁基酮水溶液在活性碳之雙成份吸附平衡」，碩士論文，長庚大學，2006。
林瑞德，「以吸附法去除四氫呋喃溶液中微量甲苯」。碩士論文，長庚大學，2003。
簡嘉宏，「氧化鋁載體貴金屬觸媒氧化甲烷與一氧化碳活性之研究」，逢甲大學，2014。
侯智繻，「臭氧催化氧化技術去除揮發性有機物之研究」，碩士論文，嘉南藥理大學，2021。
李秉傑、丘洪明、王亦凱，非均勻系催化原理與應用，渤海堂文化公司，1988。
吳秉憲，「以硫酸均相觸媒系統催化木糖生成糠醛之動力學研究」。碩士論文，國立臺灣大學，2016。
雷敏宏，「觸媒的本領」科學發展月刊，352卷，54-59，2002。
葉家伶，「以三向觸媒同時處理焚化廢棄中有機污染物、CO及NOx之研究」，碩士論文，國立中興大學，2002。
楊文毅，「鈀觸媒氧化焚化廢氣中有機物之研究」，碩士論文，國立中興大學，2000。
王俊杰，「以觸媒氧化法處理一氧化氮之研究」，碩士論文，國立中山大學，2000。
陳郁文，「揮發性有機物之觸媒焚化」，致中國石油公司煉製研究所報告，1989。
沈祐豪，「利用不同觸媒催化亞甲基藍濕式氧化反應之研究」，碩士論文，嘉南藥理科技大學，2009。
許朝翔，「以粒狀觸媒氧化甲苯之研究」，碩士論文，國立中山大學，2007。
邱浩然，「臭氧觸媒氧化法對甲苯去除之研究」，碩士論文，元培科技大學，2012。
黃士偉，「以蜂巢式觸媒氧化氣相異丙醇之研究」，碩士論文，國立中山大學，2004。
夏朝群，「異丙醇在白金披覆γ-氧化鋁球反應器中之觸媒燃燒之研究」，碩士論文，國立成功大學，2021。
張豐堂，「次世代面板廠揮發性有機氣體淨化設備的特性研究」，博士論文，國立清華大學，2005。
東洋紡株式會社 https://www.toyobo.co.jp/
呂權訓，「以緩衝模組提升兩塔型RTO處理效率之可行性探討」，碩士論文，國立中央大學，2020。
林淑婷，「以蓄熱石材觸媒氧化VOCs之研究」，碩士論文，國立中山大學，2005。
陳致廷，「改良觸媒法非甲烷總碳氫化合物分析儀應用於空氣品質監測」。碩士論文，國立中央大學，2022。
日揮株式會社 https://www.jgc.com/jp/
黃俊超，「高科技產業無機酸鹼廢氣組成與填充式濕式洗滌塔控制效率之研究」，碩士論文，國立交通大學，2003。
拓堡科技 https://www.topsensors.com.tw/
張仁智，「揮發性有機物(VOCs)空汙防治設備之蓄熱式燃燒爐(RTO)效能提升研究-以光電廠為例」，碩士論文，國立屏東科技大學，2016。
樓基中，中華民國專利公報公告編號：200932350，「用於蓄熱式觸媒焚化法之觸媒、其製備方法及其用於處理揮發性有機物之方法」，2009。

指導教授

張木彬

審核日期

2024-7-26

推文