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表 1、活性碳熱脫附再生之反應過程 圖9、TOC化學濾網參數示意圖

再生階段 反應溫度(˚C) 反應過程 W[m]

乾燥 室溫-100 水分之蒸發
3
Q[m /hr] M IPA[g]
濾網風量
熱脫附 100-260 揮發性化合物之脫附 濾網對IPA吸附質量
C IPA[ug/m ] 3
IPA濃度 H[m]
熱裂解與碳化 200-650 非揮發性化合物之熱裂解與碳化 T Filter[day]
Q IPA[g/hr] 濾網壽命
IPA質量流率
氣化 650-850 熱裂解殘餘物與水蒸氣、二氧化
碳或氧進行化學反應而氣化

活性碳脫附研究 計畫方法 符號說明 :
TOC化學濾網的吸附劑主要為活性 M IPA [g]：濾網吸附IPA質量
[6]
碳，劉鎮宗 等人文獻回顧說明活
在文獻回顧中可知滯留時間是影響 Q IPA [g/hr]：IPA質量流率
性碳脫附機制：
濾網吸附能力的主要關鍵。活性碳 T Filter [day]：TOC化學濾網壽命
活性碳吸附反應的逆反應即脫附反 的物理吸附為可逆的操作，通常可
3
Q[m /hr]：濾網風量
應，其質傳步驟如下： 利用溫差的方式來進行再生。後續
3
實驗來驗證其可行性。 C IPA [ug/m ]：空氣中IPA濃度
– 吸附物從吸附劑表面脫附釋出。
V[m/s]：濾網風速
– 脫附物藉孔隙擴散，從吸附劑微
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孔隙中傳送到吸附劑外表面。 提升濾網壽命理論推導 A[m ]：濾網截面積
– 脫附物經質量傳送，從吸附劑外 一般要評估化學濾網吸附能力，需 將TOC濾網尺寸6 0 0 mm×6 0 0
表面後進入氣相狀態。 給定固定風量及汙染物濃度的條件 mm、風速2. 5m/s、風量3240
下，去測試濾網吸附到飽和的壽命 CMH、C IPA =30ug/m 及濾網壽命
3
常用的活性碳脫附再生技術包含 [2]
及吸附容量，如 圖9所示。 文獻 T Filter =1 day，等條件代入公式(8)可
熱處理(Thermal treatment)、化學
中提到活性碳固定床的換碳公式， 推導以下關係。
處理(chemical treatment)、溶劑 如公式(3)。將其引用來評估化學濾
萃取(solvent extraction)、生物再 網壽命，由公式中IPA質量流率與 – 當M IPA 、V及A不變，T Filter 與C IPA
生(bio-regeneration)及超音波再生 濾網壽命可得出濾網對IPA吸附質 濃度成反比關係，若C IPA 濃度降
(ultrasound regeneration)等。熱 量，IPA質量流率可由濾網風量及 低，則T Filter 上升 圖10。
處理是最常用的再生程序，此法係 IPA濃度得出，如公式(4)。將公式
– 當M IPA 、C IPA 濃度及A不變，T Filter
以高溫蒸氣導入活性碳吸附床，吸 (4)及(5)代入公式(3)可得公式(7)， 與V成反比關係，若V降低，則
附質自活性碳表面脫附並隨蒸氣攜 再推導成濾網壽命的公式(8)。依公 T Filter 上升 圖11 。
出。 式(8)可知濾網壽命與IPA濃度及濾
– 當V、A及C IPA 濃度不變，T Filter 與
網風速成反比，與IPA吸附質量成
活性碳熱脫附再生之反應過程，熱 M IPA 成正比關係，若M IPA 提高，
正比。
脫附溫度100~260℃，為揮發性化 則T Filter 上升 圖12 。
M IPA [g]=24[hr/day]×Q IPA [g/hr]×
合物之脫附，如 表1所示。
T Filter [day] ...........................................(3) 要提高IPA吸附質量可使用較高活
TOC化學濾網為活性碳纖維不織 性碳容量的TOC化學濾網及串聯
3
3
Q IPA [g/hr]=Q[m /hr]×C IPA [ug/m ]
布及氣密膠，無法使用承受太高 濾網，目前MAU使用的TOC化學
-6
×10 ....................................................(4)
溫度(<120℃)，而IPA的沸點為 濾網有Cylinder Type TOC Filter及
2
3
82.6℃，理論上使用90~100℃的 Q[m /hr]=V[m/s]×A[m ] ...............(5) V Type TOC Filter兩種，兩種TOC
熱風可對TOC化學濾網脫附再生。 2 化學濾網壽命趨勢圖，如 圖13所
A[m ]=W[m]×[m] ...........................(6)
示，測試條件如 表2所示，在相同
M IPA [g]=V×A×C IPA ×T Filter ×24× 測試氣體、濃度及風量條件下，
-6
3600×10 ...........................................(7)
當濾網效率降至80%時，V Type
T Filter =M IPA [g]/(V×A×C IPA ×24× TOC Filter壽命小於1個月，Cylinder
-6
3600×10 ) .........................................(8) Type TOC Filter壽命為6個月。依
300mm FABS FACILITY JOURNAL JUNE 2018 41