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新象新知

標準方法 污染物種類 採樣方法 分析方法 手動/自動 流洗液
計畫方法

為 能有效達到煙道五酸及 NIEA A452.72B 氫氟酸 等速吸引法+ 離子層析儀 手動
(Ion Chromatography, IC)
多孔金屬片
氨氣採樣效果，其中關
鹽酸 固氣分離器 暫時狀態
鍵是有效的採樣方法 表2，故
我們導入了與廠商合作導入了 硝酸
緩慢流出
交大蔡春進教授研究團隊開發 中等速度流出
磷酸 快速流出
的高效率的平板式濕式分離
器(Parallel Plate Wet Denuder, 硫酸
PPWD) 並結合IC做煙道器酸
NIEA A408.71A 氨氣 吸收瓶(靛酚法) 比色法 手動
鹼氣狀污染物的分析。
NIEA A723.73B 非甲烷總碳氫 採樣管取樣 火焰離子化偵測器 自動
化合物(NMHC) (Flame Ionization Detector, FID) 圖2、塗敷奈米TiO 2 多孔型玻璃 圖4、離子層析樣品分離之示意圖
PPWD (Parallel Plate Wet 瓶反之表面水膜
NIEA A410.71A 氯氣 吸收瓶(磷聯甲 比色法 手動
Denuder, 高效率的平板式 苯胺法)
濕式分離器) [3]
表1、半導體申報污染物標準檢測方法 [1] 100 100
何謂PPWD？其設計圖如 圖 100
1 ，它由兩片平板以壓克力 90
材質製成，厚度為2.5cm， 80
Method Online Offline Absorbtion efficiency (%) 80 Absorbtion efficiency (%) Absorbtion efficiency (%)
平板間隙4mm。吸收表面 80
為多孔玻璃板製成，面積為 IC+PPWD Denuder Experimental data (HF) Experimental data (HCL) 70 Experimental data (HNO 3)
2
112.5cm ，玻璃表面塗了奈 60 Thearetical curve 60 Thearetical curve Thearetical curve
量測單位 FAC 環保檢測公司九連/上準
米二氧化鈦(TiO 2 )凝膠以增加 60
潤濕性，奈米TiO 2 凝膠的附著 Data 120min 一筆 10~15天 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10
Gas flow rate (L/min) Gas flow rate (L/min) Gas flow rate (L/min)
性良好不易脫落。PPWD上方
採樣相 氣相污染物 氣+固相污染物
液體入口處設計小水槽，當液 圖3、氣體吸收效率
體連續注入水槽後會形成溢流 表2、煙道酸鹼污染物量測方法比較表
而下，均勻擴散於整個玻璃表
面形成水膜，達到完全吸收氣
[5]
擴散係數可由chapman-Enskog kinetic theory 如下計算 ： IC (Ion Chromatography)
體的目的。為避免粒狀物阻塞 AO
PPWD，PPWD設置濾網將粒 空氣出口 分析原理
狀物去除，故只能量測氣狀物 用來分離及測定水溶液低分子
.........................................................(4)
濃度。 量之離子物種，是指以離子交
reservoir 吸收液入口 吸收液入口 換樹脂分離及測定離子之當今
本PPWD根據氣體穿透理論 [4] LI LI 式中T為溫度，P為壓力，M A 、M B 為A、B之分子量，σAB微分子碰撞
而設計，假設吸收瓶面對於污 porous metal 1/2 最有效率的方法，陰離子或陽
OR OR 直徑，ΩDAB為kT/εAB之函數，εAB=(εA×εB) ，ε/k與σ為分子間位能 離子混合物能以填充陰離子交
染氣體可完全吸收，則氣體穿 特點：
安裝容易 的特性，ε/k與σ稱為Lennard-Jones參數。 換樹脂或陽離子交換樹脂之高
透率P(penetration)為： 水膜均勻
數據結果 效能液態層析法的管柱來解析
Nano-TiO 2 經實驗發現，本PPWD的氣體吸收表面親水性佳，水膜均勻度良好，
coated glass- 符合理論 分離組成成分，層析示意圖 圖
........................................................(1) plate M FG 奈米微粒 長時間操坐下無乾燥區塊產生。 圖2為通入吸收液後之水膜均勻狀 4及離子層析儀的結構 圖5，
塗層牢固
可結合離 況。 利用其分離方法來量測五酸及
子層析儀
.......(2) 氣體吸收實驗所用氣體濃度分別為氫氟酸3.57~3.8ppb、鹽酸 氨氣六項污染物。
LO LO 0.48~15.53ppb、硝酸8.43~20.92ppb，流洗水pH值為6.8±0.3， 藉由PPWD加上 IC強化煙道氣
其中： reservoir 吸收液出口 吸收液出口
CR 而氣體採樣流速5~10 L/min.，氣體停留時間為0.54~0.27秒，氣 狀污染物的採樣效率，可快速
.................................(3)
體吸收率結果顯示於 圖3。由 圖3(a)可看到氫氟酸吸收效率高， 獲得煙道中五種酸類酸及氨氣
氣體污染物
D為氣體擴散係數，L為平板 在採樣流速5、7及10L/min時，效率分別為99.05±0.34%、 的連續濃度變化趨勢，對於煙
長，n’為平板數，W為平板寬 96.76%±1.57%±1.11%；相同地，鹽酸和硝酸氣體吸收率也非常 道排放是否惡化可達到即時反
AI 空氣入口
度，Q為氣體體積流率，h為 高。由 圖3黑色實線為根據理論公式(1)(2)所計算出不同氣體流量下 應的成效。
平板間距。公式(3)中的氣體 之氣體吸收效率，可發現實驗數據與理論值相符。
圖1、平板式濕式固氣分離器示意圖

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