TWI405804B - 高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法 - Google Patents

高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法 Download PDF

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Description

高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法
本發明是有關於一種高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法，特別是有關於一種可調控釋氣速率之高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法以及於污染整治之應用。
環境污染物經常可被自然存在的環境微生物代謝分解成無害物質。環境微生物基本上可分為好氧菌及厭氧菌二大類，顧名思義，前者的代謝生長與氧氣是習習相關的，然而往往微生物在代謝污染物的過程中會消耗掉環境中的氧氣量，而大氣中的氧氣又來不及補充，便使得環境逐漸轉變成無氧的狀態，進而限制了微生物的代謝活動。因此，若能持續於環境中供應氧氣，將可使微生物保持在一個“活化”的狀態；同樣地，氫氣相對於厭氧菌而言，也扮演著類似於氧氣的功能。
氣體供給的方式有許多種，其中以自然的釋氣物質供氣，具有施作簡單且不需額外能量供應等優點。然而實際應用時，此類型的物質不易溶於水，但一與水接觸時，則會產生氣體釋放出來。惟實際應用時，上述釋氣物質倘若與水直接接觸，其反應釋氣的速率會過快，造成氣體的利用率過低，很快就耗盡釋氣物質的釋氣能力。
在過去研究中發現，可利用表面披覆有機物質或從晶格結構嵌入(intercalation)磷酸鹽的方法以延長釋氧物質(例如過氧化鎂、過氧化鈣)與水反應釋放氧氣的時程。惟經上述方法處理之釋氧物質，在釋氧速率的調控上不易執行，同時當應用在一些特殊的環境介質中時，例如土壤及地下水層，有施工較繁瑣、釋氧物質分佈不均以及用完留在環境介質裡不易分離出來等的問題。
有鑑於此，亟需提供一種可控制釋氣物質釋氣速率的方式，並具有可彈性應用、可回收及分佈均勻之特性，用以提昇利用環境微生物在進行污染改善時之成效。
因此，本發明之一態樣是在提供一種高分子複合釋氣物質控制載體，其係藉由調控高分子載體之表面的孔洞大小、孔隙率、與水之親合度、及內部類似珊瑚枝狀的通道結構，可嵌入高比例含量的釋氣物質，以形成控制釋氣速率之功能。當此高分子複合釋氣物質控制載體置於含水環境時，水分子會逐漸經由表面的孔洞擴散進入珊瑚枝狀的通道結構與其所含之釋氣物質接觸並反應產生氣體，此氣體再經由通道及孔洞釋放出來，可持續1至6個月甚至6個月以上的時間釋放氣體。此釋氣物質所釋放的氣體可提供環境微生物代謝生長之所需。
其次，本發明之另一態樣是在提供一種高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其係結合濕式與乾式成形及功能化步驟，使釋氣物質嵌入高分子內部之立體空間裡，並藉由調控高分子載體外表面之平均孔徑以及其內部之珊瑚枝狀通道結構及與水之親合度，以控制釋氣物質之釋氣速率並應用於環境微生物領域。
根據本發明之上述態樣，提出一種高分子複合釋氣物質控制載體。在一實施例中，此高分子複合釋氣物質控制載體可包含但不限於1至92重量份之釋氣物質，以及8至99重量份之高分子原料。當此高分子複合釋氣物質控制載體置於含水環境時，水分會擴散進入表面的孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與此高分子複合釋氣物質控制載體之釋氣物質接觸，可持續1個月至6個月甚至6個月以上釋放氣體，以促進含水環境所在的微生物之生長並降解污染物。
依據本發明一實施例，上述之釋氣物質例如可包含過氧化物之物質，且此釋氣物質可具有例如1奈米至100微米之平均粒徑。
依據本發明一實施例，上述之高分子載體之內部可具有珊瑚枝狀的通道結構，且此高分子載體之表面可具有複數個孔洞，且此些孔洞具有例如介於1奈米至100微米之平均孔徑。
依據本發明一實施例，上述之氣體例如可為氧氣。
依據本發明一實施例，上述之高分子原料例如可為碸類聚合物(sulfone polymers)或含氟聚合物(fluoropolymers)。
依據本發明一實施例，上述之高分子複合釋氣物質控制載體更可包括但不限於緩衝劑及/或生物營養劑。
依據本發明一實施例，上述之含水環境例如可包括但不限於海洋、河川、湖泊、溝渠、地下水道、地下水層、水槽、底泥或土壤。
根據本發明之其他態樣，提出一種高分子複合釋氣物 質控制載體之製造方法。在一實施例中，此方法可包含提供一混合物，其中此混合物可包括但不限於1至92重量份之釋氣物質，8至99重量份之高分子原料，以及有機溶劑，以溶解高分子原料並均勻分散釋氣物質。接著，進行抽真空步驟，以去除上述混合物所含之空泡。然後，進行成形及功能化步驟，其中此成形及功能化步驟可包括但不限於進行濕式成形及功能化步驟以及進行乾式成形及功能化步驟，以使前述混合物形成前述高分子複合釋氣物質控制載體，且高分子載體可容納釋氣物質。所得之高分子複合釋氣物質控制載體之內部可具有珊瑚枝狀通道結構，此高分子複合釋氣物質控制載體之表面具有複數個孔洞，且此些孔洞具有介於1奈米至100微米之平均孔徑。當此高分子複合釋氣物質控制載體置於含水環境時，水分會擴散進入表面的孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與此高分子複合釋氣物質控制載體之釋氣物質接觸反應，並連續1個月至6個月甚至6個月以上釋放氣體，促進含水環境所在的微生物之生長並降解污染物。
依據本發明一實施例，上述之高分子複合釋氣物質控制載體之外形具有任意可塑性，例如可為薄膜狀、顆粒狀、中空管狀或長條狀。
依據本發明一實施例，上述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法例如可為批次(batch)製程或自動化連續式製程。
應用本發明之高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法，其係利用高分子載體內部的珊瑚枝狀通道結構，可 承載高量的釋氣物質，以形成各種形狀的高分子複合釋氣物質控制載體。當此高分子複合釋氣物質控制載體置於含水環境時，水分子會擴散進入表面的孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與其所含之釋氣物質接觸，並連續1個月至6個月甚至6個月以上釋放氣體。此釋氣物質所釋放的氣體亦促進含水環境的微生物之生長及代謝。
承前所述，本發明提供一種高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法，其係利用高分子載體內部的珊瑚枝狀通道結構，可承載高量的釋氣物質，以形成高分子複合釋氣物質控制載體。
本發明此處所稱之「高分子複合釋氣物質控制載體」，係指利用釋氣物質嵌入高分子載體而形成之高分子複合釋氣物質控制載體，藉由調控其表面的孔洞平均孔徑、孔隙率、其內部之珊瑚枝狀通道結構及與水之親合性，使所含之釋氣物質與水接觸時間變緩慢，可於長時間連續釋放氣體，且不過度影響原有其水相的酸鹼值，藉此促進水相所在微生物之生長並降解污染物。在一實施例中，此高分子複合釋氣物質控制載體係利用高分子載體承載高量的釋氣物質。
本發明此處所稱之「珊瑚枝狀通道結構」，係指載體之內部具有珊瑚枝狀通道結構，其中此珊瑚枝狀通道結構係由高分子連接架構而成，以空間限縮水分子與釋氣物質接觸及產氣外釋之時間，以調控釋氣物質於長時間連續釋放 氣體。
本發明此處所稱之「釋氣物質」，係指與水接觸反應後可釋放氣體之物質，或稱產氣型物質，例如釋氧物質，其中釋氧物質係提供好氣性微生物之生長。由於釋氣物質之粒徑大小亦影響其釋氣速率，因此其平均粒徑例如可為1奈米至100個微米。
在一實施例中，此釋氣物質例如可包含過氧化物。在一例示中，此過氧化物可包含但不限於過氧化鎂、過氧化鈣或上述之任意組合，且在與水接觸後，可進行如式(I)之反應，而產生氧氣：MgO2 (及/或CaO2 )+H2 O→1/2 O2 +Mg(OH)2 (及/或Ca(OH)2 ) (I)
承前所述，此高分子複合釋氣物質控制載體係利用高分子載體承載高量的釋氣物質，藉由投置於含水環境時，水分子擴散進入表面的孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與其所含之釋氣物質接觸，並連續釋放出氧氣，此釋氧物質，有利於促進所謂的好氣型生物整治法(aerobic bioremediation)。本發明此處所稱之「含水環境」，係泛指所有含水的環境，可包括但不限於海洋、河川、湖泊、地下水道、溝渠、地下水層、水槽、底泥或土壤等。根據本發明之實施例，其係調控此高分子複合釋氣物質控制載體所使用之釋氣物質之含量、平均粒徑、高分子載體表面的孔洞之平均孔徑、孔隙率、其內部結構及與水之親合性等，使此高分子複合釋氣物質控制載體於上述含水環境中得以 長時間連續釋放氣體。
在本發明一實施例中，上述之高分子複合釋氣物質控制載體係利用高分子載體容納高量的釋氣物質而形成。在一例示中，高分子複合釋氣物質控制載體可利用例如8至99重量份之高分子原料混合1至92重量份之釋氣物質而形成。在另一例示中，高分子複合釋氣物質控制載體可利用例如8至95重量份之高分子載體容納5至92重量份之釋氣物質而形成。在又一例示中，高分子複合釋氣物質控制載體可利用例如8至50重量份之高分子載體容納50至92重量份之釋氣物質而形成。
在本發明另一實施例中，上述使用之釋氣物質具有例如1奈米至100微米之平均粒徑，高分子載體之內部具有珊瑚枝狀通道結構，且高分子載體之表面具有複數個孔洞，而此些孔洞具有例如介於1奈米至100微米之平均孔徑，藉此可容納高量(例如高達92重量份)的釋氣物質。其次，視實際需求而定，上述高分子載體可選用親水性(hydrophilic)高分子原料、疏水性(hydrophobic)高分子原料或上述之任意組合，以調控高分子載體與水之親合度。在一例示中，上述高分子原料例如可為碸類聚合物(sulfone polymers)或含氟聚合物(fluoropolymers)，其中碸類聚合物可包括但不限於聚乙醚碸(polyethersulfone；PESF)、聚碸(polysulfone；PSF)或聚苯碸(polyphenylene sulfone；PPSF)，而含氟聚合物例如可為聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVDF)。
在本發明又一實施例中，上述之高分子複合釋氣物質 控制載體更可選擇性添加一緩衝劑及/或生物營養劑，以抑制水相酸鹼值的變化。在一例示中，緩衝劑可包括但不限於碳酸鈣、碳酸氫鈣或上述之任意組合。在另一例示中，生物營養劑可包括但不限於醣類、澱粉、磷酸鹽類或上述之任意組合，以促進水相所在微生物之生長。
在本發明又另一實施例中，上述之高分子複合釋氣物質控制載體可藉由下述方式製得。請參閱第1圖，其係繪示根據本發明一實施例之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法的部分流程圖。在一例示中，如步驟101之所示，可先提供含有釋氣物質、高分子原料以及有機溶劑之混合物，其中釋氣物質可具有例如1至92重量份，高分子原料可具有例如8至99重量份，以有機溶劑溶解高分子原料並均勻分散釋氣物質。在此例示中，上述之高分子原料可使用上述例示之材料，而上述之有機溶劑可包括但不限於二甲基甲醯胺(N,N-Dimethyl formamide；DMF)、N-甲基-2-比咯啶(1-methyl 2 pyrrolidione；NMP)或N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethylacetamide；DMAc)。在另一例示中，此混合物亦可使用前述所例示之其他重量份範圍的釋氣物質及高分子原料，故此處不另贅述。在又一例示中，前述混合物更可選擇包括前述所例示之緩衝劑及/或生物營養劑。
接著，如步驟103之所示，進行分散及穩定化步驟，其係另加入分散劑，以例如每分鐘50轉(revolution per minute；rpm)至500轉之轉速，攪拌約6至24小時，以達均勻及不立即沈澱之穩定狀態，以使後續製得之高分子複合釋氣物質控制載體內部的釋氣物質均勻分佈與載體的表 面外觀平整及色澤均勻。在一例示中，分散劑之材料可為有機高分子分散劑，例如聚羧酸鹽、聚乙烯醇、聚丙烯銨或上述之任意組合。在另一例示中，上述分散劑之添加量可例如相對於前述釋氣物質與高分子載體之總重量份的0.1至2重量份。惟在此說明的是，有機高分子分散劑不限於上述所舉，亦可使用具有與上述有機高分子分散劑相同或類似成分的其他分散劑，例如使用荷蘭Uniqema公司之產品型號Hypermer KD-1~5,KD8~11等分散劑。之後，可進行抽真空步驟，以去除前述混合物所含之空泡。
然後，如步驟105之所示，進行成形及功能化步驟，其中此成形及功能化步驟可包括但不限於進行濕式成形及功能化步驟(如步驟105a之所示)以及進行乾式成形及功能化步驟(如步驟105b之所示)，以使前述混合物形成高分子複合釋氣物質控制載體，且前述釋氣型物質可完全容納在高分子載體內部。
進而言之，在一實施例中，進行上述濕式成形及功能化步驟(如步驟105a之所示)時，可使前述混合物在例如0℃至40℃之溫度下、於一凝聚劑中膨潤0.5分鐘至5分鐘，以去除部分之有機溶劑及凝聚劑，而使前述混合物形成一複合材料。在一例示中，前述濕式成形及功能化步驟亦可於例如5℃至15℃之溫度下進行。在另一例示中，前述適用的凝聚劑可包括但不限於甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、水或上述之任意組合。在此實施例中，為了形成不同形狀之複合材料，可以使用任何習知的方式形成薄膜狀、顆粒狀、中空管狀或長條狀之複合材料，此為本技術領域中任何具 有通常知識者所熟知，故不另贅述。
在另一實施例中，進行上述乾式成形及功能化步驟(如步驟105b之所示)時，可使前述複合材料在例如90℃至150℃之溫度下乾燥15分鐘至30分鐘，以去除殘餘之有機溶劑，而形成高分子複合釋氣物質控制載體，如步驟107所示。在一例示中，前述乾式成形及功能化步驟亦可於例如100℃至120℃之溫度下進行。在另一例示中，前述所得之高分子複合釋氣物質控制載體具有任意可塑性，因此其外形例如可為片狀、顆粒狀、中空管狀或長條狀。舉例而言，請參閱附件1，其係分別顯示根據本發明數個實施例之高分子複合釋氣物質控制載體的外觀，其中附件1A為中空纖維狀的高分子複合釋氧物質控制載體的外觀，附件1B為中空管狀的高分子複合釋氧物質控制載體的外觀。在又一例示中，前述所得之高分子複合釋氣物質控制載體的厚度例如可為1至1000微米。在又另一例示中，前述所得之高分子複合釋氣物質控制載體的厚度例如可為50至500微米。
前述之高分子複合釋氣物質控制載體除可單獨成形之外，在前述成形及功能化步驟(如步驟105)之前，亦可選擇性進行塗佈步驟，其中此塗佈步驟端視基材之不同，可使用適當的塗佈方式，使前述混合物均勻形成於基材上。在一實施例中，倘若欲塗佈的基材為一平板，可利用習知的刮刀式塗佈步驟或旋塗式塗佈步驟。在另一實施例中，倘若欲塗佈的基材為一顆粒、一中空管或一長條，則此基材亦可浸入前述混合物，使前述混合物均勻形成於基材之表 面上。
在此需說明的是，上述步驟可視製程需求，利用批次(batch)製程或自動化連續式製程而製得。舉例而言，請參閱附件2，其係分別顯示根據本發明數個實施例之高分子複合釋氣物質控制載體的剖面結構(附件2A至2B)、內部結構(附件2C至2D)及表面結構(附件2E)，其中附件2A、附件2C及附件2E分別為中空纖維狀的高分子複合釋氧物質控制載體的剖面結構、內部結構及表面結構；附件2B及附件2D分別為中空管狀的高分子複合釋氧物質控制載體的剖面結構及內部結構。經由上述步驟所得之高分子複合釋氣物質控制載體具有功能性，其內部可具有珊瑚枝狀通道結構(如附件2A至2D之所示)，此高分子複合釋氣物質控制載體之表面具有複數個孔洞(如附件2E之所示)，且此些孔洞具有例如介於1奈米至100微米之平均孔徑。
當此高分子複合釋氣物質控制載體投置於含水環境時(例如片狀的高分子複合釋氣物質控制載體，或具有此高分子複合釋氣物質控制載體之平板基材，可投置於例如海洋、河川、湖泊、地下水道、溝渠、地下水層、水槽、底泥或土壤；顆粒狀、中空管狀或長條狀的高分子複合釋氣物質控制載體，或具有此高分子複合釋氣物質控制載體、中空管狀或長條狀基材，則可與例如土壤均勻混合)，水分子擴散進入前述孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與此高分子複合釋氣物質控制載體之釋氣物質接觸，並連續1個月至6個月甚至6個月以上釋放氣體，促進含水環境所在的微生物之生長並降解污染物。
以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，本發明技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。
實施例一：高分子複合釋氣物質控制載體之製備 (一)製備混合物
在此實施例中，首先，於例如500mL之廣口玻璃瓶中加入如表1之實驗組所示含量之N-甲基-2-比咯啶(1-methyl 2 pyrrolidione；NMP)(NMP；99+%，Spectrophotometer Grade，Merck Co.，USA)以及聚乙醚碸(PESF；Radel A-300，Ameco Performance，USA)，緩慢攪拌至聚乙醚碸完全溶解，其中NMP與PESF之總體積可例如介於50mL至400mL，但本發明並不限於此處所舉。
然後，加入過氧化鎂、過氧化鈣(平均粒徑約1.0微米，Sigma-Aldrich Co.，USA)，以例如每分鐘500轉(revolution per minute；rpm)至2000轉之轉速，攪拌約2至24小時，使過氧化鎂、過氧化鈣均勻分佈其中而形成混合物。
接著，再加入相對於前述釋氣物質與高分子載體之總重量份的0.1至2重量份之分散劑，例如市售分散劑(型號Hypermer KD-1~5,KD8~11等，Uniqema公司，荷蘭)進行分散及穩定化步驟，以例如每分鐘50轉(revolution per minute；rpm)至500轉之轉速，攪拌約6至24小時，以達均勻及不立即沈澱之穩定狀態，以使後續製得之高分子複合釋氣物質控制載體內部的釋氣物質均勻分佈與載體的表面外觀平整及色澤均勻。
(二)形成高分子複合釋氣物質控制載體
然後，進行成形及功能化步驟，其中此成形及功能化步驟可包括但不限於進行濕式成形及功能化步驟以及進行乾式成形及功能化步驟，以使前述基材上塗佈之混合物形成具有前述之高分子複合釋氣物質控制載體。在此實施例中，進行上述濕式成形及功能化步驟時，可使塗佈前述混合物之基材在例如0℃至40℃或5℃至15℃之溫度下、於凝聚劑中膨潤0.5分鐘至5分鐘，以去除大部分之N-甲基-2-比咯啶(1-methyl 2 pyrrolidione；NMP)與凝聚劑，而使前述混合物形成一複合材料，其中此複合材料之表面具有緻密結構。前述之凝聚劑可使用甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、水或上述之任意組合。
進行上述乾式成形及功能化步驟時，可使具有前述膨潤過的複合材料之基材在例如90℃至150℃或100℃至120℃之溫度下乾燥15分鐘至30分鐘，以去除殘餘之N-甲基-2-比咯啶(1-methyl 2 pyrrolidione；NMP)以及凝聚劑，並於基材上形成厚度為1至1000微米或50至500微米之高分子複合釋氣物質控制載體，其中所得之高分子複合釋氣物質控制載體之內部形成珊瑚枝狀通道結構，如附件1A至1B之所示。
此外，在進行成形及功能化步驟之前，亦可選擇性進行塗佈步驟，例如以平板為基材，利用習知的刮刀式塗佈步驟或旋塗式塗佈步驟，使前述混合物均勻形成於基材之表面上。以刮刀式塗佈為例，視所使用的機型而定，可將前述混合物倒入刮刀調節器中，藉由改變刮刀位置的高度，調整前述混合物塗佈在基材上的厚度。在一例示中，可將刮刀位置的高度設定為100微米至200微米，惟本發明不限於此，亦可設定成其他的高度。
在此需說明的是，前述有關刮刀式塗佈步驟、旋塗式塗佈步驟等為本技術領域中任何具有通常知識者所熟知，故在此不另贅述。
倘若利用自動化連續式製程進行上述步驟，則可將具有高分子複合釋氣物質控制載體之基材進一步與下方承載的皮帶剝離。
實施例二：高分子複合釋氣物質控制載體之釋氣控制成效評估
此實施例係利用上述之高分子複合釋氣物質控制載體 置於水相中，評估其延長釋放氣體之成效。
請參閱第2圖，其係分別繪示根據本發明一實施例之高分子複合釋氣物質控制載體置於瓶杯系統之溶氧(dissolved oxygen；DO)曲線圖，其中橫軸表示投置時間(單位：日)，縱軸表示利用市售溶氧計(HTC208U，HOTEC INSTRUMENTS CO.,LTD，中華民國)所測得之單位體積之溶氧值(ppm)，圖號◇代表空白試驗之對照組的溶氧值，圖號△代表含過氧化鈣(58重量百分比)之高分子複合釋氣物質控制載體(總重量為約1.13公克)的溶氧值，圖號□代表含過氧化鈣(58重量百分比)之高分子複合釋氣物質控制載體的溶氧值(總重量為約0.59公克)，圖號○代表含過氧化鈣(總重量為約0.67公克)的溶氧值，虛線201則代表背景溶氧值(ppm)。
由第2圖之結果可知，圖號○代表之釋氣物質(包含過氧化鈣)因缺乏高分子載體(聚乙醚碸)之控制，因此與瓶杯系統的水分直接接觸，在短時間內之反應釋氣的速率過快，很快就耗盡其釋氣能力，大約3天左右其溶氧值就降為背景溶氧值。相較之下，利用本發明上述表1之實施例製得之具有高分子複合釋氣物質控制載體投置於瓶杯系統後，可連續至少1個月穩定釋放氣體(氧氣，如第2圖之圖號△所示)，以提供地下水道的好氣型微生物之生長並降解污染物，且不影響地下水道的酸鹼值(圖未繪示)。
需補充的是，本發明雖以特定的釋氣物質、高分子原料、高分子載體、反應條件、基板、儀器或含水環境作為例示，說明本發明之高分子複合釋氣物質控制載體及其製 造方法，惟本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者可知，本發明並不限於此，在不脫離本發明之精神和範圍內，本發明之高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法可使用其他釋氣物質、高分子載體、反應條件、基板、儀器或其他環境進行。
由上述本發明之實施例可知，本發明之高分子複合釋氣物質控制載體及其製造方法，其優點在於利用高分子載體內部的珊瑚枝狀通道結構，可承載高量的釋氣物質，以於各種基材上形成高分子複合釋氣物質控制載體。當具有此高分子複合釋氣物質控制載體的基材投置於含水環境時，水分會擴散進入表面的孔洞再經由珊瑚枝狀通道結構與其所含之釋氣物質接觸，並連續1個月至6個月甚至6個月以上釋放氣體。此釋氣物質所釋放的氣體亦可提供含水環境的微生物之生長及代謝。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
101‧‧‧提供含有釋氣物質、高分子原料以及有機溶劑之混合物之步驟
103‧‧‧進行分散及穩定化步驟之步驟
105‧‧‧進行成形及功能化步驟之步驟
105a‧‧‧進行濕式成形及功能化步驟之步驟
105b‧‧‧進行乾式成形及功能化步驟之步驟
107‧‧‧形成高分子複合釋氣物質控制載體
201‧‧‧虛線
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖係繪示根據本發明一實施例之高分子複合釋氣 物質控制載體之製造方法的部分流程圖。
第2圖係繪示根據本發明一實施例之高分子複合釋氣物質控制載體投置於瓶杯系統之溶氧曲線圖。
附件1係顯示根據本發明數個實施例之高分子複合釋氣物質控制載體的外觀。
附件2係顯示根據本發明數個實施例之高分子複合釋氣物質控制載體的剖面結構(附件2A至2B)、內部結構(附件2C至2D)及表面結構(附件2E)。
101．．．提供含有釋氣物質、高分子原料以及有機溶劑之混合物之步驟
103．．．進行分散及穩定化步驟之步驟
105．．．進行成形及功能化步驟之步驟
105a．．．進行濕式成形及功能化步驟之步驟
105b．．．進行乾式成形及功能化步驟之步驟
107．．．形成高分子複合釋氣物質控制載體

Claims (26)

  1. 一種高分子複合釋氣物質控制載體，至少包含：1至92重量份之一釋氣物質，其中該釋氣物質至少包含過氧化物，且該釋氣物質具有1奈米至100微米之平均粒徑；以及8至99重量份之一高分子載體，其中該高分子載體係與該釋氣物質均勻混合，該高分子載體之一內部具有一珊瑚枝狀通道結構，且該高分子載體之一表面具有複數個孔洞，而該些孔洞具有介於1奈米至100微米之平均孔徑；其中當該高分子複合釋氣物質控制載體置於一含水環境時，水分擴散進入該些孔洞再經由該珊瑚枝狀通道結構與該釋氣物質接觸，並連續1個月至6個月釋放一氣體，以促進該含水環境的一微生物之生長。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該過氧化物係選自於由過氧化鎂、過氧化鈣及上述之任意組合所組成之一族群。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該釋氣物質於該高分子複合釋氣物質控制載體中具有10至92重量份。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該氣體為氧氣。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該高分子載體為碸類聚合物(sulfone polymers)或含氟聚合物，且該高分子載體於該高分子複合釋氣物質控制載體中具有8至50重量份。
  6. 根據申請專利範圍第6項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該碸類聚合物係選自於由聚乙醚碸(polyethersulfone；PESF)、聚碸(polysulfone；PSF)以及聚苯碸(polyphenylene sulfone；PPSF)所組成之一族群。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該含氟聚合物為聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride；PVDF)。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，更至少包含一緩衝劑，其中該緩衝劑係選自於由碳酸鈣、碳酸氫鈣及上述之任意組合所組成之一族群。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，更至少包含一生物營養劑，其中該生物營養劑係選自於由醣類、澱粉、磷酸鹽類及上述之任意組合所組成之一族群。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣 物質控制載體，更至少包含一分散劑，其中該分散劑之添加量為相對於該釋氣物質與該高分子載體之總重量份的0.1至2重量份，且該分散劑係選自於由聚羧酸鹽、聚乙烯醇、聚丙烯胺及上述之任意組合所組成之一族群。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述之高分子複合釋氣物質控制載體，其中該含水環境為海洋、河川、湖泊、地下水道、溝渠、地下水層、水槽、底泥或土壤。
  12. 一種高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，至少包含：提供一混合物，其中該混合物至少包含：1至99重量份之一釋氣物質，其中該釋氣物質至少包含一過氧化物，且該釋氣物質具有1奈米至10微米之平均粒徑；8至99重量份之一高分子原料，其中該高分子原料為碸類聚合物或含氟聚合物；以及一有機溶劑，以溶解該高分子原料並均勻分散該釋氣物質，其中該有機溶劑係選自於由二甲基甲醯胺(N,N-Dimethyl formamide；DMF)、N-甲基-2-比咯啶(1-methyl 2 pyrrolidione；NMP)以及N,N-二甲基乙醯胺(N,N-dimethylacetamide；DMAc)所組成之一族群；進行一抽真空步驟，以去除該混合物所含之一空泡；以及進行一成形及功能化步驟，其中該成形及功能化步驟 至少包含：進行一濕式成形及功能化步驟，使該混合物在0℃至40℃之溫度下、於一凝聚劑中膨潤0.5分鐘至5分鐘，以去除部分之該有機溶劑而使該混合物形成一複合材料，其中該凝聚劑係選自於由甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、水及上述之任意組合所組成之一族群；以及進行一乾式成形及功能化步驟，使該複合材料在90℃至150℃之溫度下乾燥15分鐘至30分鐘，以去除殘餘之該有機溶劑及該凝聚劑，並形成該高分子複合釋氣物質控制載體，其中該高分子原料形成之一高分子載體容納該釋氣物質，該高分子複合釋氣物質控制載體之一厚度為1至1000微米，其中該高分子複合釋氣物質控制載體之一內部具有一珊瑚枝狀通道結構，該高分子複合釋氣物質控制載體之一表面具有複數個孔洞，該些孔洞具有介於1奈米至100微米之平均孔徑，且當該高分子複合釋氣物質控制載體置於一含水環境時，水分係擴散進入該些孔洞再經由該珊瑚枝狀通道結構與該釋氣物質接觸，並連續1個月至6個月釋放一氣體，促進該含水環境的一微生物之生長。
  13. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該釋氣物質於該高分子複合釋氣物質控制載體中具有50至92重量份。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋 氣物質控制載體之製造方法，其中該過氧化物係選自於由過氧化鎂、過氧化鈣及上述之任意組合所組成之一族群。
  15. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該氣體為氧氣。
  16. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該碸類聚合物係選自於由聚乙醚碸、聚碸以及聚苯碸所組成之一族群，且該碸類聚合物於該高分子複合釋氣物質控制載體中具有8至50重量份。
  17. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該含氟聚合物為聚偏二氟乙烯，且該含氟聚合物於該高分子複合釋氣物質控制載體中具有8至50重量份。
  18. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該混合物更至少包含一緩衝劑，且該緩衝劑係選自於由碳酸鈣、碳酸氫鈣及上述之任意組合所組成之一族群。
  19. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該混合物更至少包含一生物營養劑，且該生物營養劑係選自於由醣類、澱粉、磷 酸鹽類及上述之任意組合所組成之一族群。
  20. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該混合物更至少包含一分散劑，該分散劑之添加量為相對於該釋氣物質與該高分子載體之總重量份的0.1至2重量份，且該分散劑係選自於由聚羧酸鹽、聚乙烯醇、聚丙烯胺及上述之任意組合所組成之一族群。
  21. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該高分子複合釋氣物質控制載體之一外形為一片狀、一顆粒狀、一中空管狀或一長條狀。
  22. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中在該成形及功能化步驟之前，更至少包含：進行一塗佈步驟，使該混合物均勻形成於一基材上，其中該塗佈步驟為一旋塗式塗佈步驟或一刮刀式塗佈步驟。
  23. 根據申請專利範圍第24項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該基材為一平板、一顆粒、一中空管或一長條狀。
  24. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該抽真空步驟進行10分鐘至30分鐘。
  25. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法為一批次(batch)製程或一自動化連續式製程。
  26. 根據申請專利範圍第13項所述之高分子複合釋氣物質控制載體之製造方法，其中該含水環境為海洋、河川、湖泊、地下水道、溝渠、地下水層、水槽、底泥或土壤。
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