TWI576151B - 脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法 - Google Patents

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脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法
本發明是有關於一種吸附劑，且特別是有關於一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法。
在選擇性觸媒還原反應(selective catalytic reduction，SCR)之觸媒的製作過程中，因為目前所採用之二氧化鈦(TiO2)擔體內含少量硫酸根離子(SO4 2-)，再加上所採用之主成分與促進劑均為銨鹽化合物，其中硫酸根離子之含量高於銨根離子(NH4 +)之含量。因而在此觸媒的製作過程中，於500℃的高溫環境進行煅燒的步驟時，在380℃~500℃區間會持續產生具有白煙的廢氣。將此廢氣通入水溶液中，經取樣分析後，可知含有硫酸根離子與銨根離子。這兩種離子在溫度低於220℃時會形成白色且具易吸濕性的硫酸銨鹽，其反應如下：SO3+NH3+H2O → NH4HSO4
SO3+2NH3+H2O → (NH4)2SO4 所產生之兩種硫酸銨鹽粒子的粒徑相當微小而如白煙。由於此白煙由許多硫酸銨鹽微粒構成，且具黏稠性，而不易排除。
一般大都採用物理方式來脫除微粒物。目前脫除微粒物的方式主要有下列三種。第一種是利用靜電集塵器(electrostatic precipitator，ESP)來脫除微粒物。此種方式係利用靜電力來使微粒荷電後，再使荷電微粒經過電場，藉此達到去除微粒之目的。然而，此種方式對於粒徑小於1μm的微粒脫除效率較差，且遇易吸濕性的微粒，會造成短路而當機。
第二種是利用袋濾集塵器(bag filter，BF)來捕集微粒物。袋濾集塵係應用纖維的透氣特性，當待處理之廢氣通過織布時，粒狀物會被織布纖維或已堆積在織布纖維上的微粒攔阻而被捕集，藉此達到除塵之目的。目前此種方式可捕集之微粒的粒徑範圍一般介於0.1mm~10mm。
第三種是利用高效率空氣過濾網(high efficiency particulate air filter，HEPA)來過濾微粒。高效率空氣過濾網為過濾空氣最有效之方法，其最小過濾效率應是對移除空氣中粒徑約0.3μm的粒子具有99.97%的效率(對粒徑0.5μm的粒子具有99.99%的效率)，以確保可移除空氣中所含之微粒子與微生物。
在這些習知脫除微粒物的技術中，採用靜電集塵器與袋濾集塵器的技術均係以物理方式來過濾粒狀物，但這兩種技術的效率在粒狀物的粒徑小於1μm或遇易吸濕性的微粒時會變差，如此將無法有效過濾如白煙的微粒。另一 方面，採用高效率空氣過濾網的技術因高效率空氣過濾網具有較細的孔洞，且具有較大的接觸面積，因此可有效脫除白煙微粒。但高效率空氣過濾網於每次使用後須加以更換，而高效率空氣過濾網的費用高，導致脫除微粒之處理成本大增。
因此，目前亟需一種可有效脫除微粒，特別是硫酸銨鹽這類化學汙染微粒，且可取代高效率空氣過濾網，以降低微粒脫除處理之成本的技術。
因此，本發明之一目的就是在提供一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法，可使吸附劑同時具有鹼性與氧化性質，而可利用氧化吸附方式，有效脫除硫酸銨鹽微粒白煙。藉此，可避免硫酸銨鹽微粒白煙散逸至外界環境中，而可有效防止硫酸銨鹽微粒汙染環境，進而達到環境保護的效果。
本發明之另一目的就是在提供一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑，其可取代高效率空氣過濾網來脫除硫酸銨鹽白煙，因此可大大地降低脫除硫酸銨鹽白煙之成本，且具有較長之使用壽命。
根據本發明之上述目的，提出一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑。此脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑包含活性碳(AC)擔體、鹼金屬氫氧化物以及過錳酸鉀(KMnO4)。鹼金屬氫氧化物附著在活性碳擔體上，且此鹼金屬氫氧化物之鹼 金屬元素的濃度為6wt%至8wt%。過錳酸鉀附著在活性碳擔體上，且過錳酸鉀之錳元素的濃度為2wt%至3wt%。
依據本發明之一實施例，上述之鹼金屬氫氧化物為氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)。
根據本發明之上述目的，另提出一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的製備方法，其包含下列步驟。配製過錳酸鉀水溶液。將鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中，以形成鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液。將活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中，以使鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液附著在活性碳擔體上。烘乾附著有鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之活性碳擔體，以形成脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑。
依據本發明之一實施例，上述配製過錳酸鉀水溶液之步驟包含使過錳酸鉀水溶液之濃度為0.3M至0.6M。
依據本發明之另一實施例，上述之鹼金屬氫氧化物水溶液之濃度為1M至3M。
依據本發明之又一實施例，上述之鹼金屬氫氧化物水溶液為氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液。
依據本發明之再一實施例，上述將鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中之步驟包含使鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之pH值為7至10。
依據本發明之再一實施例，於將鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中之步驟後，上述脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法更包含將鹼金屬氫氧化物與過 錳酸鉀水溶液置入旋轉攪拌槽中、以及利用旋轉攪拌槽對鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液進行攪拌步驟。
依據本發明之再一實施例，上述將活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中之步驟包含分批將活性碳擔體加入旋轉攪拌槽內之鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中、以及轉動旋轉攪拌槽，以使鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液均勻附著於活性碳擔體上。
依據本發明之再一實施例，於將活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中後，上述脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法更包含進行過濾步驟，以獲得附著有鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之活性碳擔體。
依據本發明之再一實施例，上述烘乾活性碳擔體之步驟包含將烘乾溫度控制在110℃。
依據本發明之再一實施例，上述烘乾活性碳擔體之步驟包含使脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑包含鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀、使脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之鹼金屬氫氧化物之鹼金屬元素的濃度為6wt%至8wt%、以及使脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之過錳酸鉀之錳元素的濃度為2wt%至3wt%。
100‧‧‧步驟
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
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，所附圖式之說明如下： 〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法的流程圖。
目前，針對硫化物的脫除，因活性碳具有高比表面積、較多微孔與吸附容量高的特性，而大多使用活性碳來作為擔體。作為吸附劑使用時，活性碳需再經改質。舉例而言，目前有一種含浸鹼金屬的活性碳，其係利用鹼金屬氫氧化物來對活性碳進行改質，其中較常使用之鹼金屬為氫氧化鈉(NaOH)與氫氧化鉀(KOH)。鹼金屬氫氧化物可增進活性碳之鹼性，藉此可提升活性碳對硫化物氣體的吸附能力。因此，含浸鹼金屬的活性碳在常溫下可作為二氧化硫(SO2)等酸性氣體的吸附劑。
另一種是含氧化錳(MnOx)的活性碳。由於錳具有強氧化功能，因此有利於硫化物或揮發性有機化合物(volatile organic compound，VOC)的氧化反應，進而提升對酸性氣體與揮發性有機化合物的吸附能力。常見之商業吸附劑Chemisorbent的主要成分為錳/氧化鋁(Mn/Al2O3)。此吸附劑在常溫下作為氧化型吸附劑。於常溫下，此吸附劑對二氧化硫的吸附能力大於4.0wt%，對硫化氫(H2S)的吸附能力大於8.0wt%，對甲醛(CH2O)的吸附能力大於1.4wt%。
在採用活性碳作為擔體之吸附劑的技術中，含浸鹼金屬之活性碳吸附劑藉由鹼金屬的加入，可提升對二氧 化硫酸性氣體的吸附能力。另一方面，含氧化錳之活性碳吸附劑則藉由錳的強氧化能力，而以氧化方式提升吸附劑對硫化物的吸附能力。然而，這兩種吸附劑仍無法有效脫除在微粒白煙的硫酸銨鹽。
有鑑於此，本發明提出一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法，此吸附劑同時具有鹼性與氧化性質，而可以氧化吸附方式，有效脫除微粒白煙的硫酸銨鹽，避免硫酸銨鹽微粒白煙散逸至外界環境中，進而可降低對環境的汙染，達到環境保護的目的。
在本發明之一實施方式中，脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑主要包含活性碳擔體、鹼金屬氫氧化物以及過錳酸鉀。鹼金屬氫氧化物可例如為氫氧化鉀或氫氧化鈉。鹼金屬氫氧化物係附著在活性碳擔體上。另一方面，過錳酸鉀也附著在此活性碳擔體上。在一些例子中，鹼金屬氫氧化物中之鹼金屬元素占整個脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的較適化濃度為6wt%至8wt%，過錳酸鉀中之錳元素占整個脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的較適化濃度為2wt%至3wt%。
由於脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑同時具有鹼金屬所具有之鹼性與過錳酸鉀所具有之氧化性質，可將所吸附之硫酸銨鹽氧化裂解為二氧化硫與氨(NH3)，而可利用化學吸附方式有效脫除硫酸銨鹽微粒，進而避免汙染外界環境。
請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法的流程圖。在本實施方式中，製備脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑時，可先進 行步驟100，以配製過錳酸鉀水溶液。在一些例子中，配製過錳酸鉀水溶液之步驟包含使過錳酸鉀水溶液之濃度為0.3M至0.6M。
完成過錳酸鉀水溶液的配製後，可進行步驟102，以配製鹼金屬氫氧化物水溶液，並將配製好的鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中，而形成鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液。在一些例子中，配製鹼金屬氫氧化物水溶液之步驟包含使鹼金屬氫氧化物水溶液之濃度為1M至3M。此外，鹼金屬氫氧化物水溶液可例如為氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液。在一些例子中，將鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中之步驟包含進行酸鹼值的調整，以使形成之鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液的pH值為7至10。
在一些示範例子中，將鹼金屬氫氧化物水溶液加入過錳酸鉀水溶液中之後，可選擇性地將所形成之鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液置入旋轉攪拌槽中。並且，利用旋轉攪拌槽來攪拌鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液，以使鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中的鹼金屬氫氧化物水溶液與過錳酸鉀水溶液充分混合。
完成鹼金屬氫氧化物水溶液與過錳酸鉀水溶液之混合後，可進行步驟104，以將活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中。鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液可沾附在活性碳擔體上。將活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中時，可採分批加入的方式，以避免 活性碳擔體加入鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液時產生過熱現象。
在一些示範例子中，先利用旋轉攪拌槽攪拌鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液。接著，將活性碳擔體分批加入旋轉攪拌槽內之鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中。加入活性碳擔體的同時啟動旋轉攪拌槽之轉輪，藉以利用旋轉攪拌槽來攪拌活性碳擔體以及鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液，以使鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液均勻附著於這些活性碳擔體上，藉此提升後續形成之吸附劑對硫酸銨鹽白煙的吸附能力。可在例如攪拌一小時後，將活性碳擔體以及鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液靜置一段時間。
接著，可例如進行過濾步驟，以將附著有鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液的活性碳擔體過濾出來。在一些例子中，亦可採用撈取方式，來將附著有鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液的活性碳擔體取出。而後，可進行步驟106，以烘乾附著有鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液的活性碳擔體，而形成脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑。在一些示範例子中，烘乾活性碳擔體時，可將烘乾溫度控制在約110℃。烘乾後，較佳係將所形成之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑予以密封包裝而備用，以避免因外界環境之水氣或化學物質而影響脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑在脫除硫酸銨鹽微粒上的效能。
進行烘乾鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液附著之活性碳擔體的步驟時，可使所形成之脫除硫酸銨鹽白煙 之吸附劑除了包含活性碳擔體之外，更包含鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀，其中鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀均附著在活性碳擔體上。在一些例子中，烘乾活性碳擔體時，使得脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之鹼金屬氫氧化物中之鹼金屬元素占整個脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的濃度為6wt%至8wt%，以及使得過錳酸鉀中之錳元素占整個脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的濃度為2wt%至3wt%。其中，脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之鹼金屬元素的濃度與錳元素的濃度可利用感應耦合電漿(ICP)分析儀分析而得。
為了說明本案之一實施例所製備之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑的功效，另依上述之製備方法配製附著有氫氧化鉀之活性碳的鹼性氣體吸附劑(以下以「KOH/AC」表示)，以利與本案實施例所製備之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑作比對。在此實施例中，所製備出之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑係包含活性碳，以及附著在活性碳上的氫氧化鉀與過錳酸鉀(以下以「KOH-KMnO4/AC」表示)。
將此實施例所製備之KOH-KMnO4/AC吸附劑、以及比較例KOH/AC吸附劑與未經改質之活性碳(以下以「AC」表示)的物性列於下表1中。由下表1可知，經KOH-KMnO4與KOH分別改質之活性碳所具有的比表面積與孔徑體積均明顯降低。
另外，分別利用AC、KOH/AC與KOH-KMnO4/AC吸附劑，來進行選擇性觸媒還原反應之觸媒煅燒過程中所產生之白煙的吸附檢測。舉例而言，於實驗室利用這些吸附劑來脫除選擇性觸媒還原反應之觸媒煅燒過程所產生硫酸銨鹽白煙的程序如下所述。
秤取三份50克乾燥顆粒狀選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒，並將這三份選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒分別置於三個第一玻璃管反應器中。接著，分別秤取50克的AC、KOH/AC與KOH-KMnO4/AC，並分別放置在對應位於這三個第一玻璃管反應器下游的三個第二玻璃反應管中。
接下來，對第一玻璃反應管內的選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒進行煅燒。在煅燒過程中，以3℃/min的升溫速度，使製程溫度由常溫升溫至約500℃，並在約500℃的環境下停留4小時。製程期間，於約380℃~450℃的溫度區間產生白煙。將三個第一玻璃反應管產出之白煙利用尾端之泵(Pump)而由管線分別導入下游之對應第二玻璃反應管中，而分別利用這些第二玻璃反應管中的AC、KOH/AC與KOH-KMnO4/AC來進行白煙的吸附測試。經AC、KOH/AC與KOH-KMnO4/AC吸附後，將每個第二玻璃反應管中之殘氣分別通入二吸收瓶中，其中一吸收瓶中裝有 100ml之1M硫酸(H2SO4)水溶液，另一個吸收瓶中裝有100ml的純水，以分別吸收殘氣中所含之氨氣與二氧化硫，直至選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒的煅燒結束。
然後，將三個第二反應管中的AC、KOH/AC與KOH-KMnO4/AC吸附劑取出，且將吸收瓶中的水溶液倒出。分別以離子層析分析儀(IC)對從這些吸收瓶倒出之水溶液進行陰離子與陽離子的分析，以量測銨根離子與硫酸根離子的濃度。
另外，在無吸附劑的情況下，將選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒的煅燒過程中所生成之白煙，分別通入內裝有100ml之1M硫酸水溶液與100ml之純水的吸收瓶中，直到煅燒結束。然後，分別利用離子層析分析儀對這兩個吸收瓶所收集之水溶液進行陰離子與陽離子的定量分析。由此分析結果可知，白煙主要由硫酸根離子與銨根離子所組成，也意味著白煙的成份主要為硫酸銨鹽。故，在進行KOH-KMnO4/AC吸附劑對白煙的吸附測試時，除量測KOH-KMnO4/AC吸附劑對硫酸根離子的吸附能力外，另外也量測對銨根離子的吸附能力。
此外，除了利用離子層析分析儀來檢測吸收瓶中所含銨根離子與硫酸根離子的濃度外，也利用離子層析分析儀來量測各吸附劑上所吸附之銨根離子與硫酸根離子的濃度。量測吸附劑上所吸附之銨根離子與硫酸根離子的濃度時，係在吸附劑完成吸附後，秤取其中的0.125克，置入內裝有200ml之去離子水的玻璃瓶中。然後，將玻璃瓶置於加 熱板上，來進行兩小時的回流(reflux)。接著，將玻璃瓶內之液體冷卻過濾，再取過濾液來進行離子層析分析。
在離子層析分析中，以CG12A及AS4A-SC分別作為陽離子與陰離子色層分析管，並使用22mM的硫酸與1.8mM的碳酸氫鈉(NaHCO3)分別作為流洗液，來量測銨根離子與硫酸根離子的濃度。吸附劑的吸附能力係依下列公式計算：吸附劑吸附能力(%)=[(離子層析分析儀量測之硫酸根離子與銨根離子的濃度)mg/L×水溶液體積(=0.2L)]/[吸附劑重量(=0.125g)×1000mg/g]×100%。
在此吸附能力研究中，所測得之吸附劑的吸附能力愈大，表示吸附劑對白煙具有較佳之吸附效果。為比對本案實施例之KOH-KMnO4/AC吸附劑對硫酸銨鹽白煙之吸附能力，除了分別對KOH/AC吸附劑與AC吸附劑進行硫酸銨鹽白煙之吸附能力測試外，也對商業吸附劑過錳酸鉀與氧化鋁(以下以「KMnO4/Al2O3」表示)進行硫酸銨鹽白煙之吸附能力測試。
在此研究中，除在常溫(RT)下進行硫酸銨鹽白煙之吸附測試，亦在40℃~80℃下進行。不同吸附劑對於硫酸銨鹽白煙的吸附能力係以離子層析分析儀所量測到的硫酸根離子與銨根離子的吸附能力來作為比對，其中以對硫酸根離子所具有的吸附能力作為主要依據。測試結果列於下表2。
表2
由表2之測試結果可知，於常溫下所量測到不同吸附劑對硫酸銨鹽白煙中之硫酸根離子的吸附能力，下列所示：KOH-KMnO4/AC>KOH/AC>AC>KMnO4/Al2O3。其中以KOH-KMnO4/AC吸附劑具有最佳的硫酸根離子吸附能力，其所具有的吸附能力竟然比對酸氣具甚佳吸附能力的KOH/AC吸附劑還高，且約為KOH/AC吸附劑的兩倍。另外，KOH/AC吸附劑對硫酸根離子的吸附能力竟只比未改質的AC吸附劑略高一點而已。這樣的現象與KOH/AC吸附劑對於酸氣的吸附能力的結果明顯不一致。一般KOH/AC吸附劑對於酸氣的吸附能力會比未改質之AC吸附劑高出許多，約為3~4倍，由上述測試結果顯示，KOH/AC吸附劑吸附酸氣與吸附硫酸銨鹽白煙的性質基本上並不相同。由此更顯示出，KOH-KMnO4/AC吸附劑因其中具有強氧化劑 KMnO4的關係，可將所吸附之硫酸銨鹽白煙予以氧化裂解，而分別生成二氧化硫與氨氣。藉此方式可有效脫除微粒的硫酸銨鹽白煙，進而可降低硫酸銨鹽白煙的排出。
另外，這些吸附劑對於銨根離子的吸附能力，如下列所示：KOH-KMnO4/AC>AC~KMnO4/Al2O3>KOH/AC。其中仍以KOH-KMnO4/AC吸附劑具有最佳的銨根離子吸附能力，其所具有之吸附能力略高於AC吸附劑與商業吸附劑KMnO4/Al2O3。而KOH/AC吸附劑則具有最差的銨根離子吸附能力，原因應與其具鹼性而不易吸附鹼性的分子有關。然而，本案實施例之KOH-KMnO4/AC吸附劑對於銨根離子的吸附能力為KOH/AC吸附劑的兩倍，再度顯示強氧化劑KMnO4在整個反應中所扮演的角色，其可將所吸附的硫酸銨鹽白煙予以氧化裂解。
由表2更可得知，KOH-KMnO4/AC、KOH/AC與AC等吸附劑在溫度由常溫升高至40℃時，對硫酸根離子與銨根離子的吸附能力仍約略保持相當。但當溫度上升至80℃時，這三種吸附劑對硫酸根離子與銨根離子的吸附能力則明顯下降。
在沒有吸附劑的情況下，尾端二吸收瓶所吸收之硫酸根離子與銨根離子的數量可視為選擇性觸媒還原反應之燃煤觸媒的煅燒過程中之白煙氣所生成之總硫酸根離子與總銨根離子的數量。另一方面，以KOH-KMnO4/AC吸附劑進行硫酸銨鹽白煙吸附測試時，可測得此測試中之二 吸收瓶內的水溶液中所殘存之硫酸根離子與銨根離子的數量。利用這兩個測試所得之總硫酸根離子與總銨根離子的數量、以及殘存之硫酸根離子與銨根離子的數量，即可計算出KOH-KMnO4/AC吸附劑對硫酸根離子與銨根離子的個別吸附效率，進而可估算出KOH-KMnO4/AC吸附劑脫除硫酸銨鹽白煙的效率。
上述吸收瓶內之水溶液吸收的數量、吸附效率與白煙脫除效率係分別依下列方程式計算而得：水溶液吸收硫酸根離子與銨根離子的數量(mg)=(離子層析分析儀量測之硫酸根離子與銨根離子濃度)mg/L×水溶液體積(=0.1L)；對硫酸根離子的吸附效率=100%-[殘存硫酸根離子數量/白煙中所生成總硫酸根離子數量(=82.9mg)]×100%；對銨根離子的吸附效率=100%-[殘存銨根離子數量/白煙中所生成總銨根離子數量(=1.66mg)]×100%；白煙脫除效率=(對硫酸根離子的吸附效率+對銨根離子的吸附效率)/2。
將依上述方程式計算所得結果列於下表3。
由上表3之結果可知，本案實施例之KOH-KMnO4/AC吸附劑對於硫酸銨鹽白煙的脫除效率可由所測得之硫酸根離子與銨根離子之吸附效率取其平均值而得，約為83.5%，具有相當優良的脫除效率。由此可知，本案實施例之KOH-KMnO4/AC吸附劑因同時具有鹼性與氧化的功能，可將白煙的硫酸銨鹽氧化裂解為二氧化硫與氨而吸附在吸附劑上，達到有效脫除白煙的硫酸銨鹽的效果。藉此，可避免硫酸銨鹽白煙散逸到外界環境中。
由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑及其製備方法，其可使吸附劑同時具有鹼性與氧化性質，而可利用氧化吸附方式，有效脫除硫酸銨鹽微粒白煙。藉此，可避免硫酸銨鹽微粒白煙散逸至外界環境中，而可有效防止硫酸銨鹽微粒汙染環境，進而達到環境保護的效果。
由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為本發明之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑可取代高效率空氣過濾網來脫除硫酸銨鹽白煙，因此可大大地降低脫除硫酸銨鹽白煙之成本，且具有較長之使用壽命。
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，任何在此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，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。
100‧‧‧步驟
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟

Claims (11)

  1. 一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑，包含：活性碳擔體；鹼金屬氫氧化物，附著在該活性碳擔體上，其中該鹼金屬氫氧化物之鹼金屬元素的濃度為6wt%至8wt%；以及過錳酸鉀，附著在該活性碳擔體上，其中該過錳酸鉀之錳元素的濃度為2wt%至3wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑，其中該鹼金屬氫氧化物為氫氧化鉀或氫氧化鈉。
  3. 一種脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，包含：配製過錳酸鉀水溶液；將鹼金屬氫氧化物水溶液加入該過錳酸鉀水溶液中，以形成鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液，其中將該鹼金屬氫氧化物水溶液加入該過錳酸鉀水溶液中之步驟包含使該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之pH值為7至10；將活性碳擔體加入該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中，以使該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液附著在該活性碳擔體上；以及烘乾附著有該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之該活性碳擔體，以形成脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑。
  4. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中配製該過錳酸鉀水溶液之步驟包含使該過錳酸鉀水溶液之濃度為0.3M至0.6M。
  5. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中該鹼金屬氫氧化物水溶液之濃度為1M至3M。
  6. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中該鹼金屬氫氧化物水溶液為氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液。
  7. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，於將該鹼金屬氫氧化物水溶液加入該過錳酸鉀水溶液中之步驟後，更包含：將該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液置入一旋轉攪拌槽中；以及利用該旋轉攪拌槽對該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液進行一攪拌步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中將該活性碳擔體加入該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中之步驟包含： 分批將該活性碳擔體加入該旋轉攪拌槽內之該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中；以及轉動該旋轉攪拌槽，以使該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液均勻附著於該活性碳擔體上。
  9. 如申請專利範圍第7項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，於將該活性碳擔體加入該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液中後，更包含進行一過濾步驟，以獲得附著有該鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀水溶液之該活性碳擔體。
  10. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中烘乾該活性碳擔體之步驟包含將烘乾溫度控制在110℃。
  11. 如申請專利範圍第3項之脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之製備方法，其中烘乾該活性碳擔體之步驟包含：使該脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑包含鹼金屬氫氧化物與過錳酸鉀；使該脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之該鹼金屬氫氧化物之鹼金屬元素的濃度為6wt%至8wt%；以及使該脫除硫酸銨鹽白煙之吸附劑之該過錳酸鉀之錳元素的濃度為2wt%至3wt%。
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TWI406699B (zh) * 2006-07-20 2013-09-01 Artemis Control Ag 吸收性過濾材料

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