第四章 結果與討論
4.4 以丙酮、甲苯及 IPA 為還原劑之綜合評比
4.4.2 丙酮與甲苯在 HC-SCR 測試之比較
圖4.13 (a) 與 4.13 (b) 分別為以丙酮與甲苯為還原劑時之 NO 及 自身去除之比較。在兩者的濃度皆為 5000 ppm 時，丙酮相較於甲苯 的優勢包括：
(1) 以丙酮為還原劑時，NO 的最佳去除效率出現在 350℃，低於 以甲苯處理NO 所需溫度 (400℃)。
(2) 以丙酮為還原劑時，NO 的最佳去除效率達 45 %；以甲苯為還 原劑時，NO 的最佳去除效率僅 21 %。
(3) VOC 去除率達 95 %的溫度在時丙酮為 343℃，而甲苯則為 398℃。
表4.3 丙酮、甲苯與 IPA 的基本特性
丙酮 甲苯 IPA
分子式 CH3COCH3 CH3 C6H5 CH3 CH(OH)CH3
分子量 58.08 92.14 60.09
比重 (水=1) 0.791 0.860 0.785
常壓下之沸點 56.2℃ 110.6℃ 82.3℃
常溫下之蒸氣壓 180 mmHg 22 mmHg 33 mmHg 作為溶劑
之主要應用
半導體業、
光電業之溶劑
石化業油漆、
黏著劑之溶劑
半導體業、
光電業之溶劑
0 20 40 60 80 100
100 200 300 400 500 600
Temperature (℃)
NO Removal Efficiency (%)
Acetone Toluene
圖 4.13 (a) 丙酮與甲苯在 NO 去除率方面之比較
(丙酮與甲苯濃度皆為 5000 ppm，NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，空間速度為 10000 h-1)
0 20 40 60 80 100
100 200 300 400 500 600
Temperature (℃)
VOCs Removal Efficiency (%)
Acetone Toluene
圖4.13 (b) 丙酮與甲苯本身去除率方面之比較
(丙酮與甲苯濃度皆為 5000 ppm，NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，空間速度為 10000 h-1)
針對以上的現象，可能是丙酮比甲苯容易被分解出 CH3基團。
甲苯因分子結構中帶有苯環，而 CH3與苯環間的共振導致其鍵結必 須在較高溫被打斷。而在 4.3.1 節的討論中曾提及，甲苯的分子比丙 酮大，結構亦較複雜，使得甲苯在孔洞內的擴散速率不如丙酮。
圖4.14 (a) 與 4.14 (b) 分別為丙酮與甲苯於各自的最佳操作溫度 下 (丙酮為 350℃，甲苯為 400℃)，在 NO 及自身去除率方面之比 較。NO 之去除率在甲苯濃度為 3000 ppm 時達到 33 %，而在丙酮濃 度為 5000 ppm 時達到 40 %，顯示丙酮對 NO 之去除效能略優於甲 苯。甲苯的最佳濃度小於丙酮，可能原因在於甲苯的分子較大，在 吸附至觸媒表面時以較小之濃度即可佔去同等之觸媒面積。另一方 面，甲苯之結構比丙酮大且複雜，較不利於孔隙內擴散，故 NO 之 最佳去除率不如丙酮。
在 VOCs 之去除方面，雖然在 1000～5000 ppm 的範圍內，丙酮 的去除率略優於甲苯，但兩者的去除率皆有隨濃度增加而上升之趨 勢，此現象可分為兩部分探討。在 NO 未達到最佳去除率的情況 下，VOCs 的濃度越高，可使越多 NO 分子參與反應，有助於提升 NO 去除率。然而 4.2.4 節曾提及，當 VOCs 濃度太高時，其在吸附 至觸媒時將可能與 NO 形成競爭吸附；且 VOCs 濃度越高，在此競 爭當中越顯得強勢，導致 VOCs 去除率越高，而 NO 去除率越加低 落。
0 20 40 60 80 100
0 2500 5000 7500 10000
Concentration of VOCs (ppm)
NO Removal Efficiency (%)
Acetone (350 ℃) Toluene (400 ℃)
圖4.14 (a) 丙酮與甲苯於最佳操作溫度下在去除 NO 方面之比較 (NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，空間速度為 10000 h-1)
80 85 90 95 100
0 2500 5000 7500 10000
Concentration of VOCs (ppm)
VOCs Removal Efficiency (%)
Acetone (350 ℃) Toluene (400 ℃)
圖 4.14 (b) 丙酮與甲苯於最佳操作溫度下在自身去除方面之比較 (NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，空間速度為 10000 h-1)