第四章 結果與討論
4.3 以其他溶劑作為還原劑之測試
除了丙酮以外，甲苯與 IPA 也被用來測試對於 NO 及本身的去 除效率。
圖 4.9 為不同空間速度對 NO 及甲苯去除率的影響。對甲苯而 言，當空間速度為10000 h-1時，甲苯之去除率在450 ℃即可達到 95
%以上；而當空間速度為 30000 h-1時，甲苯之去除率在 500 ℃才達 到 95 %以上。也就是說，在空間速度較大的測試條件下，需要較高 的溫度方能使該 VOC 的去除率達到相同的標準。對 NO 而言，不同 空間速度對其去除率造成的影響並不明顯，可能是空間速度必須更 小方可使其有更足夠之反應時間。
圖 4.10 為溫度變化對 NO 及甲苯去除率的影響。甲苯的去除率 顯然隨溫度上升而增加，並且在 400℃達 95 %以上；然而 NO 在溫 度為400℃時的最佳去除率亦僅有約 15 %。
以甲苯作為還原劑，NO 的最佳去除率略為遜色，可能原因為：
(1) 甲苯分子結構較大且複雜，較不利於孔隙內擴散。(2) 當甲苯與 丙酮濃度皆為 1000 ppm 時，在 NO 有最佳去除率的溫度下，甲苯的 去除率略低於丙酮，也就是說該溫度下甲苯被利用的比率較低。然 而當甲苯濃度為 5000 ppm 時，NO 之去除率反不如甲苯濃度為 1000 ppm 之結果，故本研究持續針對甲苯濃度變化對 NO 及甲苯去除率 之影響作進一步探討，以求得甲苯最適濃度。
圖 4.11 為甲苯濃度變化對 NO 及甲苯去除率之影響。與圖 4.6 的趨勢相似的是，NO 去除率在甲苯的濃度為 3000 ppm 時最佳，較 高或較低之甲苯濃度時對 NO 處理效率均較差；而甲苯之去除率則 隨著本身濃度增加而上升，且甲苯去除率從濃度為2000 ppm 開始即
0 20 40 60 80 100
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperature (℃)
Removal Efficiency (%)
Toluene, 10000 1/h Toluene, 30000 1/h NO, 10000 1/h NO, 30000 1/h
圖4.9 不同空間速度對 NO 及甲苯去除率的影響
(
甲苯濃度為1000 ppm，NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2)0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Temperature (℃)
Removal Efficiency (%)
Toluene NO
圖4.10 溫度變化對 NO 及甲苯去除率的影響
(甲苯濃度為 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
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Concentration of Toluene (ppm)
Removal Efficiency (%)
Toluene NO
圖4.11 甲苯濃度變化對 NO 及甲苯去除率的影響
(溫度為 400℃，NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，空間速 度為 10000 h-1)
超過 95 %。從圖 4.6 與圖 4.11 看來，VOCs 一方面促使 NO 還原，
另一方面卻也與 NO 競爭吸附，因此每種 VOC 應有一特定濃度，可 使NO 去除率最佳。
4.3.2 以 IPA 作為還原劑之測試
IPA 與丙酮都是半導體業常用的溶劑，兩者在分子量與化學結 構上十分相近，因此使用 IPA 作測試時，其濃度之基本條件選擇與 丙酮相同的 5000 ppm。圖 4.12 即為溫度變化對 NO 及 IPA 去除效率 的影響。當溫度為 400℃時，NO 的最佳去除率為 29 %，而 IPA 本 身的去除率在溫度為 450℃時達到 95 %以上。將此數據與圖 4.5 的 結果相比，在丙酮與 IPA 兩種 VOC 的濃度皆為 5000 ppm，觸媒皆 為 Cu/Zeolite 2 時，可發現 IPA 對 NO 之去除效率不如丙酮，可能原 因為 (1) IPA 之最佳濃度並不是 5000 ppm。(2) 在化學性質上，IPA 對NO 的還原能力不如丙酮。
Xu and Raftery [58] 發現，IPA 吸附於觸媒表面時，其吸附型態 分為異丙醇氧吸附與氫鍵吸附。前者反應十分快速，而後者會先形 成丙酮。雖然 4.2 節之研究結果發現以丙酮作為還原劑時，NO 之去 除 率 約 為 40 % 。 然 而 IPA 會 與 丙 酮 進 行 醇 醛 縮 合 反 應 (aldol condensation) 形成異亞丙基丙酮 (mesty oxide)；此物質的反應速率緩 慢，可能導致NO 去除率不佳。
0 20 40 60 80 100
100 200 300 400 500
Temperature (℃)
Removal Efficiency (%)
IPA NO
圖4.12 溫度變化對 NO 及 IPA 去除率的影響
(IPA 濃度為 5000 ppm，NO 濃度為 500 ppm，觸媒為 Cu/Zeolite 2，
空間速度為10000 h-1)
4.4 以丙酮、甲苯及 IPA 為還原劑之綜合評比