各項吸附材對 NH 3 氣體之去除測試

在確定了當矽鋁比50 之 MCM-41 具有最佳之氨氣吸附效能後，

本研究將各項吸附材未改質前進行吸附測試。圖4-6 即為 MCM-41、

MSP、Y、ZSM-5 之吸附材，在進流濃度 10ppm，流量 1lpm 之環境 下對氨氣之去除效率測試，由實驗結果顯示，Y 沸石、ZSM-5 沸石、

Al-MCM-41(50)之吸附劑，對氨氣之吸附去除效率皆可達 90%以上，

且Y 沸石、ZSM-5 沸石更可達 95%以上，皆有良好之去除效果，然 而純矽之MCM-41 及自製之 MSP 多孔吸附材，則沒有好的表現。

圖 4-7 為由各項吸附材擔體對氨氣吸附量比較圖，由實驗結果可

知，本實驗選擇使用之吸附材擔體，其對氨氣之去除效能最佳的為Y

> ZSM-5 > Al-MCM-41(50) > Si-MCM-41

≈

我們知道當探討吸附機制時，吸附材之表面積大小、孔洞體積、

結構、表面化學特性等，皆是影響其吸附特性之因素。本研究針對不 同吸附劑進行氨氣吸附實驗，探討實驗之結果，首先針對MSP 與 Si-MCM-41，實驗結果顯示其高比表面積(約 1000m²/g)、中孔洞 (2~5nm)之優勢，然而當吸附質為氨氣時，卻無法有效提升其吸附效 能，這可能是因為此兩種吸附材皆為純矽之疏水性材料，且皆提供了 大量比表面積有利於吸附之特性，但由於氨氣屬於親水性，其表面之 特性使得即便是利用物理吸附之凝結(condensation)，也無法將污染物

停留在表面上，此為造成吸附量不佳之原因。比較Si-MCM-41 與 Al-MCM-41(50)之結果可輔佐上述論點，因此兩種吸附材不論在比表 面積、孔洞特性上皆非常類似，唯一差別在於具有鋁原子之

MCM-41，其表面屬較親水性材質，且布忍斯特酸 (Bronsted acid) 之 產生更增加了其對氨氣吸附能力之效果，故掺有鋁之MCM-41 對氨 氣之吸附能力會增加。

接者將Al-MCM-41(50)與 ZSM-5 比較，此兩種吸附材皆為矽鋁 比50 之材料，而 Al-MCM-41(50)具有比 ZSM-5 更大之比表面積，而 Al-MCM-41(50)屬中孔材料，ZSM-5 屬微孔材料，造成了兩者吸附效 能之差異，在吸附效率上，ZSM-5 有著比 Al-MCM-41(50)更高之吸附 效率，而在吸附實驗後期表現上(吸附效率約 40%時)，Al-MCM-41(50) 卻又比ZSM-5 高，此結果顯示因孔洞結構影響而造成不同之吸附特 性，而最後以吸附量來看ZSM-5 是較優於含鋁之 MCM-41 的。

最後探討ZSM-5 與 Y 沸石之比較，兩者之比表面積接近，且皆 屬微孔洞材料，而本實驗選用之ZSM-5 為矽鋁比 50，Y 沸石為 3，

由上述可知，Y 沸石具有比 ZSM-5 更親水之特性，故由實驗結果推 論，Y 沸石之親水特性以及其特殊之孔洞結構、比表面積造就了其為 眾吸附材中最佳之吸附效果。

本研究在第一部分先將Al-MCM-41(50)、Si-MCM、MSP 與 Y、

ZSM-5 各種不同吸附材進行氨氣實驗，發現 MSP、Si-MCM 雖有高 比表面積，但其吸附效能為最差，而Al-MCM-41(50)與 Si-MCM 來比 又為Al-MCM-41(50)較佳，是因為親水性為吸附限制，Y 優於 ZSM-5 則是因為Y 沸石具有親水性即比表面積較高之優勢，而整體吸附效 能由優到劣依序為Y > ZSM-5 > Al-MCM-41(50) > Si-MCM

≈

以本實驗之結果來看，吸附材表面親疏水之化學特性影響吸附效能最 鉅，而比表面積也會影響吸附效應。

0 20 40 60 80 100 120

Time (min)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 - C/Co

H-Y H-ZSM-5

Al-MCM-41(50) Si-MCM-41 MSP

圖 4-6 各項未改質之吸附擔體對 NH3氣體之去除測試 (P=1atm, T=24.5⁰C, RH=45~50%, NH₃=10ppm, Sample =0.05g)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

H-Y H-ZSM-5 Al-MCM-41 Si-MCM-41 MSP

Cumulative adsorption amount (mg/g)

圖 4-7 各項未改質之吸附擔體對 NH3氣體之飽和吸附量 (P=1atm, T=24.5⁰C, RH=45~50%, NH₃=10ppm, Sample=0.05g)