5.4.1 不同沸石對 CO2吸附的比較
文獻中可查出二氧化碳之紅外光圖譜為圖 5.25，頻率在 700 和 2300（cm-1）之間有 明顯的波峰。且二氧化碳吸附在沸石上時會有不同型式的振動，所以會產生偏移的現 象，而其偏移位置大致會從 2300（cm-1）位移到 1610~1630（cm-1）間。
而我們可藉由紅外光圖譜比較不同沸石的吸附力，由圖 5.26中顯示三種不同沸石 中，NaY 有明顯的特徵吸收峰，USY5 及 USY60 在其特徵峰位置已相對平坦，其特徵 峰 1630(cm-1)為 CO2 吸附於沸石形成 carbonate species (Lavalley, 1996; Lee and Condrate, 1995)。
圖 5.25：FT-IR characterizing CO2 gas
1800 1600 1400
-0.1 0.0 0.1
absorbance
wavenumber(1/cm)
USY60 NaY USY5
圖 5.26：FT-IR characterizing CO adsorbed on USY60 (Si/Al=55, Na2O=0.03), NaY (Si/Al=5, Na O=0.134), USY5(Si/Al=5, Na O=0.03)
連續式吸附過程中，利用 TCD 偵測計偵測沸石的吸附行為，將 TCD 所得到的訊號 大小轉換為濃度值，再利用濃度分率對時間做出貫流曲線(Breakthrough curve)。由貫流 曲線看出當沸石在越短的時間內到達[C]/[C]total=1，表示已達吸附飽和。由圖 5.27可看 出，NaY 到達吸附飽和的時間最長，而 USY60 在最短時間即達到吸附飽和。即是說明 NaY 對二氧化碳有較大的吸附能力，可吸附較多的二氧化碳，而 USY60 相對對二氧化 碳的吸附力為最小。
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 0.3
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
[C]/[C]total
Time
USY60 NaY USY5
圖 5.27：Breakthrough of CO2 in a fixed-bed adsorber with USY60, NaY, and USY5
5.4.2 表面改質後對 CO2的吸附結果
紅外線譜為分析物質官能基之最佳結構，由圖 5.28 可得到含浸 10wt%KOH 後的 USY60，在其特徵峰位置比起未含浸的 USY60 有較明顯的波峰。另由圖十二可看出 NAY 比起含浸後的 USY60 在其特徵峰位置依舊有較大的波峰面積。即是說明改質過後的 USY60 比起改質前有較好的吸附能力，而 NaY 吸附力仍然會大於 10KOH/USY60。
將 TCD 偵檢器所得到的訊號轉換為濃度，將所得到的數據繪製成貫流曲線，結果 可得到如圖 5.29。再進行分析各種沸石和經過表面改質的 USY60 所吸附的結果。由圖 5.29 可了解經表面改質後的 USY60 和其他未改質沸石吸附能力的差異，改質過後的 USY60 其達到飽和的時間介於 NaY 和 USY5 之間，換句話說，10KOH/USY60 其吸附 能力也介於此兩者之中。
1800 1700 1600 1500 -0.10
-0.05 0.00 0.05
absorbance
wavenumber(cm^-1)
10KOH/USY60 NaY
圖 5.28：FT-IR characterizing CO adsorbed on NaY and modified USY60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 0.2
0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
[C]/[C]total
Time
USY60 NaY USY5 10KOH/USY60
圖 5.29：Breakthrough of CO2 in a fixed-bed adsorber with USY60, NaY, USY5, and modified USY60
六、重要發現與成果 6.1 藻類培養
1. TCL-1 可耐高溫高鹼，較 NAO 符合本研究之目的。故以 TCL-1 作為主要研究對象。
2. 本研究之小量活性培養是以碳酸鈉作為碳源，配合磁石攪拌器攪拌，而本研究室另 外添加空氣曝氣之培養實驗中發現，小量活性培養的方式不同，會造成光合微生物 對碳源的利用效果有所差異(碳源濃縮機制)，尤其針對 pH=11 之條件下。
3. 在不同溫度培養之實驗中，可看出提高溫度對生長狀況及碳轉化率有增加的趨勢。
而在 55 ºC 下培養之生長狀況及碳轉化率最佳並未受到溫度因子的抑制，但因受限 於培養之設備無法長期操作於 55 ºC 下培養條件，故選用 50 ºC 作為 TCL-1 後續實 驗之培養溫度。
4. 在以曝氣為碳源提供方式培養之實驗中，10％ CO2曝氣實驗中，可看出 TCL-1 幾 乎不需要時間去重新適應碳源型態的改變，即能開始生長。在以 20％ CO2曝氣實 驗中，可看出 TCL-1 可能需要經過一段遲滯期，來重新適應較高濃度的 CO2氣體 曝入。而在高濃度 40％CO2曝氣，控制 pH＝7 的實驗中，可知 TCL-1 可在高濃度 CO2曝氣中正常生長。
5. 在不同起始碳源濃度培養之實驗中，TCL-1 的生長速率及最大生質密度值隨著添加 碳源量的增加而上升。由生長狀況及碳轉化率評估，碳源濃度於 5 至 10 g/L（as Na2CO3）之間可能為 TCL-1 之較佳碳源濃度。
6. 由不同起始碳源起始濃度下之數據，可以 Monod equation 推估其生長動力模式如 下：可得最大比生長速率(µ )為 3.9 ± 0.1 dmax -1;半飽和常數 (K )為 2.0 ± 0.3 mM。 S 7. 由生質體元素分析可知，氮小於 3%之條件為 10%、20%及碳源濃度為 94.3 mM 時
所測得。其原因可能是培養後期氮不足而改變攝取比率所導致。可做為生質能產出 方向參考。
8. 在 1 L 之反應器中進流 250 ppm NOX (1 LPM)不會對 TCL-1 產生抑制，但無法單獨 以此為氮源。而進流 500 ppm SO2 (1 LPM)會造成生質體最終密度之降低。
9. 碳源濃度在 58 至 113.2 mM 之間，碳水化合物的含量大約維持在 50%左右。而在脂 質含量方面則未隨進流 DIC 濃度有明顯變化，其含量在 20~30%之間變化。此一範 圍可應用於生產生質能源之培養條件。
10. 改變氮濃度為控制組的 1/3、1/9 及 1/27。實驗結果發現氮濃度的減少，使碳水化合 物的含量明顯上升，可由 10%上升至 82%。若再由生質體的生成量可計算碳水化合 物的生成量，可發現氮濃度為控制組 1/3 時，有最大的碳水化合物生成量，約為控 制組的 4.6 倍。