國 立 交 通 大 學
工學院產業安全與防災學程
碩 士 論 文
水霧及細水霧對醋酸的吸收效率探討
Absorption Efficiency of Acetic Acid Gas by Using Water Spray and Water Mist
研 究 生 ： 何 國 華
指導教授 ： 蔡 春 進 教授
水霧及細水霧對醋酸的吸收效率探討
Absorption Efficiency of Acetic Acid Gas by Using Water Spray and Water Mist
研 究 生：何國華 Student：Kuo-Hua Ho 指導教授：蔡春進 Advisor: Chuen-Jinn Tsai
國立交通大學
工學院產業安全與防災學程
碩士論文
A Thesis
Submitted to Degree Program of Industrial Safety and Risk Management College of Engineering
National Chiao Tung University in Partial Fulfilment of Requiremants for the Degree of Master of Science in Industrial Safety and Risk Management
March 2011
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
水霧及細水霧對醋酸的吸收效率探討
研究生:何國華 指導教授:蔡春進 博士 國立交通大學工學院產業安全防災學程碩士論文摘 要
在環保法令中，將氯歸屬第三類毒性化學物質【1】 ，其對呼吸系統有強烈刺激 性且具有毒性與腐蝕特性，在製程上如有操作或管理不當，經暴露將立即危害人 體健康或生物生命，並且對生態環境造成影響。本研究以醋酸模擬洩漏氯氣施以 水霧、細水霧及灑水系統實施不同噴灑壓力、流量等實驗探討其吸收效率之優 劣。本研究發現各系統皆呈現隨著噴灑時間增長或噴灑壓力提高會使吸收效率提 升的趨勢。在不考慮自然通風換氣時，理論推估水霧系統末端噴灑壓力達 2.5kg/cm2以上、持續噴灑40 分鐘以上才能達到 91.66%吸收效率。消防自動灑水 系統即使噴灑時的流量較水霧及細水霧系統噴灑流量高很多，但並未呈現出良好 的吸收效率。細水霧系統在噴灑壓力為 20-50kg/cm2 的實驗結果顯示，以最大壓 力時的50kg/cm2，滴的粒徑最小吸收效率表現最好，在不考慮自然通風換氣時， 理論推估只要持續噴灑 30 分鐘即可達 90.62%吸收效率，60 分鐘更可達 99.12% 的吸收效率。 【關鍵詞】環保法令; 氯氣; 醋酸 ; 毒性化學物質 ; 吸收 ; 通風Absorption Efficiency of Acetic Acid Gas by Using
Water Spray and Water Mist
Student：Kuo-Hua Ho Advisor：Dr.Chuen-Jinn Tsai Industrial Safety and Risk Management College of Engineering
National Chiao Tung University
Abstract
In environmental laws, chlorine gas is classified as the third type toxic chemical substance1. It is a strong stimulant to the respiratory system, and has toxic and corrosive characteristics. Upon exposure due to improper operation or management, human health will be threatened and ecological environment will be affected. This study investigated the absorption efficiency of acetic gas to simulate the leaking chlorine gas by using water mist, fine water mist and water sprinkler systems at different spray pressures and flow rates. It was found that for all systems, the absorption efficiency increased with increasing spraying time. The theoretical calculation shows that the spraying pressure of the water mist system must be over 2.5 kg /cm2 and lasts for over 40 minutes for the absorption efficiency to reach 91.66 %. The absorption efficiency for the fire sprinkler system is low even if the flow rate is much higher than that in the water mist and fine water mist systems. For the experiments of the fine water mist system using the spraying pressure from 20 to 50kg /cm2, the best absorption efficiency was obtained at the maximum spraying pressure of 50 kg /cm2 which had the smallest droplet size. At this pressure, the predicted absorption efficiency without considering air exchange due to natural ventilation is 90.62 % for 30-min spraying time, and 99.12 % for 60-min spraying time.
Keywords: environmental law; chlorine; acetic gas; toxic chemical substance; absorption; ventilation.
誌 謝
終於完成了生涯中重要的一個目標，要完成一篇論文是需要相當大的努力， 以及堅定的信念。首先我要感謝指導教授 蔡春進博士細心與耐心的指導，不僅 在我研究的過程中協助我克服許多難關，同時我也從老師身上學到了許多做人處 事應該有的積極態度，使我獲益良多，誠難得之良師也。同時也要感謝徐一量博 士熱心教導細水霧實驗的相關重要知識，並提供專利細水霧噴頭及高壓泵浦設備 使實驗能順利的進行。 接下來要特別感謝實驗室的古月萍博士與劉怡玲同學，於我作實驗時大力的 協助，不眠不休甚且徹夜通宵亦毫無怨言，真令我感激萬分。再者，蔡教授的助 理偉恩及秉才亦數次提供了實驗儀器搬運與架設的協助在此一併書及致謝。 感謝劉淑惠學姊給予論文研究經驗的傳授與鼓勵，促使我更堅定論文研究採 用實驗的方式與目標的訂定，戮力以赴終致能以較快的時間通過碩士論文。 感謝一起奮鬥的有得、儷馨、汶軒、双喜、至遠、修禮、嘉琪、漢德、堯鴻， 有你們的共同學習與經常餐敘之心得交換，真是太有幸了!在此祝福你們未來諸 事順利，皆能達成自己的目標與夢想！ 最後我要感謝我最深愛的家人及清喜大哥大嫂，因為有你們無悔的支持與付 出使我能夠在遭遇難時有勇氣面對與克服，在此表達由衷最深的感激，並與你們 分享畢業的光榮與喜悅！何國華 謹誌於交大
目錄
中文摘要...i 英文摘要…………...………...………..ii 誌謝... …………...….iii 目錄... …………...iv 表目錄……….………...………....vii 圖目錄………...….……...viii 第一章、緒論... ……...….…….1 1.1 研究動機 ... ……….1 1.2 研究目的 ... ……….1 第二章、文獻探討... ………...….3 2.1 氯的發現及特性 ...………...……….3 2.1.1 氯的物理性質 ...….………..….3 2.1.2 氯的化學性質 ... .……..….…….3 2.1.3 危害類型..………..……….………..…….4 2.1.4 氯的防護與救災. . ……….……….…………..6 2.2 氯氣外洩事故統計.. . ………..………...………….9 2.3 氯除毒設備介紹. ……….…...……….10 2.3.1 災害防止對策……... . ……….….………..…12 2.4 基本資料蒐集 ... …………..………..13 2.4.1 氯氣在我國法規之相關規範…………..………..14 2.4.2 國外相關預防重大工業災害法規…………..………..16第三章、研究方法及內容... …………..…………..17 3.1 研究方法 ... ………..…...……..17 3.2 實驗空間介紹………....……….……..17 3.3 實驗設備與系統架設………...17 3.4 實驗儀器與設備………...18 3.5 醋酸濃度的品保及品管…...23 3.6 實驗操作步驟... ...24 第四章、結果和討論... ....…………...33 4.1 水霧噴灑結果與討論……… .……...33 4.2 細水霧噴灑結果與討論…… .…..………...36 4.3 灑水噴灑結果與討論...40 4.4 實驗空間 ACH 對吸收之移除效率的影響...42 4.4.1 醋酸濃度自然衰減測試...42 4.4.2 理論吸收之移除效率計算推估...43 4.4.3 理論推估自然衰減及細水霧噴灑吸收移除醋酸濃度時間...48 4.5 理論推估各系統噴灑吸收之效率比較...49 4.6 細水霧噴霧液滴之粒徑量測...50 第五章、結論及建議...52 5.1 結論….………...…………...52 5.2 建議……….………...…………...53 參考文獻………...…………...54 附錄一………...………...57 附錄二………...………...68
附錄三………...………...73 附錄四………...………..…...80 附錄五………...………..…...87 附錄六………...………...89 附錄七………...………..…...90 附錄八………...………..…...92
表目錄
表1 氯氣濃度對人體之毒性危害 ... ……...…....…..5 表2 氯氣洩漏個人防護設備…….………...6 表3 國內歷年氯氣外洩統計...9 表4 國內有關運作氯之法規規範 ... .…….…….…14 表5 國外相關預防重大工業災害法規.……….………...16 表6 氯與醋酸物理化學特性摘要比較表...17 表7 醋酸根離子檢量線的溶液配置度………...…23 表8 常用示蹤氣體……….……..25 表9 TES-1370 型二氧化碳、相對溼度、溫度偵測範……….25 表10 示蹤氣體實際測量數據表………..……….……....27 表11 水霧系統吸收效率監測分析統計…………...………...…...33 表12 水霧系統吸收效率監測分析統計...34 表13 水霧系統吸收效率監測分析統計...35 表14 細水霧系統吸收效率監測分析統計...37 表15 細水霧系統吸收效率監測分析統計...38 表16 細水霧系統吸收效率監測分析統計...39 表17 灑水系統吸收效率監測分析統計...40 表18 灑水系統吸收效率監測分析統計...41 表19 醋酸濃度自然衰減測試紀錄...42 表20 理論推估水霧噴灑 60 分鐘醋酸濃度衰減值...45 表21 不同末端噴灑壓力的 AD 與 SMD 量測結果...50圖目錄
圖1 酸氣即時監測器…….………...18 圖2 酸氣即時監測器內部………...19 圖3 加熱器及燒杯………..…...19 圖4 電子式加壓泵浦………..…….…...20 圖5 高壓泵浦………..……...21 圖6 水霧噴...21 圖7 噴灑錐狀圖………...21 圖8 灑水噴頭….………...22 圖9 細水霧噴頭….………...23 圖10 醋酸根離子檢量線………...………...…………24 圖11 TES-1370 二氧化碳偵測儀器…………..………...………….26 圖12 現場偵測儀器連結電腦………...………...…………26 圖13 二氧化碳 60 分鐘之濃度衰減曲線…...………...…………27 圖 14 醋酸加熱蒸發位置……….……….………….…..28 圖15 採樣口架設...29 圖16 細水霧 50 kg/cm2噴灑壓力圖...30 圖17 細水霧 30 kg/cm2噴灑壓力圖.………....…….…..31 圖18 細水霧 20 kg/cm2噴灑壓力圖.………...31 圖19 細水霧 20、30、50 kg/cm2噴灑壓力量測實際流量...32 圖20 水霧噴灑 10 分鐘吸收之移除效率…...34 圖21 水霧噴灑 15 分鐘吸收之移除效率...35圖22 水霧噴灑 20 分鐘吸收之移除效率...36 圖23 細水霧噴灑 15 分鐘吸收之移除效率……….………...…..37 圖24 細水霧噴灑 20 分鐘吸收之移除效率…...38 圖25 細水霧噴灑 25 分鐘吸收之移除效率.………....…….…..39 圖 26 灑水噴灑 10 分鐘吸收之移除效率...41 圖 27 灑水噴灑 15 分鐘吸收之移除效率...42 圖 28 醋酸濃度 60 分鐘 ACH 自然衰減...43 圖 29 理論計算醋酸濃度 60 分鐘自然衰減圖...44 圖 30 理論推估水霧噴灑實際吸收之移除醋酸時間濃度...46 圖 31 理論推估水霧 2.0kg/cm2噴灑實際吸收之移除率...46 圖 32 理論推估水霧 2.5kg/cm2噴灑實際吸收之移除率...46 圖 33 理論推估細水霧噴灑實際吸收之移除醋酸時間濃度...47 圖 34 理論推估細水霧 20kg/cm2噴灑實際吸收之移除率...47 圖 35 理論推估細水霧 30kg/cm2噴灑實際吸收之移除率...47 圖 36 理論推估細水霧 50kg/cm2噴灑ACH 與實際吸收之移除率比較...48 圖 37 理論推估自然衰減及細水霧實際吸收移除時間...48 圖 38 理論推估 ACH 及各系統實際吸收之移除醋酸時間濃度比較... 49 圖 39 理論推估水霧及細水霧實際吸收之移除率...49
第一章、緒論
1.1 研究動機 根據環境保護署統計，台灣地區過去較常發生且危害性較高之化學災害 首推氯氣外洩之事故。因此，自八十一年起公告氯氣為毒性化學物質【2】 ，有 鑑於氯的用途日益廣泛，例如：於飲用水使用氯氣做為消毒、殺菌之藥劑， 在工業應用上做為有機、塑膠、石化等化學品製造之基礎原料，在造紙與染 整工業亦廣泛被使用做為漂白劑，冶金工業中氯被用作煉金時粗金之精製， 航太工業的鈦金屬與顏料工業的鈦白粉(TiO2)等製造，均需使用氯做為精製 礦石之中間原料。另在食品、民生、農藥製造上亦不可或缺，例如:氯氣並可 與氫氣燃燒合成鹽酸，製成食品加工原料，亦可經高分子聚合成氯乙烯單體 製造塑膠、橡膠等製品原料，其他如廢水處理、醫藥、冷凍劑、電腦、電器、 汽車產品外殼、聚氯乙烯管(PVC)等等。環境保護署爰於九十六年一月三日 修正公佈「毒性化學物質管理法」(如附件一)，復於九十六年十二月十七日 依「毒性化學物質管理法」第十九條第二項規定訂定「毒性化學物質應變器 材及偵測與警報設備管理辦法」(如附件二)其中第三條第二項明定「運作毒 性化學物質氯達大量運作基準者，應有水霧噴灑設施、安全阻絕防護系統等，以降 低災害風險」。由於所公佈的管理辦法之條文中並未明定水霧噴灑設施相關的 設置標準，致使業界設置時無所遵從，而且地方主管機關檢查該設施之設置 時亦無標準據以要求。 1.2 研究目的 氯氣的使用在半導體製程中一直扮演著重要的角色，目前已被廣泛的應 用於各項產業，舉凡傳統的ULSI、TFT-LCD 到現在開始萌芽的微機電(MEMS) 產業，其中的蝕刻製程即使用到相當多的氯氣氣體。而氯氣供應系統是半導 體廠中危險性極高的一環，有鑒於氯具有劇毒性與腐蝕特性，在製程上如有操作或管理不當，極易產生中毒之危害並對生態環境造成影響。故以醋酸模 擬氯氣外洩，施以水霧、細水霧及灑水噴灑系統不同之噴灑流量、壓力及液 滴粒徑等進行實驗，尋求最佳化緊急吸收移除之防護，以降低因製程偏離、 失控反應或人為操作失誤等致洩漏所引發危害之擴大。冀盼本研究結果能提 供中央主管機關及業界參考，建立其水霧及細水霧噴灑系統之設置標準。
第二章、文獻探討
2.1 氯的發現及特性
氯氣是於西元 1774 年由瑞典化學家 Carl Wilhelm Scheele 以二氧化 錳與鹽酸混合加熱而發現一種帶有強烈刺激臭味的黃綠色氣體【3】
，但至西元 1820 年英國人 Sir Humphrey Davy 才證實氯氣是以元素狀態存在，並由希 臘字（chloros）黃綠色之意取名為氯（chlorine）（2）。及至西元 1823 年 由號稱電學之父的英國科學家Michael Farady 首次製造液氯成功，為了方 便運送與儲存氯氣，以壓縮高壓液氯（pressurized liquid chlorine）每
一公升在溫度25℃時其氣態體積約為 434 公升，從此才逐漸展開氯的化學 工業用途。在工業上氯是很重要的工業原料，其主要是來源由濃鹽水電解得 來的【4】 。 2.1.1 氯的物理性質 氯單質由兩個氯原子構成，氣態氯單質俗稱氯氣，液態氯單質俗稱液 氯。在常溫下，氯氣是一種黃綠色、刺激性氣味、有毒的氣體。壓強為 1.01×105Pa 時，氯單質的沸點為−34.4℃，熔點為−101.5℃。氯氣可溶於水 和鹼性溶液，易溶於二硫化碳和四氯化碳等有機溶劑，飽和時1 體積水溶 解2 體積氯氣。氯氣具有強烈的刺激性、窒息氣味，可以刺激人體呼吸道 黏膜，輕則引起胸部灼熱、疼痛和咳嗽，嚴重者可導致死亡。 2.1.2 氯的化學性質 氯是一種鹵族化學元素，化學符號為Cl，原子序數為 17，氯氣的化學性 質很活潑，它是一種活潑的非金屬單質。氯原子的最外電子層有7 個電子 ，在化學反應中容易結合一個電子，使最外電子層達到8 個電子的穩定狀 態，因此氯氣具有強氧化性。
2.1.3 危害類型【5】 液態氯對於人體的皮膚有刺激性，長時間的接觸會引起皮膚灼傷；除了 皮膚外，對眼睛亦會引起嚴重之傷害。氯在常溫常壓下會氣化成氣體，吸入 會刺激呼吸道。通常氯氣濃度若3~5 ppm 存在於空氣中時，一般人就可辨 知；若濃度超過15 ppm 時，對呼吸道及皮膚黏膜就會有強烈的刺激性；吸 入高濃度的氯氣時，會有咳嗽、呼吸困難的情形發生，甚至可能會引起窒息 死亡。氯氣有一種特異的刺激臭，若空氣中含有氯可因此察覺到。一般因氯 氣所引起的中毒現象可分為兩類:急性中毒與慢性中毒。由於氯本身刺激性 強，在氯作業場所中因機器或儲存容器外洩出大量氯氣，會造成勞工急性中 毒， 在危害預防上，對於急性中毒應加以特別注意。 1.急性中毒 暴露在高濃度氯氣下而引起的急性中毒，首先是眼睛、鼻子、喉頭之黏膜 會受到強烈刺激，漸而會有燒灼及劇烈痛苦的感覺。慢慢的胸部會受到刺 激而引起強烈反射性咳嗽，偶爾會因咳嗽而引發嘔吐，又因氯氣會對組織 黏膜造成損傷，所以嘔吐時常會有血絲塊，胸骨也會有疼痛的感覺。發生 氯引起之急性中毒，應立刻休息，並儘快送醫做供氧治療，若未及時作適 當治療、處理，可能會因而致死。此外，一般中毒的症狀有頭痛、不適感、 焦慮、窒息感。急性中毒而導致死亡大多在裝置氯氣容器發生洩漏或爆炸 時。 2.慢性中毒 慢性中毒的症狀有支氣管炎、鼻黏膜炎、牙齒侵蝕、角膜異常或視力障礙 等，長期暴露於低濃度下會有氯瘡斑。暴露於含氯氣1 ppm左右的環境中 連續幾個小時後，可能會有輕微症狀的產生﹔長期暴露在0.5 ppm 以下則 會引起慢性支氣管炎並有較易罹患肺結核的傾向﹔暴露於0.8~1 ppm 時會 使肺功降低。 3.其它應避免之物質
(1)氣態碳氫化物（甲烷、乙炔、乙烷）：陽光或催化劑可引起爆炸性反應。 (2)液態、固態碳氫化物（天然或合成橡膠、石油腦、松節油、汽油、燃油、 石臘）：劇烈反應(燃燒或爆炸)。 (3)金屬（鋁細粉、黃銅、銅、錳、錫、鋼、鐵）：劇烈或爆炸性反應。 (4)氮化合物（氨等）：生成高爆炸性三氯化氮。 (5)非金屬（磷、硼、活性碳、矽）：室溫下接觸即可能點燃。 (6)氫：火花可點燃相當濃度的氫氯混合氣。 表1 氯氣濃度對人體之毒性危害【6】 空氣中氯氣濃度 （ppm） 閾 值 與 毒 性 0.2～0.35 數小時後有感覺 0.5 最高容許濃度 1.0 長時間可忍耐的界限。 1.0～2.0 呼吸時不致有明顯症狀 3.0 感覺出臭味，但0.5～1小時內對呼吸無傷害 4.0 可忍受0.5～1小時的呼吸界限 10.0 立即危害濃度。(IDLH) 14.0 呼吸道難過 20.0 呼吸0.5～1小時可能危及生命。 28.0 劇烈咳嗽 35～50 呼吸0.5～1小時後致死 293 ppm 動物半致死濃度(LC50) 900 ppm以上 立即死亡。 4.氯氣對環境污染之影響 氯氣之運送通常先將氣態氯氣壓縮、液化成琥珀色之液態高壓液體，其比 重約為水的1.47 倍，液氯經氣化後可膨漲至原體積約460 倍之氯氣，因其 氣化後體積迅速膨脹，即使是少量液氯洩漏，其影響範圍亦相當廣泛。過 去國內曾發生數起氯氣外洩之案例，造成工廠員工及附近社區許多居民因 身體不適而送醫治療。此外，氯氣洩漏對農作物枝葉亦有破壞性，受波及 地區草木及農作物變為一片枯黃，且土壤亦會遭受破壞呈現酸性而無法種
植。而水中含氯量太高，同樣會造成水產養殖之魚蝦貝類之傷亡。 2.1.4 氯氣的防護與救災【6】【7】 氯為具高毒性及腐蝕性之氣體，當發生緊急事件時，毒性與腐蝕性將為 救災之用主要考量因素，詳細資料可參閱行政院勞工委員會「氯氣物質安全 資料表」 (如附件三) 工業技術研院環境與安全衛生技術發展中心「毒化物 防救手冊」。茲將氯的防護與救災說明如下： 1.氯氣洩漏防護設備 由於氯氣具有高毒性及腐蝕性之特性，因此氯氣洩漏救災時需注意搶救人 員之安全，應針對人員安全防護及洩漏控制等，特別選用適當防護設備(如 表2) 表2 氯氣洩漏個人防護設備 使用範圍 設備規格 氣體濃度10ppm以上之區域或 未知濃度之狀況。 A 級防護衣具 包括： (1)氣密式連身防護衣。 (2)正壓全面式自攜式空氣呼吸器。 (3)防護手套(丁基橡膠、晴橡膠、鐵 氟龍、聚乙烯/次乙基乙烯醇、氯丁 橡膠材質)。 (4)防護鞋(靴) 。 氣體濃度10ppm以下之區域且 空氣中氧氣濃度高於19.5%者。 C 級防護衣具 包括： (1)非氣密式連身防護衣。 (2)全面式或半面式空氣濾清式口罩 (適用氯者) 。 (3)防護手套(丁基橡膠、晴橡膠、鐵 氟龍、聚乙烯、次乙基乙烯醇、氯丁 橡膠材質) 。 (4)防護鞋(靴) 。 2.氯氣洩漏急救方式【8】
氯氣中毒之搶救人員，須遵照表2氯氣洩漏個人防護救災設備中之防護設 備穿戴完整，且至少需兩人一組相互支援方式進入災區救助傷患。在氯氣 中毒急救最重要的步驟是將患者儘速搬離中毒現場，並將患者移至空氣新 鮮通風之上風處，檢查患者之中毒症狀，並研判中毒路徑給予適當之救 護。如需將中毒之人員送醫急救時，必須將氯氣的物質安全資料表一併提 供醫院以增加搶救治療效率。茲將不同中毒的暴露途徑之急救方法應參考 氯氣物質安全資料表(MSDS)分述如下： (1).吸入： a.施救前先作好自身防護措施確保安全，例如戴防護裝備，以支援小組方 式援救。 b.移除污染源或將患者移至新鮮空氣處。 c.若呼吸停止，立即由受訓過人員施予人工呼吸,若心跳停止，施予心肺復 甦術(避免口對口接觸)。 d.最好在醫生指示下由受訓過之人員來施予氧氣供給。 e.立即送醫救護。 (2).皮膚接觸： a.避免直接與該化學品接觸，必要時戴防滲手套。 b.儘速以緩和流動的溫水沖洗患部20分鐘以上，並在沖水時脫去污染的衣 物。 c.若刺激感持續應立即就醫。 d.污染的衣服，須完全洗淨方可再用或丟棄。 (3).眼睛接觸： a.立即撐開眼皮以緩和流動的溫水沖洗污染的眼睛30分鐘。 b.勿使洗液沾染未受污染的眼睛。 c.若刺激感持續應立即就醫。 3.氯氣洩漏災害狀況判斷及應對措施
(1).發生洩漏事件時，應先緊急隔離封鎖半徑150公尺之危害範圍。 (2).保持位於上風處及遠離低窪處。 (3).進入危險區域觀察前，須按前述、救災設備中之.個人防護設備完整穿戴。 (4).注意周遭之可燃物，因幾乎所有之可燃物遇氯皆可起火燃燒。 (5).小量洩漏時，由近而遠對下風處1 公里內之居民進行疏散或通報居民留 在室內、門窗緊閉。 (6).大量洩漏時(大於十噸)緊急封鎖半徑應加大至450 公尺，疏散距離應擴大 至3.8 公里以上。 (7).視氣流狀況與氣雲之擴散速率，疏散距離可擴大至7 公里。 4.氯氣洩漏救災方式 (1).當洩漏小量時之應對措施： a.移離周圍所有可燃性物質（木材、紙、油類等）。 b.在無火災情況下，須按前述救災設備中之個人防護設備完整穿戴。 c.若能在無風險狀況下阻止洩漏，則執行阻漏工作。 d.使用水霧來降低蒸氣量與導引氣體流向。 e.當蒸氣擴散稀釋後方可解除疏散管制。 (2).當洩漏大量時之應對措施 a.移離周圍所有可燃性物質(木材、紙、油類等)。 b.在無火災情況下，須按前述救災設備中之個人防護設備完整穿戴。 c.若能在無風險狀況下阻止洩漏，則執行阻漏工作。 d.氯比空氣重會沈積於低窪處，使用水霧來吸收氯氣。 e.當蒸氣擴散稀釋後方可解除疏散管制。 2.2 氯氣外洩事故統計 表3 國內歷年氯氣外洩統計【7】【9】【10】
發生地點 發生時間 發生原因 受傷人數 死亡人數 高雄縣 79/12/14 管線破裂 34 0 高雄市 71/3/23 槽車控制閥失靈 6 0 屏東縣 71/07/05 液氯銅瓶夾具斷裂 15 0 高雄市 72/03/23 液位控制閥失靈 6 0 高雄市 72/06/02 開關跳開氯氣外洩 14 0 台南縣 74/03/12 銅瓶閥門未關妥 6 0 台北市 74/05/02 管線破裂 8 0 新竹市立游泳池 76/07/09 氯氣外洩 0 0 高雄市 79/03/22 氯氣外洩 3 0 高雄市 80/06/10 槽車管線破裂 500 1 高雄市 81/04/23 管線破裂 7463 0 高雄市 83/07/26 管線破裂 0 0 新竹市 89/06/19 氯氣外洩 2 1 桃園縣 89/07/04 氯氣外洩 33 0 新竹工業園區 90/04/21 氯氣外洩 9 0 台中工業區 90/08/03 氯氣銅瓶外洩 3 0 高雄市 90/02/04 氯氣外洩 2 1 桃園縣 90/10/17 混合錯誤產生氯氣 57 0 高雄市 91/01/07 氯氣外洩 6 0 花蓮縣 91/05/30 氯氣銅瓶外洩 0 0 台北縣 91/07/12 氯氣外洩 18 0 台北市 91/07/26 氯氣外洩 0 0 桃園縣 91/08/27 氯氣外洩 38 0 屏東市 91/10/20 氯氣銅瓶外洩 0 0
嘉義國道 92/04/25 氯氣銅瓶掉落外洩 4 0 台中縣梧棲鎮中棲 路與臨港路交叉口 92/04/03 槽車灌充口破大量 外洩 10 0 台北市 92/07/26 氯氣外洩 0 0 高雄市 93/11/28 氯氣銅瓶外洩 24 0 屏東縣墾丁 94/07/29 氯氣外洩 34 0 桃園縣 95/03/07 氯氣外洩 18 0 2.3 氯除毒設備介紹【5】 氯是一種具有毒性、腐蝕性和助燃性的氣體，能和許多化學物質作用產 生爆炸性的反應。氯在常溫下為氣體，在填充、貯藏、搬運時， 需以高壓 方式壓縮為液態的高壓氣體，此類的高壓氣體一旦洩漏， 由於氣化膨脹而 導至擴散成原本體積的數百倍，將造成嚴重的損失及災害。為防止發生洩漏 時之危害，需要正確判斷、防止方法、應急工具、防護用具及氯除毒設備， 來防止與設置防護之設施，如以集液溝、防液堤防止其流出，並使用抽液設 備將氯安全輸回製造設備等。氯除毒設備之除毒方式可分為吸收液或中和劑 兩種方式。 液氯除毒設備型式如下：
1.氫氧化鈣溶液噴灑系統（Ca(OH)2 solution spray system）
在密閉室內液氯儲存場所中，藉由噴灑氫氧化鈣溶液等中和劑以中和除毒 方式來減低氯氣或液氯外洩後果的嚴重度。
2.氫氧化鈣溶液導入系統（Ca(OH)2 solution dumping system）
動將置於地面上的氫氧化鈣溶液導入液氯地下儲坑，藉以中和洩漏之液氯
3.循環空氣系統-密閉式（circulating air system-close type）
主要應用於液氯儲存鋼瓶置放於密閉室內時， 為避免液氯外洩會擴散至 鄰近廠房或住宅，以及考慮中和後殘液回收之問題，本法乃將液氯儲存鋼 瓶置放於密閉建築物中，不斷地將密閉室內空氣抽出，並將所抽取之氣體 通往洗滌塔中，和在洗滌塔中的氫氧化鈉溶液中和後，再將處理過之乾淨 空氣送回原來的儲存室內，中和後的廢液並導入回收池內，再予以回收或 處理。
4.循環空氣系統-開放式（circulating air system-open type）
主要應用於液氯儲存鋼瓶置放於密閉室內時，為避免液氯外洩會擴散至鄰 近廠房或住宅，以及考慮中和後殘液回收之問題，本法乃將液氯儲存鋼瓶 置放於密閉建築物中，不斷地將密閉室內空氣抽出，並將所抽取之氣體通 往洗滌塔中，與洗滌塔中的氫氧化鈉溶液中和後，再將處理過之空氣排出 於大氣中，液氯儲存室再不斷地通入大氣中的新鮮空氣，中和後的廢液並 導入回收池內，再予以回收或處理。
5.真空型洗滌系統（vacuum type scrubbing system）
主要應用於液氯儲存鋼瓶或儲槽，設置氣罩（ hood）補集洩漏之氯氣， 排氣管將氣罩內之洩漏氯氣抽至洗滌塔中，再以氫氧化鈉溶液將排出之氯 氣中和，處理過後之空氣則直接排入大氣，中和廢液則導入回收池， 再 進行回收處理或廢棄。
6.氯氣設備緊急排放系統（Cl 2 equipment emergency venting system）
生損壞的情況時，無法及時將閥關閉，而造成氯氣不斷外洩，無法中斷的 情況發生，本設備乃在此種情況發生時，迅速將儲槽中的液氯抽取出來， 避免液氯不斷外洩，並將所抽取出之液氯排放至洗滌塔中，再用氫氧化鈉 溶液將液氯中和，處理過之乾淨空氣直接排放至大氣，中和廢液則排放至 回收池中，待進一步處理或回收。惟瞬間無法立即有效阻絕。 7.貯坑式處理系統 由於從液氯儲存設備中洩漏出來之氯氣比重較空氣大，故會沈降在地表 上。因此本設備乃在液氯儲存容器下方設置一貯坑，內部設置氯氣偵測器 及排氣管線，當氯氣自儲存容器外洩時，排氣管開始抽氣，將沈積在地表 上之氯氣抽至洗滌塔中，再以氫氧化鈉溶液將外洩之氯氣中和， 處理後 之氣體直接排放至大氣中，殘餘之中和液則排放至回收池中，等候進一步 的處理。 2.3.1 災害防止對策（安全設施） 雖然已有除毒系統來防止液氯或氯氣洩漏之危害，但仍需注意氯氣本身 雖無爆炸性及自燃性，但卻有助燃性，且大多數的可燃性材料可在氯氣中燃 燒。其可和許多化學物質作用成為爆炸物或起爆炸性的反應如乙炔、松節 油、乙醚、氨、可燃氣體、烴類、氫及金屬粉末等， 所以消防設備也是液 氯或氯氣洩漏防護重要措施之一。消防設備可分為防火設備及滅火設備： 1.防火設備：用於火災初期，如撒水設備、噴水設備等。 2.滅火設備：主要是以噴水滅火的方式，利用滅火藥劑噴射及惰性氣體等擴 散設備，直接撲滅火源。固定式噴水槍噴嘴口水壓3.5 kg /cm2以上，放水能 力在400 L/min 以上水量，消防栓噴水壓3.5 kg /cm2 以上。氯引起火災時， 小火可使用化學乾粉或二氧化碳灌救，大火使用撒水、水霧或泡沫灌救。
2.4 基本資料蒐集
行政院環境保護署參考下列來源，建立毒性化學物質蒐集名單，於96 年1 月 3 日修正公布「毒性化學物質管理法」:
1.先進國家列管之化學物質名單：
(1).美國毒性物質管理法(Toxic Substances Control Act, TSCA)列管之化學 物質。
(2).歐洲聯盟(European Union，以下簡稱歐盟)REACH 高度關注物質及附錄 17 之清單物質。
(3).日本化學物質審查及製造管理法列管之化學物質。 (4).日本毒物及劇物取締法列管之毒物。
(5).加拿大全國污染物釋放清冊(National Pollutant Release Inventory, NPRI) 列管之化學物質。
(6).美國空氣清淨法(Clean Air Act, CAA)列管之有害空氣污染物。
(7).美國毒性物質釋放清冊(Toxic Substances Release Inventory, TRI)列管之 化學物質。
(8).美國資源保育回收法(Resource Conservation and Recovery Act, RCRA) 建議應優先減廢之有毒物質。
(9).其他先進國家列管之化學物質。 2.國際公約列管之有毒物質名單：
重要國際公約如：斯德哥爾摩公約(Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants)、奧斯陸-巴黎公約(Oslo and Paris Convention; OSPAR) 及鹿特丹公約(The Convention of the Prior Informed Consent Procedure for Certain Hazardous Chemicals and Pesticides in International Trade; 簡稱 PIC 公約)等列管之有毒物質。
3.經科學文獻資料報告足以成為生態環境或人體健康之民生公共議題化物 質，或我國相關部會已建立之化學物質名單中有危害人體健康之虞者。
爰於 81 年 8 月 8 日公告毒性化學物質及其管制濃度與最大量運作基準一 覽表中規定氯為列管編號049 號第三類毒性化學物質。另由於氯為劇毒性 與腐蝕性之危害物質，因此除了參考氯的物質安全資料表外，更蒐集我國 相關法令與美國聯邦法規-高危害化學物質的製程管理對氯氣之規範【11】 ， 及國外相關半導體製程尾氣處理指南【12】 ，俾以了解在運作上應遵守法令 之要求，及有關緊急防護與有效除毒方法；以提升實驗操作效率。 2.4.1 氯氣在我國法規之相關規範 為防止發生洩漏危害，我國政府參考先進國家相關規定，制定相關法令 加以規範。目前，針對運作氯之國內法規之規範共有：環境保護相關法令、 勞工安全衛生法相關法令、消防相關法令等(如表4)。 表4 國內有關運作氯之法規規範【13~27】 中央主管單位 法令名稱 規範內容摘要 行政院 環境保護署 毒性化學物質 管理辦法 氯為列管第49號毒性化學物質，運作場所需 標示，應完成偵測及警報設備之設置並建立 緊急應變計畫書。 行政院 環境保護署 毒性化學物質 應變器材及偵 測與警報設備 管理辦法 製造、使用、儲存毒性化學物質氯，任一場 所任一時刻之運作總量達一百公斤以上 者，應另備有水霧噴灑設施。 行政院 環境保護署 毒性化學物質 運送管理辦法 毒性化學物質運送之申報與相關運送管理 規範。 行政院 環境保護署 列管毒性化物 質及其運作理 事項 98.07.31 氯等毒性化學物質，不得貯存於住宅區或商 業區。 行政院 環境保護署 事業廢棄物貯 存處理方法及 設施標準 對於含有氯之事業廢棄物其貯存、清除、中 間處理、最終處置等均須符合法令規定。 行政院 勞工委員會 勞工安全衛生 法 規定:雇主對於化學物品含毒性物質等引起 危害應有符合標準之必要安全設備，並禁止
使童工、女工及任娠中或產後未滿一年女工 從事氯氣等危險性或有害性工作。 行政院 勞工委員會 勞工安全衛生 設施規則 於危險性機械、設備及器具章節中規定高壓 氣體設備及容器之要求。另第八章爆炸、火 災及腐蝕、洩漏之防止(化學設備及其附屬 設備)及第十二章衛生(有害作業環境)等均 有諸多規定。 行政院 勞工委員會 勞工安全衛生 組織管理及自 動檢查辦法 高壓氣體容器、特定化學設備或其附屬設備 之定期自動檢查。 勞工從事特定化學物質作業時，應使該勞工 就其作業有關事項實施檢點。勞工從事危險 物及有害物之製造、處置作業時，應使該勞 工就其作業有關事項實施檢點。 行政院 勞工委員會 危險性工作場 所審查暨檢查 辦法 製造、處置、使用達 5,000 公斤以上之危 險性工作場所，應經勞動檢查機 構事前審 查或檢查合格。 行政院 勞工委員會 勞工作業環境 空氣中有害物 容許濃度標準 規範氯氣之八小時日時量平均容許濃度為 0.5ppm。(PEL-TWA) 行政院 勞工委員會 高壓氣體勞工 安全規則 氯是高壓氣體勞工安全規則所稱毒性氣 體。且對於氯之製造、供應、儲存、運輸、 消費等安全設施及安全管理。 行政院 勞工委員會 特定化學物質 危害預防標準 氯屬丙類第一種物質，對其製造、使用、管 理及危害控制加以嚴格規範，防止中毒危 害。 行政院 勞工委員會 勞工作業環境 測定實施辦法 規範氯氣作業場所，應每六個月測定其濃度 一次以上。 行政院 勞工委員會 危險物與有害 物標示及通識 規則 依據GHS制定危害物標示、建立物質安全資 料表、實施危害通識、建立危害通識計畫及 製作危害物質清單。 行政院消防署 公共危險物品 及可燃性高壓 氣體設置標準 暨安全管理辦 法 製造、儲存或處理達管制量三十倍以上之場 所，應擬訂消防防災計畫，有效預防災害發 生。
2.4.2 國外相關預防重大工業災害法規 表5 國外相關預防重大工業災害法規【28】 國 家 年 法 規 名 稱 英國 1802 1831 1927 1961 1974 1974 1984
學徒健康及品德法案(The Health and Morals Act) 工廠法案(The Factories Act)
爆炸性物質法案(The Explosive Substances Act) 工廠法案(修正案)(The Factories Act)
工作場所健康及安全法案(The Health and Safety atWorkAct) 污染控制法案(The Control of Pollution Act)
工業主要的意外控制法案(The Control of Industrial Major Accidents Regulations)
美國 1970 1976 1796 1986 1992
危險性物質運輸法案(Hazardous MaterialsTrasportation Act) 毒性廢棄物沉積法案(Deposit of Poisonous Wastes Act) 毒性物質控制法案(Toxic Substances Control Act) 緊急企劃與社區知曉權法案(Emergency Planning and Community Right-To-Know Act of 1986)
職業安全與健康署程序安全管理系統(OSHA 1910.119) 聯合國
(UN)
1977 聯合國之危險物品運輸規定(The Trasport of Dangerous Goods，UN Code of Practice)
日本 1976 化學工廠安全評估指南
荷蘭 1982 工作環境法案(Workng Environment Act) 歐洲共
同市場
1982 薩維梭訓令(Seveso Directive，82/501/EEC) 美國新
澤西州
1986 新澤西州毒性災禍防範法案(NeW Jersey Toxic Catastrophe Prevention Act,簡稱 TCPA)
第三章、研究方法及內容
3.1 研究方法 本研究方法採用實驗方式，針對氯氣儲存場所以醋酸模擬發生氯氣洩漏 時，施以水霧、細水霧及撒水之不同的噴灑壓力、流量等實施噴灑，並配合 酸氣即時監測儀器進行分析濃度並計算吸收效率，以尋求水霧及細水霧設備 設置之最佳效能；氯與醋酸之物理化學特性摘要比較(如表 6)。 表6 氯與醋酸物理化學特性摘要比較表【31】【32】 特性 品名 氯 Cl2 醋酸CH3COOH 分子量 71 60 密度 (水=1) 1.47 1.5 蒸氣密度 1atm 20℃ 2.48 2.07 蒸氣壓 1atm 20℃ 6.64 mmHg 11.4 mmHg 3.2 實驗空間介紹 實驗測試場所位於新竹市國立交通大學博愛校區內，空間大小為長度 4.35 公尺，寬度 2.2 公尺，高度 3.0 公尺之磚造房屋，只有一門進出和左右 各一通風窗，實驗前完成密封以防止醋酸氣體洩漏。 3.3 實驗設備與系統架設 進行實驗前的準備動作，首先完成水源、管線、水霧噴頭、細水霧噴頭、 加壓泵浦及配電等系統架設，接著設置酸性氣體即時監測儀器、加熱器平台 及採樣口，並檢查電源、滅火器及標示實驗進行警示等安全措施，以利實驗 測試之進行。3.4 實驗儀器與設備 本實驗主要的內容是模擬洩漏氯氣，以水霧及細水霧系統進行噴灑，經 由不同的噴灑壓力與流量測試其吸收效率之差異，尋求設置之最佳化。整個 實驗設備主要是由實驗空間內將醋酸蒸發之加熱器及噴灑系統與採樣、監測 儀器所組成。以下將各項實驗設備作一簡單的介紹。 1. 酸氣即時監測器 本研究使用的酸氣即時監測器，為蔡春進教授實驗室設計的產品 (林 2006；Tsai et al., 2008, 楊， 2009) 【3】 (如圖1、圖2)本儀器可自動採樣連 續分析，於每二十分鐘顯示一筆數據於連接之電腦螢幕。惟本實驗需同時分 析短時間醋酸濃度的變化情況，因此配合手動採樣並將樣本冰鎮保存，於噴 灑實驗後再以該儀器分析其濃度以求得時間濃度的變化及吸收效率曲線。而 現場進行實際測量前，必須先實施管線測漏、氣體流速、液體流速以及濃度 讀值的校正，以確保有效的採樣和分析。關於測漏的進行係打開抽氣泵並將 進氣口密封，確認浮子流量計浮標能否歸零。而氣體流速和液體流速分別以 校 正 後 的 浮 子 流 量 計 和 旋 扭 讀 值 確 認 其 流 速 分 別 在5 mL/min 以 及 2 mL/min。浮子流量計的校正係以泡沫流量計 (Gilibrator-2) 進行；旋扭讀值 係以定量瓶 (5mL容量，0.1㏄刻度) 進行。 圖1 酸氣即時監測器
圖2 酸氣即時監測器內部 2. 加熱器 實驗使用之加熱器為磁石加熱器(如圖3)，右鍵為調整溫度左鍵為調整 磁石攪拌速度；實驗時維持溫度60℃，並設定磁石攪拌速度為180 rpm，使其 產生穩定的酸性氣體。 圖 3 加熱器及燒杯
3. 電子式加壓泵浦 本實驗選用之加壓泵浦為大井泵浦TQ系列TQ1500H(如圖4)，此設備是 整合了泵浦、馬達、壓力桶及電子控制器的穩壓加壓機，可提供穩定的供水 壓力，馬力、揚成、流量之規格為2HP, H=37M Q=270L/min，電源為單相220 伏特，使用於水霧及灑水噴灑加壓。 圖4 電子式加壓泵浦 4. 高壓泵浦 實施細水霧噴灑時為達噴灑液體之霧化效果，即降低液體粒徑增加體 表面積，以提升吸收效能，因此，泵浦需具有較高的揚程(H)；而前述電子 式加壓泵浦無法達此功能，所以採用COMET-3000M型高壓泵浦(如圖5)，使 用於細水霧噴灑加壓。
圖5 高壓泵浦 5. 水霧噴頭 使受加壓之水通過此噴頭可產生霧狀液體微粒增加滅火效能，本實驗採 用之水霧噴頭為BETE 之 TF 系列 TF24 型，出水口徑 1/2”噴灑角度為150°， 流量計算GPM=K√PSI，流量係數 K=3.81【34】 (如圖 6、圖 7)。 圖6 水霧噴頭 150° 圖 7 噴灑錐狀圖
6. 灑水噴頭 本實驗採用之灑水噴頭為彰得公司製造之 AHD 系列 CD15A 向下型，噴 灑半徑為2.3 公尺，流量計算 GPM=K√PSI，流量係數 K=5.6 或 LPM= K√P， 流量係數 K=80【35】 ，P 為灑水頭出口壓力 kg/cm2(如圖 8)。 圖8 灑水噴頭 7. 細水霧噴頭 本實驗所使用的細水霧噴頭(如圖 9)，為徐一量教授研發之專利產品，感 謝熱心協助提供使用，此顆細水霧噴頭設計為內外環狀及中心點共有 13 個 出水孔，外環設有7 個出水孔及中心點 1 個出水孔其直徑皆為 600μm，內環 設計為 5 個 400μm 之出水孔，霧化產生需求之最低壓力為 15 kg/cm2以上， 無流量係數提供計算，需採集噴灑之水量加以量測實際每分鐘流量。
圖9 細水霧噴頭 3.5 醋酸濃度的品保及品管 為校正醋酸的濃度讀值，需先配置檢量線以做為樣品濃度的定量依據。 検量線的製作係利用標準醋酸溶液配製11 種不同濃度的已知標準品 (5、 10、20、40、60、120、200、400、800、1200、2000 ppb)；配置的標準溶液 濃度需涵蓋待測樣品之濃度範圍；檢量線之迴歸係數 (R2) 需大於 0.995，才 可確保數值分析的可信度。經 IC 分析的結果如表 7 和圖 11 所示。在溶液 濃度為 5~2000 ppb 時，醋酸根離子和導電度訊號和時間之間存在的關係式 為 y = 0.5306 x2 ＋ 26.484 x，其中， y =溶液濃度、x =訊號的面積、 R2 = 0.9998。空白分析結果顯示，系統背景值為＜1 ppb。 表7 醋酸根離子檢量線的溶液配置濃度 離子 CH3COOH- (ppb) 標準液濃度 5 10 20 40 60 120 200 400 800 1200 2000 相關係數 (R2) 0.9998 回歸方程式 y = 26.484x + 2.0197
y = 26.484x + 2.0197 R2 = 0.9998 0 500 1000 1500 2000 2500 0 10 20 30 40
Area (uS/cm x time)
S ol ut ion C onc ce nt ra tion ( ppb) 50 圖10 醋酸根離子檢量線 3.6 實驗操作步驟 1. 背景值量測 首先檢查監測實驗現場的背景值，本研究進行正式採樣前連續監測其背 景值醋酸濃度最高為2.6ppb 以下(如附件五)。 2. 實驗空間密閉性測試 實驗空間的密閉性之良窳直接影響吸收效率之精確性與實驗結果，因此
現場必須進行ACH(Air change per hour)換氣率量測，並參考陳春萬博士所著 整體換氣指標與換氣率ACH 關係之研究【36】
，以確立本實驗空間密閉條件。 (1) 示蹤氣體之選定
決定採用二氧化碳作為示蹤氣體，除了考量實驗室現有偵測儀器及 經濟原則外，更因為二氧化碳作為示蹤氣體具備有下列之特性:
(a)具備與空氣相似之密度(Similar density to air) (b)不具備毒性(No toxicity)
(c)非爆炸性與可燃性(Neither be flammable nor explosive) (d)不易被其他物質吸收或吸附(Not easily be absorbed or sink) (e)室內外環境中不常存在(Not normally present in the atmosphere) (f)易於偵測與量測(Easily be detected at low concentration)
(g)具備可靠之低濃度量測精確性(To a good order of accuracy) 表8 常用示蹤氣體 品名 危險濃度 分子量 二氧化碳 5000ppm 44 六氟化硫 1000ppm 146 氧化亞氮 25ppm 44 氟氯化物 - 200~400 (2) 示蹤氣體量測方式 運用示蹤氣體評估作業環境整體換氣性能有三種方式:濃度衰減法 (Concentration-Decay Method)、定量釋放法(Constant-Emission Method)及定 濃度法(Constant-Concentration Method)，本實驗採用濃度衰減法來測定實 驗現場的密閉性，這是利用示蹤氣體量測換氣率及短時間內量測不同換氣 量 值 之 最 基 本 方 法 ， 本 實 驗 所 採 用 之 偵 測 二 氧 化 碳 濃 度 測 定 儀 器 為 TES-1370 型，偵測範圍(如表 9)。 首先測定實驗現場之二氧化碳濃度值為 316ppm，接著釋放一定的二 氧化碳氣體量並以風扇促使室內濃度快速均勻混合即關閉風扇，混合同時 以偵測儀器連續量測紀錄其上升之最高濃度值為 939ppm，實驗空間內之 二氧化碳氣體經過60 分鐘後其濃度衰減為 511ppm 實測數據(如表 10)。 表 9 TES-1370 型二氧化碳、相對溼度、溫度偵測範 二氧化碳CO2(ppm) 相對溼度RH 溫度℃ 範圍 0~6000ppm 10~95%RH -20℃~+60℃ 解析度1ppm 0.1%RH 0.1℃ 準確度±3%或50ppm (101.1kpa,25℃) 30~95RH,±3% 10~30RH,±5% 5 . 0 ± ℃
表9 示蹤氣體實際測量數據表
圖11 TES-1370 二氧化碳偵測儀器
表10 示蹤氣體實際測量數據表 實驗現場測量數據 實驗空間容積 (m3) 背景濃度 (ppm) CO2 初始濃度 (ppm) 60 分鐘後 CO2濃度(ppm) 實測之ACH 28.71 316 939 511 0.61
Air Change per Hour,
61 . 0 1 ) 511 ln 939 (ln ) ( ln ) ( ln 1 2 = − = Δ − = t t C t C ACH 通風量Q=ACH×V=0.61×28.71=17.51 m3/hr 經計算得知本研究實驗空間之通風量為17.51 m3/hr C(t1)= CO2初始濃度(ppm) C(t2)=CO2氣體在時間 t2時的濃度(ppm) Δt = 量測(t1)至(t2)的時間長度 0 200 400 600 800 1000 1 2: 35: 33 1 2: 38: 50 1 2: 42: 09 1 2: 45: 28 1 2: 48: 45 1 2: 52: 04 1 2: 55: 23 1 2: 58: 44 1 3: 01: 59 1 3: 05: 18 1 3: 08: 39 1 3: 11: 54 1 3: 15: 13 1 3: 18: 34 1 3: 21: 50 1 3: 25: 09 1 3: 28: 28 1 3: 31: 45 1 3: 35: 04 測試時間,min 二 氧化碳濃度 (ppb) 圖13 二氧化碳 60 分鐘之濃度衰減曲線
3. 醋酸濃度之產生 以3000 mL化學實驗燒杯裝盛 2300 mL純醋酸溶液（99.5~100.5%、acetic acid、PANREAC）放置在磁石加熱器上，架設於距地面高度295公分位置(如 圖14)。 此期間實驗室保持密閉狀態，並以風扇促使室內濃度快速均勻混合，同 時以即時酸氣監測儀器連續量測，俟偵測濃度達4200ppb以上才進行水霧噴 灑吸收。然而，實際操作磁石加熱器蒸發醋酸欲建立相同背景濃度幾乎不可 能，只能經由多次實驗經驗累積多筆實驗紀錄，選取較接近背景濃度者相互 比較其吸收效率；所以，實驗時建立背景值濃度之過程有許多次背景值建立 是失敗不足以參考而必須捨棄重新建置，因此造成實驗相當耗時費日。 圖14 醋酸加熱蒸發位置 4. 採樣口高度之決定 實驗空間內架設有風扇當醋酸蒸發時能快速與空氣均 勻混合，經量測 呼吸帶高度(約距離地面150公分)及距離地面30公分二者濃度差異不大，前者 濃度略低於後者。復依「毒性化學物質應變器材及偵測與警報設備管理辦法」
第七條之規定：「偵測及警報設備設置地點應充分考慮各該毒性化學物質之 種類、比重、運作場所四周狀況…」，乃決定採樣口高度設於距離地面30公分 高度，採樣管以鐵氟龍材質設置避免影響採樣之樣本實際濃度(如圖15)。 圖15 採樣口架設位置圖 5. 噴灑時間長度及噴灑壓力之選定 經過實驗測試粗估效能與用水量適中之考量，噴灑時間選擇為10~25分 鐘，噴灑壓力則決定水霧系統為2.0 kg/cm2及2.5 kg/cm2，細水霧系統為20 kg/cm2、30 kg/cm2及50 kg/cm2等不同的組合，進行實驗以分析對污染物之吸收 效率評估。 6. 選定測定時間點 測定(採樣)時間點配合噴灑時間長度，選定為噴灑開始後之第5分鐘至噴 灑結束後30分鐘各測定五筆濃度資料，因本研究使用之即時監測分析儀器為 每20分鐘自動分析一筆濃度資料。所以，除了第20及40分鐘之外其餘皆須以 手動配合儀器採樣，且先將採樣樣本冰鎮保存，於噴灑吸收實驗結束後再以 該儀器分析樣本濃度以求得吸收效率曲線。
7. 樣本分析 噴灑吸收實驗結束後，將採樣樣本以該即時監測儀器分析其濃度以求得 吸收效率曲線，並加以比較各系統不同噴灑壓力、時間其吸收效率之差異， 以確認或修正其後續測試條件。 8. 噴灑壓力紀錄與流量量測 實施噴灑時同時紀錄泵浦輸出壓力與噴頭出水壓力值(如圖 16、17、18) 於計算流量時須以後者數值為正確，將於第四章中詳細列出計算結果。另流 量量測時，灑水頭及水霧噴頭可直接依據噴頭製造廠商提供之流量係數與其 末端出水壓力值計算即可，而細水霧噴灑流量則必須另行噴灑收集後以量杯 量測實際流量(如圖 19)。 圖 16 細水霧 50 kg/cm2噴灑壓力圖
圖 17 細水霧 30 kg/cm2噴灑壓力圖
第四章、結果與討論
4.1 水霧噴灑結果與討論 由實驗數據顯示，水霧系統噴灑吸收效率介於77.3%~92.59%之間(如表 11、12、13)，水霧系統噴灑隨時間增長或噴灑壓力提高均會增加吸收效率， 且由數據發現，當噴灑壓力達2.0kg/cm2且噴灑時間長度達15 分鐘以上，其 吸收效率可達85.18%；而噴灑壓力達 2.5kg/cm2時噴灑時間長度達15 分鐘以 上更有90.45%的吸收效率(如圖 20、21、22)。推論設置水霧系統時末端噴灑 壓力至少要大於2.5kg/cm2並連續噴灑15 分鐘以上，才會有較佳吸收之移除 效率。 依據所使用 BETE 水霧噴頭 TF 系列 TF24 型之流量係數，K=3.81 計算 各壓力值之噴灑流量如下： 噴灑壓力 2.5kg/cm2 流量 LPM=K√PSI*3.7853=3.81(√2.5*14.22)*3.7853=86 L/MIN 噴灑壓力 2.0kg/cm2 流量 LPM=K√PSI*3.7853=3.81(√2.0*14.22)*3.7853=76.9 L/MIN 表 11 水霧系統吸收之移除效率監測分析統計 水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 末端噴灑壓力2.0kg/cm2 10 分鐘 4332.04 3607.01 5th min 16.74% 2312.37 10th min 46.62% 1566.03 20th min 63.85% 1037.74 30th min 76.05% 983.25 40th min 77.30% 末端噴灑壓力2.5kg/cm2 10 分鐘 4628.24 3681.75 5th min 20.45% 2254.82 10th min 51.28%1573.49 20th min 66.00% 965.13 30th min 79.15% 897.74 40th min 80.60% 0 20 40 60 80 100 0 5 10 20 30 40 測試時間,min 吸收效率% 噴灑壓力2.0kg/cm2 噴灑壓力2.5kg/cm2 圖 20 水霧噴灑 10 分鐘吸收之移除效率 表 12 水霧系統吸收之移除效率監測分析統計 水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 4623.29 3681.35 5th min 20.37% 1415.18 15th min 69.39% 917.24 25th min 80.16% 758.67 35th min 83.59% 末端噴灑壓力2.0kg/cm2 15 分鐘 685.02 45th min 85.18% 4986.29 3889.64 5th min 21.99% 1285.56 15th min 74.22% 846.73 25th min 83.02% 612.21 35th min 87.72% 末端噴灑壓力2.5kg/cm2 15 分鐘 476.02 45th min 90.45%
0 20 40 60 80 100 0 5 15 25 35 45 測試時間,min 吸收效 率% 噴灑壓力2.0kg/cm2 噴灑壓力2.5kgcm2 圖21 水霧噴灑 15 分鐘吸收之移除效率 表 13 水霧系統吸收效率監測分析統計 水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 4454.29 2306.35 10th min 48.22% 1145.18 20th min 74.29% 741.56 30th min 83.35% 643.56 40th min 85.55% 末端噴灑壓力2.0kg/cm2 20 分鐘 587.02 50th min 86.82% 4483.42 2158.46 10th min 51.86% 902.35 20th min 79.87% 493.45 30th min 88.99% 395.22 40th min 91.18% 末端噴灑壓力2.5kg/cm2 20 分鐘 332.04 50th min 92.59%
0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 測試時間,min 吸收效 率% 噴灑壓力2.0kg/cm2 噴灑壓力2.5kg/cm2 圖22 水霧噴灑 20 分鐘吸收之移除效率 4.2 細水霧噴灑結果與討論 細水霧系統就壓力部分可區分為12.1 kg/cm2以下的低壓系統和12.1 kg/cm2~34.5 kg/cm2的中壓系統及34.5 kg/cm2以上的高壓系統。本研究決定 實驗時測試中壓及高壓，因低壓系統霧化效果及液滴粒徑與水霧系統相似， 故未予測試。由數據發現當噴灑壓力達50kg/cm2只要噴灑時間長度達15 分 鐘以上，其吸收效率即可達91%以上，如噴灑時間持續 25 分鐘則吸收效率 更可高達98.6% (如圖 23、24、25)，顯示高壓系統之噴灑壓力其吸收效率極 佳。而屬於中壓系統之噴灑壓力30kg/cm2如能持續25 分鐘則吸收效率亦可 達92%，反觀採行 20 kg/cm2的噴灑壓力其噴灑時間即使達25 分鐘，吸收效 率也只能達87.3%，因此依實驗數據推論細水霧系統噴灑隨時間增長或噴灑 壓力提高均會增加吸收效率(如表 14、15、16)；另針對細水霧系統各壓力值 之噴灑流量實際量測如下： 噴灑壓力20kg/cm2 流量Q= 2.7 L/MIN 噴灑壓力30kg/cm2 流量Q= 3.0 L/MIN 噴灑壓力50kg/cm2 流量Q= 4.6 L/MIN
表 14 細水霧系統吸收之移除效率監測分析統計 細水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 4387.92 4072.51 5th min 7.19% 1792.97 15th min 59.14% 1454.95 25th min 66.84% 1132.31 35th min 74.19% 末端噴灑壓力20kg/cm2 15 分鐘 1029.53 45th min 76.54% 5239.88 4572.16 5th min 12.74% 1836.76 15th min 64.95% 1449.18 25th min 72.34% 1002.01 35th min 80.88% 末端噴灑壓力30kg/cm2 15 分鐘 896.41 45th min 82.89% 5093.72 2972.51 5th min 41.64% 1225.50 15th min 75.94% 948.89 25th min 81.37% 590.42 35th min 88.41% 末端噴灑壓力50kg/cm2 15 分鐘 455.02 45th min 91.07% 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 0 5 15 25 35 45 測試時間,min 吸收效率% 噴灑壓力20kg/cm2 噴灑壓力30kg/cm2 噴灑壓力50kg/cm2 圖 23 細水霧噴灑 15 分鐘吸收之移除效率
表 15 細水霧系統吸收之移除效率監測分析統計 細水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 4469.26 2579.66 10th min 42.28% 1478.11 20th min 66.93% 1202.31 30th min 73.10% 932.76 40th min 79.13% 末端噴灑壓力20kg/cm2 20 分鐘 841.91 50th min 81.16% 5263.93 2660.52 10th min 49.46% 1430.96 20th min 72.82% 1211.32 30th min 76.99% 930.29 40th min 82.33% 末端噴灑壓力30kg/cm2 20 分鐘 754.85 50th min 85.66% 4561.25 1724.51 10th min 62.19% 889.65 20th min 80.50% 476.42 30th min 89.56% 396.79 40th min 91.30% 末端噴灑壓力50kg/cm2 20 分鐘 347.14 50th min 92.39% 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 0 10 20 30 40 50 測試時間,min 吸收效率% 噴灑壓力20kg/cm2 噴灑壓力30kg/cm2 噴灑壓力50kg/cm2 圖 24 細水霧噴灑 20 分鐘吸收之移除效率
表 16 細水霧系統吸收之移除效率監測分析統計 細水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 4590.99 1623.88 15th min 64.63% 1003.27 25th min 78.15% 827.45 35th min 81.98% 649.27 45th min 85.86% 末端噴灑壓力20kg/cm2 25 分鐘 582.98 55th min 87.30% 4532.63 1532.25 15th min 66.20% 725.88 25th min 83.99% 556.74 35th min 87.72% 403.95 45th min 91.09% 末端噴灑壓力30kg/cm2 25 分鐘 349.79 55th min 92.28% 4798.64 1053.46 15th min 78.05% 425.08 25th min 91.14% 201.85 35th min 95.79% 94.24 45th min 98.04% 末端噴灑壓力50kg/cm2 25 分鐘 66.76 55th min 98.61% 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 測試時間,min 吸收效率% 噴灑壓力20kg/cm2 噴灑壓力30kg/cm2 噴灑壓力50kg/cm2 圖 25 細水霧噴灑 25 分鐘吸收之移除效率
4.3 灑水噴灑結果與討論 由於目前業界大多於廠房設置消防自動灑水系統，以符合消防安全法 令；然而，自96 年 12 月 17 日行政院環境保護署頒布實施：「毒性化學物質 應變器材及偵測與警報設備管理辦法」要求設置水霧系統，迄今仍有部分廠 房應設未設者，甚且企圖以消防自動灑水系統替代前述環保署所頒布之水霧 系統，故本實驗特以消防自動灑水系統進行吸收之移除效率測試，結果由實 驗數據顯示，以噴灑壓力1.5kg/cm2持續噴灑10 分鐘，其吸收之移除效率只 達68%；而當噴灑壓力提高為 2.5kg/cm2時其吸收效率亦僅達到74%(如圖 26、 27)，效率遠不及水霧或細水霧系統。另灑水系統亦呈現隨著噴灑壓力提高而 增加其吸收效率的現象 (如表 17)，但噴灑水量高於水霧及細水霧系統甚鉅， 容易造成儀器設備嚴重水損，並不適用於吸收除毒之設置；實驗壓力值之噴 灑流量計算如下： 噴灑壓力2.5kg/cm2 流量Q=80√P=80√2.5=126.5 L/MIN 噴灑壓力1.5kg/cm2 流量Q=80√P=80√1.5=98.0 L/MIN 表 17 灑水系統吸收之移除效率監測分析統計 灑水噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 末端噴灑壓力2.5kg/cm2 10 分鐘 4725.63 3308.41 5th min 29.99% 2031.47 10th min 57.01% 1413.74 20th min 70.08% 1267.43 30th min 73.18% 1218.16 40th min 74.22% 末端噴灑壓力1.5kg/cm2 10 分鐘 4261.57 3496.02 5th min 17.96% 2114.25 10th min 50.39% 1584.24 20th min 62.82% 1413.67 30th min 66.83% 1343.12 40th min 68.48%
0 20 40 60 80 0 5 10 20 30 40 測試時間,min 吸收效率% 噴灑壓力2.0kg/cm2 噴灑壓力2.5kg/cm2 圖 26 灑水噴灑 10 分鐘吸收之移除效率 表18 灑水系統吸收效率監測分析統計 灑水噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 吸收之移除效率 噴灑壓力2.5kg/cm2 15 分鐘 4469.06 3302.24 5th min 26.11% 2074.55 10th min 53.58% 1444.73 20th min 67.67% 1009.87 30th min 77.40% 843.67 40th min 81.12% 噴灑壓力1.5kg/cm2 15 分鐘 4631.53 3776.12 5th min 18.47% 2417.62 10th min 47.80% 1671.92 20th min 63.90% 1331.76 30th min 71.25% 1206.04 40th min 73.96%
0 20 40 60 80 100 0 5 15 25 35 45 測試時間,min 醋 酸 濃 度 (ppb) 噴灑壓力2.0kg/cm2 噴灑壓力2.5kg/cm2 圖27 灑水噴灑 15 分鐘吸收之移除效率 4.4 實驗空間ACH 對吸收之移除效率的影響 4.4.1 醋酸濃度自然衰減測試 本研究實驗空間雖然已先行實施示蹤氣體二氧化碳的 ACH，以確立本實 驗空間密閉條件。而為了更直了解醋酸在實驗被吸收效率中受到實驗空間密 閉性的影響，所以進行醋酸濃度於未實施噴灑情況下的 60 分鐘之自然衰減 測試(如表 19)，結果 30 分鐘衰減 28.58%、60 分鐘衰減 66.14%(如圖 28)。 表19 醋酸濃度自然衰減測試紀錄 水霧噴灑壓力 噴灑時間 醋酸濃度(ppb) 時間紀錄 自然衰減率 無 無 4318.66 3894.65 10th min 9.82% 3676.26 20th min 14.87% 3084.41 30th min 28.58% 2526.50 40th min 41.50% 1751.47 50th min 59.44% 1462.25 60th min 66.14%
0 1000 2000 3000 4000 5000 0 10 20 30 40 50 6 測試時間,min 醋 酸 濃 度 (ppb) 0 圖28 醋酸濃度 60 分鐘 ACH 自然衰減圖
4.4.2 理論吸收之移除效率計算推估 利用計算此衰減率與時間的對應求得濃度變化之斜率，由於同一空間狀 態下斜率及通風量應相同，故於不同初始濃度進行噴灑之結果應相同，故依 據此一定律探討於相同初始濃度下各種實驗噴灑系統之理論吸收效率比較 (如圖 29)。 1. 醋酸自然衰減 ACH 計算 t t C t C ACH Δ − = ln (1) ln ( 2) V ACH×V t t C t C Q × = Δ − = ln (1) ln ( 2) t ACH× −( ) t V Q t C t C t C = − × = 1 ) ( 1)exp ( )exp ( ) ( 083 . 1 1 25 . 1462 ln 66 . 4318 ln ) ( ln ) ( ln 1 2 = − = Δ − = t t C t C ACH ppb t C t C t C V t ACH t Q 25 . 1462 exp 66 . 4318 exp ) ( exp ) ( ) ( 60 60 083 . 1 ) ( 1 ) ( 1 = = = = − × − × − ×
7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 0 10 20 30 40 50 60 t (min) ln C( t) 理論計算自然衰減 實際衰減 圖29 理論計算醋酸濃度 60 分鐘自然衰減圖
2.水霧噴灑理論衰減及推估實際吸收移除效率 計算實驗之水霧噴灑時間濃度下降斜率，再以相同初始濃度比較噴灑60 分 鐘理論衰減，最後再與自然衰減60 分鐘之濃度取自然對數(ln)計算出未含 實驗空間逸散影響因素之實際吸收的移除效率。本文僅詳述水霧2.5kg/cm2 吸收移除濃度理論計算，其餘系統各種噴灑壓力之吸收移除率數據請參閱 附錄六、附錄七。 (1).濃度下降斜率計算式如下: 計算實驗測試之水霧噴灑起始醋酸濃度及噴灑停止之醋酸濃度差異 (如表 20)，求出斜率之值為 KT，此值包含了逸散造成的自然衰減率ACH 及水霧噴灑吸收移除率的斜率 KS等二者斜率之相加。 81 . 4 35 = − = ⇒ K C t C t cm kg T 60 20 . 902 ln 42 . 4483 ln ) ( ln ) ( ln / 5 . 2 2 1 2 = − Δt 727 . 3 083 . 1 81 . 4 / 5 . 2 2 ⇒ = − = − = ACH K K cm kg S T KT:含 ACH 及水霧吸收移除之斜率。 KS:實際被水霧吸收移除之斜率。
(2).理論推估水霧噴灑 60 分鐘ηT及ηS吸收之移除率 a.含ACH 及水霧吸收之移除率 C t C t V K t C t K t 35.18ppb Q T S exp 66 . 4318 exp ) ( exp ) ( ) ( 60 60 81 . 4 ) ( 1 ) ( 1 = = = = − + × − × − × 100%=99.18% 66 . 4318 18 . 35 66 . 4318 / 5 . 2 2 ⇒ = − × T cm kg η b.實際被水霧吸收之移除率 ppb 93 . 103 t C t
C( ) ( )exp KT ACH t 4318.66exp 60
60 727 . 3 ) ( 1 = = = − − × − × 4318.66 100%=97.59% 93 . 103 66 . 4318 / 5 . 2 2 ⇒ = − × S cm kg η ηT:吸收移除效率,含 ACH 及水霧吸收之移除率。 ηS:為實際被水霧吸收之移除率。 表20 理論推估水霧噴灑 60 分鐘醋酸濃度衰減值 吸收移除條件 自然衰減 2.0 kg/cm2 2.5 kg/cm2 2.0 kg/cm2 2.5 kg/cm2 ACH/KT/KS ACH 1.08 KT 4.07 KT 4.81 KS 2.99 KS 3.73 0 min 4318.66 4318.66 4318.66 4318.66 4318.66 10 min 3605.46 2189.76 1937.46 2622.92 2320.70 20 min 3010.05 1110.31 869.19 1593.01 1247.07 30 min 2512.96 562.98 389.94 967.51 670.13 40 min 2097.96 285.46 174.94 587.61 360.11 50 min 1751.50 144.74 78.48 356.88 193.51 60 min 1462.25 73.39 35.18 216.75 103.93 註:本表內醋酸濃度單位為 ppb
-4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 t (min) ln [C(t ) /C(0 ) ] 水霧2.0kg/cm2 水霧2.5kg/cm2 圖30 理論推估水霧噴灑實際吸收之移除醋酸時間濃度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 時間,min 吸收效率% 水霧實際吸收之移除率 含ACH及水霧吸收之移除率 圖31 理論推估水霧 2.0kg/cm2噴灑實際吸收之移除率 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 時間,min 吸收效率% 水霧實際吸收之移除率 含ACH及水霧吸收之移除率 圖32 理論推估水霧 2.5kg/cm2噴灑實際吸收之移除率
-5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 0 10 20 30 40 50 60 t (min) ln [C(t) /C(0 ) ] 細水霧20kg/cm2 細水霧30kg/cm2 細水霧50kg/cm2 圖33 理論推估細水霧噴灑實際吸收之移除醋酸時間濃度 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 時間,min 吸收 效率 % 含ACH及細水霧吸收之移除率 細水霧實際吸收之移除率 圖34 理論推估細水霧 20kg/cm2噴灑實際吸收之移除率 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 時間,min 吸收 效率% 含ACH及細水霧吸收之移除率 細水霧實際吸收之移除率 圖35 理論推估細水霧 30kg/cm2噴灑實際吸收之移除率
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 時間,min 吸收 效率 % 含ACH及細水霧吸收之移除率 細水霧實際吸收之移除率 圖36 理論推估細水霧 50kg/cm2噴灑ACH 與實際吸收之移除率比較 4.4.3 理論推估自然衰減及細水霧噴灑吸收移除醋酸濃度時間 理論推估醋酸自然衰減至 10ppb 以下需時約 350 分鐘，細水霧 20kg/cm2 、 30kg/cm2 、50kg/cm2 噴灑吸收之移除醋酸濃度衰減至10ppb 以下分別需時各 約為 150、105、80 分鐘，詳細濃度衰減時間對照表(如附錄七)。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 噴灑時間,min 醋酸濃 度(p pb ) ACH自然衰減 細水霧20kg/cm2 細水霧30kg/cm2 細水霧50kg/cm2 圖37 理論推估 ACH 及細水霧實際吸收移除時間
4.5 理論推估各系統噴灑吸收之效率比較 以相同初始濃度比較各系統噴灑相同時間，由醋酸濃度衰減情況可得知 ，以細水霧 50kg/cm2 噴灑之吸收效率最佳，即使考量實驗空間自然逸散的影 響，只要持續噴灑30 分鐘即可達 90.62%吸收效率，60 分鐘更可達 99.12%的 吸收效率，更重要者其用水量約 140 公升及可達 90%的吸收效率。詳細各系 統噴灑時間醋酸濃度衰減之無因次 ln 值(如附錄八)。 -5.0 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0 10 20 30 40 50 60 t (min) ln [C(t ) /C(0 ) ] ACH自然衰減 細水霧20kg/cm2 水霧2.0kg/cm2 細水霧30kg/cm2 水霧2.5kg/cm2 細水霧50kg/cm2 圖38 理論推估 ACH 及各系統實際吸收之移除醋酸時間濃度比較 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 噴灑時間,min 吸收之移除效率% 細水霧20kg/cm2 水霧2.0kg/cm2 細水霧30kg/cm2 水霧2.5kg/cm2 細水霧50kg/cm2 圖 39 理論推估水霧及細水霧實際吸收之移除率
4.6 細水霧噴灑液滴粒徑量測 本研究使用之細水霧噴為徐一量教授研發，有關此細水霧噴頭霧化液滴 之粒徑量測，引用葉昇宏【37】 PIV量測技術之開發與應用：細水霧噴頭之粒徑 分析之研究結論(如表21)，可確認當末端噴灑壓力提高時不論是平均液滴粒 徑AD或是梭特平均液滴粒徑SMD，皆顯示其噴灑壓力越高則細水霧液滴粒 徑有變為越小的趨勢。本研究實驗結果細水霧系統對醋酸濃度吸收效率由圖 39所示，亦呈現出50 kg/cm2＞30 kg/cm2＞20kg/cm2，顯然與噴灑壓力越高液 滴粒徑越小之趨勢致使液滴表面積增加有著極大的關連性，當然水量亦為另 一影響吸收效率良窳之因素。 表21 不同末端噴灑壓力的AD與SMD量測結果(葉昇宏,2008) 距離中心位置40cm 距離中心位置52cm 末端噴灑壓力 AD(μm) SMD(μm) AD(μm) SMD(μm) 10 Kg/cm2 218.212 410.001 192.868 371.008 20 Kg/cm2 204.955 400.923 143.840 305.218 30 Kg/cm2 135.103 280.232 127.154 232.518
註:梭特平均直徑計算式 (Sauter mean diameter ,SMD, d32 or D[3, 2])
