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第 八 屆 旺 宏 科 學 獎 成 果 報 告 書 參 賽 編 號 :SA8-194 酸 作 品 名 稱 : 可 不 可 以 不 要 那 麼? - 低 酸 水 解 木 屑 最 佳 化 條 件 之 探 討 姓 名 : 熊 韋 茜 關 鍵 字 : 纖 維 素 水 解 臭 氧 0

目 錄 摘 要... 2 壹 研 究 動 機... 3 貳 研 究 目 的... 實 驗 架 構..... 3 4 參 器 材 與 藥 品... 5 肆 研 究 方 法... 6 伍 結 果 與 討 論... 10 陸 結 論... 23 柒 未 來 展 望... 24 捌 參 考 資 料... 24 玖 圖 片... 25 1

摘 要 本 研 究 提 供 臭 氧 及 微 波 兩 項 水 解 方 法, 改 善 了 傳 統 水 解 法 上 高 耗 能 及 高 濃 酸 的 缺 點 另 外, 我 們 克 服 設 備 上 的 限 制, 運 用 家 用 微 波 爐 及 家 用 臭 氧 機 進 行 水 解 反 應 實 驗 結 果 顯 示 : 1. 傳 統 法 在 低 酸 低 溫 下, 不 利 於 水 解, 但 卻 降 低 脫 水 碳 化 的 問 題 2. 臭 氧 法 能 夠 在 低 酸 (1N) 低 溫 (0 ) 下 達 到 最 佳 的 水 解 量 3. 微 波 法 也 能 在 低 酸 (1N) 低 能 (P=3) 下 及 短 時 間 (8min) 達 到 最 佳 的 水 解 量 綜 合 臭 氧 及 微 波 這 兩 種 方 法 及 傳 統 法 的 優 點, 嘗 試 合 併 不 同 水 解 法 我 們 成 功 找 出 低 酸 水 解 木 屑 的 最 佳 程 序 : 微 波 法 臭 氧 法 傳 統 法, 其 水 解 量 比 傳 統 法 提 升 近 50% 高 臭 氧 產 生 器 O 2 B A C D D 高 臭 氧 產 生 器 O 2 一 般 臭 氧 水 解 法 臭 氧 氣 袋 水 解 法 家 用 臭 氧 空 氣 幫 浦 或 純 氧 鋼 瓶 家 用 臭 氧 機 水 解 法 微 波 水 解 法 2

壹 研 究 動 機 : 近 年 來, 由 於 人 口 的 增 加 所 伴 隨 而 來 的 糧 食 危 機 與 能 源 短 缺 問 題 接 踵 而 生 所 以, 目 前 人 類 最 重 要 的 課 題 就 是 廢 棄 物 的 再 生 及 運 用 其 中 纖 維 素 水 解 成 葡 萄 糖 的 研 究 逐 漸 受 到 重 視, 各 種 水 解 法 不 斷 地 被 發 現 : 強 酸 強 鹼 高 溫 水 解 氧 化 水 解 細 菌 分 解 等 方 法, 但 大 部 分 需 要 使 用 大 量 的 化 學 藥 劑 和 能 源 伴 隨 廢 棄 物 處 理 等 問 題 若 以 微 生 物 分 解 纖 維 素, 其 培 養 及 保 存 較 不 易, 且 水 解 的 時 間 過 久, 故 我 們 積 極 尋 找 一 個 在 低 酸 環 境 下, 簡 易 快 速 安 全 低 污 染 及 高 效 率 的 最 佳 化 水 解 程 序 其 中, 降 低 硫 酸 的 濃 度 和 減 少 能 源 的 浪 費 是, 此 次 研 究 的 兩 大 重 點 搜 集 資 料 後, 我 們 決 定 使 用 在 低 酸 環 境 下 也 可 進 行 水 解 反 應 的 高 氧 化 臭 氧 水 解 法, 以 及 能 量 提 供 選 擇 性 高 的 微 波 加 熱 水 解 法, 希 冀 這 兩 個 的 水 解 方 法 可 以 達 成 我 們 目 標 (1) 課 程 相 關 性 : 高 一 基 礎 化 學 4-1 生 活 中 的 能 源 ;5-1 食 品 與 化 學 貳 研 究 目 的 : 本 研 究 首 先 將 針 對 傳 統 的 酸 水 解 法, 找 出 酸 濃 度 最 低 加 熱 溫 度 最 低 及 時 間 最 短 者 再 比 較 臭 氧 水 解 法 與 傳 統 水 解 法 差 異, 並 嘗 試 運 用 家 用 臭 氧 產 生 器 進 行 水 解 再 利 用 微 波 對 分 子 的 高 選 擇 性 和 對 木 質 素 分 解 的 優 點, 進 行 水 解 研 究 最 後, 試 著 結 合 臭 氧 的 高 氧 化 及 微 波 對 分 子 選 擇 性 等 優 點, 找 出 一 個 最 佳 化 的 水 解 方 法 一 DNS 總 還 原 糖 分 析 法 之 建 立 二 傳 統 酸 加 熱 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 二 ) 探 討 不 同 溫 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 三 臭 氧 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 臭 氧 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 二 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 三 ) 探 討 不 同 溫 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 四 ) 探 討 臭 氧 氣 袋 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 五 ) 探 討 家 用 臭 氧 機 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 四 微 波 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 微 波 強 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 二 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 微 波 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 五 合 併 水 解 木 屑 法 分 析 研 究 ( 一 ) 探 討 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 互 相 結 合 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 ( 二 ) 探 討 結 合 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 三 方 法 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 3

實 驗 架 構 水 解 木 屑 總 還 原 醣 測 量 法 的 建 立 水 解 方 法 的 設 計 傳 統 水 解 不 同 硫 酸 濃 度 不 同 溫 度 臭 氧 水 解 不 同 臭 氧 濃 度 不 同 硫 酸 濃 度 不 同 溫 度 臭 氧 氣 袋 法 家 用 臭 氧 機 微 波 水 解 不 同 微 波 強 度 不 同 酸 濃 度 分 別 找 出 各 方 法 最 適 合 的 條 件 合 併 各 水 解 方 法 分 析 研 究 單 一 種 結 合 二 種 結 合 三 種 最 佳 的 水 解 程 序 微 波 法 臭 氧 法 傳 統 法 4

參 器 材 及 藥 品 : 一 儀 器 圓 底 燒 瓶 螺 旋 冷 凝 管 臭 氧 水 解 裝 置 ( 一 般 通 氣 式 氣 袋 式 分 別 如 下 圖 1-a,b) 微 波 迴 流 裝 置 ( 如 下 圖 2) 加 熱 板 高 ( 濃 度 ) 臭 氧 機 家 用 臭 氧 機 家 用 微 波 爐 分 光 光 度 計 a b 圖 1: 臭 氧 水 解 裝 置 圖 2: 微 波 迴 流 裝 置 註 : 錐 形 瓶 需 纏 黑 色 膠 帶, 避 免 臭 氧 因 照 光 分 解 二 藥 品 木 屑 ( 經 稀 酸 清 洗,80 乾 燥 後 ) 3,5- 二 硝 基 水 楊 酸 98% 酒 石 酸 鉀 鈉 KI Na 2 S 2 O 3 H 2 SO 4 NaOH 矽 油 氧 氣 鋼 瓶 乾 冰 CO 2(s) 5

肆 研 究 方 法 : (2) 一 DNS 總 還 原 糖 分 析 法 之 建 立 1. 配 置 DNS 試 劑 DNS 1 g 酒 石 酸 鉀 鈉 30 g 和 NaOH 1.6 g 稀 釋 至 100mL, 置 於 棕 色 瓶 2. 取 6 支 試 管 分 別 加 入 標 準 濃 度 葡 萄 糖 溶 液 (0.1 0.2 0.5 mm)2 ml 葡 萄 糖 標 準 溶 液 及 2 ml DNS 試 劑 3.100 恆 溫 水 浴 加 熱 5 分 鐘 後, 置 冷 水 浴 冷 卻, 加 入 6 ml 蒸 餾 水, 測 560 nm 波 長 之 吸 光 值 4. 製 作 檢 量 線 二 傳 統 法 水 解 木 屑 理 由 : 為 了 瞭 解 傳 統 高 濃 硫 酸 高 溫 水 解 木 屑 纖 維 素 的 效 果, 及 在 低 硫 酸 濃 度 時 水 解 木 屑 缺 點 此 實 驗 我 們 除 了 改 變 酸 濃 度 並 進 一 步 改 變 溫 度 確 認 對 強 酸 水 解 效 果 的 影 響 實 驗 主 要 使 用 硫 酸 進 行 水 解 實 驗, 因 為 硫 酸 在 目 前 工 業 上 最 常 使 用 於 強 酸 水 解, 而 且 可 以 利 用 氫 氧 化 鋇 [Ba(OH) 2 ] 來 中 和 水 中 的 氫 離 子 (H + ) 並 將 殘 留 的 硫 酸 根 離 子 (SO 2-4 ) 沈 澱 ( 一 ) 探 討 不 同 硫 酸 之 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 1. 取 1 克 的 木 屑 和 N 硫 酸 水 溶 液 400 ml 加 入 圓 底 燒 瓶 中 2. 裝 置 如 右 圖, 在 200 下 加 熱 迴 流, 反 應 時 間 依 次 10min 30 min 1 2 3 4 5hr 時 抽 取 燒 瓶 中 4ml 的 澄 清 溶 液 ( 每 次 取 後 加 入 4ml 的 5N 硫 酸 水 溶 液 ) 3. 加 入 適 量 NaOH 中 和 溶 液 後, 取 出 澄 清 液, 以 DNS 試 劑 檢 測 還 原 醣 量 4. 重 複 步 驟 1~3, 改 變 硫 酸 的 濃 度 0.1N 溫 水 出 水 口 冷 水 進 水 口 ( 二 ) 探 討 不 同 溫 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 改 變 加 熱 迴 流 的 溫 度 20 15 10, 重 複 實 驗 ( 一 ) 步 驟 1~4 三 臭 氧 水 解 木 屑 (3) 理 由 : 至 今 文 獻 報 導 過 多 種 高 氧 化 水 解 方 法, 其 中 臭 氧 高 氧 化 水 解 纖 維 素 是 我 們 最 感 興 趣 的 臭 氧 做 為 纖 維 素 純 化 的 漂 白 劑, 也 會 使 纖 維 素 水 解, 且 臭 氧 水 解 無 加 熱 和 廢 棄 物 處 理 的 問 題, 優 於 其 他 強 酸 和 高 氧 化 劑 的 處 理, 所 以 我 們 嘗 試 研 究 臭 氧 對 纖 維 素 水 解 的 效 果 再 者, 家 用 型 臭 氧 機 已 被 廣 泛 地 運 用 在 水 族 養 殖 殺 菌 蔬 果 清 洗 去 除 農 藥 等 因 此, 我 們 藉 由 臭 氧 的 高 氧 化 力 和 無 廢 棄 物 處 理 等 優 點, 進 行 一 系 列 水 解 木 屑 的 實 驗 6

( 一 ) 探 討 不 同 臭 氧 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 排 氣 管 臭 氧 進 氣 管 高 臭 氧 產 生 器 O 2 臭 氧 出 氣 口 純 氧 進 氣 口 1. 取 1 克 木 屑 和 N 硫 酸 水 溶 液 400 ml 加 入 500 ml 錐 形 瓶 2. 裝 置 如 上 圖, 於 3 通 入 臭 氧, 依 次 反 應 10min 30 min 1 2 3 4 5 時, 抽 取 瓶 中 4ml 的 澄 清 溶 液 ( 每 次 取 後 加 入 4ml 的 N 硫 酸 水 溶 液 ) 3. 加 入 適 量 NaOH 中 和 溶 液 後, 取 出 澄 清 液, 以 DNS 試 劑 檢 測 還 原 醣 量 4. 重 複 步 驟 1~3, 改 變 臭 氧 的 濃 度 ( 分 為 高 中 低 三 種 濃 度 ) ( 二 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 改 變 硫 酸 溶 液 的 ph=1 2 3 4 5, 重 複 實 驗 ( 一 ) 步 驟 1~4 ( 三 ) 探 討 不 同 溫 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 改 變 臭 氧 水 解 的 溫 度 30 20 0, 重 複 實 驗 ( 一 ) 步 驟 1~3 ( 四 ) 探 討 臭 氧 氣 袋 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 臭 氧 氣 袋 排 氣 管 B A C D D 臭 氧 進 氣 管 高 臭 氧 產 生 器 O 2 臭 氧 出 氣 口 純 氧 進 氣 口 1. 取 1 克 木 屑 和 ph=1 硫 酸 水 溶 液 400 ml 加 入 500 ml 錐 形 瓶 2. 裝 置 如 上 圖, 先 關 閉 A 閥, 通 入 臭 氧 約 10 分 鐘 後, 確 定 瓶 內 無 空 氣 關 閉 B 閥 打 開 A 閥, 使 氣 體 通 入 待 氣 袋 充 滿 臭 氧, 停 止 通 入 臭 氧, 關 閉 C 閥, 打 開 臭 氧 洩 氣 閥 D 此 時 氣 袋 內 的 臭 氧, 依 勒 沙 特 列 原 理 將 慢 慢 進 入 錐 形 瓶 中 3. 依 次 反 應 1 2 3 4 5 8 24hr 時 抽 取 瓶 中 4ml 的 澄 清 溶 液, 每 次 取 後 加 入 相 同 體 積 的 ph=1 硫 酸 水 溶 液, 重 複 步 驟 2 4. 加 入 適 量 NaOH 中 和 溶 液 後, 取 出 澄 清 液, 以 DNS 試 劑 檢 測 還 原 醣 量 7

( 五 ) 探 討 家 用 臭 氧 機 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 排 氣 管 臭 氧 出 氣 口 家 用 臭 氧 產 生 器 進 氣 口 空 氣 幫 浦 或 純 氧 鋼 瓶 改 以 家 用 臭 氧 產 生 器, 分 別 以 空 氣 及 純 氧 為 氣 體 來 源, 重 複 實 驗 ( 三 ) 四 微 波 水 解 木 屑 理 由 : 考 慮 到 低 能 量 水 解 纖 維 素, 若 能 利 用 微 波 對 極 性 分 子 具 有 高 度 選 擇 性 的 優 點, 或 許 能 夠 提 高 水 解 效 果 因 此, 我 們 設 計 一 個 可 以 在 家 用 微 波 爐 進 行 短 暫 水 解 的 迴 流 裝 置 如 下 圖 : 置 入 乾 冰 作 為 冷 劑 * 註 : 冷 凝 管 盡 量 保 持 乾 燥, 避 免 水 分 子 吸 收 微 波 ( 一 ) 探 討 不 同 微 波 強 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 1. 取 克 木 屑 和 0.1N 之 硫 酸 水 溶 液 40 ml 加 入 100 ml 平 底 燒 瓶 (4) 2. 將 乾 冰 填 入 微 波 迴 流 冷 凝 管, 裝 置 如 上 圖, 於 微 波 強 度 (P=1) 反 應 1 分 鐘 抽 取 燒 瓶 中 4mL 的 澄 清 溶 液 3. 加 入 適 量 NaOH 中 和 溶 液 後, 取 出 澄 清 液, 以 DNS 試 劑 檢 測 還 原 醣 量 4. 重 複 步 驟 1~3, 改 變 微 波 時 間 2 3 4 5 6 7 8 分 鐘 5. 重 複 步 驟 1~4, 改 變 微 波 強 度 P=2 3 4 5 6 7 8 ( 二 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 微 波 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 改 變 硫 酸 的 濃 度 N, 重 複 實 驗 ( 一 ) 步 驟 1~5 8

五 合 併 水 解 木 屑 法 分 析 研 究 理 由 : 首 先 我 們 分 析 上 面 傳 統 法, 臭 氧 法 微 波 法, 為 了 達 成 本 研 究 最 重 要 的 目 標 在 低 酸 環 境 下, 找 出 最 佳 化 的 水 解 程 序 所 以, 我 們 嘗 試 結 合 各 水 解 法 的 優 點, 找 出 最 佳 程 序 在 1N 硫 酸 環 境 下 水 解 法 最 佳 的 實 驗 條 件 : (1) 微 波 法 : 室 溫 下,P=3, 加 熱 時 間 8 分 鐘 (2) 臭 氧 法 :0 下, 高 臭 氧 濃 度, 通 氣 5 小 時 (3) 傳 統 法 :200 下, 加 熱 迴 流 5 小 時 (4) 臭 氧 氣 袋 法 : 室 溫 下, 反 應 24hrs (5) 家 用 臭 氧 產 生 器 : 室 溫 下, 以 空 氣 為 來 源, 反 應 24hrs ( 一 ) 探 討 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 互 相 結 合 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 比 較 以 下 A B C D 結 合 之 實 驗 ( 註 : 考 慮 到 傳 統 水 解 法 能 源 的 使 用 及 脫 水, 因 此 將 其 放 於 後 面 步 驟 ) 方 法 步 驟 1 2 A 臭 氧 法 傳 統 法 B 臭 氧 法 微 波 法 C 微 波 法 傳 統 法 D 微 波 法 臭 氧 法 ( 二 ) 探 討 結 合 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 三 種 方 法 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 理 由 : 根 據 實 驗 ( 一 ) 的 結 果 和 文 獻 記 載 微 波 法 可 以 水 解 大 分 子 的 纖 維 結 晶 和 木 質 素 (5), 所 以 將 其 放 在 第 一 個 步 驟 再 者, 臭 氧 法 可 水 解 大 分 子 纖 維 素 產 生 較 小 分 子 纖 維 素 (6), 所 以 將 其 放 在 第 二 個 步 驟 最 後, 以 傳 統 法 在 低 酸 時, 不 易 脫 水 的 優 點, 將 已 被 分 解 小 分 子 纖 維 素 和 的 寡 醣 繼 續 水 解 成 還 原 醣 方 法 步 驟 1 2 3 E 微 波 法 臭 氧 法 傳 統 法 F 微 波 法 臭 氧 氣 袋 法 傳 統 法 G 微 波 法 家 用 臭 氧 機 傳 統 法 9

伍 結 果 與 討 論 : 一 DNS 總 還 原 糖 分 析 法 [ 結 果 ] 表 一 :DNS 檢 測 不 同 濃 度 葡 萄 糖 之 吸 收 度 濃 度 (mm) 0 0.10 0.20 0.50 0 0 0 吸 收 度 (A) 19 23 72 0.168 0.341 0.720 1.678 吸 收 度 Ab 1.80 1.60 1.40 1.20 0 s 0.80 0.60 0.40 0.20 A = 0.3365C M + 085 R2= 0.999 0 0000000 濃 度 ( mm ) 圖 一 : 葡 萄 糖 之 檢 量 線 [ 討 論 ] 1. 利 用 檢 量 線, 建 立 往 後 的 測 量 2. 計 算 方 法 : 實 驗 結 果 以 每 公 克 木 屑 水 解 出 還 原 醣 量, 單 位 (mg/g 之 木 屑 ) 來 表 示 之 吸 光 度 (Abs) 換 算 樣 品 濃 度 換 算 水 解 糖 量 換 算 吸 收 度 代 入 校 正 曲 線 樣 品 體 積 分 子 量 ( 假 設 180) 木 屑 重 量 水 解 效 率 10

二 傳 統 法 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 200 90 80 70 60 50 40 30 20 10 N N N N N 0.1N 圖 二 ( 一 ):200 環 境 下, 不 同 硫 酸 濃 度 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 纖 維 素 以 葡 萄 糖 為 主 要 的 構 成 單 位 纖 維 素 水 解 的 方 法 有 很 多 種, 其 中 酸 水 解 法 價 格 便 宜 且 水 解 率 高, 最 為 工 業 界 所 青 睞 纖 維 素 水 解 反 應 如 下 : H OH H OH O HO H H O OH O + (n-1) H 2 O + H + n HO HO H H O OH OH H H n H H 纖 維 素 水 解 反 應 2. 由 上 圖 二 ( 一 ),200 時, 在 任 何 硫 酸 濃 度 中, 水 解 量 隨 時 間 的 增 加 而 遞 增, 而 且 硫 酸 濃 度 越 高, 水 解 量 增 加 率 也 越 大 在 5N 硫 酸 反 應 5 小 時, 水 解 量 為 800 mg/g, 所 以 推 測 硫 酸 濃 度 有 助 於 水 解 反 應 的 進 行 3. 硫 酸 濃 度 為 4 5N 時, 水 解 量 在 四 小 時 會 先 下 降 而 後 上 升 原 因 是 纖 維 素 經 長 時 間 被 強 酸 水 解 成 小 分 子 還 原 醣, 已 沒 有 足 量 的 原 料 進 行 水 解 反 應 具 有 脫 水 性 質 的 硫 酸 就 會 對 這 些 還 原 醣 進 行 脫 水 反 應, 降 低 水 解 量 水 解 時 間 越 長 溶 液 顏 色 慢 慢 變 黑, 也 是 因 為 脫 水 產 生 碳 微 粒 11

( 二 ) 探 討 不 同 溫 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 0.1N N N 9.0 8.0 7.0 200 150 100 35 30 25 20 15 10 5 200 150 100 60 50 40 30 20 10 200 150 100 N N N 80 70 60 50 40 30 20 10 200 150 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 200 150 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 200 150 100 圖 二 ( 二 ): 各 硫 酸 環 境 下, 不 同 溫 度 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 由 圖 二 ( 二 ), 任 何 濃 度 的 硫 酸 環 境 下, 溫 度 愈 高 水 解 量 就 愈 高 (200 >150 >100 ) 2. 時 間 愈 長 反 應 愈 完 全 水 解 量 也 愈 高 相 對 的 溫 度 愈 高 及 時 間 愈 長, 消 耗 的 能 量 也 愈 多 3. 溫 度 對 於 低 濃 度 酸 水 解 影 響 較 大 ; 對 高 濃 度 酸 水 解 影 響 較 小 溫 度 對 於 5N 硫 酸 水 解 幾 乎 沒 有 差 異, 所 以 高 濃 度 不 一 定 要 在 高 溫 下 進 行 水 解 4. 在 硫 酸 濃 度 5N 環 境 下, 反 應 3 小 時 後, 水 解 量 增 加 率 漸 趨 平 緩, 表 示 大 部 份 的 纖 維 素 已 被 水 解 5. 迴 流 溫 度 達 200 時, 硫 酸 濃 度 為 4N 5N, 迴 流 時 間 4 小 時 的 水 解 量 低 於 3 小 時, 理 由 如 上 一 實 驗, 還 原 醣 被 硫 酸 脫 水 碳 化 反 而 低 酸 高 溫 的 脫 水 現 象 較 低 6. 傳 統 法 水 解 木 屑 需 要 在 高 濃 度 高 溫 度 的 硫 酸 環 境 下, 且 加 熱 時 間 過 長, 既 耗 能 又 不 環 保 因 此, 我 們 想 嘗 試 以 高 氧 化 法 取 代 傳 統 的 高 濃 酸 反 應 12

三 臭 氧 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 臭 氧 濃 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=0 (N) 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=1 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=2 7.0 High Medium Low 7.0 High Medium Low High Medium Low 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=3 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=4 臭 氧 濃 度 影 響 水 解 ph=5 High Medium Low 3.5 2.5 1.5 0.5 High Medium Low 3.5 2.5 1.5 0.5 High Medium Low 圖 三 ( 一 ): 不 同 臭 氧 濃 度 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] (6) 1. 由 文 獻 臭 氧 與 纖 維 素 的 反 應 途 徑 有 臭 氧 直 接 反 應 和 自 由 基 反 應 2. 臭 氧 的 標 定 (7) : 氧 化 還 原 的 反 應 方 式 標 定 O 3 +2I - +H 2 O I 2 +O 2 +2OH - I 2 +S 2 O 3 2-2I - +S 4 O 6 2- 臭 氧 溶 量 (mg/min)=[a N 24]/T [A:Na 2 S 2 O 3 的 滴 定 量 (ml) N:Na 2 S 2 O 3 的 當 量 濃 度 T: 臭 氧 通 入 時 間 ] 表 三 -1: 高 臭 氧 產 生 器 臭 氧 溶 量 (mg/min) 濃 度 調 整 0 20 30 濃 5 48.0 39.0 中 等 3 28.5 25.3 稀 13.5 10.2 8.7 表 三 -2: 家 用 臭 氧 機 臭 氧 溶 量 (mg/min) 氣 體 來 源 0 20 30 氧 氣 3.1 2.5 2.3 空 氣 0.80 0.65 0.50 13

3. 如 圖 三 ( 一 ), 任 何 濃 度 的 硫 酸 環 境 下, 水 解 量 隨 著 臭 氧 的 通 入 時 間 和 濃 度 增 加 而 遞 增 4. 在 酸 濃 度 ph=0(n) ph=1 ph=2 ph=3 下 高 濃 度 臭 氧 水 解, 反 應 3 小 時 後, 水 解 的 增 加 率 慢 慢 地 變 小 因 臭 氧 的 高 氧 化 力, 還 原 醣 進 一 步 被 氧 化 為 羧 酸 或 二 氧 化 碳 經 酸 鹼 度 檢 測, 發 現 ph 值 明 顯 降 低 (ph=0 水 解 反 應 後,pH 值 降 至 ph=1.15) ( 二 ) 探 討 不 同 硫 酸 濃 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 高 濃 度 臭 氧 水 解 7.0 N ph= ph= ph= ph= ph= 中 濃 度 臭 氧 水 解 低 濃 度 臭 氧 水 解 N ph= ph= ph= ph= ph= 2.5 1.5 N ph= ph= ph= ph= ph= 0.5 圖 三 ( 二 ): 各 臭 氧 濃 度 環 境, 不 同 硫 酸 濃 度 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 如 圖 三 ( 二 ), 三 種 臭 氧 濃 度, 水 解 量 隨 著 臭 氧 的 通 入 時 間 和 濃 度 增 加 而 遞 增, 而 且 硫 酸 濃 度 越 高, 水 解 量 增 加 率 也 越 大 2. 硫 酸 濃 度 在 ph 3, 反 應 約 3 小 時, 水 解 增 加 率 逐 漸 變 小 而 且 硫 酸 濃 度 愈 高 愈 明 顯, 因 為 氧 化 劑 在 愈 酸 的 條 件 下 臭 氧 氧 化 力 愈 強, 造 成 還 原 醣 進 一 步 氧 化 的 速 率 變 大 14

( 三 ) 探 討 不 同 溫 度 對 臭 氧 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] ph=0(n) ph= 1 1 1 8.0 2 3 1 1 8.0 2 3 圖 三 ( 三 ) 不 同 溫 度 臭 氧 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 低 酸 臭 氧 水 解 無 法 達 到 傳 統 的 水 解 效 果, 可 能 與 臭 氧 溶 於 水 中 的 溶 解 度 有 關 我 們 運 用 愈 低 溫 氣 體 溶 解 度 就 愈 高 的 原 理, 降 低 系 統 溫 度, 提 高 臭 氧 的 溶 解 度 2. 如 圖 三 ( 三 ) 左 圖 所 示, 在 硫 酸 濃 度 N 下, 臭 氧 水 解 反 應 5 小 時,0 的 水 解 量 高 達 原 先 30 的 2 倍 所 以 在 低 溫 下, 臭 氧 水 解 效 果 更 佳 (6) 3. 但 此 結 果 仍 不 及 傳 統 法 的 水 解 量 查 閱 文 獻 發 現 臭 氧 會 先 將 纖 維 素 水 解 成 小 分 子 的 纖 維 素 或 寡 醣 後 再 繼 續 水 解 成 還 原 醣 但 當 還 原 醣 達 一 定 量 時, 臭 氧 可 能 會 先 與 還 原 醣 反 應 而 不 先 繼 續 水 解 小 分 子 的 纖 維 素 或 寡 醣 4. 有 鑑 於 此, 可 以 利 用 臭 氧 的 高 氧 化 水 解 先 將 纖 維 素 水 解 成 小 分 子 的 纖 維 素 或 寡 醣 再 結 合 傳 統 法 水 解, 期 望 會 有 不 錯 的 結 果 ( 四 ) 探 討 以 臭 氧 氣 袋 方 法 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] N 2.5 2 3 1.5 0.5 8.0 1 圖 三 ( 四 ):N 硫 酸 環 境 下, 臭 氧 氣 袋 方 法 對 木 屑 水 解 量 15

[ 討 論 ] 1. 先 前 未 溶 於 水 中 的 臭 氧 大 量 被 排 放 出 去, 在 成 本 考 量 上 實 屬 不 佳 所 以, 設 計 臭 氧 氣 袋 的 實 驗 裝 置 來 解 決 這 個 問 題 氣 袋 的 材 質 是 需 克 服 的, 最 後 找 到 不 易 被 臭 氧 分 解 PE 塑 膠 袋, 其 缺 點 就 是 沒 有 彈 性 依 據 勒 沙 特 列 原 理, 反 應 平 衡 方 向 趨 向 濃 度 少 的 一 方 移 動, 而 臭 氧 便 會 進 入 反 應 2. 結 果 如 圖 三 ( 四 ) 所 示, 臭 氧 氣 袋 順 利 地 對 木 屑 進 行 水 解, 水 解 量 隨 著 時 間 增 加 而 增 加 ; 也 隨 著 溫 度 降 低 而 增 加 3. 水 解 的 效 果 並 不 如 一 般 臭 氧 法 佳, 使 其 持 續 反 應 24hrs 後, 水 解 量 達 到 一 般 臭 氧 水 解 5 小 時 的 50% 左 右 雖 然 水 解 量 不 高, 卻 減 少 臭 氧 製 造 與 浪 費, 進 而 降 低 成 本 運 用 臭 氧 氣 袋 水 解 法 足 以 應 付 非 急 迫 性 的 需 求 ( 五 ) 探 討 改 以 家 用 臭 氧 機 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 空 氣 純 氧 2.5 1.5 0.5 2 3 3.5 2.5 1.5 0.5 2 3 8.0 1 圖 三 ( 五 ): 家 用 臭 氧 機 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 同 上 述 臭 氧 水 解 其 他 實 驗 的 趨 勢 2. 但 整 個 家 用 臭 氧 濃 度 較 低, 所 以 水 解 量 也 較 低 改 用 純 氧 為 氣 體 來 源, 臭 氧 濃 度 提 高 約 4~5 倍 ( 表 三 -2 所 示 ), 但 仍 比 專 業 臭 氧 機 濃 度 低 當 水 解 時 間 拉 長 到 24 小 時, 以 空 氣 氣 體 來 源 的 臭 氧 水 解 量 可 達 4.21mg/g, 並 持 續 上 升 3. 重 點 在 於 家 用 臭 氧 機 使 用 空 氧 也 有 水 解 效 果 圖 三 ( 五 ) 16

綜 合 比 較 10 10 10 一 般 臭 氧 法 臭 氧 氣 袋 法 家 用 臭 氧 機 8.00 0 0 0 0 2 3 溫 度 ( ) 圖 三 ( 六 ): 一 般 高 臭 氧 臭 氧 氣 袋 法 和 家 用 臭 氧 機 水 解 量 之 比 較 1. 如 圖 三 ( 六 ), 一 般 臭 氧 法 臭 氧 氣 袋 法 及 家 用 臭 氧 機, 三 種 溫 度 的 臭 氧 水 解, 以 一 般 臭 氧 法 水 解 量 最 高, 其 次 為 家 用 臭 氧 機, 最 後 為 臭 氧 法 氣 袋 2. 每 種 方 法 都 有 其 優 點 : 高 濃 度 臭 氧 - 快 速, 家 用 臭 氧 機 - 原 料 ( 空 氣 ), 而 臭 氧 氣 袋 - 成 本 ( 原 料 及 能 源 ) 3. 雖 然 結 果 都 沒 有 比 傳 統 法 佳, 臭 氧 法 可 先 將 纖 維 素 水 解 成 較 小 分 子 纖 維 素 的 能 力 應 該 有 助 於 縮 短 水 解 製 程 上 的 成 本 17

四 微 波 水 解 木 屑 ( 一 ) 探 討 不 同 微 波 強 度 對 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] 0.1N N N 7.0 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 9.0 8.0 7.0 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 (mg/g) 水 解 量 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 N N N 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 2.5 1.5 0.5 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 (mg/g) 水 解 量 3.5 2.5 1.5 0.5 8.0 1 時 間 (min) P=8 P=7 P=6 P=5 P=4 P=3 P=2 P=1 圖 四 ( 一 ): 各 硫 酸 濃 度 環 境, 不 同 微 波 強 度 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 為 了 低 能 量 水 解 目 標, 若 能 利 用 微 波 對 極 性 分 子 具 有 高 度 選 擇 性 的 優 點, 或 許 能 提 高 水 解 效 果 因 此, 我 們 設 計 一 個 以 家 用 微 波 爐 進 行 短 暫 水 解 的 迴 流 裝 置 2. 圖 四 ( 一 ) 可 知, 任 何 濃 度 的 硫 酸 環 境 下, 微 波 強 度 愈 強, 水 解 量 就 愈 高 (P=8>7>6> 5>4>3>2>1) 3. 但 不 同 強 度 下, 時 間 對 水 解 量 的 趨 勢 沒 有 絕 對 的 相 關 性, 因 此 分 述 如 下 : (1) 在 P=1 2 3 時, 水 解 量 皆 隨 微 波 時 間 的 增 加 而 增 加 (2) 在 P=4 5 6 時, 水 解 量 增 加 率 隨 著 微 波 時 間 的 增 加, 反 而 慢 慢 變 低 甚 至 在 0.1N N N 酸 濃 度 下,P=5 6 還 有 明 顯 的 減 少, 甚 至 碳 化 變 黑 (3) 在 P=7 8 時, 硫 酸 脫 水 反 應 強 過 水 解 甚 多, 以 致 2 分 鐘 木 屑 脫 水 變 黑 4. 綜 合 結 果, 微 波 強 度 愈 強 時, 硫 酸 脫 水 反 應 就 愈 顯 著 為 證 實 硫 酸 在 微 波 作 用 下, 脫 水 反 應 會 急 遽 增 加 我 們 改 以 鹽 酸 來 代 替 硫 酸, 不 僅 沒 有 碳 化 的 現 象, 且 水 解 量 也 隨 著 時 間 呈 線 性 上 升, 間 接 證 實 硫 酸 的 脫 水 現 象 18

( 二 ) 探 討 不 同 酸 濃 度 對 微 波 水 解 木 屑 效 率 的 影 響 [ 結 果 ] P=1 P=2 P=3 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 8.0 1 時 間 (min) N N N N N 0.1N (mg/g) 水 解 量 2.5 1.5 0.5 8.0 1 時 間 (min) N N N N N 0.1N (mg/g) 水 解 量 9.0 8.0 7.0 8.0 1 時 間 (min) N N N N N 0.1N P=4 P=5 P=6 7.0 N N N N N 0.1N (mg/g) 水 解 量 N N N N N 0.1N N N N N N 0.1N 8.0 1 時 間 (min) 時 間 (min) 時 間 (min) P=7 P=8 N N N N N 0.1N (mg/g) 水 解 量 7.0 N N N N N 0.1N 0.5 1.5 2.5 時 間 (min) 0.5 1.5 2.5 時 間 (min) 圖 四 ( 二 ): 各 微 波 強 度 環 境 下, 不 同 硫 酸 濃 度 對 木 屑 水 解 量 19

9.00 8.00 7.00 0 0 0 0 P=3 N N N N N 0.1N 0 0 0 0.1N NNN N N 硫 酸 濃 度 圖 四 ( 三 ): 微 波 強 度 P=3 環 境 下, 不 同 硫 酸 濃 度 對 木 屑 水 解 量 3D 圖 [ 討 論 ] 1. 為 了 比 對 出 影 響 微 波 水 解 與 硫 酸 碳 化 的 因 素 整 理 數 據, 改 為 固 定 微 波 強 度, 分 析 不 同 硫 酸 濃 度 對 水 解 量 的 影 響, 結 果 如 圖 四 ( 二 ) 2. 將 圖 形 轉 成 3D 圖 形 後 分 析 最 大 值 時, 簡 單 地 發 現 一 個 有 趣 的 現 象, 如 圖 四 ( 三 ) 所 有 微 波 強 度 都 具 有 相 同 的 趨 勢, 水 解 量 0.1N 到 N 增 加 N 到 N 減 少,N 到 N 又 慢 慢 增 加 表 示 硫 酸 較 低 時, 微 波 水 解 受 到 硫 酸 脫 水 反 應 的 競 爭 較 少, 水 解 量 較 佳 當 硫 酸 濃 度 開 始 提 高 時, 水 解 反 應 速 率 會 增 加, 卻 也 使 脫 水 反 應 加 速 尤 其 在 N 時, 水 解 量 有 明 顯 的 減 少, 可 能 意 味 著 脫 水 反 應 將 取 代 水 解 反 應 所 幸 在 N 到 N 水 解 反 應 速 率 又 慢 慢 提 升 了 3. 綜 合 上 述 結 果, 最 重 大 的 發 現 就 是, 微 波 水 解 在 低 酸 條 件 下, 水 解 量 反 而 最 佳 這 將 作 為 接 下 來 研 究 一 個 重 要 依 據 20

五 合 併 水 解 木 屑 法 分 析 研 究 ( 一 ) 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 各 水 解 法 的 分 析 比 較 [ 整 理 ] 各 水 解 法 的 分 析 比 較 實 驗 條 件 水 解 方 法 溫 度 ( ) 時 間 ( 小 時 ) 酸 濃 度 優 點 1. 低 酸 高 溫 環 境 下, 傳 統 法 100~200 5 1N 臭 氧 法 0~30 5~24 1N 脫 水 現 象 較 不 顯 著 1. 低 酸 下 反 應, 藥 劑 使 用 量 少 2. 低 溫 反 應, 耗 能 低 3. 水 解 大 分 子 纖 維 素 微 波 法 室 溫 8 分 鐘 1N 1. 低 酸 水 解 量 大 於 高 濃 酸 2. 室 溫 反 應 3. 反 應 時 間 短 4. 耗 能 低 5. 水 解 難 分 解 的 纖 維 結 晶 和 木 質 素 各 水 解 法 在 1N(pH=0) 硫 酸 環 境 下 之 最 佳 實 驗 條 件 : (1) 微 波 法 : 室 溫 下,P=3, 加 熱 時 間 8 分 鐘 (2) 臭 氧 法 :0 下, 高 臭 氧 濃 度, 通 氣 5 小 時 (3) 傳 統 法 :200 下, 加 熱 迴 流 5 小 時 (4) 臭 氧 氣 袋 法 : 室 溫 下, 反 應 24hrs (5) 家 用 臭 氧 產 生 器 : 室 溫 下, 以 空 氣 為 來 源, 反 應 24hrs ( 二 ) 結 合 二 種 三 種 水 解 法 分 析 比 較 缺 點 1. 藥 劑 使 用 量 大 2. 時 間 長 3. 耗 能 高 4. 佔 空 間 1. 時 間 長 1. 脫 水 碳 化 [ 結 果 ] 表 五 ( 二 ) 比 較 方 法 水 解 量 提 升 效 率 在 傳 統 步 驟 水 解 達 200mg/g mg/g % 所 需 時 間 小 時 單 一 種 傳 統 法 304 結 合 二 種 A C 327~355 7~16 3.5~ 結 合 三 種 E F G 411~490 35~60 ~3.5 21

60 60 60 50 50 50 40 30 20 40 30 20 40 30 20 10 10 10 傳 微 臭 臭 + 傳 A 臭 + 微 B 微 + 傳 C 微 + 臭 D 微 + 高 O3+ 傳 E 微 +O3 氣 袋 + 傳 F 微 + 家 用 O3+ 傳 G 單 一 水 解 方 法 結 合 二 種 水 解 方 法 結 合 三 種 水 解 方 法 圖 五 ( 二 )-1: 結 合 微 波 法 臭 氧 法 與 傳 統 法 三 方 法 對 木 屑 水 解 量 60 50 40 30 20 E F G 傳 10 圖 五 ( 二 )-2: 比 較 結 合 方 法, 在 傳 統 法 的 步 驟 中 時 間 對 木 屑 水 解 量 [ 討 論 ] 1. 由 圖 五 ( 二 )-1, 比 較 合 併 方 法 A( 臭 + 傳 ) 方 法 C( 微 + 傳 ) 與 傳 統 法 的 水 解 量 (304.5 mg/g), 都 有 顯 著 的 提 升, 尤 其 是 方 法 A 超 過 傳 統 法 水 解 量 近 17%; 比 較 合 併 方 法 B( 臭 + 微 ) 方 法 D( 微 + 臭 ) 的 水 解 量 結 果 都 比 單 純 使 用 臭 氧 法 和 微 波 法 的 水 解 量 高 很 多 2. 結 果 顯 示 先 利 用 微 波 法 後 再 進 行 臭 氧 法, 對 於 水 解 木 屑 有 明 顯 的 提 升, 方 法 B D 水 解 量 相 差 約 26 mg/g 左 右 3. 從 文 獻 得 知 (5), 微 波 法 可 以 水 解 難 分 解 的 纖 維 結 晶 和 木 質 素, 將 其 放 在 第 一 個 步 驟 臭 氧 法 能 夠 水 解 大 分 子 纖 維 素 產 生 較 小 分 子 纖 維 素, 將 其 放 在 第 二 個 步 驟 最 後, 利 用 傳 統 法 水 解 纖 維 素 速 率 大 於 碳 水 化 合 物 脫 水 速 率 的 優 點, 將 其 放 在 最 後 一 個 步 驟 22

4. 結 果 如 圖 五 ( 二 )-1, 水 解 量 提 升, 合 併 方 法 E F 和 G 超 過 傳 統 水 解 量 近 50% 其 中 又 以 合 併 方 法 E( 水 解 量 約 490mg/g) 最 佳, 超 過 約 63% 的 水 解 量 5. 如 圖 五 ( 二 )-2 比 較 結 合 方 法, 在 第 三 步 傳 統 法 中, 時 間 對 木 屑 水 解 量 的 變 化 可 清 楚 的 看 出 方 法 E F 和 G 在 迴 流 3 小 時 內 就 可 以 達 到 傳 統 法 的 水 解 量, 甚 至 方 法 E 於 2 小 時 即 可 達 到, 大 大 縮 短 傳 統 法 水 解 時 間 和 能 源 的 浪 費 6. 最 後, 在 根 據 需 求 看 是 要 使 用 優 點 快 速 的 高 濃 度 臭 氧, 節 省 原 料 的 家 用 臭 氧 機, 節 省 原 料 和 能 源 的 臭 氧 氣 袋, 各 有 其 價 值 陸 結 論 : 一 傳 統 法 1. 傳 統 法 水 解 木 屑 需 要 在 高 濃 度 高 溫 度 的 硫 酸 環 境 下, 加 熱 時 間 過 長, 耗 能 又 不 環 保 2. 傳 統 法 水 解 木 屑 在 低 酸 低 溫 下, 不 利 於 水 解, 但 卻 降 低 脫 水 碳 化 的 問 題 二 臭 氧 法 1. 臭 氧 法 能 夠 在 低 酸 (1N) 低 溫 (0 ) 下 達 到 較 佳 的 水 解 量, 減 少 能 源 浪 費 2. 每 種 臭 氧 水 解 方 法 方 法 都 有 其 優 點 : 高 濃 度 臭 氧 - 反 應 快 速, 家 用 臭 氧 機 - 普 遍 原 料 來 源 ( 空 氣 ), 而 臭 氧 氣 袋 - 降 低 成 本 ( 原 料 及 能 源 ) 3. 臭 氧 法 可 將 纖 維 素 水 解 成 較 小 分 子 纖 維 素 或 寡 糖, 有 助 於 縮 短 傳 統 水 解 製 程 上 的 成 本 三 微 波 法 : 1. 微 波 法 也 能 在 低 酸 (1N) 低 能 (P=3) 下 及 短 時 間 (8min) 達 到 最 佳 的 水 解 量 2. 微 波 水 解 反 應 較 快, 在 低 酸 條 件 (1N) 的 水 解 量 最 佳, 高 濃 硫 酸 反 而 因 脫 水 碳 化, 使 水 解 量, 沒 有 明 顯 提 升 四 合 併 水 解 法 1. 我 們 成 功 地 找 出 最 佳 的 合 併 水 解 程 序 : 微 波 法 臭 氧 法 傳 統 法 2. 最 佳 化 合 併 方 法 E F G, 水 解 量 超 過 傳 統 法 近 50%, 方 法 E 水 解 量 約 490mg/g 為 最 佳 再 者, 方 法 E F 和 G 在 迴 流 3 小 時 內 就 可 以 達 到 傳 統 法 的 水 解 量, 甚 至 方 法 E 於 2 小 時 即 可 達 到, 大 大 縮 短 傳 統 法 水 解 時 間 和 能 源 的 浪 費 3.. 最 後, 可 根 據 需 求, 方 法 E F G 各 有 優 點 快 速 的 高 濃 度 臭 氧 ( 方 法 E) 或 節 省 原 料 的 家 用 臭 氧 機 ( 方 法 F), 還 是 節 省 原 料 和 能 源 的 臭 氧 氣 袋 ( 方 法 G) 總 而 言 之, 就 是 可 以 不 要 那 麼 酸, 我 們 成 功 地, 找 出 簡 易 快 速 安 全 低 污 染 和 高 效 率 的 水 解 木 屑 最 佳 化 條 件 23

柒 未 來 展 望 : 臭 氧 水 解 法 微 波 水 解 法, 甚 至 傳 統 水 解 法, 仍 存 在 許 多 課 題 有 待 解 決 舉 凡 臭 氧 水 解 木 屑, 如 何 改 善 氣 液 非 均 相 反 應 的 問 題, 提 升 水 解 量 ; 微 波 迴 流 裝 置 的 改 良, 如 何 提 高 迴 流 效 果 提 升 反 應 效 率 而 且, 微 波 迴 流 裝 置 不 只 運 用 在 水 解 上, 更 可 以 運 用 在 不 同 迴 流 實 驗 上, 改 善 裝 置 又 是 另 一 項 課 題 再 者, 考 慮 糧 食 問 題, 如 何 將 廢 棄 木 屑 轉 換 成 供 給 生 命 體 的 糧 食, 進 行 活 體 試 驗? 考 慮 能 量 再 生 問 題, 如 何 將 產 生 的 糖 類 轉 換 成 生 質 能 源... 等 還 有 很 多 未 知 的 領 域 等 待 的 我 們 去 發 掘 捌 參 考 資 料 : 1. 陳 秋 炳 主 編 ( 民 96 年 ), 高 一 基 礎 化 學. 台 北 市 : 翰 林 書 局 2. Miller, G. L. (1959) Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31 : 426-428. 3. Fan LT, Gharpuray MM, Lee YH. (1987). Cellulose hydrolysis. Berlin; New York : Springer-Verlag. 4. 高 雄 市 第 四 十 屆 中 小 學 科 學 展 覽, 高 中 組 化 學 科 佳 作 - 新 穎 簡 易 安 全 微 波 萃 取 方 法 - 利 用 家 用 微 波 爐 萃 取 咖 啡 因 5. 黃 文 宣 ( 民 90 年 ), 微 波 定 量 木 材 熱 水 抽 出 物 及 Klason 木 質 素 法 初 探 國 立 中 興 大 學 6. Lemeune S, Jameel H, Chang HM and Kadla JF. (2004). Effects of ozone and chlorine dioxide on the chemical properties of cellulose fibers. J. Appl. Polym. Sci. 93: 1219-223 24

玖 圖 片 : DNS 試 劑 與 葡 萄 糖 均 質 DNS 試 劑 與 還 原 醣 試 樣 加 熱 分 光 光 度 儀 分 光 光 度 儀 操 作 傳 統 迴 流 水 解 法 高 濃 度 臭 氧 機 25

家 用 臭 氧 機 家 用 臭 氧 機 水 解 裝 置 臭 氧 氣 袋 臭 氧 標 定 微 波 迴 流 裝 置 微 波 水 解 (1) 26

微 波 水 解 前 (2) 微 波 水 解 中 (3) 微 波 水 解 後 (4) 很 多 待 測 分 析 物 27