淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-1508201215581700
中文論文名稱 都市垃圾焚化底渣水洗細泥製備調濕材料之技術研究
英文論文名稱 A study on the humidity control materials from water-extracted fine particle of MSWI bottom ash
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 林穎俊
研究生英文姓名 Ying-Jyun Lin
學號 699480579
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-06-18
論文頁數 88頁
口試委員 指導教授-高思懷
委員-曾迪華
委員-孫常榮
中文關鍵字 調濕材料  多孔性 
英文關鍵字 humidity control materials  Porous 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 本研究探討焚化底渣水洗後之細粒徑底渣加入天然材料高嶺土混合燒製調濕材料之可行性,主要針對細粒徑底渣與高嶺土之配比、燒結時之溫度與升溫速率等進行實驗。利用燒結體之狀況、強度與吸水率來選擇最適合之條件,進一步探討燒失量、體縮率、視孔隙度與調濕能力,以及各個參數之間之關係,藉此找出最佳製作調濕材料之條件。
本研究利用細粒徑底渣與高嶺土作為混合配比之原料,不同的配比搭配900℃~1,100 ℃之燒結溫度,升溫速率固定5 ℃/min,但在450 ℃到750 ℃之間進行1 ℃/min(H1)、5 ℃/min(H5)兩種設定,由以上條件進行燒結實驗,燒結完成後進行吸水率與抗折試驗,在以上條件中測試出細底渣含量越高燒結溫度越低吸水率較好,抗折強度則相反,因此篩選出細底渣含量30 %與50 %、燒製溫度為1,000℃與1,100℃、升溫速率為H1之參數較佳,因此選擇該條件進一步測試吸放濕能力之試驗。
經過調濕能力測試後,燒結溫度為1,000 ℃細底渣含量為30 %、50 %與1,100 ℃細底渣含量為50 %之條件均符合調濕材料之標準,並以1,000 ℃細底渣含量為50 %為佳,本研究最佳調濕材料條件為1,000 ℃細底渣含量為50 %。
英文摘要 In this study, we will discuss the feasibility of fine particle MSWI bottom ash which was water-extracted adding the natural materials, kaolin, mixed firing humidity control materials. Experiments focused on two main points. First the ratio of fine particle of bottom ash and kaolin. Second, temperature and the heating rate of sintering. To choose the most suitable condition by using status of sample, strength and water absorption. To go the step further we will discusses the loss on ignition, body shrinkage, apparent porosity and control ability of humidity. We can use the relationship between the various parameters to find the best way to product the humidity control materials, and this will conducive to selling.
In this study, as the mixing ratio of raw materials, fine particles of bottom ash and kaolin will use the different ratio for different sintering temperature between 900 ℃ and 1,100 ℃ The heating rate fixed on 5 ℃/ min but between 450℃and 750℃ we will make two settings, 1 ℃/min(H1)、5 ℃/min(H5). Experimenting from the above conditions.
Proceeding water absorption and bending test after the sintering. To base on the experiment above we can find that higher quantity of fine bottom ash content and lower sintering temperature will make better water absorption and the bending tests are just on the contrary. Therefore parameters will be better if the 30% and 50 % fine bottom ash content be sifted, making sintering temperature on 1,000℃ and 1,100 ℃ and using heating rate of H1 so we choose the conditions above to test the ability of humidity control.
After the humidity control test, we can see that the sintering temperature is 1,000 ℃ and fine bottom ash content of 30%, 50% and 1,100 ℃ fine bottom ash content of 50 % of the conditions are consistent with the standard of humidity material, fine bottom ash content of 50 % and sintering temperature of 1,000 ℃ heating rate of H1 is better.
論文目次 第一章 研究之背景與目的 1
1-1 研究之背景 1
1-2 研究之目的 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 調濕材料 4
2-1-1 調濕材料之應用 5
2-1-2 調濕材料之國內外發展與現況 6
2-1-3 調濕原理 7
2-1-4 Kelvin equation 9
2-1-5 調濕材料吸放濕評估方法 10
2-2 調濕材料之製備方法 11
2-2-1 造孔劑程序 11
2-2-2 顆粒堆積程序 12
2-2-3 發泡程序 12
2-2-4 擠出式程序 13
2-2-5 有機泡沫體浸漬程序 13
2-2-6 冷凍乾燥程序 13
2-2-7 溶膠-凝膠法 14
2-3 燒結程序 14
2-4 高嶺土性質 16
2-5 焚化底渣特性 17
2-5-1 焚化底渣之物理特性 18
2-5-2 焚化底渣之化學特性 19
2-5-3 底渣水洗程序 21
2-6 細底渣之基本性質 21
2-6-1 物理性質 22
2-6-2 化學性質 23
第三章 研究內容與實驗方法 24
3-1 研究內容 24
3-2 實驗步驟與流程 25
3-3 實驗方法 27
3-3-1 原料的前處理 27
3-3-2 粉料之混合、成形 27
3-3-3 燒結程序 27
3-3-4 調濕能力測試 28
3-3-5 原料分析方法 30
3-3-6 燒結後燒結體性質檢測方法 33
3-4 實驗設備與分析儀器 38
3-4-1 實驗設備 38
3-4-2 分析儀器 41
第四章 實驗成果與討論 45
4-1 底渣基本特性分析 45
4-2 高嶺土元素分析 48
4-3 原料之粒徑分析 49
4-4 不同細底渣含量之吸水率 51
4-5 原料燒結前之熱分析 53
4-6 燒結體抗折強度 57
4-7 燒結體之晶相分析 59
4-8 各燒結條件之吸水率、視孔隙度及體密度 61
4-9 燒結體之SEM圖 64
4-10 燒結體之燒失量 68
4-11 燒結體之體縮率 69
4-12 調濕能力試驗 70
4-13 市售調濕材料 75
4-14 原料及燒結體孔隙率及孔隙分佈 76
4-15 最佳條件燒結體之SEM圖 78
4-16 燒結體之TCLP 80
第五章 結論 82
5-1 結論 82
5-2 建議 84
第六章 參考文獻 85

圖目錄
圖2- 1調濕材料的平衡吸放濕曲線 9
圖2- 2 JIS標準方法示意圖(JIS A 1470-1,2008) 11
圖2- 3 高嶺土粉末 .17
圖3- 1實驗流程 26
圖3- 2燒結升溫條件 28
圖3- 3可程控式恆溫恆濕試驗模組 36
圖3- 4電熱式乾燥烘箱 38
圖3- 5電加熱式矩形高溫爐 39
圖3- 6毒性特性溶出(TCLP)程序裝置 39
圖3- 7恆溫恆濕箱設備圖 40
圖3- 8溫度及濕度控制設備 40
圖3- 9溫度控制設備 41
圖3- 10感應耦合電漿原子發射光譜分析儀 42
圖3- 11雷射粒徑分析儀 42
圖3- 12熱重/熱示差分析儀 43
圖3- 13敞發射掃描式電子顯微鏡 44
圖3- 14 X光繞射儀 44
圖4- 1焚化底渣 46
圖4- 2細底渣 47
圖4- 3高嶺土XRD圖 49
圖4- 4高嶺土粒徑分佈圖 50
圖4- 5細底渣粒徑分佈圖 51
圖4- 6 測試吸水率之圓錠樣品圖 52
圖4- 7燒結體在不同細底渣含量的吸水率 53
圖4- 8細底渣含量10 %混合灰TG/DTA分析圖 54
圖4- 9細底渣含量30 %混合灰TG/DTA分析圖 54
圖4- 10細底渣含量50 %混合灰TG/DTA分析圖 55
圖4- 11 1000 H5及1000 H1的升溫條件 56
圖4- 12 1100 H5及1100 H1的升溫條件 56
圖4- 13燒結體各測試條件抗折條件 58
圖4- 14 高溫燒結後之燒結體圖(10 cm × 5 cm) 59
圖4- 15燒結溫度為900 ℃、1,000 ℃、1,100 ℃之XRD圖 60
圖4- 16不同細底渣含量之XRD圖 61
圖4- 17全測試條件之吸水率 64
圖4- 18 燒結溫度900 ℃ 細底渣含量50 %之SEM圖 65
圖4- 19燒結溫度1,000 ℃ 細底渣含量50 %之SEM圖 65
圖4- 20燒結溫度1,100 ℃ 細底渣含量50 %之SEM圖 66
圖4- 21燒結溫度1,000 ℃ 細底渣含量10 %之SEM圖 67
圖4- 22燒結溫度1,000 ℃ 細底渣含量30 %之SEM圖 67
圖4- 23燒結溫度1,000 ℃ 細底渣含量50 %之SEM圖 68
圖4- 24不同燒製條件與細底渣含量之燒失量 69
圖4- 25不同燒製條件與細底渣含量之體縮率 70
圖4- 26包覆鋁膠帶之樣品(左) 71
圖4- 27 條件為1000H1 30%之吸放濕曲線 72
圖4- 28 條件為1000H1 50 %之吸放濕曲線 73
圖4- 29條件為1100H1 30 %之吸放濕曲線 74
圖4- 30條件為1100H1 50 %之吸放濕曲線 75
圖4- 31市售產品之吸放濕能力 76
圖4- 32多孔性輕質矽酸鈣水化合物400倍之SEM圖 76
圖4- 33 燒結溫度1,000 ℃ 細底渣含量50 %及1,100 ℃細底渣含量30 %之孔隙分佈情形 78
圖4- 34條件為1000H1 50%(a)倍率為50 K之SEM圖 79
圖4- 35條件為1000H1 50%(b)倍率為20 K之SEM圖 79

表目錄
表2- 1調濕材料市面上產品 .................................................... 6
表2- 2 水洗及篩分前後之底渣物理性質分析 ..................... 23
表2- 3水洗及篩分後底渣之組成元素分析 .......................... 23
表2- 4台灣各地區年平均濕度 .............................................. 29
表3- 1日本調濕規範等級分布 ……………………………..36
表4- 1底渣基本性質 .............................................................. 45
表4- 2細底渣元素分析 .......................................................... 46
表4- 3細底渣TCLP濃度 ...................................................... 47
表4- 4高嶺土元素分析 .......................................................... 48
表4- 5 高嶺土TCLP .............................................................. 49
表4- 6燒結體抗折強度 .......................................................... 58
表4- 7燒結體視孔隙度 .......................................................... 62
表4- 8燒結體體密度 .............................................................. 62
表4- 9各燒結條件之吸水率 .................................................. 63
表4- 10原料及燒結體之孔隙率 ............................................ 77
表4- 11 不同細底渣含量之TCLP ........................................ 80
表4- 12不同燒結溫度之TCLP ............................................. 81
表4- 13 不同燒結氣氛之TCLP ............................................ 81
參考文獻 Chimenos, J. M., M. Segarra, et al. (1999). "Characterization of the bottom ash in municipal solid waste incinerator." Journal of Hazardous Materials 64(3): 211-222.
Shim, Y.-S., Y.-K. Kim, et al. (2003). "The adsorption characteristics of heavy metals by various particle sizes of MSWI bottom ash." Waste Management 23(9): 851-857.
Jia, D., D. Kim, et al. (2007). "Sintering behavior of gehlenite. Part I: Self-forming, macro-/mesoporous gehlenite - Pore-forming mechanism, microstructure, mechanical, and physical properties." Journal of the American Ceramic Society 90(6): 1760-1773.
Jia, D. and W. M. Kriven (2007). "Sintering behavior of gehlenite, part II. Microstructure and mechanical properties." Journal of the American Ceramic Society 90(9): 2766-2770.
Onodera, Y., T. Iwasaki, et al. (2001). "Bactericidal allophanic materials prepared from allophane soil I. Preparation and characterization of silver/phosphorus-silver loaded allophanic specimens." Applied Clay Science 18(3-4): 123-134.
Osanyintola, O. F. and C. J. Simonson (2006). "Moisture buffering capacity of hygroscopic building materials: Experimental facilities and energy impact." Energy and Buildings 38(10): 1270-1282.
Vu, D. H., K. S. Wang, et al. "Humidity control porous ceramics prepared from waste and porous materials." Materials Letters 65(6): 940-943.
王聖威(2006),多孔陶瓷材料的製備及應用研究進展,矽酸鹽通報, 第25卷第4期。
冉茂宇 (2002),日本對調濕材料的研究及應用,材料導報。
朱新文(2003),多孔陶瓷的制备、性能及应用: (Ⅰ) 多孔陶瓷的制造工艺,陶瓷学报,中国科学院上海硅酸盐研究所。
伊藤隆、新島聖治、服部正明(2008),低温焼結性陶磁器素地の開発,三重県科学技術振興センター工業研究部,研究報告No.32
李志偉 (2004),細粒徑都市垃圾焚化底渣水萃及磷酸穩定配合燒結資源化之研究,水資源及環境工程所,淡江大學。
李雙安 (2009),多孔材料添加廢玻璃燒結調濕陶瓷之探討,環境工程研究所,國立中央大學。
吳靜薇 (2007),水庫淤泥添加改善都市垃圾焚化灰渣燒製輕質骨材之研究,水資源及環境工程所,淡江大學。
服部和彥、福水浩史、野上正行(2006),アロフェン系調湿建材に関する研究 -数値シミュレーションによる調湿性能設計-,環境資源工學。
侯國艷 (2008),調濕材料的國內外研究概況,材料導報。
胡貴寶 (2005),細粒徑都市垃圾焚化底渣以螯合劑穩定搭配燒結資源化之研究,水資源及環境工程所,淡江大學。
張智權(2005),生料研磨改善煅燒水泥之研究,水資源及環境工程所,淡江大學。
郝佳瑞(2009),矽藻土/高嶺土複合多孔陶瓷的製備,非金屬礦,第32卷第6期。
陳道達(1991),譯「熱分析」,渤海堂文化公司印行。
福水浩史、橫山茂、北村和子(2005),アロフェン系調湿建材に関する研究-調湿建材の材料設計-,環境資源工學。
曹慧(2009),添加造孔劑法制備多孔陶瓷及其強度與孔徑控制,中國陶瓷,第 45 卷第 2 期。
鄭文欽(1996),都市垃圾焚化底灰受鹽類影響重金屬釋出之研究,水資源及環境工程,淡江大學。
楊博淳(2003),以乙烯氧鍵吸附量測定蒙脫石表面積之研究,資源工 程學系,國立成功大學。
楊剛賓(2004),多孔陶瓷製備技術及其進展,河南科技大學學報( 自然科學版)。
楊涵嵩(2005),多孔陶瓷材料的研究現狀與進展,佳木斯大學學報( 自然科學版)。
歐陽順 (2008),多孔性廢棄物燒製調濕建材之研究,環境工程研究所,國立中央大學。
冀志江、侯國艷 (2009), "多孔結構無機材料比表面積和孔徑分布對調濕性的影響" 巖石礦物學雜志,[06]: 653-660。
羅曦芸 (1997),調濕材料的開發,化工新型材料,[3]:9。
蘇文亮 (2009),都市垃圾焚化底渣水萃細泥再生耐火石膏板之研究,水資源及環境工程所,淡江大學。
閆 紅 (2009),Kelvin 方程的一种理论推导,中国科学院力学研究所,物理化学学报。
蔣憶玲 (2008),都市垃圾焚化飛灰研磨燒結再生骨材之成本分析,水資源及環境工程所,淡江大學。
錢軍民(2005),多孔陶瓷製備技術研究進展,兵器材料科學與工程,第28卷第五期。
鞠銀燕(2007),多孔陶瓷的製備、應用及其研究進展,矽酸鹽通報, 第26卷第5期。
馮慶芬(2002),粉末冶金學,新文京出版社。
調湿建材性能評価委員会(2006),「調湿建材の調湿性能評価基準」。
JIS A1470-1(2008),調湿建材の吸放湿性試験方法-第1部:湿度応答法-湿度変動による吸放湿試験方法。
經濟部礦物局
http://www.mine.gov.tw/bible/listmineral.asp
中央氣象局
http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm
樂活珪藻屋http://tw.user.bid.yahoo.com/tw/show/auctions?userID=a117700toto&u=%3Aa117700toto
王泉記總合建材
http://www.toyohouse.com.tw/Default.aspx
米葉設計+
http://store.pchome.com.tw/millet-outlet/M06332116.htm
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2015-08-22公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2015-08-22起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信