Undergraduate
工程與科技

[化工概論]

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魚婷

魚婷

◾️化工概論
▫️p.1吸附劑
▫️p.3生質酒精程序
▫️p.5生物技術與化工
▫️p.7高分子產業與生活
▫️p.8綠色永續工程
▫️p.9化工歷史

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ノートテキスト

ページ1:

吸附劑
①揮發性有機物(VOCs))
PP、PE塑膠回收廠
- 對人體之危害
-呼吸道刺激
目前無任何防制裝備
皮膚過敏
污染源來自熱熔漆
月經不規律
二級不孕
-對環境之危害 臭氧問題
溫室效應問題
爆炸及臭味
②廢氣成分
保特比
甲酸、乙酸
-GC-MS分析
C₂H40
甲醇、丁醇
乙醛
CH40
C2H402
-C4H6O
CO
GC-MS分析
而龍
烷類、環烷類
烯類
荃、同類
co
C6Hiz
CS Hiz
C9H18
C2H4O
^
1C5H100
CbHio CSHA C3H60
③吸附劑
OOH
°
活性碳(GAC8307
·SEM:顆粒粉末狀
-BET:1055m/g
H
OH
竹炭厂SEM:平滑片狀
H
OH
OH
H
-BET: 673m2/g
large/small
molecules
micropore
微孔
- activated
carbon

ページ2:

④典型轉輪濃縮廢氣處理流程
過濾
風車
=
含有機溶劑廢氣↓
R
觸媒
燃燒單元
1 預熱器
轉輪
/ 熱風
交換器
* 沸石轉輪
研究「孔洞大小、極性控制⇒處理多樣化廢氣
正疏水性黏合劑 處理含水氣廢氣
再生技術 回收利用
本土技術>成本低
實驗- 製備疏水性吸附劑
吸附劑&瓷圈充填方式(比例1:1)

ページ3:

[生質酒精程序
①發酵程序: C6H12O6→ 2C2H5OH+2CD2
* 葡萄糖對酒精的比生產係數(Yes)之理論值
46
Yp/s = 2. 180 = 0.51
*微生物(酵母菌)分解糖類產生酒精和二氧化碳
Peroxisome
過氧化物200000
每體
Nucleus
Vacuole
液泡
·Mitochondrion
核
Golgi
粒線體
高爾基體
②穀物釀酒
糖化:澱粉受酵素(澱粉分解酶)分解成糖類
酒化:糖類可被酵母菌直接發酵成酒精
酒釀
主要成分:乙醇C2H5OH
床麻醉劑、興奮劑
各種酒中乙醇含量最高可達67%
在體內被分解成H2O,CO2,放出7.1 cal/g熱量
營養價值 eg:啤酒原料:大麥芽、啤酒花
鎮靜、健胃、利尿
有害成分
雜醇油:異戊醇、戊醇、異丁醇、丙醇、異丙醇、乙醇、庚醇等
醛類:發酵過程中或酒精酸敗時,醇醛
甲醇:俗稱木精,可無限溶於酒精和水中。
酒中的甲醇是原料中含果膠質經水解、發酵而成。
在體內有蓄積作用,不易排出。
氰化物:木薯、野生植物經不當釀酒過程而產生
鉛:蒸餾器、冷凝導管、信者酒容器中溶蝕而來

ページ4:

④生質酒精:利用微生物發酵把生質(biomass)中的糖分轉化所得的酒精
通常以5~15%和汽油混合成替代燃料
☆基本生產流程
①前心理程序:破壞緊密固體結構的植物纖維料源,
便成為鬆散的小結構纖維料源
②酵素水解程序:降解聚合反應(depolymerization)使纖維素和
半纖維素分解為C6H12O6、木糖等bor5C單糖
③發酵程序:利用微生物將單糖發酵作用,代謝轉換為酒精
④分離純化程序:將發酵液經蒸餾、精餾、純化、脫水,使酒精
Lignocellulosic
biomass
木質纖維素
達燃料標準
Enzyme
product
酶
cellulases
纖維素酶
↓
cellulose
| Pretreatment
→
纖維素
↓
Enymatic
Lignin
Glucose
rermentation
預處理
→ Hydrolysis →
葡萄糖
發酵
Lignin
酶水解
木質素
Hemicellulose
Xylose
半纖維素
Fermentation
木糖
Ethanol
→ Broth
乙醇
↓
Distillation
蒸餾
↓
Ethanol

ページ5:

↓生物技術與化工卫
①遺傳工程(基因重組)技術
Q
重組DNA技術
從基因的分子層次來開發各種微生物、動植物的宿主載體系統的技術
eg: 蛋白質工程、基因轉殖
細胞工程(細胞融合)技術
以融合瘤技術為主→不同細胞的融合技術>細胞組織的培養
eg:新植物品種的開發、單株抗體的製造
* 原生質體細胞融合(Protoplast cell Fusion)
Potato
Tomato
Pomato
③ 生化工程技術
應用
化工理論、實務經驗
發酵、大量培養、生物反應器之設計…………
eg: 發酵槽技術、生物反應工程、產品的回收及純化技術、製程放大
最古老的生物技術①酵素應用②發酵工程
* 發酵槽
馬達
蒸汽
原料
1 壓力表
『 排氣管
攪拌翼
M
信
虎
線
記錄與控制儀
冷
卻
水
。
-空氣
←

ページ6:

④ 細胞培養與組織工程
將有用的動植物細胞以高密度培養,進行有用產物之工業化大量生產
的技術
在工業生產流程建立前,必先確立細胞培養技術
⑤ 基因體與蛋白體相關的研究
基因體:一個細胞染色體全部基因的總稱
蛋白體:所有被表達的蛋白質的總稱
基因體學 genomics: 基因的發現和鑑定,標示出它們在染色體的
排列位置
蛋白體學 proteomics: 基因產物的功能分析,探討蛋白質間的
相互作用
⑥ 奈米生物科技
生物分子→拓樸學、分子光電元件、電子傳遞、奈米級感測陣列晶片...
奈米材料、技術>生物移植、仿生物感測、基因療法、磁振造像(MRI)
顯影劑.
*以DNA為template製造銀奈米線
電極.
DNA
YEU
十字型or方型
Lag
2 -互補
1881 PNAR
氧化還原, Ag
銀奈米線
負電荷
BV DNA
DNA
十字型or方型
奈米線
E

ページ7:

[高分子產業與生活]
①定義- Polymers:聚合物,由小分子之單體經由聚合反應藉化學鍵結
連接形成聚合物
Macromolecules:巨型分子,不特指源自小單體
分類 Organic Polymers Biopolymers
聚氨基酸
聚糖類
聚核酸
eg: 木材、棉花、膠原蛋白、玻尿酸
Synthetic polymers
塑膠:
: PE、PP、PS、PVC、ABS、
Nylones、PET.PC
橡膠:SBR、EPR、NBR、PB
Inorganic polymers: eg:石砂、石、玻璃、陶瓷、水晶、石英
③聚合物「僅含一種單體:Homopolymer,單物,eg:PP、PE、PS
含兩種以上單體
:Copolymer,共聚物,eg:SBR、ABS
☆聚合物之相變化圖
△H
^
decomposition
Solid
Gas
Boiling
Liquid
Melting
Tm
Liquid state
Tg
Rubber state
Glass state
T
→
Tg:玻璃轉移溫度
Tom:結晶熔解溫度
ps: ①pp:
:聚丙烯
②PS:聚苯乙烯,保麗龍
③PVC聚氯乙烯,保鮮膜
④ ABS:ABS樹脂
⑤ PET:聚對苯二甲酸乙二脂,保特瓶
⑤PE:低密度聚乙烯,塑膠袋

ページ8:

④ 高分子材料
PVC聚氯乙烯,eg:水管、電線電纜包覆材
PP:聚丙烯,eg:花盆、塑膠桌椅傢俱
ps: 聚苯乙烯,eg:透明電器組件、瓶蓋
PET:聚酯類高分子,eg:保特瓶、PET聚酯纖維
PC:聚碳酸酯類高分子,eg:光碟、鏡片、方向燈外殼
ABS:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成,eg: 工程塑膠、電器外殼
SBR: eg: 輪胎、合成橡膠
Nylon b
聚醯類高分子, eg: 釣線、絲綢材料

ページ9:

[綠色永續工程卫
(1) Solar - Hydrogen Cycle 1
Electric energy
-
Electric energy
Electric
Load
Solar energy
Water
H20
Water
H₂
Renewable
Energy
Split
Electric energy
(2) Zero emissions
HYDROGEN
↑
02
Hydrogen (Hz)
Fuel cell
燃料電池
Hydrogen
Storage
→ Oxygen (O2)
Electrolyzer with
Hydrogen storage Tank
Qconventional linear model
444
Raw material
zero emissions model
More
Jobs
444
001
ECO-PROUCTS
Better
Environment
Higher
Profits
Pollution
products
waste

ページ10:

H
RYN
三 CH3
N
。
CH3
D
TOH
化工歷史卫
(1)青黴素(盤尼西林)Penicillin
(2)
[
1928 Fleming 分離成功
(1942) Florey臨床試驗成功
Ammonia
早期依靠天然智利硝石(NaNO3)
哈柏法製氣(Haber Process)
h
H
H
N2(g)+3Hz1g)=2NH31g)(Cat. Fe,200 atm, 500℃)
(3) 尼龍(Nylon
< Nylon 6.6 >
OH
(4)汽油
.OH
-單純分餾
+ H2N~NHz →
Burton 批次熱解分餾:以高溫爐熱解高湯點之石油
Clark 連續熱解分餾:熱解時通入高溫水蒸氣,增加原油流動性,
產量比 Burton 多2.5倍
Hondry 流體化觸媒熱解反應程序:發現白土(Si02-A1203)可抑制
副產品(石油氣)產量,利用燃燒法
使觸媒再生
原油分餾產物①油氣(20℃↓)C1~4:家用燃料
② 石油醚(20℃~60℃)(sub:家用、工業用溶劑
③輕油(60℃~200℃)(6~12: 汽車用汽油
④煤油(175℃~275℃)(10~18:飛機用燃料
⑤柴油(250℃~400℃)(12个:卡車輪船用燃料
@重油(300℃个)(20↑:燃料油、潤滑油
1瀝青(不損發):柏油
[
(5) 化工之分 George Davis (英)
W.H. Walker (美)

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