应用蒸笼式离子交换树脂与超过滤膜装置纯化丙三醇之轮机工程学系.docVIP

應用蒸籠式離子交換樹脂與超過濾膜裝置純化丙三醇之研究 吳啟碩 馬雷 摘要 本論文是研究將生產生質柴油之副產品丙三醇予以純化，以達到提高丙三醇經濟價值的目標，進而降低生產生質柴油的成本，使生質柴油更加具有競爭力。在本研究中，除了使用已普及化的鹽酸滴定純化法外，還加入了薄膜純化套件及蒸籠式離子交換樹脂裝置，使得丙三醇的純度大為提高，成效斐然。經實驗證實：本研究方法可使純度原為70％的丙三醇大幅提高至接近100%，並值得一提的是本研究為目前全球唯一將眾多薄膜種類中的捲式超過濾膜應用於丙三醇的純化，可將丙三醇的純化法由化學方法轉為物理方法使其過程耗能減低，更能提高其經濟價值。 A study of applying food steamer’s ion exchange resin and ultrafiltration unit to purify glycerol Wu Chi-Shou Lei Ma Abstract This thesis is to discuss how to make a by-product of glycerol to rarefy in order to raise the purpose of economy value. And then to cut down cost of producing biodiesel that can be enhance their competitiveness. In this study, in addition to use the method of hydrochloric acid titration, still add membrane filter unit and ion exchange resin. The solution will enable the purity of glycerol to a high degree and it works a lot. Our experiments prove that this method can make glycerol to enhance their purity from 70% to 100%.By the way, this study is the only one to let membrane filter applies to the purity of glycerol in the world. And we can improve the economic value by using physics method instead of chemical. 緒論 1.1生質柴油發展現況 為因應國際間不斷飛漲的原油價格，加上抑制溫室效應的考量，全球各國皆爭相開發替代能源。替代能源種類繁多：舉凡太陽能、風能、地熱能、海流能及生質能等，不勝枚舉，生質柴油便為生質能的其中一種應用。 生質柴油除了在廢氣排放與引擎潤滑表現比石化柴油傑出外，在料源的取得方面也相對原油簡單的多。最常見的生質柴油生產方式為轉脂化程序，因為其成本較低、技術層級不高而使其生產方法廣泛的在市面上使用。 1.2 生質柴油副產品丙三醇經濟效益 利用轉酯化程序生產生質柴油，同時也會產生副產品丙三醇，但其丙三醇純度並不高，因此經濟價值也並不高。丙三醇，俗稱甘油(以下簡稱甘油)；其價值主要決定於純度的高低，純度越高便價值越高；純度低者則反之。 生質柴油的生產成本普遍都比石化柴油的成本昂貴，但在原油價格每桶已飆破百元美金的今天，其生產成本已相當接近。若能將副產品甘油的純度提高並予以販售，必將使生質柴油成本更趨下降，甚而比石化柴油低。 1.3 研究動機 有鑑於甘油的純度高低關係著其經濟價值，本研究即著重於利用創新、有效並簡便的精製程序，將原始甘油加以純化。 理論與文獻回顧2.1 鹽酸滴定法 以37%濃鹽酸滴定粗甘油至pH4.5後，可以將甘油內的鹼性中和(因該批生質柴油生產方式為鹼製程)，加熱維持在110℃並攪拌30分鐘將水蒸餾，可將甘油略為純化。 2.2 薄膜純化法 粗甘油中的高分子雜質其摩爾質量多集中於20,000以上，因此選用過濾摩爾質量為20,000、粒徑大小為0.01μ的捲式超過濾膜進行純化。由該薄膜濾出的甘油將再次進行加溫攪拌以去除水分。 2.3 離子交換樹脂純化法 使用強鹼型離子交換樹脂和弱酸型離子交換樹脂，用酸與鹼液前處理後，將欲純化之液體流過把其內多餘的離子交換到樹脂上，可達純化效果。 2.4 活性碳脫色 使用重量百分比約2%之活性碳加入甘油內，加熱維持至80℃並攪拌20分鐘，再過濾，可將甘油脫色。 實驗方法 3.1 實驗示意圖 圖1 實驗流程圖 3.2 實驗材料與藥品3.3 實驗儀