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環境學科

川流不襲-減少河川侵蝕工法之研究及效用

本實驗模擬三峽河秀川地區,比例1:40。使用循環系統及壓克力河道進行模擬。河床為單一粒徑細粒,河岸為混合粒徑粗粒。實驗一探討裸露、消波塊(一)、消波塊(二)、鐵絲工法及竹簍工法等五種狀況在33.3cm/s流速下,總沖刷量及流速之變化。結果為鐵絲工法減少侵蝕及降低流速的效果皆最佳。實驗二探討裸露、消波塊(一)、消波塊(二)、鐵絲工法、竹簍工法及C型工法等六種狀況在33.3及50 cm/s流速下之總沖刷量、流速及河床侵蝕後高度變化。結果為竹簍工法減少沖刷的效果最佳,消波塊(一)及C型工法保護左岸減少侵蝕但並未改變流向,其餘三種工法,改變河流流向並降低左岸流速,達到防護左岸之效果,但同時會影響河道其他位置之侵蝕。

「熱」「電」共生-小型熱泵系統應用於太陽能板熱回收

發展再生能源是現在重要的課題,太陽能就是一個很好的再生能源,根據實驗得知太陽能的輻射熱會導致太陽能板上的二極體發電效率下降,我們設計了一個熱泵系統加上在太陽能板背面加裝散熱管路,利用熱交換把熱能帶走做熱回收的產品,實際運作內容就是藉由熱泵系統產生冰水再由沉水幫浦將冰水打到太陽能板背面的散熱管路,降低太陽能板溫度提升發電效率,並且利用熱泵系統將熱能轉移至熱水槽內,並設計自動化系統當吸熱量達到飽和,再自動切換氣冷散熱,以達到持續提升太陽能板效率之功效,利用熱能回收再利用,未來可應用於家用太陽能板搭配政府種電政策達到好的生活品質和能源永續發展。

以固定化大腸桿菌檢測水中銅離子

本研究將可偵測銅離子的基因轉殖大腸桿菌固定化(包埋)於微膠囊中,使其偵測到銅離子後可發出綠色螢光。固定化大腸桿菌相較於游離培養大腸桿菌,有安全機制、穩定反應等優點,因此適合作為檢測銅離子的生物檢測器。本研究目的在於,提升固定化大腸桿菌的性能,有以下測試面向:基因轉殖大腸桿菌的生長率與綠色螢光表現量、微膠囊的銅離子吸附力與利用SEM、EDS分析微膠囊結構。結果顯示,海藻酸鈉較適合做為包埋的材料,固定化大腸桿菌適合置於低溫下保存,但於室溫下反應的活性較佳;基因轉殖大腸桿菌的綠色螢光表現量隨著銅離子濃度上升而提高;微膠囊在pH9及冷凍乾燥處理時有較好的銅離子吸附力。

綠色化學-重金屬化合物回收

回收實驗或工業重金屬廢棄溶液一直是綠色化學重要的課題之一,我們研究探討幾種金屬鹽類溶液,利用不同溶劑對物質溶解度的關係,加入有機溶劑,討論金屬鹽類析出情形。 實驗發現加入各溶液會有兩種不同情形,一、晶體析出;二、溶液分層。並透過實驗了解晶體析出量與有機溶劑量對溶液濃度的關聯,找出得到晶體析出率最高效益。我們也探討部分溶液中產生分層的原因,以及上層溶液與下層溶液的差別。 我們希望藉由研究這些特性可以應用在析出工業廢水中的重金屬離子而改善工業排放廢水的環境問題、或是可以利用分層的特性,讓原本濃度較低的溶液濃縮成較高濃度的溶液較方便進行回收。

「氫」愛的,「ㄆㄨㄣ」把我電倒了─廚餘發電探究

現今環保意識逐漸高漲,全球各地皆不斷積極推動著生質能發電,將原本只能當作垃圾的廢棄食材變成有用的資源,既減少處理廢棄物的成本又提供新的綠色能源。而我國為達成2025年非核家園的目標,也以「再生能源發展條例」為推廣政策之法源,規劃2025年再生能源發電占比達20%,因此我們以廚餘發電為研究主題,藉由廚餘種類、改變其菌量、電極表面、反應時間、發酵時間、陰極水溶液濃度,探討各式變因對發電的影響。由研究可發現反應時間對發電影響無顯著差異;水果類發酵天數較適合為7天,鳳梨須加菌,芭樂則否;青菜類發酵天數較適合為14天,大白菜須加菌,高麗菜則否;混合組,發酵天數較適合為14天無須加菌;而電極表面(粗糙面)可幫助降低電阻來提高電功率,陰極溶液濃度越高越能提高電壓、電流,可做為日後建構廚餘發電的實際操作條件參考。

生物分解新主張,污水處理有一套

本研究以自行設計的滴濾池培養厭氧污泥,提供厭氧菌硝酸鹽將其脫氮氨後,再回流至上流式厭氧污泥床(UASB),結合三相分離器,利用回收沼氣,增加污泥浮除效果,並結合喜氧設備與生物膜分解方式,改善污水出流 COD、BOD 、TKN(總凱氏氮)、氨氮等問題。本研究實驗分兩階段,探討不同種類污水對系統之影響。第一段實驗配置廢水主要添加丙烯晴當氨氮及有機氮來源,因具有生物毒性,在未經丙烯晴馴化的厭氧污泥處理時,COD去除能力只維持20-21%,第二段實驗配製廢水主要添加尿素當氨氮及有機氮來源,因尿素為生物營養源,對生物增生具有加值效果,經馴化後UASB槽出流COD為420-400PPM去除率已達60%-62%,經固定床處理後廢水COD明顯下降80PPM以下系統COD總去除率92-95%,TKN(總凱氏氮)去除率74%。

把新鮮包起來-非塑料環保薄膜之研發

本研究採用海藻膠糊液製作出薄膜,得知甘油、醋酸是關鍵成分,可控制糊液的流動性或軟硬度,以2%海藻膠糊液,添加2%甘油、1.5%醋酸之配方比例來製作薄膜,本研究稱之「自製新型保鮮膜」,藉由不透明度、穿刺強度、抗拉強度、拉伸長度等物性測試,驗證「自製新型保鮮膜」初步具有商品化之水準。在實際應用上,「自製新型保鮮膜」包裝功能特性、包裝視覺效果甚佳,並具備優良的冷藏保鮮效果,而且不用擔心因保鮮膜接觸油脂、蒸煮或微波加熱處理所衍生的食安問題。「自製新型保鮮膜」之水活性值遠小於0.6,因此,常溫下具有相當好的貯藏性。最後,經3週掩埋測試,證明「自製新型保鮮膜」之腐敗性甚佳,是一種對環境十分友善的環保材質。

利用石墨烯、廢油、及回收保麗龍,製作環保導電油墨

本研究探討利用過期廢油及保麗龍,配合導電導熱性優異的石墨烯粉末,製作環保導電油墨。研究動機在於將過期廢油與保麗龍進行二次利用,發展新科技產品。石墨烯方面,我們比較三種粉末,評估次級品或下腳料的可用性。 本研究分為五部分,第一、二部分探討石墨烯的結晶物性,元素組成及粉末的微觀片狀形態。第三部分探討石墨烯粉末的導電性與其片狀形態之關聯性。第四部分探討廢油是否能與石墨烯相結合,測試石墨烯的吸油度,第五部分我們嘗試自製導電油墨,利用廢油混合石墨烯粉末,同時也利用保麗龍及適當溶劑,調製成溶液作為稀釋及成膜劑。初步我們已成功得到性能不錯的導電塗膜,並自己組裝電路,由燈泡亮度展示塗膜的導電性。

以弧測海-探究費氏弧菌並檢測海洋汙染

本實驗使用分光光度計檢測費氏弧菌菌液濃度的OD600吸光值,並以其判斷費氏弧菌的生長情況,測量各實驗組中細菌含量的差異。 首先檢測其生長情形最良好之鹽度,再以最適鹽度做為培養基基底,並用於檢測有機、無機汙染物對於費氏弧菌生長的抑制效果,並將所得結論用於實測東北角海岸線汙染,分析各種汙染物及各地海水下菌液OD600數值之間的關係,進而探討各地海水所受到的汙染程度並嘗試了解其汙染因素。 為解決耗時過程,我們採用海藻酸鈉可形成凝膠的特質,將費氏弧菌以膠球固定化,加入對應的自體誘導物N-(3-oxohexanoyl)homoserine lactone,並測試其發光、發熱的強度。加入待測汙染物及樣本,測量發光強度,若和上述OD600實驗所得的數值正相關,則能夠以此方式迅速進行海水水質檢測方式。

清水溼地水質復原

我們希望藉由設計一道閘門於清水溼地與大海的交接口處以控制海水的進出,一方面可達到原本設計橋梁,以防止海浪大量沖刷溼地,以至於部分生態破壞,另一方面也可改善溼地目前因沉積物過量而導致溼地發臭的原因。