生活與應用科學科(三)科

本研究探討自製線香的燃燒特性與環境影響，結果為燃燒速率並非僅受直徑影響，成分比例與製作方法亦為關鍵因素。此外，懸浮微粒濃度並非單純隨距離遞減，而與線香材質相關，部分樣本於100公分處濃度最高。雖然燃燒速率較高的線香未必產生更多污染，但材質對環境影響顯著，特定配方更易造成懸浮微粒擴散。 環境條件亦影響懸浮微粒分布，狹窄場域容易導致淤積。此外，香粉種類影響燃燒性與微粒產生量，並非單純粉末越細或含量越高即提升燃燒效率。部分香粉（如茶粉）需混合適量黏粉輔助燃燒，且不同原料化學性質須深入研究。 本研究亦發現混合香粉能提升燃燒穩定性並降低污染，且其獨特香氣可能源自不同化學成分的交互作用，提供未來配方研發之參考。

在這個計畫中預計透過發酵作用，將過熟或剩餘的水果轉化為酒精，以實現資源回收與環境保護。我們選擇含糖量較高的水果（如鳳梨、火龍果、柑橘、葡萄等），壓碎後加入酵母菌，在適當溫度下發酵，促使糖分轉化為酒精與二氧化碳。發酵完成後，利用蒸餾法獲得初步的蒸餾酒精。 此外，測試不同水果的酒精產量、溫度對發酵效率的影響，並分析蒸餾後酒精的濃度與產率。我們最終將驗證所得酒精的殺菌效果，探討其應用於日常環境消毒的可行性。由於有效消毒的酒精濃度需達 75％~78％，我們將進行多次蒸餾，提高酒精濃度，並記錄細菌與微生物的活動情況，以確認其可用性。此結果不僅能減少食物浪費，還能運用科學方法將剩餘水果轉化為有價值的清潔資源。

本組自製壓克力立體箱，由聲音頻譜分析儀得板擦機頻率580、1160、4060Hz特定聲波，以藍芽喇叭控制上述三種頻率，測試多種吸音材料，研發創新吸音棉+咖啡渣+吸音棉三明治複合材料，展現卓越降噪效果。增加咖啡渣厚度有效減弱聲音，厚度達3.12公分以上，隔音效果不明顯；在3.57公分下，重壓提高孔隙密度，進而從68分貝降至55分貝達13分貝(19%)。 由以上研究結果，設計板擦機外部隔音罩，內部黏貼此複合材料，兼具隔音與防灰逸散功能，從110分貝降至65分貝減45分貝(40%)，降噪效果顯著，並申請專利中。研究成果應用在家電馬達，延伸隔音牆建築上。實踐變廢為寶永續精神，展現低成本創新環保降噪解方。

本研究以果園回收的水蜜桃果核製備的生物炭為主題，透過製備條件、吸光值濃度檢量線、電沉積反應去污能力的測試，探討比較生物炭與市售活性碳對離子與非離子污染物的吸附能力，進而為彌補活性炭在吸附金屬離子汙染物能力較弱的缺點，自製電沉積與生物炭的批次反應淨水槽，探討其同時處理離子與非離子污染物的效果。 結果發現，利用雙層陶罐間填充碎木炭提升隔氧性，將水蜜桃果核以高溫 900燃燒 2 小時炭化生成生物炭。生物炭對於非離子染劑吸附能力與市售活性炭相當，而自製的批次反應淨水槽，能由 arduino 連動自動切 換進料，有效降低非離子汙染物濃度。目前積極尋找反應條件以提升離子污染物的清除速度，期待本設備能提供一個新方向，降低廢水處理成本。

近年來溫室效應日益嚴重，我們注意到可利用氣體作為正極的空氣電池，並思考是否能將工業排放的CO2儲存後作為正極氣體並轉換成電能。本研究重點在基本電池和正極氣體兩部分，首先思考如何製作效能高的鋁空氣電池，再嘗試以CO2取代空氣，並找出增進鋁二氧化碳電池效能的方法，研究出能消耗CO2並轉換成電能的電池模組。實驗結果顯示：(1)最佳電解液為鹼性3.0 M KOH(aq)；(2)純氧為最佳單一氣體；(3)三乙醇胺為最佳改質劑；(4)驗證CO2能參與反應；(5)CO2 80%時電壓最高；(6)設計出鋁空氣電池組能長時間穩定輸出5.7 V；(7)最終製作出的鋁二氧化碳電池組能長時間平均輸出電壓2.62 V。

現有的塑膠與紙套袋對環境造成負擔，因此利用海藻酸鈉與乳酸鈣的交聯作用，在低成本紗布上成膜，以製作新型態的水果套袋。研究結果： 1.製程為先沾海藻酸鈉糊液，再沾乳酸鈣水溶液。 2.不同基底材料會影響套袋的縮小率、耐受性與透氣性。套袋要具透氣性需減少乳酸鈣反應時間，想增加吸水性則要在海藻酸鈉浸泡時間久一點。 3.實地應用於芭樂園採收率達96%，只加醋酸的細紗布套袋效果最佳，具有厚度低(0.24mm)、水分散失快(6小時內降低92%的水分)，透氣性佳(水氣穿透率91%)等特性，在製作時須注意總面積有51%的縮小率。 4.未來發展：設計防果蠅、防螞蟻、防曬功能，以及多型態的套袋設計（如三角立體設計、觀察口設計等），讓其更適合實際應用。

本研究以石頭溪圳灌溉水為例，探討塑膠微粒進入農田的途徑及對作物生長的影響。透過尼羅紅法檢驗，並比較不同灌溉水源的污染情形。結果發現石頭溪圳下游人口密度高，塑膠微粒暴增；塑膠微粒於枯水期濃度高於豐水期，推測因雨水稀釋效應；在不同灌溉用水中，以滲透水、地下水經岩壁過濾最乾淨，山上溪水亦受民生污水影響，再生水經濕地淨化後污染仍高。中下游農田土壤的塑膠微粒濃度最高，可能污染來源包括灌溉水、農業地膜及大氣沉降。塑膠微粒降低土壤排水性，損害A菜根系健康，影響農作物的生長。本研究開發農業水圳塑膠微粒清除機，清除率達99%。建議加強污水接管，並於石頭溪圳下游設置清除機，以改善灌溉水質，保護農作物及農業生產環境。

本研究製作新型染敏電池，分為四大部分：一、正極材料改以易取得的石墨片來代替傳統燻黑奈米碳；二、製作膠態電解質來減緩電解液的蒸發與滲出；三、染料採用農業廢棄物-台灣藜殼，以75%的酒精當溶劑，利用微波輔助來萃取色素，提高萃取的效率，並將染液調配成pH=4.8左右，其發電效益有最好的表現；四、負極材料採用奈米級的二氧化鈦，搭配醋酸、Triton X-100，並在添加硫酸銅後，電池發電效益增為1.43倍。歷經改良後製得的第三代電池，是利用碳膠銅網電極做為正極材料，製作出可捕碳的染敏電池-光碳複合電池，照光後的最高開路電壓可達1.120V，最高短路電流為0.622mA，此電池能在利用太陽能的同時，同時捕捉空氣中的二氧化碳，希冀藉此達到永續環保的新理念。

本研究以蛤蜊殼粉摻配水泥塊所構形的河道坡堤及形狀為主題，透過自行設計的落錘重力、摩擦力實驗，探討不同比例蛤蜊殼粉摻配的水泥，對水泥塊特性的影響；模擬不同坡道形狀與結構，比較對水流與生物 棲息的影響，結果發現20%蛤蜊殼粉摻配的六邊形蜂巢水泥塊能承重達218kg/ 片，耐衝擊性佳。摻配比例越高，吸水率增加、釋水量較少。蛤蜊殼粉μs≈0.81＞顆粒μs≈0.58，蛤蜊殼粉的平均粒徑及偏差值為0.028+_0.016毫米，有利於水中生物攀附。梯形、長方形、平行四邊形的凹凸交錯坡道能有效減緩水流速度和堆積作用且黑殼蝦亦偏好此結構的棲息環境。本研究為了改善傳統水泥溝渠生態不友善的缺點，展現 蛤蜊殼粉水泥塊在生態共融、資源再利用與綠建築應用上的潛力。

本研究以水中溶氧量的變化為主題，探討影響溶氧量的各項因素，如高度差、曝氧時間、氣泡因素、管徑流速及擴管或縮管所形成的壓力變化對溶氧量的影響。 透過實驗設計、檢測與分析比較各種因素下的溶氧量，得知在無動力前提下，為增加水中的溶氧量應： 1.增加上下水層高度差，以提高流速及壓力差。 2.出水口置於容器底部，加大氣泡與水接觸距離，也增加曝氧時間。 3.小氣泡可增加接觸面積，提升溶氧。 4.粗、細管連結時的管徑差不宜過大。 5.利用注射針頭產生微氣泡。 本研究依上述條件，設計出簡易裝置，能在缺電停電下，解決水中生物因缺氧導致生存環境惡化時，提供增加水中溶氧量的最佳解決方案，期待能造福養殖業及各式觀賞魚缸的家庭或商業場所。