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化學科

有機含糖廢水生產生質丁醇之最佳化研究

當今地球的全球暖化現象愈發嚴重,二氧化碳濃度持續上升。為了解決這樣的問題,我們決定研究生質丁醇,以取代石化燃料,減少碳排放量。我們探討的變因有:基質濃度、pH值、溫度三項。藉由改變各項變因的條件,探討不同情況下廢水產生丁醇的效率,並求出生產丁醇的最佳條件。目前已將濃度部分實驗處理完畢,我們發現COD在150 ppm的產率較200 ppm為高,並想辦法改變參數條件為產丁醇菌種之最佳條件,以達到最佳丁醇產量之效率。

您喝的水多「氯」了嗎

利用光敏電阻在沉澱反應中沉澱物遮蔽光量而使電阻值提高的特性,設計簡單、成本低、較精確、操作方便等優點儀器,取代課程中以肉眼觀測的方式探討溫度對反應速率的影響。在相同溫度下重複施測,「光敏電阻」的5個反應速率觀測值離散幅度明顯小於「肉眼觀測」的離散幅度。「肉眼觀測」在反應時間極短的沉澱反應,會因人為操作因素使實驗數據誤差過大而失去分析價值,而「光敏電阻」因測得時間為完全反應所需時間,其時間較長,可減少人為操作而造成誤差。 將光敏電阻儀器應用於製作氯離子濃度和光敏電阻值R的檢測函數和圖形,應用於日常生活中不同煮沸時間自來水中剩餘氯離子濃度、各種不同類型水中氯離子濃度、各種不同類型砂石氯離子濃度。

這“膜”厲害~探討海藻酸鈉水球保存及包覆的種種特性~

經本實驗發現水球膜可保存水分、包覆物質、通過強酸考驗,並將所包裹的分子緩慢釋放,研究成果: 一、保存水球的最佳溫度是30℃,酸或中性的環境比鹼性好。 二、碘分子進出水球的速度受溫度和酸鹼的影響,0℃時,反應時間最短,20~30℃最長;中性環境的反應時間最短,酸和鹼性溶液中,反應時間都是先慢後快。 三、水球膜可讓分子量約10000以下的分子通過,並且隨時間緩慢擴散。 四、水球膜包裹下的酵母菌、唾液澱粉酶和香蕉酵素,在通過模擬消化道的酸鹼和蠕動後仍具有活性,推測應可通過胃酸的考驗,順利到達小腸。 五、水球膜包裹下的酵母菌通過模擬消化道後,37℃活性較25℃差,但唾液澱粉酶和香蕉酵素則較好。

千「銅」難除,「藻」知道

本實驗探討小球藻在不同變因下吸附Cu2+的能力,並比較活藻與死藻的吸附能力,控制變因包含接觸時間、Cu2+濃度及吸附劑(藻類)的克數。再將不同接觸時間代入動力學模型分析吸附行為。 結果發現,活藻與死藻吸附的最初5分鐘,吸附能力高達85%,而吸附能力甚至隨時間拉長而增加;金屬濃度及藻類克數變化也與吸附量呈正相關。在動力學模型方面,活藻在擬二級方程式有良好的線性關係,以擬二級動力學模型能解釋活藻的吸附行為;另外死藻在三種動力學方程式皆有良好的線性關係,適合解釋死藻對銅離子的吸附行為。而在等溫吸附模式,活藻與死藻在Langmuir、Freundlichz方程式皆有良好的線性關係,皆能解釋其吸附行為。

「沙」了鼻涕蟲-沙士與醣對鼻涕蟲交聯作用之研究

我們測試鼻涕蟲導電實驗,卻發現鼻涕蟲添加「加鹽沙士」會變軟黏!經過實驗得出下列結論: 1. 沙士鼻涕蟲變軟主因是糖水。「膠水添加單醣或雙醣溶液製作鼻涕蟲會變軟變黏」,命名為「軟黏效果」。主因是單醣(雙醣)代替膠水提供氫氧基與硼砂水的硼酸根離子結合。 2. 「和水結合會導致鼻涕蟲變軟不變黏」,命名為「稀膠狀態」!「膠水加水稀釋、長期泡水、加水加熱、糖水鼻涕蟲加少量水攪拌」都會產生稀膠狀態!主因是水讓膠水的氫氧基彼此距離變遠,但氫氧基數量不變。 3. 多醣加硼砂水加熱可取代膠水做成鼻涕蟲,主因是多醣為直鏈結構,加熱後分解出單醣(氫氧基),與硼酸根離子形成交聯作用。 4. 沙士鼻涕蟲可應用於吹泡泡、養鼻涕蟲、進行手繪電路。

「重」「花」了喔!--探究花青素對於重金屬環境下的水生植物之抗氧化活性--

本研究探討花青素對於提高水蘊草植株細胞內的抗氧化物質活性、過氧化氫酶(CAT)活性的影響。並以0.1%、0.5%之硫酸銅汙染水蘊草之後,再加入花青素研究是否可協助細胞內的抗氧化物質提高。研究顯示5%的花青素可提高水蘊草植株細胞內的抗氧化物質活性、過氧化氫酶活性,並可讓已受到重金屬汙染的水蘊草內的抗氧化活性增加,提高其生存的機會。實驗結果也同時顯示花青素、重金屬的添加會影響水蘊草細胞內的葉綠體數量、大小與細胞質的流動速率。

似蓮不著水

本研究旨在尋找校園內具有蓮花效應之植物,藉由在Motic數位光學顯微鏡下觀察植物切片發現這些似蓮植物葉面表皮細胞擁有特殊大小與形狀的表面突起,使水滴難以停留在葉面上,再延伸探討液滴體積大小、不同溶劑及不同溶質的水溶液在葉面的成珠情形。由實驗結果發現在水中加入電解質(酸、鹼、鹽)時,表面張力隨著溶質濃度增加而上升,但超過一定濃度時反而出現下降的趨勢,可能因為高離子濃度造成表面附近的排斥力增加所致,在水溶液中加入非電解質(葡萄糖)、有機溶劑、清潔劑等,皆會使水的表面張力受到破壞,表面張力隨著溶質濃度的增加而下降,實驗測量出的結果與理論趨勢相吻合。

乾坤再造~不一樣的皂化

學到了水溶液酸鹼值,我們調查市售清潔用品,結果包裝未標示酸鹼值訊息,測量後發現酸鹼質都不同,只有一種品牌沐浴乳標示其pH值為5.5,肥皂的部分都沒有標示pH值。本研究利用三種製皂的方法在過程中加入酸液(檸檬汁)、調整鹼液,嘗試降低肥皂的pH值。同時,我們也探討自製的肥皂與油反應後的乳化程度及抗菌力是否有所差異。結果發現:(1)加入酸液比調整鹼液的方法更可以使肥皂pH值降低;(2)再生法加酸液製成的肥皂乳化程度最強,冷製法及熱製法製作的肥皂乳化程度較弱;(3)抗菌效果以熱製法調整鹼液為2:1且不加酸的肥皂最明顯,冷製法加入酸液的肥皂抗菌效果最差。(4)市售肥皂可以透過再生法,於重製時加入酸液,使肥皂pH值降低。

「你有吸引力嗎?」

本研究旨在探討磁場對電鍍量的影響。實驗改變磁鐵形式、排列方式與方向、磁場距離、電解液離子價數等變因進行探討。結果發現馬蹄形磁鐵產生之磁場易干擾離子而使電鍍量減少;棒狀磁鐵依排列方式與方向不同而對電鍍結果產生不同影響。進行研究,宜用棒狀磁鐵。改變磁鐵位置及方向研究顯示電鍍結果受磁鐵位置及方向影響,磁場產生作用力與離子移動方向相反時,離子受干擾以致於電鍍量減少;反之,若方向相同時,則有利於電鍍生成。多數外加磁場無論方向為何,電流量多會增加。若磁場排列與方向會減少電鍍量者,磁場距離變近,將使電鍍量與電流量增加,反之則然。而陰陽離子之電荷乘積越大者,離子間靜電吸引力越強,電鍍量與電流量較小。然本研究發現:部分排列方式與方向變因其實驗結果之電流量與電鍍量關係相反,依本實驗設計無法探究原因,須再進一步深入探究。

「金」枝玉「葉」-金奈米與葉綠素的交互作用

本實驗在探討,當金奈米粒子和植物中的葉綠素a產生鍵結作用力時,能量轉移的結果是否能幫助葉綠素a擁有較大的儲存能量以進行電子傳遞鏈。我們發現加了金奈米的葉綠素a溶液,葉綠素a紅光部分吸收帶(參考圖一)的吸收強度有增強的趨勢,而金奈米吸收波峰的吸收強度相對減弱。因此為了進一步探討金奈米和葉綠素a之間能量轉移和濃度的關係,我們將金奈米和不同毫升數的葉綠素a作用,並將其結果和金奈米與葉綠素a的吸收強度和作比較,使用正規化的計算方法算出比值,由此看出兩者之間能量轉移的效率,並將葉綠素a毫升數與正規化所得比值的關係繪成圖表。結果發現,當葉綠素a的加入的毫升數約小於0.3毫升或約大於0.5毫升時,得到正規化的比值為定值,而在約0.3毫升至0.5毫升之間,正規化得到的數值和葉綠素濃度的關係則是一條遞增的曲線。因此,我們可以得知,當加入葉綠素a約0.5毫升時,金奈米和葉綠素a之間能量轉移的效率最高,因為此時葉綠素a已達飽和,所以當葉綠素a 超過0.5毫升時,在溶液中為過量,故不影響正規化得到的比值。