化學科

生物課中學到，能利用本氏液去測溶液中是否含有葡萄糖，促使我們想進一步測量溶液中葡萄糖、果糖的含量，於是我們利用葡萄糖、果糖結構中的醛基具有還原性，在鹼性條件、100℃的熱水浴中加熱10分鐘，能將黃色雙硝基水楊酸還原，產生紅棕色的3-氨基-5硝基水楊酸，並利用自製的簡易光度計去定量溶液中的葡萄糖、果糖，其光源是採用540nm的綠光進行量測，並製作葡萄糖、果糖的檢量線，葡萄糖和果糖的檢量線線性指標分別R2=0.9918、R2=0.9925，顯示具有良好的線性關係，此外，本研究中各個變因最佳化的過程中，葡萄糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，果糖的相對誤差低介於0.06%到4.6%之間，實驗結果具不錯的再現性，為一個便宜、快速、準確、可靠定量方式。

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作，以色差儀與軟體ImageJ測量顏色，找出最適化比例。綜合所有測量數據，自製墨水之最適化比例為五倍子100公克，水80毫升，硫酸亞鐵2公克，阿拉伯膠2公克，丙酮1.5毫升者，其特點如下： 1. 添加愈多五倍子，其顏色愈深，添加100公克五倍子K值為99%；市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮，具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染；單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小；市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。

水中塑膠微粒嚴重危害生物的生存，本研究擬探討清除水中塑膠微粒的方法與原理，以制定清除的參考流程。先用油料吸附水中塑膠微粒，再利用鐵磁性吸油劑吸附含塑油料，最後用磁鐵吸起清除。研究分為兩部分探討，一、油料與塑膠吸附的情形與影響因素；二、吸油劑與油料的吸附效果。為了放大觀察塑膠微粒與油吸附的情形，用塑膠小圓片模擬塑膠微粒，並作為吸附效果的量化數據；用油層高度比例法來量化吸油劑的吸油效果；以燃燒法和促鏽法自製鐵磁性吸油劑，與市售鐵氧化物比較。結果發現，塑膠種類、油酸價、水溶液種類會影響塑膠與油料的吸附。以燃燒的鋼棉、鐵粉、四氧化三鐵作為吸油劑，進行三階段多層次處理可以節省成本，也減低水汙染。

竹筍為富含纖維及維生素的食材。在台灣竹筍收穫期集中，採收後容易失水老化，因此竹筍的加工保存就顯得十分重要。本研究針對水質、水溫、鹽濃度、陽光、形狀、糖濃度進行探討成功製作酸筍的條件。實驗結果發現水質以及水溫不是成功製作酸筍的條件；竹筍洗淨剝殼自然晾乾後絕對不能再碰水；鹽巴添加比例以１：100；溫度37℃最為適合，且切成絲狀竹筍為發酵製成健康酸筍的最佳條件。總結來說，製作酸筍的過程中添加鹽可以抑制壞菌生成，添加白糖可以幫助乳酸菌在發酵過程中成為強勢菌種，而整個過程必須在特定的環境溫度30度到40度區間才會發生，我們的實驗很好的複製乳酸菌生長適溫條件，並解釋其發酵條件與酸筍之間的連結。

我們將回收粽葉以鋁箔紙包覆後，壓平去除空氣隔絕氧氣，再放入裝滿沙子的鍋中，用沙子覆蓋以卡式爐加熱悶燒，碳化後磨製成粉，以紗布噴上完稿噴膠並均勻撒上粽葉活性碳粉，與市售材料進行比較，發現自製活性碳相對於市售產品具有以下優點： 1. 較透氣，不會讓戴口罩者感到不舒服，還能阻隔灰塵吸入身體。 2. 不易吸汗，故透性能持續保持良好，長時間配戴也很舒適。 3. 粽葉活性碳紗布的耐摺程度最好，不會因彎折而導致原功能減少。 4. 粽葉活性碳紗布在正常環境下不易分解，能長期保存維持相關功用。 粽葉活性碳因為是天然竹葉乾燥，棉質紗布也是天然材質，製成口罩使用後，無論掩埋在土壤裡或者以焚燒方式處理，不會產生有毒氣體而造成空氣汙染。

本研究首創「新型真雙層膜水膠囊」製法：「先製膜再裝水」改良舊式「冰式水膠囊」的限制和缺點，並發現最佳製作濃度為3.0%海藻酸鈉與1.0%氯化鈣溶液組合。此組合製成的水膠囊耐重力為1830gw，是冰式水膠囊的 4 倍之多，耐拉力755.8gw、耐摔力188cm，都遠優於舊式水膠囊，TDS 總溶解固體量19.6mg/L，符合飲用水標準，且其抗穿刺力測試明顯優於市售手搖杯的封膜。至於耐冷熱測試，可耐冷至-18oC、耐熱至100 oC，非常適合冷熱飲之應用。尤其是國內首創之「創意形體膠囊」–三角體膠囊及方形體膠囊的開發，成功包裹各種飲料、佐料與防疫用品。我們的新型水膠囊，無論在雙層膜的創意設計、性質、形體及應用各方面，都提供食品「囊囊上口」、生活環保減塑新契機。

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示：（1）咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542％達飽和。（2）咖啡溶水呈弱酸，pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。（3）電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。（4）TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。（5）光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。（6）TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。（7）運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行，準確率約為82~97％。

本研究利用蠟燭燃燒產生的碳焦，混加蘆薈及自製史萊姆開發為綠色產品~薈碳拉膜。研究中為取得碳焦，探討不同火源、吸附材質及離火焰高度對碳焦產生的影響，發現距離蠟燭火焰高度1公分處，以不鏽鋼杯底收集，可取得最多碳焦量。並以自組各種工具測試薈碳拉膜的延展性、隔熱及耐酸雨濕沉降等功能及運用電腦課所學編寫程式-程小奔進行RGB透光測試遮光效能。研究試驗出蘆薈碳焦拉膜的最佳組成比例為蘆薈：碳焦：自製史萊姆(20：0.6：10)。經與市面隔熱紙比較，蘆薈碳焦拉膜具有較佳展延性，防護酸雨濕沉降功能、遮光及隔熱能力佳，有取代化學隔熱紙的可能性，符合綠色化學節能、低毒、簡潔、可解原則，是值得推廣的綠色優質產品。

現今的水資源充滿各式汙染物，不僅威脅地球環境更對人類造成巨大的危機。本研究探討多種材料吸附染料及重金屬離子的效果差異。 首先將時間和材料質量固定，觀察、比較六種材料(含自行合成的四種材料和現成的ZIF-90, A520) 吸附染料的功效，實驗後得出Zn-MOF-74之能力明顯優於其餘材料。延續使用Zn-MOF-74為反應材料，可明確得知其吸附染料效率隨時間變化有下降的趨勢。我們想比較相同材料吸附染料及重金屬離子的效果差異，故我們使用Zn-MOF-74吸附鉛離子，間隔固定時間取出並秤量PbSO4沉澱之重量，即可推出Pb2+在水中含量的變化。由實驗結果可發現Pb2+含量亦有顯著的減少。由以上實驗可知Zn-MOF-74在吸附染料和重金屬皆有不錯的成果。期許在未來能夠實際應用並解決日益嚴重的水汙染議題。

本研究找出木質纖維廢棄物更環保的前置處理方式：木屑過篩縮小粒徑再利用低濃度硫酸、鹼性過氧化氫溶液二次處理，可以提高酵素水解木質纖維效率，且有效抑制不利於酒精醱酵的「羥甲基糠醛」產生。本研究控溫在１００℃以下，酵素水解４８小時最高達到８４％的纖維分解率與５７.２％還原醣產率。實驗設計可以大幅減少金屬離子廢液產生與耗能，也能提升目前業界常用酸處理的產醣效率。實驗發現複合式前處理藥劑的濃度最高只需３％且處理時間一～兩小時，可使還原醣產率比酸前處理增加３０％。研究中的前處理用於鉛筆木屑和乾燥的果菜廚餘粉末，也都能達到７３～８３％左右的纖維素水解率，證明研究設計的複合處理木質纖維高效且節能環保。