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Comprehensive Study of Cluster and Nanoparticle Formation Produced during Combustion
(2010)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
一個多頻道PM10-PM2.5採樣器的研發
(2008)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
目前台灣地區所用的採樣儀器絕大都是進口的產品，很少有本土自產的儀器，這些採樣器所費不貲，因此國人自行研發微粒採樣器有很大的需要。本計畫擬以三年的時間, 設計並測試一個多頻道的PM10-PM2.5 採樣器, 可以同時採集4 個PM10 及4 個PM2.5 的濾紙或固氣分離器(denuder)的樣本, 以供微粒稱重、元素分析、離子分析及碳分析，或正確的無機或有機氣體及微粒分析之用，避免因樣品不足需要切割濾紙造成濃度不均，或是需要使用多個微粒採樣器、花費成本過高的問題。本採樣器的另一個特點是採樣氣體體積流率採主動式的控制方式，可以依大氣的溫度、壓力及濾紙的壓差而維持一個固定值，以便能得到正確的PM10 及PM2.5 的樣本，同時可以紀錄逐時的採樣體積流率、大氣的溫度及壓力，以用於計算正確的大氣微粒濃度。本計畫擬在實驗室及風洞中完成校正測試工作, 並與巿售的PM 採樣器完成現場比對測試工作, 以驗證本採樣器的準確性, 並進一步改善本採樣器以增進其實用性。
一個多頻道PM10-PM2.5採樣器的研發
(2007)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
目前台灣地區所用的採樣儀器絕大都是進口的產品，很少有本土自產的儀器，這些採樣器所費不貲，因此國人自行研發微粒採樣器有很大的需要。本計畫擬以三年的時間, 設計並測試一個多頻道的PM10-PM2.5 採樣器, 可以同時採集4 個PM10 及4 個PM2.5 的濾紙或固氣分離器(denuder)的樣本, 以供微粒稱重、元素分析、離子分析及碳分析，或正確的無機或有機氣體及微粒分析之用，避免因樣品不足需要切割濾紙造成濃度不均，或是需要使用多個微粒採樣器、花費成本過高的問題。本採樣器的另一個特點是採樣氣體體積流率採主動式的控制方式，可以依大氣的溫度、壓力及濾紙的壓差而維持一個固定值，以便能得到正確的PM10 及PM2.5 的樣本，同時可以紀錄逐時的採樣體積流率、大氣的溫度及壓力，以用於計算正確的大氣微粒濃度。本計畫擬在實驗室及風洞中完成校正測試工作, 並與巿售的PM 採樣器完成現場比對測試工作, 以驗證本採樣器的準確性, 並進一步改善本採樣器以增進其實用性。
一個多頻道PM10-PM2.5採樣器的研發
(2006)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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交通大學環境工程研究所
目前台灣地區所用的採樣儀器絕大都是進口的產品，很少有本土自產的儀器，這些採樣器所費不貲，因此國人自行研發微粒採樣器有很大的需要。本計畫擬以三年的時間, 設計並測試一個多頻道的PM10-PM2.5 採樣器, 可以同時採集4 個PM10 及4 個PM2.5 的濾紙或固氣分離器(denuder)的樣本, 以供微粒稱重、元素分析、離子分析及碳分析，或正確的無機或有機氣體及微粒分析之用，避免因樣品不足需要切割濾紙造成濃度不均，或是需要使用多個微粒採樣器、花費成本過高的問題。本採樣器的另一個特點是採樣氣體體積流率採主動式的控制方式，可以依大氣的溫度、壓力及濾紙的壓差而維持一個固定值，以便能得到正確的PM10 及PM2.5 的樣本，同時可以紀錄逐時的採樣體積流率、大氣的溫度及壓力，以用於計算正確的大氣微粒濃度。本計畫擬在實驗室及風洞中完成校正測試工作, 並與巿售的PM 採樣器完成現場比對測試工作, 以驗證本採樣器的準確性, 並進一步改善本採樣器以增進其實用性。
一個濕式靜電旋風集塵器模組的測試研究
(2011)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
傳統旋風集塵器對於次微米以下之微粒收集效率不高，乾式旋風靜電集塵器可靠離心力來去除氣動直徑在5-10 m 以上的微粒，而5-10 m 以下的微粒則靠靜電力去除，可改進傳統旋風器之缺點。但是乾式旋風靜電集塵器會有粉塵微粒累積於旋風器壁面及放電電極時導致收集效率降低的問題，除非有敲擊的機構設計，否則無法長期操作。本計劃擬設計並製造一個濕式靜電旋風集塵器的模組，旋風器圓柱部分的內徑為40cm，其放電電極是由數個裝在中空電極棒的圓盤所組成，各圓盤電極的最外緣呈尖銳狀（尖端的直徑約為100μm）且與旋風器壁面均保持同一距離，用於電暈放電及微粒充電及靜電移除之用。另外利用旋風器入口噴入細水滴(梭特直徑約為50~200 m)以增加水滴的電場充電量，水滴受離心力及靜電力的作用，將會徑向飄移至旋風器壁面形成水膜，並可連續清洗旋風器壁面累積的粉塵至下方的漏斗中，在飄移過程中水滴也會與微粒接觸而增加微粒的去除效果。為了解決圓盤電極粉塵累積問題，在靠圓盤電極周圍的中空電極棒上設計了小槽孔，可以利用脈衝氣流對圓盤放電尖端做定期的粉塵清除。預期本研究設計的濕式靜電旋風集塵器，可解決一般乾式靜電旋風集塵器在處理高濃度粉塵時因粉塵累積造成效率降低的問題。在研究期程內，我們會先完成一個濕式靜電旋風集塵器的模組設計及製造，氣體處理流量為 200~1000 L/min，接著再完成實驗室的低濃度氣膠及高濃度碳煙的長期去除效率測試，探討設計參數與操作條件對收集效率的影響，並完成高科技業的一個細微粒排氣的模廠測試。預計本研究完成之後，可以大幅提升合作廠商在空污防制設備的競爭能力。
一個電子式微孔多階衝擊器的設計及測試
(2013)
蔡春進
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國立交通大學環境工程研究所
一個電子式微孔多階衝擊器的設計及測試
(2014)
蔡春進
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國立交通大學環境工程研究所
一個電子式微孔多階衝擊器的設計及測試
(2015)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
傳統多階衝擊器已被廣泛地使用於氣膠質量分布量測，然而為了能讓衝擊器各階採集到足夠的微粒供後續分析，需要較長的採樣時間(一般為24 小時)為其主要缺點。為了能達到即時量測的目的，過去已有學者開發出電子式低壓衝擊器(electrical low-pressure impactor, ELPI)，且Dekati 公司也已將其作商業販售。目前ELPI 為一部熱門儀器，其獲取數據的反應時間最短可小於5 秒內，故常被用於微粒排放量測及空氣品質方面的研究。然而ELPI 目前仍有許多問題存在，如不旋轉的衝擊板易造成微粒過度負荷、內部壓差過大以及微粒充電效率過低等。另外, ELPI 的價格高昂，代理商報價高達3 佰3 拾萬台幣之多。由於本團隊過去已成功地開發出一部30 L/min 的微孔多階衝擊器 (micro-orifice cascade impactor, MCI)及一個具有軸向包覆氣流(0.5 to 1.0 L/min)的高效率單極充電器(Chien and Tsai 2012)，故提出此三年計劃，結合上述兩種已發展的技術研發出一部10 L/min 的電子式微孔多階衝擊器(electrical micro-orifice cascade impactor, EMCI) 以解決上述問題。第一年，本計劃將先以實驗數據來驗證低流量(0.5 -1.0 L/min)的效率單極充電器的數值模擬結果，同時也會設計、製作並測試一部10 L/min 的MCI。為了進一步降低充電微粒濃度的稀釋效應，本研究將會把避免帶電微粒在充電區內損失所使用的包覆氣流，經由充電區後方的多孔介質內壁抽離。第二年，本計畫將會把高效率氣膠充電器的尺寸放大成流量為10 L/min，並作微粒充電效率的校正，使其可用於EMCI 上。該年度也會著手進行10 L/min MCI 的微粒收集效率曲線校正。另外也將建立EMCI 的數據轉換模式，以將測得之氣膠電流數據轉換為氣膠數目及質量分布。第三年，本計畫將進行EMCI 和其他儀器如SMPS (掃描式電移動度微粒粒徑分析儀，scanning mobility particle sizer)、ELPI 及MOUDI (微孔均勻沉積衝擊器，micro-orifice uniform cascade impactor)的現場比對，以驗證EMCI 的量測結果，並對其做進一步地修改。最後，為了驗證EMCI 具有較高的微粒負荷能力，本計畫也會將其和ELPI 進行長時間的採樣比對。預期在未來本計畫所開發之EMCI 可提供更準確的氣膠質量及數目分布量測結果。
一個高效率雙級式濕式靜電集塵器的研究
(2006)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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交通大學環境工程研究所
乾式靜電集塵器(ESP)對於細微粒及奈米微粒之收集效率不佳，對於電阻係數高的粉塵易產生背電暈及微粒充電不足之現象，敲擊粉塵餅時也易產生揚塵問題，收集效率均會受到影響。另外乾式ESP 也不適合用於去除液體微粒及爆炸性的粉塵。濕式ESP 則可以克服上述這些問題，因此本計畫擬以四年的時間，發展一個可以連續清洗附著粉塵的高效率雙級式濕式靜電集塵器，完成一小型系統(流量: 100 L/min)及一模廠系統(流量: 1000 L/min)的實驗室測試及數值模擬驗證工作，並另完成模廠的現場實測實驗，以增進實用性。濕式ESP 的第一級為微粒單極充電器(uni-polar charger)，其特點為電極線不會附著粉塵，且因充電區的電場強度降低，帶電微粒不易損失，可提高微粒之充電效率及充電量。濕式ESP 的第二級為濕式靜電集塵裝置，它由二個塗敷TiO2 的親水性玻璃平板構成氣體通道，而玻璃平板背後有二個網狀電極板形成電場將帶電微粒收集於玻璃平板上，收集的微粒不斷的由平板玻璃上方的均勻向下流動的水膜去除之。本研究將在實驗室測試粒徑在2～1000 nm 間不同材質的液體及固體微粒之充電效率及集塵效率，比較高濃度粉塵在濕式及乾式ESP 之間之收集效率差異，並進行模廠的測試，以增進濕式ESP 之實用性。本研究並藉由單極微粒充電器及靜電集塵器之數值模擬及實驗驗證，研究出最佳之設計及操作參數。
一種產生高光觸媒活性的奈米TiO2微粒的新燃燒法(II)
(2006)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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交通大學環境工程研究所
一種產生高光觸媒活性的奈米TiO2微粒的新燃燒法(III)
(2007)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
具有二階段喉部的濕壁型高效率文氏洗滌器( I )
(2009)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
大氣PM2.5水溶性無機微粒與前趨氣體之監測技術
(2012)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
本國環保署正積極地規劃PM2.5 的空氣品質管制策略，預計數年內會訂定PM2.5 的空氣品質標準，因此大氣氣膠及其前趨氣體的即時監測十分重要，可提供有用的數據以助於 PM2.5 污染源的了解及有效控制策略的制定。目前巿售的氣體-微粒自動監測儀器的價格十分昂貴，每台約在500~600 萬元之間，且美國環保署的評估報告認為這些自動監測儀器的準確度仍有待確認，因此有進一步研究開發的必要。本研究團隊曾利用噴砂處理及塗敷奈米TiO2 微粒的平行平板製成超親水的表面，成功的開發了一個平行平板的濕式分離器(PPWD)，可用於酸性氣體的自動吸收採樣，針對氫氟酸、鹽酸和硝酸三種氣體吸收效率幾乎可達100%；而另一個開發成功的單極的濕式靜電集塵器(WEP)，對直徑 16.8~615 nm 微粒的收集效率可達96.9~99.7%，且收集效率不受收集電極板上的微粒負荷的影響。本計劃擬利用以上的PPWD 及WEP 的技術，結合雙頻道離子層析儀作成一個準確性高的無機PM2.5 微粒與其前趨氣體的半連續監測系統，預計在三年之內完成系統的設計、安裝、實驗室的校正測試，並利用人工的固氣分離器在大氣環境中進行此自動監測器的驗證工作。
大氣PM2.5水溶性無機微粒與前趨氣體之監測技術
(2010)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
本國環保署正積極地規劃PM2.5 的空氣品質管制策略，預計數年內會訂定PM2.5 的空氣品質標準，因此大氣氣膠及其前趨氣體的即時監測十分重要，可提供有用的數據以助於 PM2.5 污染源的了解及有效控制策略的制定。目前巿售的氣體-微粒自動監測儀器的價格十分昂貴，每台約在500~600 萬元之間，且美國環保署的評估報告認為這些自動監測儀器的準確度仍有待確認，因此有進一步研究開發的必要。本研究團隊曾利用噴砂處理及塗敷奈米TiO2 微粒的平行平板製成超親水的表面，成功的開發了一個平行平板的濕式分離器(PPWD)，可用於酸性氣體的自動吸收採樣，針對氫氟酸、鹽酸和硝酸三種氣體吸收效率幾乎可達100%；而另一個開發成功的單極的濕式靜電集塵器(WEP)，對直徑 16.8~615 nm 微粒的收集效率可達96.9~99.7%，且收集效率不受收集電極板上的微粒負荷的影響。本計劃擬利用以上的PPWD 及WEP 的技術，結合雙頻道離子層析儀作成一個準確性高的無機PM2.5 微粒與其前趨氣體的半連續監測系統，預計在三年之內完成系統的設計、安裝、實驗室的校正測試，並利用人工的固氣分離器在大氣環境中進行此自動監測器的驗證工作。
大氣PM2.5水溶性無機微粒與前趨氣體之監測技術
(2011)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
本國環保署正積極地規劃PM2.5 的空氣品質管制策略，預計數年內會訂定PM2.5 的空氣品質標準，因此大氣氣膠及其前趨氣體的即時監測十分重要，可提供有用的數據以助於 PM2.5 污染源的了解及有效控制策略的制定。目前巿售的氣體-微粒自動監測儀器的價格十分昂貴，每台約在500~600 萬元之間，且美國環保署的評估報告認為這些自動監測儀器的準確度仍有待確認，因此有進一步研究開發的必要。本研究團隊曾利用噴砂處理及塗敷奈米TiO2 微粒的平行平板製成超親水的表面，成功的開發了一個平行平板的濕式分離器(PPWD)，可用於酸性氣體的自動吸收採樣，針對氫氟酸、鹽酸和硝酸三種氣體吸收效率幾乎可達100%；而另一個開發成功的單極的濕式靜電集塵器(WEP)，對直徑 16.8~615 nm 微粒的收集效率可達96.9~99.7%，且收集效率不受收集電極板上的微粒負荷的影響。本計劃擬利用以上的PPWD 及WEP 的技術，結合雙頻道離子層析儀作成一個準確性高的無機PM2.5 微粒與其前趨氣體的半連續監測系統，預計在三年之內完成系統的設計、安裝、實驗室的校正測試，並利用人工的固氣分離器在大氣環境中進行此自動監測器的驗證工作。
大氣濕度及異常生成物對微粒手動採樣器準確度的影響
(2012)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
我國環保署最近通過了 PM2.5 空氣品質標準的修正草案，以確保國民健康。環保署的空品測站使用貝他計或錐狀元件振盪天秤測量PM2.5 小時濃度值，然而本研究團隊在測站的比對結果發現，因大氣濕度及微粒負荷於PM2.5 進口的衝擊板上造成了自動監測的濃度值比手動採樣的值高估許多，其中手動採樣的問題也包括進口分徑器造成的質量濃度誤差，以及大氣濕度、濾紙壓損及濾紙調理過程造成的質量濃度誤差，及無機盬類及有機碳(OC)/元素碳(EC)異常生成物。為了充份了解並解決手動採樣誤差的問題，本計畫擬利用三年的時間，將一個本研究團隊自行開發的多濾紙PM10-PM2.5 採樣器加以改裝並加上進口的濕度調節，以連接不同的檢測儀器，針對細微粒或奈米微粒的質量、無機盬類及OC/EC 同時進行手動採樣和即時監測，以探討上述的問題。手動分析項目包括濾紙秤重、水溶性離子的IC 化學分析及OC/EC 的TOR 分析，質量濃度的即時監測使用FDMS 氣膠質量濃度連續分析儀，無機氣體及氣膠的監測使用本研究團隊自行研發的平行平板溼式固氣分離器或溼式靜電集塵器和IC 的串聯系統，OC/EC 的監測則使用氣膠碳成分連續監測儀。預期本計畫完成之後可釐清手動採樣器的質量及成份的誤差，並提升細微粒及奈米微粒檢測結果的正確性。
大氣濕度及異常生成物對微粒手動採樣器準確度的影響
(2013)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
我國環保署最近通過了 PM2.5 空氣品質標準的修正草案，以確保國民健康。環保署的空品測站使用貝他計或錐狀元件振盪天秤測量PM2.5 小時濃度值，然而本研究團隊在測站的比對結果發現，因大氣濕度及微粒負荷於PM2.5 進口的衝擊板上造成了自動監測的濃度值比手動採樣的值高估許多，其中手動採樣的問題也包括進口分徑器造成的質量濃度誤差，以及大氣濕度、濾紙壓損及濾紙調理過程造成的質量濃度誤差，及無機盬類及有機碳(OC)/元素碳(EC)異常生成物。為了充份了解並解決手動採樣誤差的問題，本計畫擬利用三年的時間，將一個本研究團隊自行開發的多濾紙PM10-PM2.5 採樣器加以改裝並加上進口的濕度調節，以連接不同的檢測儀器，針對細微粒或奈米微粒的質量、無機盬類及OC/EC 同時進行手動採樣和即時監測，以探討上述的問題。手動分析項目包括濾紙秤重、水溶性離子的IC 化學分析及OC/EC 的TOR 分析，質量濃度的即時監測使用FDMS 氣膠質量濃度連續分析儀，無機氣體及氣膠的監測使用本研究團隊自行研發的平行平板溼式固氣分離器或溼式靜電集塵器和IC 的串聯系統，OC/EC 的監測則使用氣膠碳成分連續監測儀。預期本計畫完成之後可釐清手動採樣器的質量及成份的誤差，並提升細微粒及奈米微粒檢測結果的正確性。
大氣濕度及異常生成物對微粒手動採樣器準確度的影響
(2014)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
我國環保署最近通過了 PM2.5 空氣品質標準的修正草案，以確保國民健康。環保署的空品測站使用貝他計或錐狀元件振盪天秤測量PM2.5 小時濃度值，然而本研究團隊在測站的比對結果發現，因大氣濕度及微粒負荷於PM2.5 進口的衝擊板上造成了自動監測的濃度值比手動採樣的值高估許多，其中手動採樣的問題也包括進口分徑器造成的質量濃度誤差，以及大氣濕度、濾紙壓損及濾紙調理過程造成的質量濃度誤差，及無機盬類及有機碳(OC)/元素碳(EC)異常生成物。為了充份了解並解決手動採樣誤差的問題，本計畫擬利用三年的時間，將一個本研究團隊自行開發的多濾紙PM10-PM2.5 採樣器加以改裝並加上進口的濕度調節，以連接不同的檢測儀器，針對細微粒或奈米微粒的質量、無機盬類及OC/EC 同時進行手動採樣和即時監測，以探討上述的問題。手動分析項目包括濾紙秤重、水溶性離子的IC 化學分析及OC/EC 的TOR 分析，質量濃度的即時監測使用FDMS 氣膠質量濃度連續分析儀，無機氣體及氣膠的監測使用本研究團隊自行研發的平行平板溼式固氣分離器或溼式靜電集塵器和IC 的串聯系統，OC/EC 的監測則使用氣膠碳成分連續監測儀。預期本計畫完成之後可釐清手動採樣器的質量及成份的誤差，並提升細微粒及奈米微粒檢測結果的正確性。
奈米微粒的充電及靜電沈降效率的提昇
(2007)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
奈米微粒的採樣及控制技術往往需要仰賴奈米微粒的帶電, 但是由於目前單極、單一電極線-圓管型(unipolar single wire-in-tube)微粒充電器內部的微粒靜電損失很多，造成奈米微粒的充電效率不高，因此如何提昇微粒充電器對奈米微粒的充電效率是一個重要的課題。本計畫擬透過理論的模擬及實驗的印證, 設計一個新型的多電極線-圓管型微粒充電器，本設計利用4 條放電電極線增加空氣離子的濃度, 以及利用接地電極圓管內壁上的包覆空氣以減少帶電微粒的損失，藉以提昇奈米微粒的充電量及收集效率。另外由於放電電極線附近有分散空氣，預期微粒將不容易附著在電極線上，因此可以延長充電器的使用時間。乾式靜電集塵器有奈米微粒之去除效率不佳，粉塵負荷於收集板上會降低收集效率，粉塵餅敲落時會有揚塵發生影響收集效率，高電阻係數粉塵容易產生背電暈，以及黏著性粉塵及液滴微粒無法利用敲擊方法去除等多項問題，因此可解決這些問題的濕式靜電集塵器是一個重要的設備。本計畫擬結合新型多電極線-圓管型微粒充電器與平板型濕式靜電收集裝置作成雙級式濕式靜電集塵器，以提高奈米微粒的集塵效率，並在實驗室完成高濃度微粒收集效率的測試, 及利用餐廳的油煙及高科技廠排放之高濃度粉塵完成模廠實驗，以增進雙級式濕式靜電集塵器的實用性。
奈米微粒的充電及靜電沈降效率的提昇
(2008)
蔡春進
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TSAI CHUEN - JINN
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國立交通大學環境工程研究所
奈米微粒的採樣及控制技術往往需要仰賴奈米微粒的帶電, 但是由於目前單極、單一電極線-圓管型(unipolar single wire-in-tube)微粒充電器內部的微粒靜電損失很多，造成奈米微粒的充電效率不高，因此如何提昇微粒充電器對奈米微粒的充電效率是一個重要的課題。本計畫擬透過理論的模擬及實驗的印證, 設計一個新型的多電極線-圓管型微粒充電器，本設計利用4 條放電電極線增加空氣離子的濃度, 以及利用接地電極圓管內壁上的包覆空氣以減少帶電微粒的損失，藉以提昇奈米微粒的充電量及收集效率。另外由於放電電極線附近有分散空氣，預期微粒將不容易附著在電極線上，因此可以延長充電器的使用時間。乾式靜電集塵器有奈米微粒之去除效率不佳，粉塵負荷於收集板上會降低收集效率，粉塵餅敲落時會有揚塵發生影響收集效率，高電阻係數粉塵容易產生背電暈，以及黏著性粉塵及液滴微粒無法利用敲擊方法去除等多項問題，因此可解決這些問題的濕式靜電集塵器是一個重要的設備。本計畫擬結合新型多電極線-圓管型微粒充電器與平板型濕式靜電收集裝置作成雙級式濕式靜電集塵器，以提高奈米微粒的集塵效率，並在實驗室完成高濃度微粒收集效率的測試, 及利用餐廳的油煙及高科技廠排放之高濃度粉塵完成模廠實驗，以增進雙級式濕式靜電集塵器的實用性。