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變頻器在工廠純水系統節能之研究

為了解決RO 擴充 四轉的問題，作者高春德 這樣論述：

摘要許多公司在初期建廠時的設備運轉容量是以產能營運目標做為規劃指標，但隨著產能提升的同時，當初建置的運轉設備必須跟著進行擴充。設備擴充計畫帶來的問題非常繁雜，除了廠房空間限制之外，首當其衝的就是電力契約容量提升問題，近來經濟部能源局開始提倡能源管理，廠務同仁必須針對廠內的電力使用設備提出節能改善方案並符合能源局的要求，既然提到了節能，不得不提到變頻器節能在工業上的應用，也就是說以變頻器作為系統改善方案已經是非常普遍了。因此，本論文將以艾克爾先進公司廠務純水系統為研究對象，研究具有變頻器的水泵浦之節能效益，以及如何使具變頻器之泵浦節能效益提升。本論文將變頻器應用於純水系統水泵浦，利用前段2.2

KW與3KW的原水泵浦以及前段7.5KW的RO泵浦，再進行其他配套措施可使變頻器節能效益提升。本論文利用2.2KW泵浦以變頻器運轉加上泵浦規格提升及管徑放大，節電率可達53%，另外利用7.5KW泵浦以變頻器運轉加上傳統RO膜更換成低壓RO膜，節電率可達61%。關鍵詞：變頻器，泵浦，RO膜，節能

倍半矽氧烷改質氧化石墨烯應用在聚醯亞胺奈米複合材料、聚醯胺醯亞胺奈米複合材料及超級電容器之電極材料的製備與其性質之研究

為了解決RO 擴充 四轉的問題，作者徐盛耀 這樣論述：

本論文旨在探討倍半矽氧烷-氧化石墨烯複合材料應用於奈米高分子複合材料與超級電容器的可能性，因此，本論文的研究目的主要有二：一、以連續式一鍋法製備倍半矽氧烷接枝於氧化石墨烯表面的倍半矽氧烷改質氧化石墨烯，並將改質的氧化石墨烯作為奈米補強材料，成功地製備改質氧化石墨烯/可溶性聚醯亞胺奈米複合材料和改質氧化石墨烯/聚醯胺醯亞胺奈米複合材料，並進而探討倍半矽氧烷改質氧化石墨烯對奈米複合材料的結構、機械性質及熱性質的影響。二、利用氣溶膠噴灑造粒法製備超級電容器之正負電極的電極材料-還原石墨烯(AS-rGO)與錳氧化物-還原石墨烯(MnOx-rGO)複合材料，除了探討倍半矽氧烷對AS-rGO的表面形態及

電化學特性的影響外，並將氣溶膠噴灑造粒法製備的電極材料組裝成超級電容器，以及量測超級電容器的電化學特性。連續式一鍋法合成倍半矽氧烷改質氧化石墨烯的第一階段反應乃利用BF3MEA作為triethoxysilane之水解與縮合反應的反應觸媒，BF3MEA可以促進aminopropyl triethoxysilane與vinyl triethoxysilane之水解與縮合反應，成功合成倍半矽氧烷。由FT-IR光譜圖及29Si NMR光譜圖檢測本方法製得的倍半矽氧烷之結構為非晶型結構，且是由open-cage及ladder-like結構組成。一鍋法之第二階段反應則利用第一階段反應得到的中間體-含胺基官

能基的倍半矽氧烷進行環氧官能基的開環反應及羧酸官能基的酸鹼中和反應，倍半矽氧烷會分別與氧化石墨烯的環氧基及羧酸官能基反應而順利接枝於氧化石墨烯表面，由SEM與TEM相片可以明顯觀察到倍半矽氧烷覆蓋於氧化石墨烯表面。由於氧化石墨烯於溫度150 oC以上時會有含氧官能基熱裂解的問題，因此將合成的倍半矽氧烷改質的氧化石墨烯(SQ@GO)於150 oC預先進行熱處理，則熱處理後的氧化石墨烯(TSQ@GO)可改善含氧官能基熱裂解的問題，由TGA curve及XPS光譜圖可以明顯得知：於TGA curve中可觀察到，熱處理過的TSQ@GO之重量維持率高於氧化石墨烯與SQ@GO； XPS光譜圖則可得知含氧官

能基的濃度大幅下降。觀察萬能試驗機測試後的斷裂樣品，其破壞面的表面形態顯示TSQ@GO於SPI/TSQ@GO奈米複合材料中呈現良好的分散性和相容性。當添加量增加至10.0 wt%時，未觀察到再堆疊及凝集現象，而且也未觀察到孔洞的產生，因此證實TSQ@GO可降低氧化石墨烯因熱裂解而形成孔洞的問題。再者，當SPI/TSQ@GO奈米複合材料中TSQ@GO的添加量為2.0 wt%時，SPI/[email protected]的抗拉強度為86.73 MPa，斷裂伸長率為20.97 %；與純聚醯亞胺薄膜相比較，抗拉強度增加29 ％，而斷裂伸長率更大幅增加207 ％。　相對地，TSQ@GO/聚醯胺醯亞胺奈米複合材料中TS

Q@GO的添加量為2.0 wt%時，抗拉強度與斷裂伸長率分別為89.61 MPa 和36.66 %，比純聚醯胺醯亞胺薄膜分別高出21 ％與160 ％。於熱學性質方面，其玻璃轉換溫度及熱膨脹係數也獲得小幅度的改善，其熱膨脹係數約下降18 %；TSQ@GO/聚醯胺醯亞胺奈米複合材料於電氣性質方面，則保持良好的絕緣特性，添加量為3.0 wt%以下之表面電阻皆大於1014 Ω。由氣溶膠噴霧造粒法製備的倍半矽氧烷-氧化石墨烯複合材料以微波輔助水熱法提升還原程度，並於3 M NaOH水溶液中進行水熱法以去除倍半矽氧烷-氧化石墨烯複合材料的結構中的倍半矽氧烷，即可製得超級電容器之負電極的電極材料(AS-rG

O)。由SEM可觀察得到:AS-rGO的表面形態會隨倍半矽氧烷的添加量而產生變化，結果由SPrGO的皺褶球(crumpled ball)轉變為rGO-SQ-50的片狀結構。另外，未經微波輔助水熱法處理的SPrGO的工作電壓為-0.2 V〜0.8 V，而AS-rGO的工作電壓則可擴充至-1 V〜0.8 V。當以工作電壓-1 V〜0 V測試AS-rGO-20與AS-rGO-50的半電池特性時，AS-rGO-20與AS-rGO-50於掃描速率5 mVs-1的比電容值分別為111.7 F g-1及118.0 F g-1。以氣溶膠噴霧造粒合成的MnOx-rGO奈米複合材料的最佳燒結溫度為500 oC，其

平均粒徑介於64-85 nm之間。比較MnOx、MnOx-rGO-2與MnOx-rGO-3的電化學特性，MnOx-rGO-2與MnOx-rGO-3於掃描速率5 mV s-1的比電容值分別為183.1 F g-1及161.2 F g-1，而MnOx的比電容值則為162.2 F g-1。雖然MnOx-rGO-3的比電容值與MnOx相近，但比較CＶ圖可發現含有還原石墨烯的MnOx-rGO-3其電化學特性優於MnOx。　　利用AS-rGO與MnOx-rGO可成功組裝成不對稱超級電容器，其電池電壓可達2 V。於2 A/g的定電流充放電測試中，經過10,000次循環的ASC1550有優異的電池電容保持率（

≈下降2 ％內），表現出良好的充放電可逆性，且其於電流密度為1 A/g時，最大能量密度和功率密度則分別達到16.6 Wh kg-1和1.052 kW kg-1。