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逢甲大學 環境工程與科學所 李書安所指導 柯偉祥的 奈米粉體逸散因子的探討與控制 （2010），提出小包裝米300g關鍵因素是什麼，來自於奈米微粒、螺旋式下料桿沖填系統、粉體、袋裝、控制、通風換氣率、局部排氣系統。
小包裝米300g進入發燒排行的影片
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Ａ. 沒有買賣就沒有傷害，唯一支持領養
Ｂ. 想買品種動物沒有錯，但要慎選賣家
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奈米粉體逸散因子的探討與控制
為了解決小包裝米300g 的問題，作者柯偉祥 這樣論述：
奈米材料因體積小與表面積大，物質會產生不同於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。隨著奈米科技的發展，人造奈米材料已被廣泛應用在工業上，如：儲能、光電、電腦、機械工具、醫學醫藥、基因工程、環境與資源，與化學工業等產業。但是，近年來毒理學的研究發現，奈米微粒可經由呼吸道轉移至血液及人體的其他器官及神經系統，導致心血管疾病，大腦損害或中樞神經組織損害等。工廠中奈米原料的儲存、搬運、分裝、裝載以及混合的過程，會造成奈米微粒的逸散。為了瞭解影響奈米物質逸散至空氣中的原因以及最適合的控制手段來降低工人的暴露。本研究以螺旋式下料桿沖填系統模擬粉體袋裝下料過程並進行奈米、次微米和微米粉體的逸散特性之研究，並針
對不同通風換氣率及局部排氣系統對裝袋過程中逸散至空氣中的微粒控制效率進行探討與評估。本研究使用電子低壓衝擊器(Electrical Low Pressure Impactor, ELPI)進行奈米粉體在袋裝過程中逸散至空氣中的微粒量測，數據則以粉體產生的微粒數目濃度表示。實驗結果發現八種粉體吸濕率初期皆會隨時間增加而增加，在一個月後的吸濕率範圍在0.24%-4.14%之間。除了8-10 μm二氧化矽外，結果發現奈米粉體吸濕率較次微米與微米粉體高。八種粉體在空氣中逸散微粒的平均總淨電荷，以8-10 μm氧化鋁最高，10-30 nm氧化鋁最低，平均總靜電荷範圍在-724pC-414pC之間。大部分
逸散至空氣中的微粒在大粒徑的部分比小粒徑容易攜帶電荷，且微米粉體逸散至空氣中的微粒總淨電荷偏向帶負電。八種受試粉體的密度大小依序為0.5-1.0 μm的氧化鋁(1.20 g/cm3)＞0.8-1.2 μm的二氧化矽(0.64 g/cm3)＞8-10 μm的氧化鋁(0.56 g/cm3)＞30-50 nm的針狀氧化鋅(0.32 g/cm3)＞30-50 nm的球狀氧化鋅(0.30 g/cm3)＞8-10 μm的二氧化矽(0.11 g/cm3)＞10-30 nm的氧化鋁(0.07 g/cm3)＞10-30 nm的二氧化矽(0.05 g/cm3)。奈米粉體的密度明顯比微米與次微米粉體小。八種粉體種類
逸散至空氣中的微粒平均數目濃度依序為8-10 μm二氧化矽(0.187 #/(cm3*g))＞10-30 nm二氧化矽(0.145 #/(cm3*g))＞10-30 nm氧化鋁(0.143 #/(cm3*g))＞30-50 nm球狀氧化鋅(0.119 #/(cm3*g))＞8-10 μm氧化鋁(0.048 #/(cm3*g))＞30-50 nm針狀氧化鋅(0.038 #/(cm3*g))＞0.8-1.2 μm二氧化矽(0.025 #/(cm3*g))＞0.5-1.0 μm氧化鋁(0.005 #/(cm3*g))。奈米粉體的逸散量大部分大於微米與次微米粉體的逸散量，且粉體的逸散量與粉體的密度呈現
負相關。另外，下料的粉體初始粒徑愈大，逸散至空氣中的微粒粒徑大粒徑所佔的比例也會增加。在形狀方面，球狀的奈米氧化鋅的逸散量是大於針狀氧化鋅。增加下料桿轉速會增加奈米氧化鋁粉體逸散至空氣中的濃度，微粒平均數目濃度由大至小為高轉速(0.250 #/(cm3*g))＞低轉速(0.143 #/(cm3*g))，且逸散至空氣中的微粒，小粒徑比例會增加。增加奈米粉體的下料重量會使得粉體逸散至空氣中的微粒平均數目濃度增加，奈米氧化鋁粉體逸散至空氣中的微粒平均數目濃度由高至低依序為700g(102.17 #/cm3)＞500g(67.11 #/cm3)＞300g(22.06 #/cm3)＞100g(10.36
#/cm3)；奈米二氧化矽粉體逸散至空氣中的微粒平均數目濃度由高至低依序為700g(216.61 #/cm3)＞500g(69.07 #/cm3)＞300g(35.90 #/cm3)＞100g(15.93 #/cm3)，發現粉體的下料重量愈大，下料時間愈長，且微粒濃度的峰值皆出現在下料完畢後。三種奈米粉體在相對濕度25%與65%環境調理儲存後，發現粉體逸散量會隨著濕度增加而減少，10-30 nm氧化鋁粉體、10-30 nm二氧化矽粉體，以及30-50 nm球狀氧化鋅粉體逸散至空氣中的微粒平均數目濃度分別為0.143 #/(cm3*g)與0.028 #/(cm3*g)、0.145 #/(cm3
*g)與0.073 #/(cm3*g)，以及0.119 #/(cm3*g)與0.088 #/(cm3*g)。另外，當容器的開口面積減小，會造成逸散量的增加，主要是下料時在容器內產生的上升氣流將微粒帶出至環境中造成逸散。當包裝袋口與下料口距離增加，粉體逸散至空氣中的微粒平均數目濃度也隨之增加，由於距離增加會造成粉體在下料至容器前就產生逸散，且越接近地面較容易產生紊流造成濃度的累積。採樣點在空間位置的結果發現不論是水平距離採樣或是垂直距離採樣，距離下料設備越近，採集的濃度越高，因為逸散至空氣中的微粒濃度會隨著水平與垂直距離的增加擴散至空間中而被稀釋。粉體逸散至環境中的微粒濃度會隨著通風換氣率的增加
而降低，並加速微粒濃度降至背景濃度的時間與去除效率。另外，當垂直氣罩穢韘b包裝桶上方時，微粒的捕集效率皆能有90%以上的水準，且隨著排氣風速以及對氣罩包覆程度的增加而增加；當局部排氣罩放置在相對於包裝袋的水平位置與45度位置時，奈米氧化鋁粉體在下料過程中逸散至空氣中的微粒濃度會隨著排氣速率的增加而增加，因為當排氣風速增加時，會吸引下料中的粉體逸散至空氣中，造成空氣中微粒的濃度增加。因此，要控制奈米粉體在下料裝袋過程中的逸散，必須從粉體本身特性、設備操作條件、粉體儲存環境、粉體袋裝環境的通風換氣，以及局部排氣系統的影響去做瞭解與規範。