化學技術與應用

化學工程、生物化學、綠色化學、環境化學、核化學

海上漏油事件的處理

海上漏油事件的處理 (Ocean Oil Spills Clean-up)
國立臺灣大學生態學與演化生物學研究所碩士 郭毓璞

電影《怒火地平線》改編自 2010 年墨西哥灣的鑽油平台「深水地平線」(Deepwater Horizon) 的海上公安意外,電影詳實的描述了所屬的英國石油公司以及鑽油平台管理者之間的矛盾以及誤判形勢導致平台爆炸的關鍵決策,事發後即時的救災應變雖然拯救了九成的人命,但隨著鑽油平台事故最後階段的切管封井失敗,也造成了有史以來最嚴重的海上漏油污染事件,據估計 2010 的 4 月到 7 月之間,總共洩漏了 320 萬桶石油,相當於目前全伊朗的單日產量。

雖然台灣附近的外海並沒有鑽油平台,但對於海上漏油事件也並不陌生,除了 2001 年知名的阿瑪斯號貨輪油污事件以外,近年也有過多次砂石船以及貨輪的擱淺漏油事件,2016 年三月的德翔貨輪擱淺於石門外海,九月更因莫蘭蒂颱風的影響,導致中國籍輪船於金門擱淺漏油,都引起許多民眾和環保人士關注。

化學技術與應用
【2016年諾貝爾化學獎特別報導】如何將分子變成機器

【2016年諾貝爾化學獎特別報導】如何將分子變成機器

如何將分子變成機器
林宇軒,曹一允,蔡蘊明合譯

2016年的諾貝爾化學獎頒給了Jean-Pierre Sauvage (索瓦),Sir J. Fraser Stoddart (史托達特爵士),和Bernard L. Feringa (費倫加),這是因為他們開發出了比頭髮還要細上千倍的分子機器,這是關於他們如何將化學分子連結在一起並設計出各種機器,包括微型電梯,馬達以及微型肌肉的故事。

你到底能製造出多小的機器?這是得過諾貝爾獎的費曼(Richard Feynman)在1984年的一個前瞻性的演講中一開始所提出的問題,費曼著名的事蹟就是他在1950年代對奈米科技發展所做的預測。赤著腳,上身穿著一件粉紅色的polo衫,下身是一條嗶嘰短褲,他轉過身來面對聽眾說道“現在讓我們來談談那個製造具有可移動的零件的微小機器的可能性吧”。

芬頓反應與廢水處理

芬頓反應與廢水處理(Fenton’s Reaction & Waste Water Treatment)
國立臺灣師範大學化學系碩士班 洪嘉駿

芬頓反應是英國科學家芬頓 (Henry John Horstman Fenton) 在 1890 年代發明 [1]。所使用的試劑為二價鐵離子 (Fe2+) 和過氧化氫 (hydrogen peroxide, H2O2),其二價鐵離子和過氧化氫在溶液中(通常為水)會反應產生氫氧根自由基 (hydroxyl radical, HO•) 和氧化羥基自由基 (peroxyl radical, HOO•),藉由此反應產生的氫氧根自由基我們可以用來氧化分解來自工廠的排放廢水或化學污泥廢棄物中的有機汙染物,例如除去三氯乙烯(trichloroethylene,簡寫 TCE),以提升放流放水的水品質,降低排放汙染。且使用芬頓試劑的技術在經由改良,提升效率和降低成本後已有多家企業使用來降低排放水的有機汙染物 [1]

鏡像異構物的分離方法(下)

鏡像異構物的分離方法(下)(Separation of Enantiomeric (III))
國立臺灣師範大學化學系碩士班 薛園馨

連結:鏡像異構物的分離方法(中)

V、生物拆分法

此法其原理是利用具有光學活性且十分專一的生物酶只與待分離外消旋混合物其中一種鏡像異構物進行反應7,而另外一種鏡像異構物則不會與生物酶進行反應,反應後的產物與沒反應的起始物物性、化性相差甚大,便可將其分離,得到高光學純度的產物,例如布洛芬 (ibuprofen) 是一種市售的非甾體抗炎藥,1960 年代英國化學家從丙酸中提取出布洛芬,1969 年與 1974 年在英國與美國分別發售,用於止痛、退燒與消炎,以前市售的布洛芬是一種外消旋混合物,只有 (S)-(+)-異丁苯丙酸(右旋布洛芬)有藥性,因此每一藥片都有兩倍劑量的布洛芬((R)-與(S)-form),在化學家的研究下,布洛芬便可以使用動力學拆分法來純化

鏡像異構物的分離方法(中)

鏡像異構物的分離方法(中)(Separation of Enantiomeric (II))
國立臺灣師範大學化學系碩士班 薛園馨

連結:鏡像異構物的分離方法(上)

II、優先結晶法(結晶法):

優先結晶法 (preferential crystallization or resolution by entrainment) 是在工業上最喜歡的方法,其原理是在過飽和的外消旋混合物中加入某單一鏡像異構物晶體作為結晶中心,此時溶液中與此鏡像異構物晶體旋光性質相同的鏡像異構物,便會以此晶體為中心逐漸結晶出來,另一個異構物則結晶的比較慢且少,經過重複多次結晶後便可分離消旋混合物4,如圖七所示。例如在過飽合的外消旋氫安息香 (hydrobenzoin) 甲醇溶液中加入左旋氫安息香當晶種 (seed) 其結晶中左旋氫安息香會佔多數,再經過 15 次再結晶循環後便可以得到光學純度 (optical purity) 97% 的左旋氫安息香,其他如甲基多巴 (methyldopa)、萘普生 (naproxen)、氯黴素 (chloramphenicol) 等藥物亦是用此方法分離,此方法因不用加入額外的拆分劑 (resolving agent),成本低廉且規模可以很大,是第一優先的方法,但缺點是能應用此方法的基質不多。

鏡像異構物的分離方法(上)

鏡像異構物的分離方法(上)(Separation of Enantiomeric (I))
國立臺灣師範大學化學系碩士班 薛園馨

目前醫學上很多藥物都是擁有一個或多個立體中心的化學分子,在這些藥物中,有些藥物的鏡像異構物對人體有強烈副作用,最著名的就是 1953 年德國格蘭泰公司發明的抗妊娠反應藥物沙利竇邁 (thalidomide)(圖一),1956 年販售,但在 1960 年時發現產下畸形兒的數量有不尋常提升,在調查過畸形兒的母親後發現大多都有服用沙利竇邁,最後德國格蘭泰公司在 1961 年 11 月撤回市場上所有沙利竇邁,但在這短短五年期間,造成了上萬名海豹肢症 (phocomelia) 的孩童(圖二)。

生物傳感器

生物傳感器(Biosensor)
國立臺灣師範大學化學系 黃仲楷

什麼是生物傳感器

簡單來說,生物傳感器 (biosensor) 就是一個結合了生物及物理、化學等要素,來偵測生物體內或體外環境化學物質的分析裝置。

主要可以分成三個部分,第一部分是敏感的生物識別元件,可以是生物或仿生材料,一般可以透過生物工程製造,生物傳感器也被稱為生物受體 (bioreceptor),常被設計成能與感興趣的特定分析物作用以產生能被換能器測量的變化。1

化學技術與應用
不需溶劑的紅血球冷凍保存方法

不需溶劑的紅血球冷凍保存方法

不需溶劑的紅血球冷凍保存方法
高瞻計畫特約編譯 林如雲/德州大學分子生物科學研究所馬千惠 責任編輯

編譯來源: Solvent-Free, Ice-Free, Vital! 

科技日新月異,各項發明與發現不斷的出現,影響了世人的生活、生存與生命。例如行動裝置的發明影響了全球人類的通訊方式,人們的學習方式。核能的發明便利了人們的生活,也造成毀滅性的影響。而醫學的創新和精進,讓醫療的方法與工具更精密,使人可以更健康長壽。

奈米碳管透膜

奈米碳管透膜(Carbon Nanotube Membranes)
國立臺灣師範大學化學系碩士班二年級 薛園馨

工業革命後,工廠排放的廢水越來越毒(如重金屬、有毒化學物質等),而舊型水處理 (water treatment) 的設備已不堪使用,因為舊型的設備對病原體的種類、溫度、pH 相當敏感,使得處理效率降低,甚至有些汙染完全無法解決;且舊型水處理的最終手段—消毒水,其主要成分是次氯酸鈉 (Sodium hypochlorite, NaClO),會產生多種副產物(如鹵代酰胺,有致癌的可能性);而消毒水所不能解決的污染我們就束手無策了。而奈米碳管的問世,讓我們有新的選擇來解決飲用水品質與海水淡化的議題。

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