興大團隊開發獨家流體化床結晶技術,可從廢水提取各種高純度重金屬結晶

作者 | 發布日期 2021 年 12 月 01 日 14:30 | 分類 尖端科技 , 材料 Telegram share ! follow us in feedly


從工業過程排放之廢水、廢氣內回收高價值產品的方法很多,但轉化效率高不高、轉化成品純不純才是重點。由中興大學環境工程系盧明俊特聘教授領導的團隊,投入 5 年時間開發出獨步全球的先進流體化床結晶技術,能相對簡單地萃取出各種高純度結晶物,且常溫常壓下即可進行此反應,所得物無論回收還是再利用皆非常方便。

過去,工業廢水回收轉化最常見的方法是化學沉澱,其次為結晶技術,然而傳統結晶技術生成之結晶粒普遍為「異質結晶」、純度偏低,盧明俊教授舉例,1 噸廢棄工業污泥得花 2 萬元處理,但其中可能 70% 都是水。

於是研究人員開始思考如何讓廢水中的重金屬、廢氣中的二氧化碳等物質在轉化過程中得以均質結晶、提高純度,最終,團隊成功開發出獨一無二的流體化床均質結晶技術,從水中去除重金屬所萃取之結晶物含水度僅 5%(相當於 95% 純度),由於純度大幅提升,非常有利於後續回收與再利用。

研究團隊於科技部現場展示了一台小型流體化床反應器,簡單來說,歸功於團隊開發出特殊分段比例的反應器,可以讓廢水中的重金屬如:鈣、鎂、鐵、鋁、銅、鎳、鋅、鉛、鈷等均勻流動循環、碰撞相黏,就像岩石行星從小顆粒不斷碰撞黏合成大天體一樣,只需往反應器中添加正確濃度的結晶藥劑如:碳酸鹽、磷酸鹽或草酸鹽等,就可結合廢水中重金屬轉化出碳酸銅、碳酸鈣、磷酸銨鎂、磷酸鎂鉀等結晶顆粒。

▲ 小型流體化床結晶反應器與各種結晶物。

且研究人員表示,結晶物呈現的各種顏色(如首圖)都是它們自身色彩,團隊並未對結晶物進行染色作業;此外,反應器混攪時間越久、結晶顆粒也就越大(見下圖紅色箭頭比較)。

▲ 如果混攪時間不同,相同結晶物的顆粒大小也不同。

還有,萃取出來的結晶物瀝乾後基本上便不會再溶於水(見下圖),沉澱速度也快,有利於後續回收、再利用或販售原物料獲利等用途。

▲ 萃取得出的重金屬結晶物不再溶於水、沉澱速度快。

盧明俊說,該技術目前主要應用於回收廢水中的重金屬,但也可擴及回收水中的氮、磷(比如優養化水質),或吸收煙囪排放的二氧化碳再以此技術轉換成碳酸鈣。目前團隊已建造實廠且投入運營,實體反應器高達 12 公尺,不過礙於與企業簽訂保密條約,團隊並未透露配合的光電業者。

(圖片來源:科技新報)

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