从工业过程排放之废水、废气内回收高价值产品的方法很多,但转化效率高不高、转化成品纯不纯才是重点。由中兴大学环境工程系卢明俊特聘教授领导的团队,投入 5 年时间开发出独步全球的先进流体化床结晶技术,能相对简单地萃取出各种高纯度结晶物,且常温常压下即可进行此反应,所得物无论回收还是再利用皆非常方便。
过去,工业废水回收转化最常见的方法是化学沉淀,其次为结晶技术,然而传统结晶技术生成之结晶粒普遍为“异质结晶”、纯度偏低,卢明俊教授举例,1 吨废弃工业污泥得花 2 万元处理,但其中可能 70% 都是水。
于是研究人员开始思考如何让废水中的重金属、废气中的二氧化碳等物质在转化过程中得以均质结晶、提高纯度,最终,团队成功开发出独一无二的流体化床均质结晶技术,从水中去除重金属所萃取之结晶物含水度仅 5%(相当于 95% 纯度),由于纯度大幅提升,非常有利于后续回收与再利用。
研究团队于科技部现场展示了一台小型流体化床反应器,简单来说,归功于团队开发出特殊分段比例的反应器,可以让废水中的重金属如:钙、镁、铁、铝、铜、镍、锌、铅、钴等均匀流动循环、碰撞相黏,就像岩石行星从小颗粒不断碰撞黏合成大天体一样,只需往反应器中添加正确浓度的结晶药剂如:碳酸盐、磷酸盐或草酸盐等,就可结合废水中重金属转化出碳酸铜、碳酸钙、磷酸铵镁、磷酸镁钾等结晶颗粒。
▲ 小型流体化床结晶反应器与各种结晶物。
且研究人员表示,结晶物呈现的各种颜色(如首图)都是它们自身色彩,团队并未对结晶物进行染色作业;此外,反应器混搅时间越久、结晶颗粒也就越大(见下图红色箭头比较)。
▲ 如果混搅时间不同,相同结晶物的颗粒大小也不同。
还有,萃取出来的结晶物沥干后基本上便不会再溶于水(见下图),沉淀速度也快,有利于后续回收、再利用或贩售原物料获利等用途。
▲ 萃取得出的重金属结晶物不再溶于水、沉淀速度快。
卢明俊说,该技术目前主要应用于回收废水中的重金属,但也可扩及回收水中的氮、磷(比如优养化水质),或吸收烟囱排放的二氧化碳再以此技术转换成碳酸钙。目前团队已建造实厂且投入运营,实体反应器高达 12 米,不过碍于与企业签订保密条约,团队并未透露配合的光电业者。
(图片来源:科技新报)
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