以垃圾焚化廢棄飛灰改質奈米孔洞材料應用於氟廢水回收高值螢石再利用技術
- 工程科技研究所｜洪肇嘉 老師
- 2024年2月23日
- 讀畢需時 3 分鐘
已更新：2024年3月24日
主持人｜洪肇嘉
共同主持人｜蔡正國、Hui-Lin, ONG
將原垃圾焚化爐飛灰為一種有害事業廢棄物作為廢棄資源，含有高濃度氯離子之關係無法作為再利用材料，本研究利用超音波物理機制協同固液萃取方式，在超音波高頻率震波下有助欲將固體含氯離子萃取至液態溶液中，達到90%以上氯離子去除效率，在超音波高頻震波過程中除了打氯離子去除外同時創造奈米孔孔洞材料，具有高比表面積特性，固本研究成功將垃圾焚化爐飛灰開發有價值奈米孔洞性複合材料，此材料將作為流體化結晶床載體，應用於在流體化結晶床反應系統之載體，同時回收半導體含氟廢水製備高價值氟化鈣(再生螢石)，此再生螢石可作為鋼鐵廠助熔劑或氫氟酸製造原料使用，故本研究技術為一種達永續資源與環境保護雙重效益。
計畫與合作場域聯結說明
本計畫從垃圾焚化爐飛灰開發之奈米孔洞性複合材料作為流體化結晶之載體，在實驗利用所配置含氟水溶液，能夠有效將水中氟離子濃度去除至15mg/L 以下符合放流水標準，同時具高結晶率形成氟化鈣再生螢石。因此，本研究為了能夠實現產業化應用場域，取得實際半導體含氟廢水驗證，本研究將此實際半導體含氟廢水應用於所建立之流體化結晶床作實務場域小量驗證，結果發現在實際半導體含氟廢水中具有高回收螢石效益其產品純度達80%以上達到鋼鐵產業助溶劑至少78%純度之標準，故回收場域可鏈結含氟廢水產生之工廠如半導體、光電產業，將回收之高純度螢石鏈結鋼鐵廠所需作為助溶劑，再利用場域為鋼鐵廠或氫氟酸製造廠。
計畫結合教學創新推動機制與教師社群營造
本計畫結合綠色材料課程導入實務研究案例，導入零廢棄觀念將過去以往所不用或堪用之物質從廢棄物觀念，引導學生重新認識廢棄資源，這些所謂廢棄資源透過重新設計與技術創新，轉化為其他產業所需的原物料，即可達到延長材料生命週期外亦可減少過度開採，降低環境生態衝擊。
本計畫更於馬來西亞王惠玲 教授作課程交流，分享其研究如何從農業廢棄資源經重新設計轉化為奈米纖維材料，在課堂上學生能夠吸取新的知識，在未來研究領域有助於建構新的思維，體認萬物是無價之寶透過創新技術又能將原廢棄資源再度重生，達到資源永續循環之零廢棄目標。
執行成果
本計畫導入綠色材料課程，探索利用廢棄資源轉化原料替代材料，主要方向，利用垃圾焚化爐飛灰再利用中孔性奈米材料應用於流體畫結晶床技術同時從半導體含氟廢水回收高純度螢石，此螢石可以作為提煉氫氟酸原料及煉鋼廠助熔劑，未來建構產業共生循環互利生態園區。
執行內容:
邀請馬來西亞 玻璃市大學 王惠玲教授 於10/23日 研究所綠色科技課程 演講技術交流。
邀請馬來西亞 玻璃市大學 博士生 Nur Atirah Afifah Binti Sezali 赴本實驗室進行二個月短期交流。
將研究成果與本校2023年產學研發成果發表，更吸引與會來賓關注。
預期成果或未來可能規劃
本計畫所開發的奈米孔洞材料作為流體化異質結晶系統載體同步回收氟廢水，可製備高純度氟化鈣(螢石)綠色材料，預期成果產品提供第三工業煉鋼廠所需之原料或提高氟化鈣純度至95%以上可作為工業氫氟酸製造業原料，均為目前國際相當重視綠色產品議題，使得所開發之先端技術與綠色材料不僅具有新穎性，研究成果更能符合產業需求，可帶動國內永續經濟發展。
本研究未來規畫進一步解析專利佈局，將此成果建立專利技術未來能連結產業相關合作，未來規劃發展其更高值化產品如氟鋁酸鈉或氟硼酸鈉等再利用產品。
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