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土環系教授連興隆 發表淘金奈米磁顆粒 百萬小小兵 淘取工業廢水中有價貴金屬
2015-07-09
回收電路板、晶圓等工業廢水中的貴金屬,將有更簡便又環保作法,國立高雄大學土木與環境工程學系教授連興隆研發「淘金奈米磁顆粒」,只要將其倒入充分混合,顆粒就有如百萬隻「小小兵」,主動找尋貴金屬加以吸附,最後再以脫附劑分離即可得到高濃度的貴金屬濃縮液,過程猶如淘金般神奇。而且「小小兵」不只對金,還有鈀、鉑、銀等貴金屬也都有優良反應,且能重複使用達10次之多。相關介紹影片可見:http://youtu.be/jGpWwuiN5CY。

「淘金奈米磁顆粒」發表自高雄大學土環系教授連興隆主持之「地下水保護及復育實驗室」,與研究助理林岱霖共同開發而成。

連興隆表示,貴金屬被廣泛運用於半導體製程、汽車觸媒轉化器、化學電鍍和觸媒、醫療器材等多種領域,不論是製程中的不良品、廢棄副產品,或是產品使用完畢後都將產生大量廢棄物,也由於含有金、銀、鈀、鉑等貴金屬成分,集中處理獲利相當可觀,如每噸的廢電路板可冶煉出至多1,500克的黃金,龐大商機不言可喻。

目前回收業者多採行「乾式冶煉法」或「濕式冶煉法」兩方式從廢水中回收貴金屬,又以後者可將多種金屬組成分離成單一金屬最被青睞。但除了程序複雜,且需投入大量人力、時間,尤其冶煉過程需添加化學藥劑,等同製造二次廢棄物,倘若後續處理未盡確實,勢必造成環境嚴重影響。

「淘金奈米磁顆粒」使用相對簡單,只要將其外觀無異於平常鐵粉的顆粒粉末倒入含有貴金屬溶液中,充分混合後在常溫下反應一段時間,待反應終止後,利用外加磁場(如強力磁鐵)分離顆粒與溶液,接著加入少量脫附劑反應約10分鐘,即可得到高濃度的貴金屬濃縮液,實驗結果每公克磁顆粒可吸附118.5毫克(mg)金離子,至於使用過奈米磁顆粒,還可重複使用至少10次。

「淘金奈米磁顆粒」之所以能應用於貴金屬回收,關鍵在於有機化合物「官能基(functional group)」,其對貴金屬高度選擇的特性。製程先在奈米磁性顆粒表面複合上1層矽膠,之後「黏」上官能基,加入金屬廢水中,磁顆粒粉末就猶如百萬「小小兵」,主動尋找貴金屬加以吸附。

連興隆強調,這群百萬「小小兵」運用靈活,可隨時調整「任務」,只要改變官能基結構即可,如分批淘取金,或鈀、鉑、銀等貴金屬。此外尚具有低污染、省資源、可再生利用、可回收、對地球環境負荷小、對人體健康無害等優點,符合綠色材料定義及環保趨勢。


【新聞小辭典】

「奈米磁性顆粒」可去除水中污染物,被視為新穎材料,且因顆粒本身帶有磁性,可利用外加磁場回收材料,但對水中的金屬離子並無明顯的移除效果,因此連興隆研究團隊透過「加工」賦予新功能。

工業循環技術如「乾式冶煉法」和「濕式冶煉法」已被廣泛運用回收處理廢水中的貴金屬。乾式冶煉法又稱作物理冶煉或高溫冶煉,廢棄物先經過破碎和分選,接著用焚化爐焙燒以完全去除有機物和水分,再經過研磨後,以高溫熔融的方式高溫分離蒸餾貴金屬和其他不純物質。

濕式冶煉法又稱作化學冶煉,包括酸鹼處理、電解處理、氧化還原、離子交換樹脂、溶劑萃取和化學沉澱等方法,都可以回收液體中的貴金屬離子。濕式冶煉法的處理方法多樣,是將多種金屬組成分離成單一金屬的最佳方法,但同時也是最複雜的方法。
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