許展瑋、杜子邦、呂健瑋、洪煥毅 / 工研院材化所
全球產業正加速邁向資源循環與永續製造，廢棄物的高值化利用成為市場關注重點。針對電鍍廢水中金屬污染問題，本技術提出創新解方：採用奈米孔洞玻璃材料(NaPoGlass)，有效捕捉廢水中銅或鋅等金屬離子，並轉製為具抗菌功能的高值材料。此一轉化流程，不僅提升重金屬再利用效率，更回應COVID-19後全球對抗菌產品攀升的市場需求。透過「廢水→資源→功能材料」的技術鏈，實現從污染治理到功能應用的價值創造，展現高度的技術可行性與產業應用潛力。
【內文精選】
NaPoGlass捕捉電鍍製程廢水中抗菌金屬資源
1. A廠商焦磷酸系銅製程廢水應用
A廠商以水五金電鍍加工為服務項目，產線製程中的鍍銅水洗段每天產出約8噸的焦磷酸銅水洗水，水中銅濃度則依工廠每日製程與鍍件量而異，平均約落在19.1 ppm。經系統設計後，該股水體被獨立引流至NaPoGlass處理系統，如圖三，此系統主要包含三個處理單元：
①一組活性碳管柱，用以去除水中有機物；
②四組NaPoGlass吸附管柱，採用「一用三備」設計，有效吸附水中銅離子；
③一組砂濾裝置，用於攔截懸浮物質。
經處理後的水中金屬濃度降為0.5 ppm，可符合廠內回用製程標準，且該系統已累積提供再生回用水超過4,000噸，如圖四。
圖四、A廠商廠內焦磷酸銅水洗水經NaPoGlass系統處理後銅濃度變化與累計水回用量
飽和汰換下的NaPoGlass管柱，以感應耦合電漿光學發射光譜儀(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry; ICP-OES)鑑定NaPoGlass材料中所吸附的銅含量，其比例落在15 wt%，相當每100公斤的NaPoGlass材料可捕捉回收15公斤的銅金屬資源。
2. B廠商硫酸銅系製程廢水測試
為提升水中金屬資源再利用效益，廠商規劃導入NaPoGlass系統進行低濃度銅離子的吸附捕捉，並進一步將飽和汰換後的含銅吸附材料轉製為具抗菌機能之無機粉體，實現資源高值化再應用。目前在實驗室公斤級下驗證此股混合的低濃度銅製程廢水，經NaPoGlass吸附處理後銅濃度可從252 ppm降至0.03 ppm，整體去除率達到99.9%以上；同時導電度也降低約60%，如表二。觀察NaPoGlass材料與銅製程廢水吸附前後的外觀顏色變化，如圖五，材料經吸附銅離子後，由白色逐步變成水藍色；而原本呈淺藍色的廢水則變為透明無色，顯示銅離子已大幅去除。進一步取管柱上端飽和材料樣品並分析銅濃度為15.1%，顯示吸附效果良好，具備作為無機抗菌機能粉體應用材料的潛力---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖五、B廠商金屬製程水經NaPoGlass吸附處理的外觀變化差異
★本文節錄自《工業材料雜誌》464期，更多資料請見下方附檔。