硝酸鹽為水體常見之污染物，其對環境造成之危害受到全球的關注，因此環保署對於各產業放流水之硝酸鹽管制日趨嚴格。目前已受到管制規範之產業包含光電業、晶圓製造與半導體業、石化產業、化工產業，管制濃度為50 mg/L。硝酸鹽管制標準之公告與實施，對於上述相關產業勢必產生重大影響。
本文將從以下大綱，就目前之硝酸鹽廢水處理方法與原理進行說明，並針對電化學方法進行介紹。
‧前言
‧硝酸鹽來源及特性
1. 硝酸鹽來源
2. 硝酸鹽特性及危害
‧目前國內、外硝酸鹽的處理技術
1. 生物處理
2. 物理處理
3. 化學處理
(1) 電化學反應機制
(2) 影響電化學處理成效的主要因子
(3) 電化學處理成本分析
‧結論
【內文精選】
台灣地區因早期農業發展迅速，化學肥料過度使用，再加上畜牧廢水、生活污水及工業廢水未經過妥善處置而任意排放至自然水體，導致台灣地區之地表水與地下水源遭受到硝酸鹽(Nitrate)污染，進而影響居民用水的品質。
雖然硝酸鹽對人體並無立即危害性，但當硝酸鹽進入到水體或土壤中，經由生物及化學作用後可能會被還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽對人體的健康則是屬於高危險性的化學物質。因此，當使用受污染水體做為生活用水之水源，硝酸鹽污染存在問題實為重要的飲用水安全考量。
常見水中之硝酸鹽處理技術包括吸附、逆滲透、離子交換、生物脫硝等方法，但都各有其可改進之處，例如成本過高、廢棄物棄置、處理時間過長、占地面積需求較大等問題，因此尋找一個更經濟且有效率的處理方式就成了刻不容緩的議題。
利用電化學處理系統去除水中污染物，因具備設備簡單、占地面積小、反應時間快速、可將污染物轉化為無害物質、所需的操作及維護費用不高等優點，因此電化學處理方法在未來實屬一個有潛力之水處理技術。
目前國內、外硝酸鹽的處理技術
生物處理、物理處理及化學處理為目前常見處理水中硝酸鹽的技術方法，敘述如下。
3. 化學處理
化學處理方法概分為兩類。第一類是以添加不同的試劑來還原水中硝酸鹽，例如零價金屬。第二類是以電化學方式還原水中硝酸鹽，由外部提供電源的方式破壞水溶液原本的反應平衡，並促使氧化還原反應進行。電化學法為利用氧化還原方式，來達到去除硝酸鹽的目的。藉由陰極釋放出電子讓硝酸鹽得到電子後，硝酸鹽會進一步還原成亞硝酸鹽、氨氮跟氮氣等中間產物。反之，陽極表面會吸引電子，讓氨氮氧化成硝酸鹽、亞硝酸鹽跟氮氣。
(1) 電化學反應機制
利用通電方式所產生的陰極電場釋放出來的電子，可讓反應器中（圖一）的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽、氨氮跟氮氣。還原物質的中間產物取決於硝酸鹽所接收到電子的多寡，最終大多會產生氨氮或氮氣，這要看反應槽裡的反應路徑朝哪個方向前進，其中硝酸鹽反應路徑並不容易掌握，當電子供應過快或過多時會朝向生成氨氮的路徑。硝酸鹽接受電子之還原路徑如圖二所示。
圖二、硝酸鹽之還原路徑
(3) 電化學處理成本分析
電化學處理系統之設置成本為平均每噸廢水約新台幣1.5~2萬元，系統操作平均耗電量約0.15~1.5 kWh/m3，電極板消耗量約20g/m3。電化學處理法與傳統化學處理方法中，電費、藥劑費及電極費用等三項操作成本比較如表一，顯示電化學處理法操作成本較低。而電化學處理系統成本遠低於零價金屬處理系統，由此可證明…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
表一、電化學處理方法與傳統化學處理方法操作成本之比較
作者：陳慶隆、胡伯瑜 、蔡翼澤／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」391期，更多資料請見下方附檔。