聚乙烯醇偏光膜及製程廢水之循環再生利用：材料世界網

黃楠清、朱哲毅 / 中興大學化學系

本文主要探討因數位化時代興起所導致如PVA偏光膜等消費型電子產品廢棄物大量產生之議題。為杜絕傳統方法利用焚燒廢棄PVA偏光膜所引起碘蒸氣釋放之危害，除了可透過新型技術針對製程廢液進行碘回收之外，直接回收PVA塑料再製亦是解方之一。對於含碘PVA回收料而言，其材料特性可望用於開發新式介孔結構材料；反之，除碘處理的PVA回收料則可再製用於民生材料。簡言之，廢棄PVA偏光膜經循環應用可望轉作為低碳原料，從而推動綠色永續發展。

【內文精選】

PVA偏光膜製程廢棄物減少之可行方案

當今PVA偏光膜製程往往會產生大量工業廢液，特別是來自於染色用之含碘溶液。考量碘元素在地球各元素含量豐富度排名僅第61名，屬於一種資源短缺但不可或缺的重要元素，因此，偏光膜製程產生之含碘廢液極具回收再利用價值。然而PVA偏光膜製程所產終端廢水除了富含碘離子之外，通常也含有硼酸、鉀離子及水溶性有機化合物，早期業界經常採取「凝集法」或「過濾法」等方式，僅藉此將廢液中的有害元素降至環保法規容許值以下，轉換為工業廢水來進行處理和排放，從而減輕對周遭環境的危害。

雖然現行環保法規容許值已逐年趨嚴，意謂著工業廢水排放量有所限制，但無可否認排放工業廢水無論多寡依然會增加環境外部成本；換言之，回收再利用之觀念著實重要。對此，近年來已有企業研發並提出碘回收(Iodine Recovery)的新技術，如採用「電透析法」或「濃縮分離法」，並證實有助於回收含碘溶液中的有價值元素，更符合循環經濟和永續發展理念。以下將介紹兩種新回收技術。

關於電透析回收法，如圖三所示，主要透過電透析裝置在廢液中導入直流電，使碘離子和鉀離子分別朝陽極和陰極移動，並再反應形成碘化鉀，最後以高濃度碘化鉀溶液的形式排出裝置外，以便於完成回收再利用。此種方法能夠有效將廢液中的碘含量從2~35 g/L降至0.5 g/L，同時可提煉出50~150 g/L碘化鉀溶液，成功實現由廢液中提取碘化鉀的高效率分離和回收。隨著持續改良以提高碘化鉀溶液回收濃度，未來將有望推廣至相關離子廢水處理程序。

圖三、電透析回收法製程圖

廢棄PVA偏光膜之回收應用潛力

在談論廢棄PVA偏光膜回收議題之前，筆者欲先概略提點，碳足跡的計算原則需評估產品的各個生產階段，包含：原料採集、製造過程、產品運輸、產品使用及最終廢棄處理。根據研究指出，大多數產品的碳足跡主要來自於原料採集和廢棄物處理兩階段。因此，使用低碳原料來降低碳排放已成為實現淨零碳排的重要策略之一。所謂低碳原料的定義，包括：使用回收材料來增強循環性和可持續性，以及其可減少廢棄物產生。如此一來，將能確保碳的有效回收，並最大限度地減少產品在生命週期中所造成之能源消耗和廢棄物生成。在此前提下，回收再利用廢棄PVA偏光膜具備上述多項特點，若能透過有效回收與再製加工，廢棄PVA偏光膜有望成為生產低碳產品的重要原料之一。下方將分別介紹含碘和不含碘廢棄PVA回收再利用之前景。

2. 不含碘廢棄PVA之應用前景

近年來工研院材料與化工研究所團隊致力於開發一種能夠有效除碘的製程，主要先針對偏光板成分進行特性研究和精密分析，再相應研發出高效萃取方法，其不僅能夠具選擇性且縮短時程地將偏光板中之碘、PVA和TAC等成分萃取出並重新利用，同時兼具降低對環境之衝擊。更為關鍵的是，藉由該項技術不僅可使碘離子萃取率高達99%，同時對於PVA和TAC的回收率也可達到90%以上，對於節約資源與減少廢棄物深具意義。除了對環境維護的積極貢獻外，此項技術也同時為回收PVA高分子之再利用開闢出多項全新應用，例如應用於緩衝材料、包裝材料、阻燃材料、建築材料等諸多領域，如圖六所示，替相關產業之永續發展注入更多元契機。