- 論文題目: 應用微波電漿技術資源化廢棄電路板中的樹脂

- Doi: 10.6840/cycu202100220

- 摘要: 

    電漿技術在環境廢棄物處理的應用相當廣泛，尤其是在處理廢棄物中的有害物質。然而，在使用助熔劑進行玻璃化的應用時，電漿技術因為能耗高而使得處理費用相對昂貴，但對於難處理的廢棄物，如何在成本效益的考量下，找到一個適用於電漿技術的低成本助熔劑，實現循環經濟理念是非常重要的。
    本研究針對微波電漿系統，利用鳳螺、九孔、豬骨、牛骨以及雞骨等常見廢棄物製備低成本之助熔劑，並對此以及商用助熔劑進行特徵分析，評估去除PCB廢樹脂中的有害物質之效益，此外，實驗設計透過Taguchi方法獲得最佳之反應時間、微波功率、氣體流量、氣體種類以及助熔劑比，並進一步針對各參數進行更細部研究，且研究亦針對環境效益及經濟效益比較優劣勢及可行方案進行SWOT分析。除電子廢棄物外，研究也針對吸附了重金屬的水芙蓉以及布袋蓮等水生植物，進行微波電漿處理，並高值化成光觸媒的應用潛力進行研究。
    實驗結果顯示，以混合貝殼粉末當助熔劑處理PCB廢樹脂，對廢樹脂衍生的苯以及甲苯其降解效率可分別達到98.8%以及100%，在添加較高比例貝殼粉末助熔劑的廢樹脂，其金屬以及類金屬的安定化性能達到96%，並在最終產物中產生碳酸鈣晶體，證實其對金屬及類金屬的固化功效。高含量的助熔劑(鳳螺、九孔、石英砂以及石灰石)以1：2比例添加到廢樹脂中，實驗結果顯示具有較佳的玻璃化效能，在成本的考量下，以食物廢棄物製成之助熔劑更具有經濟效益，應用SWOT分析低成本助熔劑的開發，共可獲得12種不同策略。此外，透過Taguchi試驗，使用1公克石英砂混合之樣品，在氮氣流量為9 LPM、微波功率為1200瓦特以及10分鐘的熱解實驗下，對鋅濃度可得最佳去除效率99.72% （0.21 ppm)，顯示最佳反應時間為10分鐘，與其他實驗參數相比其更為關鍵因素。
    對水芙蓉以及布袋蓮進行之電漿實驗結果顯示，砷、鎘、同、鉻、鈷、鎳、鉛以及鋅等元素去除效果很好，其濃度均小於1.4 ppm。其經過電漿處理後製成活性碳在酸性藍的吸附實驗結果顯示，其可達到175.57 mg / g的降解效率，添加雞骨廢料和經過電漿處理後製成的活性炭，降解效率分別為139.41 mg / g和142.23 mg / g。在可見光之光催化實驗下，摻有雞骨廢料和豬骨的光觸媒，對氮氧化物的去處效率分別達到81％和63.3％。以微波電漿設備利用豬骨廢材所製成之助熔劑協助處理PCB廢樹脂，最終產物的成分分析顯示，使用8 mol/L的硫酸可以從廢PCB中回收700 mg/L的銅，從廢樹脂中回收4720 mg/L的鋅，因此，雞/豬骨與石英砂和玻璃/碎玻璃的結合顯示其對廢樹脂和PCB的玻璃化具有優異的效能。
    綜合上述，以微波電漿設備添加低成本之助熔劑，在廢樹脂的玻璃化、安定化以及稀有元素的回收均有不錯的成效，透過合適的策略選擇可實際應用於實場中。另外，樣品添加貝殼粉末以及廢骨廢料的助熔劑，經過電漿再處理後，殘留物可再利用於吸附和光催化反應，符合循環經濟之理念。

關鍵詞: 吸附、光催化劑、循環經濟、助熔劑、惰性化、安定化、微波電漿、樹脂、玻璃化