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成大游鎮烽團隊讓毒電池變為改善環境的助手

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【台南訊】乾電池是民生必用品,但是廢棄乾電池的毒性物質卻是環境的殺手,對人體和環境都有害,成功大學地球科學系特聘教授游鎮烽和博士後研究員涂耀仁,以硫酸亞鐵溶解廢電池的錳和鋅,萃取之後並且經鐵氧磁體程序,成為磁性奈米吸附劑,應用於汙染防治,吸附水中的砷、鎘、鉛等物資效果極佳,讓有毒廢棄物轉為汙染的吸附劑,成為具有經濟效益的廢棄物再生料。

游鎮烽教授和涂耀仁博士完成的「以廢錳鋅電池產製奈米級吸附材移除有害物質之研究(Conversion of waste Mn–Zn dry battery as efficient nano-adsorbents for hazardous metals removal)」,刊登於有害物質期刊( Journal of hazardous materials),該期刊是Engineering Civil土木電機學門排名前二名的期刊,極有學術地位。

涂耀仁博士表示,台灣每年大約要處理8000噸以上的廢棄乾電池,傳統的處理方式是以掩埋或焚化等乾式的處理,成本不低,而且萃取出來的重金屬純度不高,價值很低;最主要是這些廢棄的乾電池的重金屬對人類、生物及環境都有害,若不謹慎處理,會對生態環境造成嚴重浩劫。

游鎮烽教授和涂耀仁博士團隊發展的廢乾電池處理技術,簡單、快速,並且針對市面上數量最多的錳鋅電池為主,錳鋅乾電池內部主要元素組成為錳(Mn)、氧(O)、鋅(Zn)、碳(C),含量分別是41.0%、40.6%、15.3%、3.1%;研究團隊希望能將含量最多的錳鋅萃取回收再利用;研究以硫酸(H2SO4)為主要溶劑,硫酸亞鐵為還原劑。

經過多次研究測試,以廢乾電池3公克為例,硫酸濃度3M,硫酸亞鐵添加量12公克,反應時間30分鐘條件下,廢乾電池溶解率可達96%以上,極具效率並且有效萃取出錳鋅液狀,再經過鐵氧磁體程序,製成奈米級的錳鋅鐵氧磁體,可以做為廢水處理的吸附劑。

過去游鎮烽教授的實驗室,長時間進行廢水重金屬處理,因此這次也以錳鋅鐵氧磁體做為重金屬的吸附劑,經過實驗證明,在酸性及中性環境下錳鋅鐵氧磁體,對砷(As)有極佳的吸附移除效能,不到10分鐘的時間內,即可有效的將液相中的砷吸附移除達95 %以上,尤其在酸性(pH 3.3) 的條件下,60分鐘內吸附移除效率更可達99.99 %以上。

再者,錳鋅鐵氧磁體也對鎘(Cd)及鉛(Pb)有極佳的吸附力,由於鎘(Cd)及鉛(Pb)在水中多以陽離子型態存在,因此在鹼性條件下(pH 11.6)有較佳之吸附效能,實驗發現不到10分鐘的時間內,即可有效的將液相中的鎘(Cd)及鉛(Pb)吸附移除達99 %以上。

游鎮烽教授團隊現已成功建立實驗室規模的廢乾電池處理技術平台,藉由酸溶解及鐵氧磁體程序架構的資源化流程,不僅提供了廢乾電池的可行處理方法,也提供了一套完整的資源化技術產製高飽和磁化量之錳鋅鐵氧磁體,除了大幅提升應回收廢棄物資源再利用比率及應回收廢棄物有害物質回收比率,更有效提升回收廢棄物再生料的價值。
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