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VOL.52 廠務季刊 新世代的廢硫酸回收處理系統開發

式⑴

式⑵

表 1：各種常見酸性化學品之解離常數一覽表
2.4 硝酸、鹽酸對於不銹鋼之損害機制研究
物質名稱 化學式 Ka
8
鹽酸 HCl 10 不鏽鋼之所以不生鏽，主要是表面會形成一層厚度
1-3nm鉻-氧-氫氧根結合的鈍化膜。但氯離子與鈍化膜成
2
硝酸 HNO 3 10
分中氧或氫氧根發生置換反應，生成氯化鹽類，而硝酸
磷酸 H 3 PO 4 10 -2.12 則為鈍化膜之生成有促進之效果。目前硫酸銨結晶系統
大多為不銹鋼，我們詢問原廠。其建議硝酸耐受濃度小
-3.18
氫氟酸 HF 10
於2,000ppm，而鹽酸則為40ppm，兩者相差50倍之多。
-4.75
醋酸 CH 3 COOH 10
-7.5
次氯酸 HOCl 10

研究方法
2.2 應用雙氧水之催化劑種類探討

在尋找新催化劑前，首先要先了解催化反應機制以及
3.1 硝酸法之可行性研究
再生硫酸之應用場合，並考慮催化劑對廢硫酸高腐蝕
之耐受性等幾個因素，依此歸納出催化劑應具備低揮 為驗證文獻中之反應機制是否適用於廢硫酸中雙氧水
發、低解離、低析出以及高機械強度等特性。 之去除，我們在實驗室中組了一套實驗設備以進行驗
證，並驗證最佳之操作參數。( 如圖3 所示 )。
目前應用於雙氧水之催化劑種類共計有金屬鹽類 ( 氯化
亞鐵、亞硫酸氫鈉、CuS、MnO 2 )、貴重金屬(Pt)、酵素、 實驗樣品則取自廠區之廢硫酸 (60% 硫酸、3% 雙氧
活性碳以及無機酸 (HCl) 等幾大類，但可以符合催化劑 水 )，實驗之控制因子為反應初始溫度、硝酸添加量；
之要求條件以具低解離性且低揮發性的非金屬催化劑最 分析項目則為反應前後之雙氧水 & 硝酸之濃度、反應
為接近。我們透過文獻查找以及化學品特性，鎖定硝酸 後之排氣中物種濃度以及反應中之溫度，表2為分析
2 8
這個化學品，其解離常數 Ka 為 10 較鹽酸小很多(10 )， 項目、方法以及所需儀器之一覽表。
後續將展開可行性之評估以及反應機制之驗證。

2.3 硝酸在廢硫酸中之反應機制探討

透過文獻查找，雙氧水(H 2 O 2 ) 與硝酸(HNO 3 ) 兩者反
應後產生 NO 2 ( 如式⑴所示 )，而 NO 2 則在有氧的條
件下，與 H 2 O 2 繼續反應後又變為 HNO 3 ( 如式⑵所
示 )，如此 HNO 3 、NO 2 相互連鎖反應，實為催化反
應機制。不過上述的反應式，HNO 3 或H 2 O 2 都是在
水溶液之條件進行反應，而非在含硫酸之環境，因此
後續將透過實驗來驗證廠區的含有雙氧水的廢硫酸亦
或遵守上述之反應 ? 圖 3：實驗設備示意圖

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