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VOL.52 廠務季刊 先進封裝廠零排放技術鑰徑_磷酸廢水資源化

研究方法

2.3 熱蒸發提濃 含磷廢水處理流程設計上分為兩階段，第一階段為將
磷酸分離純化，而第二階段為將純化之磷酸提濃至再
提濃程序是藉由熱將廢水中的水變為蒸汽而留下污 利用濃度，此研究架構設計如圖3。
染物來去除水分的方法，可從溶液中回收有用的副
產品或降低廢水的量體，各種熱蒸發系統中若加熱
3.1 電透析純化磷酸廢水之處理效能試驗
產生的二次蒸氣不再利用而直接送至冷凝器去除之操
作程序，屬單效蒸發；而為充分利用蒸氣熱能，多 電透析模組組成包含一個核心模組、一個電源供應器、
改採串連數個蒸發器，使蒸氣熱能得以多次利用提高 三台蠕動幫浦，及磷酸、原水、極室液儲存槽各一個，
熱能利用率，稱之為多效蒸發；利用機械能將二次 三隔室分別獨立循環，有效膜面積為 7cm*17.5cm，
蒸氣再壓縮升溫做為系統本身的加熱源的系統稱為 將雙極膜(B)/ 陰離子交換膜(A)/ 雙極膜(B)之排列構型
(Mechanical Vapor Recompression, MVR)，其中各 成 1unit，組成及膜排列方式如圖4。
熱蒸發系統也常搭配抽真空使沸點降低而達減少能耗
2+
的目標。 以提濃磷酸濃度≥ 10wt% 及 Cu 含量≤ 1mg/L 為
指 標， 研 究 unit 數 (1、5unit)、 掃 流 流 速 (1.4、
文獻中提到一般工業上常藉由蒸發器將低濃度磷酸提 7cm/s)、電流密度 (30、50mA/cm )、電解液濃度 (0.2
2
高到工業級濃度磷酸，H. Müller-Steinhagen 提出 、0.3M) 及不同廠牌的等相關操作參數對效能之影響，
工廠端常利用多級殼管式蒸發器將稀磷酸的濃度提高 探討最佳之操作參數。
到 52‒55 wt% [13] ；Behbahani 指出由於粘度和腐蝕
的限制雖未採用多效蒸發，但使用串聯進料的並聯操
3.2 熱蒸發法提濃試驗
作，將磷酸濃度由 30% 增加 55% P 2 O 5 ；而 Pandit
說明 70% P 2 O 5 的磷酸是透過蒸發器在接近 200℃的
設置處理量 1 公升/日之玻璃蒸發實驗系統 ( 圖5)，取
溫度下濃縮 54% P 2 O 5 而製成的 [14] 。
約 500mL 純化後磷酸蝕刻液於 1,000mL 球體玻璃容
器中，容器內壓力以真空泵浦控制於 19.3kPa，測試在
而目前業界已有不少實際應用熱蒸發處理技術濃縮廢
水份蒸除過程中，純化磷酸蝕刻液沸點溫度變化情形，
水的案例 :
以此結果來評估將 10% 磷酸濃縮至 60-70% 需使用之
蒸發方式及熱源，並將提濃樣品交付再利用廠商評估。
2015 年，友達公司龍潭廠歷時 5 年含開發研究評估及
工程施作後，陸續開始測試運轉台灣首例大型廢水處
理 MVR 蒸發系統，成功的達成了廢水零排放的目標。

而國內空壓機製造廠商富盛公司也自行研發出減壓蒸
發系統，在復盛三重廠進行場域驗證，將每月原本會
產生 15 桶廢水，蒸餾濃縮後僅剩 1 桶，不僅廢水減
量，大幅節省原本處理成本。

2022 年，台灣美光公司同樣也成功利用減壓蒸發技
術將銅廢水濃縮 10 倍後產生可再利用之硫酸銅廢液。

各種熱蒸發技術使用組合應用廣泛，主要是在進行系
統流程設計時應依照水質特性與處理目標選用適合之
處理技術，以得到符合成本效益的結果。

圖 5：玻璃蒸發實驗設備

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