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以廢止廢 保麗龍淨化重金屬廢液
新知
第1735期
以廢止廢 保麗龍淨化重金屬廢液
2020-11-04
【記者鍾晨沅綜合報導】永續議題已是全球科技研究的趨勢,國立清華大學於10月29日配合永續發展週舉行「SDGs專題論文海報競賽」。當中,清大化學系學生團隊專題「以廢止廢白循環再利用」成功奪得銀牌,團隊將保麗龍製成一種新型淨水劑,可用於淨化如半導體砷廢水等重金屬廢液。 國立清華大學學生團隊成功研發將保麗龍轉換為環保新型高效的淨水劑。 圖/清大化學系學生團隊提供保麗龍為常見的塑膠原料,在自然界無法被微生物分解,是千古不化的垃圾,且由於其質量小、殘餘價值低,不容易進行循環回收再生。自塑膠發明以來,人類已向海洋排放了10億噸的垃圾,而在這些懸浮於海洋的微型塑膠中,體積佔比最大的即為聚苯乙烯,也就是「保麗龍」。國立臺灣海洋大學海洋生物研究所教授黃將修表示,海洋汙染經由食物鏈逐層累積,人類食用海產時會對健康有害。研究團隊透過循環綠色創新技術,將回收的廢棄保麗龍先以環保溶劑溶解,並讓其在氣密(註1)及無氧狀態下,經連續式微流體反應系統(Continuous Microfluidic Reaction System),進行微量且高效的化學作用,在多個微混合器連續反應後,開發出一種新型的重金屬複合淨水劑——磺酸聚苯乙烯(SPS)。註1:氣密為不漏氣,防止氣體的進入或破壞作用。 廢棄保麗龍經連續式微流體反應系統,可製備成重金屬複合淨水劑SPS。圖為示意圖。 圖/清大化學系學生團隊提供 進入5G無線通訊時代,砷化鎵複合物半導體會大量應用於手機等電子設備。然而,在生產砷化鎵晶片的同時,會產生許多高濃度重金屬砷(As)的廢液。團隊成員胡育豪表示,SPS是一種帶有聚苯乙烯結構的強效型陽離子吸附劑,在強酸、強鹼的溶液中皆相當穩定,與絮凝劑(註2)、沉澱劑(註3)混合後,可作為工業廢水新的處理技術。 註2:絮凝劑用於水處理時,除去水中懸浮物質。註3:沉澱劑用於加速溶液中固體物質的析出。 SPS淨水劑可過濾砷化鎵半導體的製程廢水,首先將廢水中的重金屬從溶解的離子形態,轉變成難溶性化合物沉澱,再經由SPS淨水劑吸附、交換處理,即可高效淨化重金屬廢水。團隊成員林岩廷表示,經過實驗發現,此淨水劑對砷與其他劇毒物質的去除率高達99.9%,對其他五種重金屬離子(註4)則可達96%以上。註4:銅 (Cu2+)、鉻 (Cr3+)、錳 (Mn2+)、鎘 (Cd2+)、鎳 (Ni2+)。 國立清華大學團隊成功利用SPS淨水劑處理工業製程廢水。圖為示意圖。 圖/清大化學系學生團隊提供對於研究成果,胡育豪補充,SPS為一種環保新型高效的淨水劑,不會產生任何有毒害的物質,未來可與淨水處理工廠的常規技術結合。在不改變現有設備與不增加附屬設施的情況下,強化與拓寬淨水流程,大幅降底淨化成本。林岩廷也補充,目前保麗龍的處理方式通常為掩埋或焚化,前者無法被生物分解,後者又可能釋出毒性物質,團隊研究已有效達成「以廢減廢」的理念,期望未來能建構永續循環的模式,並創造最大的經濟效益。 
健身器可淨化空氣 盼提升運動意願
新知
第1685期
健身器可淨化空氣 盼提升運動意願
2018-10-24
【記者孫佾妘綜合報導】在室外運動擔心空氣品質差,在室內運動又易感悶熱。為提升室內運動品質,國立雲林科技大學工業設計研究所師生研發出具空氣清淨效果的系列健身器,利用使用者運動的動能趨動裝置,使空氣通過淨化濾網,讓人即便在悶熱壅擠的室內運動也可享受乾淨流通的空氣。 「具有淨化空氣效果的深蹲健身器」運用類似打氣幫浦的原理將空氣注入濾網。 圖/蕭伃廷提供台灣地處東北季風下風處,現正進入秋冬空污季,空氣品質在中南部特別不佳。該項作品指導教授、雲科大工設系教授蔡登傳說:「空氣不好還去運動,運動的人的肺就是活的空氣清淨機,所以很多人就不敢出去運動。」創作者、雲科大工設所學生蕭伃廷也表示,為了解決室外空氣不佳,民眾外出運動意願低落的問題,而發想出具空氣清淨效果的健身器理念。該系列作品最初由「具有淨化空氣效果的深蹲健身器」開始,後改良出「自行車健身器驅動的空氣清淨機」。蕭伃廷談到,這是為了配合多數上班族的使用習慣,相較於深蹲器,自行車會更容易上手。深蹲器17日在波蘭國際發明展獲得銀獎,而自行車也在今年烏克蘭國際發明展中獲得金獎與特別獎。 「自行車健身器驅動的空氣清淨機」在今年烏克蘭國際發明展中獲得金獎與特別獎。  圖/蕭伃廷提供關於健身器的運作原理,蕭伃廷解釋,自行車靠著內部的渦輪風扇產生氣流,穿過濾網以淨化空氣,再讓淨化過的空氣透過弧形引導管吹向運動者,以達到降低運動者體溫的效果。而深蹲機主力是幫浦,使用者以像是打氣的方式,讓空氣透過濾網淨化室內空氣。 「自行車健身器驅動的空氣清淨機」原理是運用內部的渦輪風扇產生氣流,穿過濾網以淨化空氣,並產生可降溫的氣流。  圖/蕭伃廷提供雖然該項作品目前仍停留在概念階段,蕭伃廷說;「但因為它原理簡單,要實際成形也是沒問題的。」同時他也表示,未來有計畫繼續研發系列空氣清淨健身器材,並和廠商合作,讓更多人方便使用,無論是在健身房或是擺放在家。蔡登傳認為,概念必須實體化才能幫助到人,「這樣設計才可以產生力量。」就讀國立政治大學教育學系的周冠甫曾在家中擺放健身器材,他認為,自己外出運動的意願會受當下空氣品質而影響,「空氣很差的時候我覺得出去運動沒有太多實質意義,雖然身體運動到了,但也吸進一堆廢氣。」平時會上健身房運動的政大歐洲語文學系學生謝炘宥,則對空氣清淨這項功能沒有太多想法,反而對吹風降溫很感興趣。謝炘宥說:「我用跑步機時沒有風扇真的會熱死,所以如果可以藉由運動驅動風扇滿好的,還可以省下能源。」
「藻間」淨化汙水 望解農工衝突
新知
第1667期
「藻間」淨化汙水 望解農工衝突
2017-11-29
【記者廖翊庭綜合報導】11月彰化地方法院檢察署查獲溪湖鎮一處電鍍廠涉嫌偷排廢水,危害當地民眾健康。為解決中南部電鍍工廠排廢水汙染農田灌溉水源的問題,中華大學建築與都市計畫學系學生陳毅庭、薛嘉鈞研發「藻間」(Organism Purification Device),以淨化重金屬汙水、調節工廠環境等功能,使工廠排放水也能灌溉農田。 生物絮凝反應器「藻間」設計理念從最原始的農業生產到工業生產之間在地域上的衝突為出發,目的為解決水質問題。 圖/陳毅庭提供日常中民眾習以為常的鬧鐘、金屬裝飾、家電零配件、鑰匙等「閃亮細節」,都是經由「電鍍」而來,而整個彰化縣就是電鍍的大本營。其中,頂番婆地區更是工廠一級戰區。彰化本身無汙染處理管道,所有生活用水、工業廢水、農田灌溉皆於洋仔厝匯流排放,工業用地與農田雜亂錯落,重金屬汙染使農田不適合種植糧食。陳毅庭與薛嘉鈞發現農工兩大生產領域相衝突的問題,便著手設計「藻間」。藉由生物絮凝反應器,寄生於工廠與水源間的建築手法,同時改善工廠汙染空間。陳毅庭說明,生物絮凝反應器是置於淨化容器建築裝置裡,利用微生物技術,經由細菌、真菌、藻類等微生物發酵、提取、精製而得的水處理劑,能調節光、淨化金屬廢水。「藻間」外型參考顯微鏡下的藻類狀態及樣貌,覆蓋於工廠上方。當汙水流過時,運用生物化學法,經由離子交換作用,使重金屬離子被藻類等生物細胞吸附,改變工廠生產汙水程序以達到水質淨化,希望藉此改變生產觀念以及農工之間衝突。 「藻間」外型參考顯微鏡下的藻類狀態及樣貌,覆蓋於工廠上方,改變工廠生產汙水程序以達到水質淨化。 圖/陳毅庭提供「藻間」獲得全國智慧綠建築設計創意競賽金獎。薛嘉鈞表示,由於缺乏生物相關知識,經過蒐集大量論文及數據、與教授討論之後才完成設計,從基地調查到設計構想共費時兩個半月,其材料以及淨化方式皆經過評審認證。陳毅庭表示,希望未來將此理念實體化,並從單一工廠與農田擴展至整個都市,也會嘗試改良其尺寸為都市家具尺度進行操作,使藻間系統可應用於不同型態的建築。  
創新APP 監測水質沒問題
新知
第1666期
創新APP 監測水質沒問題
2017-11-22
【記者劉蘭辰綜合報導】國立成功大學團隊於2017國際基因工程生物機械競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM )發明「NO problem」獲金牌與最佳環境計畫設計(Best Environment Project)雙料大獎。團隊著眼於台南當地養殖漁業水源問題,用創新技術找出方針並從國際337支隊伍中脫穎而出。 「NO problem」就台南當地養殖漁業水源問題,用創新技術找出方針獲2017iGEM金牌與最佳環境計畫設計雙料大獎。 圖/林鉦諺提供NO problem分為小船偵測器、調控槽與手機應用程式(Mobile Application,APP)。小船搭載酸鹼值測定器、溫度計,以及最重要的硝酸鹽偵測儀,林鉦諺表示,當水中硝酸鹽濃度過高時,小船便會傳送訊號至APP,提醒漁民開啟調控槽淨化水質。「調控槽利用大腸桿菌轉化硝酸鹽成有益魚隻生長的榖醯胺酸,有效減少水中99%的硝酸鹽。」林鉦諺解釋,如此便可減少地下水使用,同時淨化廢水。 「NO problem」分為小船偵測器、調控槽與手機應用程式,可減少地下水使用,同時淨化廢水。 圖/林鉦諺提供根據行政院農業委員會漁業署民國104年漁業統計年報,台南在產量、產值、養殖面積皆為全台之冠。第三屆百大青農郭俊瑋有多年龍膽石斑養殖經驗,他表示,漁民會定期檢測魚塭酸鹼值與亞硝酸鹽濃度,因為過高亞硝酸鹽會使生物吸氧能力下降中毒死亡。快樂鱻友善農漁產銷售平台創辦人王鼎元則指出,目前業者多用試紙來監控水質。「硝酸鹽則比亞硝酸鹽有害,但用試紙檢測起來費時又不準。」林鉦諺解釋,No problem不但精確判斷水質且減少人力檢測成本,省時省力。 根據行政院農業委員會漁業署民國104年漁業統計年報,台南在產量、產值、養殖面積皆為全台之冠。 圖/劉蘭辰攝iGEM為合成生物學國際競賽,每年在波士頓由麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)主辦,競賽隊伍多為大專學生,分為11大類別,隊長巫明擇表示,團隊今年參與環境組,最後從60組中雀屏中選。「因為我們的作品完整度很高。」硬體設計成員李芯瑋指出,團隊今年共有20位成員,相較其他隊伍有較多理工學院背景學生,才能將創新生物機制實際結合硬體設備,發揮解決問題的最佳效果。研究近一年,「決定研發走向是最困難的步驟。」李芯瑋表示團隊曾參訪成大安南校區蝦類疾病控制與遺傳育種中心、基隆養蝦場與台南蔡虱目魚魚塭,不斷修改方向才能因應市場需求。此外,不同生物對硝酸鹽的承受度不同,所以未來團隊或許會依據使用者需求,設計不同濃度感測能力的小船偵測器。
都市種樹不利空污稀釋 ?台學者:利大於弊
新知
第1609期
都市種樹不利空污稀釋 ?台學者:利大於弊
2015-11-27
辛亥路二段的綠色隧道。圖/蘇奕菲攝【記者蘇奕菲台北報導】人們普遍相信城市中的樹木能淨化空氣、減緩汙染,然而英國伯明罕大學(University of Birmingham)大氣科學系教授羅伯‧麥肯錫(Rob MacKenzie)8日在網路媒體「Quartz」投書指出,樹木雖然可以捕捉空氣中的汙染沉積物、吸收二氧化碳;但卻可能阻擋空氣流通,未必能改善空氣品質。樹木會阻擋氣流?學者見解不同麥肯錫的推論參考結合諸多實驗和數據,包括英國班戈大學(Bangor University)能源、自然資源和地理學研究員強‧格拉格(John Gallagher)對城市氣流的論述。格拉格的研究指出:「光是一棵樹就有可能阻擋氣流」,樹木和建築物一樣,會打壞風的結構、降低風速,並擾亂氣流。格拉格認為樹木會阻擋高空的乾淨氣流流入低空,使得空污濃度不易稀釋。道路兩邊茂盛樹木形成的綠色隧道,雖然美觀,但可能造成溫室般的環境,不利汙染物質釋出。台灣大學森林環境暨資源系教授郭幸榮認為麥肯錫的論述太過於簡化問題;影響空氣的因素很多,必須參考天氣、地形、建築物和汙染源等。不過,他也認同格拉格對於綠色隧道的推論。他指出,綠色隧道不應該建設在車流量大的道路。行道樹之間應保持適當距離,樹冠不要觸碰,空氣才能更加流通。台大大氣科學系教授徐光蓉則認為,台北路樹的數量不足以阻擋氣流,只有榕樹枝葉茂密,較有可能阻擋。她指出,城市地面空氣溫度較低、上方空氣較暖和,根據熱空氣上升、冷空氣下降的原理,容易造成上下方空氣不流通。路樹有助於減緩地面降溫,反而可以促進空氣流動。台灣學者:都市種樹利大於弊徐光蓉強調「公園是城市的肺」,城市中綠樹帶來的好處多於壞處,除了淨化空氣,也能防落塵和降低噪音污染,她呼籲政府廣植樹木,「有空間就種」。郭幸榮也認為,總體來說,樹吸收的碳比排放得多,「都會區一定要有樹。」東海大學景觀系助理教授吳佩玲呼籲,政府種樹應選擇多元樹種,她表示政府經常因為方便,整排路樹全數種植單一種類,這樣容易造成樹木傳染疾病、壽命減短。
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