【記者徐嘉璟綜合報導】鋁擠工廠用鹼液清除模具中的殘留鋁渣後，會產生大量具汙染性的含鋁廢鹼液，廠商往往需付出高額處理成本。有鑑於此，國立高雄大學應用化學系團隊發明「線上純化溶鋁程序」，運用鎂化合物改良回收鋁的效率，並將廢鹼液回收再利用，盼能促進綠色、循環經濟。此發明於6日獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。 國立高雄大學應用化學系學生顏煜昇、蘇毓婷和林謙（左起）組成團隊「精靈煉水」發明「線上純化溶鋁程序」，獲「2020全國循環創新競賽」的循環綠色創新主題優勝。　圖／蘇毓婷提供一般鋁擠工業會將鋁放入模型，擠壓出特定形狀的鋁製零件，但製作完畢後，模具的邊角會留下鋁殘渣。高大應化系特聘教授蔡振章解釋，為了洗淨殘渣，工廠會先用氫氧化鈉鹼液溶出模具內的鋁，形成含鋁廢鹼液，接著加入硫酸，利用酸鹼中和反應，形成硫酸鋁。此舉雖能排除廢鹼液中的鋁離子，卻會降低廢鹼液的酸鹼值，使鹼液無法回收再利用。除破壞鹼度的問題外，由於硫酸鋁為易溶於水的電解質，會導致處理後的廢液仍存有過量的鋁，而不符合排放標準。為了保留鹼度並有效清除廢鹼液中的鋁離子，高大應化系學生蘇毓婷表示，團隊先控制溫度和時間，製備不同於市售的鹼性硝酸鎂（註1），以其代替硫酸加入含鋁廢鹼液，得到不溶於水的水滑石，提高除鋁效率，並維持回收後的廢液鹼度。藉此，工廠能回收利用廢鹼液，減少新鮮鹼液的使用量和成本，同時實踐環保理念。註1：一般市售硝酸鎂為酸性。而水滑石是一種具高價值、多用途的奈米材料，可用於塑膠添加劑、反應催化劑等。蔡振章補充，原先利用硫酸除鋁得到的硫酸鋁，每公斤僅價值約新台幣40元，至於一公斤的水滑石則可賣約4300元，收益增加百倍。蘇毓婷表示，團隊亦利用微胞自我組裝法（註2），使鎂離子、鋁離子等微小粒子可自行聚集，形成規則排列、價值較高的純相水滑石。註2：微胞自我組裝法是一種常見的奈米材料合成方法。在適當的反應條件下，如溫度、時間，使小粒子不需外力，就能自行聚集形成具有規則結構、週期性的排列。 團隊利用硝酸鎂和水熱反應，成功將含鋁廢鹼液（左）回收並分離為再生鹼液（中）和水滑石（右）。　圖／蘇毓婷提供另外，團隊也考量工廠運作的安全性，因此使用水熱法（註3）於不鏽鋼釜內進行除鋁流程，蘇毓婷說：「團隊使用水熱法將反應溫度設定於100度以下。」因反應溫度低，釜內隨高溫產生的水蒸氣壓力較弱，可避免壓力過大產生爆炸，降低操作的危險性。此外，團隊發明提升含鋁廢鹼液的回收率，藉此節省廢液儲存的空間，也減少外漏污染的疑慮。註3：水熱法指以水為溶劑，加入反應物後，在一定溫度和壓力下，於密封的容器進行化學反應。此方法的優點為反應溫度較低、步驟簡單，並較易控制產物的理想配比及結構形態。團隊先於廢鹼純化設備（左）進行水熱反應除鋁，再利用奈米材料過濾設備（右）將水滑石與再生鹼液分離。　圖／蘇毓婷提供喬泰鋁業營業部吳小明（化名）表示，含鋁廢鹼液具有腐蝕性，因此工廠建有儲存槽管理廢液，需耗費大量成本，團隊發明若能減少廢液，可減輕管理壓力，他樂觀其成。目前，團隊技術已進入專利審查階段，蘇毓婷表示，希望未來能改良此次發明，「解決含有不同離子種類的廢水，製備不同的奈米材料。」

【記者楊采翎綜合報導】飲用完的汽水鋁罐除了回收，竟然還可以改善環境汙染。國立中興大學土壤環境科學系教授鄒裕民與助理教授劉雨庭偕同國家同步輻射研究中心與國內外多所大學，利用鋁罐開發新實驗技術，降低水中砷濃度，為砷汙染處理添新招。鋁罐解毒為氧化還原反應原理，將隨處可得的鋁罐剪成小碎片，加一道溶液提高其酸鹼值至微酸性，待鋁離子沈澱後，即可同時吸附並移除五價砷。最後搭配砂濾床，短時間內將含砷的沉澱物從水中移除，過濾出乾淨的水。鋁罐取得容易且可取代昂貴的零價鐵及化學藥劑。和現行在地下設置零價鐵反應牆相比，以氧化移除砷的處理方式成本較低。然而台灣砷汙染案例已於1960年代普及自來水系統後大量減少。據行政院環保署最新土壤及地下水汙染整治網資料顯示，全台目前有兩筆公告為砷汙染的場址，一筆是金瓜石廢煙道；另一筆是在彰化與台中交界的工廠，鄰近烏溪流域。台中市環保局許專員表示，目前工廠砷汙染已在廠內控管，無汙染外流問題，但大肚土壤砷濃度本來就偏高，環保局將會持續追蹤。鄒裕民表示，台灣目前宜蘭及台北關渡土壤仍有砷含量過高及西南沿海地區抽地下水養殖漁產的問題，若不當清淤或豪大雨來時，底泥中的砷有再釋出的可能，砷的毒害仍有可能藉由食物鏈來影響人體健康。目前台灣主要利用地下設置零價鐵反應牆控制砷汙染。台灣處理砷汙染技術成熟，鄒裕民期望這個低成本實驗能推廣到開發中國家，例如孟加拉。孟國約有3至7千萬人受到砷毒害，但政府沒經費接自來水管改善砷汙染，此技術將提供他們一個低成本處理選項。

【記者吳盈蓉綜合報導】「手機沒電了！」是很多現代人日常生活中遇到的麻煩，往往須花上數小時才能完成充電。6日工業技術研究院（Industrial Technology Research Institute, ITRI）與美國史丹佛大學（Stanford University, Stanford）發表共同研發的新型鋁電池，它的充電過程只需約一分鐘，並突破了傳統鋰電池易爆炸的缺點。史丹佛大學化學系教授戴宏杰表示：「過去所開發的鋁電池不是電壓過低，就是循環壽命過短。」這款新型鋁電池改善過去實驗中無法多次重複循環運用與電壓不足的問題，可以在重複充電達7500次後，仍不會耗損能量。相較於鋰電池只能有約1000次循環使用，此款鋁電池在持久性上表現亮眼。團隊成員、史丹佛大學化學系學生麥可・安格爾（Michael Angell）提到：「最讓我驚豔的是，這項研究成功結合電池的能量密度與超級電容器（supercapacitor）的功率密度。」此款鋁電池運用材質相當柔軟的薄型石墨作為材料，因此可以任意彎曲，而不會影響電池放電。研究團隊在放電時於電池上鑽孔，刺穿使電池內容物外洩後及影響供電，安全性受到保障。工研院團隊成員、博士林孟昌表示：「研究選材方向基於材料的蘊藏量與能量密度，鋁元素是地殼蘊藏量第一，且能量密度僅次於鋰金屬。過去近30年來從事鋁離子電池研究的失敗在於選錯陰極材料與沒釐清楚工作原理。」這款新型鋁電池是由鋁金屬作為陽極，石墨作為陰極。石墨優良的導電性與在三維空間具有龐大表面積的特點，即能大幅縮短電池充電時間。林孟昌提到，工研院原本利用氧化釩及奈米碳管作為鋁離子電池的陰極材料，作品即將完成之際，卻發現氧化釩為無效的陰極材料，這使研究陷入了低潮。但之後在一次偶然的實驗中，團隊發現了石墨為極佳的陰極材料。林孟昌說：「曾經只想做階段性的研究，但戴教授堅持不讓步，鼓勵團隊並說：『普通或是卓越，這是你們的選擇（Be Ordinary or Be Extraordinary, your choice）』。」這句話直到現在仍令他印象深刻。目前這款鋁電池的電壓為2伏特，仍比目前智慧型手機鋰電池普遍電壓為 3.7 伏特或 4 伏特低。戴宏杰提到：「如果需要更高的電壓，可以透過串聯來達成。我們現在也致力於提升相關效能，在過去六個月的研究中已有相當大的收獲。」他同時表示，他們與工研院研究團隊目前正在合作研發耗能更低的20瓦鋁電池，工研院希望能在今年底達成研究目標。