【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。
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。
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。」