以「溶劑萃取－電解採收技術」結合電化學法回收廢水中之銅資源
新知
發布日期: 115 - 06 - 08
銅為現代工業中重要之金屬材料，因具優良導電性與延展性，廣泛應用於電子製程、電鍍產業及電力設備等領域。隨著AI基礎設施對電力需求增加，及綠能產業快速發展，銅資源消耗量持續增加。惟天然銅礦除礦源有限，開採過程的能源消耗及環境負荷也常引發社會爭議，不易擴大開採量；因此近年從含銅廢水及廢液提取銅資源再利用日益受到重視，並持續有更高效與節能的銅回收技術問世。
製造業高濃度含銅廢液常來自電鍍、印刷電路板製程（Printed Circuit Board, PCB）、金屬表面處理及蝕刻等產業，其銅多以二價銅離子（Cu²⁺）形式存在，濃度範圍可由數十 mg/L 至數千 mg/L不等。部分製程中，銅離子亦可能與氨（NH₃）或乙二胺四乙酸（Ethylenediaminetetraacetic Acid, EDTA）等螯合劑形成穩定錯合物，導致難以透過化學沉澱法回收銅，增加回收難度。如何於各種化學成分條件下，均能有效回收銅，已成為最主要的技術課題。
在各類銅回收技術中，電化學回收法（Electrochemical Recovery）為目前較成熟且已具實際應用經驗之技術之一；原理係透過外加直流電（Direct Current, DC），使溶液中之Cu²⁺於陰極表面還原沉積為金屬銅，同時於陽極進行氧化反應，藉此達到金屬回收與廢液減量之目的。相較於化學沉澱法，電化學回收法可直接回收金屬銅，並減少含重金屬污泥產生（成分常為氫氧化銅），近年應用日趨普遍，尤其在含銅濃度高於1,000 mg/L之廢液，在適當電流密度與操作條件下，銅回收率可達90–99%，回收銅純度亦可達99%以上，可作為工業再生原料或金屬精煉原料使用。
然當含銅濃度低於100 mg/L時，因質傳效率下降，電流效率也偏低，直接使用電化學回收法將導致能耗增加，大幅提高操作成本。是以常搭配離子交換樹脂、薄膜濃縮、蒸發濃縮或吸附等前處理程序，產出銅濃度超過1,000 mg/L之濃縮液後再導入電化學回收設備。近年已進一步開發出「溶劑萃取－電解採收技術」（Solvent Extraction and Electrowinning，簡稱SX-EW）用於前述低濃度廢水的銅回收，其原理係利用有機溶劑選擇性萃取Cu²⁺，再經反萃取後將銅離子釋出，導入電化學回收設備，以回收高純度金屬銅。SX-EW技術最早廣泛應用於礦業，近年亦逐步應用於部分高濃度金屬廢液資源化領域，其優點為高選擇性與高純度回收等優點，然涉及有機溶劑操作、設備投資及操作成本較高，目前在事業廢水處理端的使用尚屬起步。
由上述說明得知，有效的銅回收系統需要整合多種技術，以及不同濃度廢液之分流回收，方可使銅回收效率最大化，兼顧回收效率、操作成本、放流水品質以及降低含銅污泥產生量，減少金屬原料損失及廢棄物處理成本，提升整體資源循環效益。未來隨著環境部「資源循環零廢棄政策」推動，以及市場對金屬資源需求持續增加，事業應關注高效率、低能耗及高純度之銅回收技術發展，進一步提升工業資源循環利用效益與減碳效益。
