電子、電鍍、金屬加工及顏料等工業製程會排放大量含銅廢水，因此衍生?多環境問題。流體化床結晶(FBC)技術為能解決傳統混凝沉澱法生成高含水率污泥缺點，並回收低含水率之難溶性鹽類或氧化物結晶顆粒，藉以回收廢水中的重金屬。本研究以200 ppm低濃度含銅合成廢水作為進料，以含鐵成分擔體(support)如實廠副產物顆粒磷酸亞鐵與ND3(?-FeOOH)作為晶種(seed)，利用碳酸氫鈉作為沉澱劑，於FBC反應器中回收銅鹽結晶。利用瓶杯實驗探討FBC之操作條件，結果顯示銅離子會隨著不同pHf，而形成不同的銅鹽沉澱物，包含水藍銅磐(Cu4(SO4)(OH)6．H2O)、鹼式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3)以及氧化銅(CuO)。在FBC系統中，實驗參數包括滯留時間(ts s)、回流口酸鹼值(pHe)、碳酸對銅進料莫爾比([CO3] / [Cu])、截面負荷(LCu)、含鐵擔體物種及擔體顆粒粒徑等。在最適化的操作條件下([Cu] in = 209 ppm pHe = 8 63 [CO3] / [Cu] = 1 21 HRT = 10 9 min L = 0 57 kg /m2?hr Fe3(PO4)2擔體尺寸 = 1 00-1 41 mm 擔體靜床高= 30 cm 擔體浮動床高 = 45 cm)，銅結晶率(CR)與去除率(TR)分別達到93 1 %與99 7 %，出流水銅濃度可降至0 353 ppm。提高進料濃度至[Cu]in = 689 ppm，即提高系統截面負荷至1 97 kg /m2?hr，控制 pHe = 8 2±0 7、[CO3] / [Cu] = 1 4 ± 0 2等條件下，其CR可達89 %，TR約為99 7 %。此外，以進料[Cu]in = 400 ± 10 ppm，兩種含鐵顆粒在相對應的最佳化條件下操作240分鐘，可達7 36 mg-Cu/g的銅批覆量，兩種含鐵擔體的銅披覆量差異不明顯。 最後，在FBC產品鑑定方面，由顆粒外觀顏色可發現實驗前後有很大的差異，經由SEM分析結果可了解產品顆粒內外部為相異結晶結構的產物。結晶顆粒的XRD分析結果為非晶相(Amorphous phase)之鹼式碳酸銅(Cu2(OH)2CO3)。另一方面，以EDS和Mapping可證實銅鹽批覆於含鐵化合物之擔體上。
Synthesis of bimetallic Cu/Fe using fluidized-bed crystallization
宗彥, 吳. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis