[发明专利]重金属回收装置及其用途

说明书

本发明提出一种重金属回收装置及其用途，其可应用于现有的任何一种废水处理系统内。此重金属回收装置于组成上仅包括：盛有电解液的反应槽、至少一导体、一半导体材料、至少一金属还原电极、以及一光源提供单元。使用本发明的重金属回收装置之时，只需将含有重金属离子的废水注入电解液之中，再令光源提供单元产生光束以照射半导体材料。如此操作，由半导体材料内部的电子电洞对所释出的多颗电子与电洞会提供一氧化力与一还原力，使得废水内的重金属离子于该金属还原电极之上还原成为一金属膜。

技术领域

本发明关于水污染防治与废水处理的技术领域，尤指可应用于现有废水处理系统内的一种重金属回收装置及其用途。

背景技术

印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)为各式电子产品、电器装置及家电设备所不可或缺的重要零组件。随着电子产品、电器装置及家电设备的不断推陈出新，印刷电路板的制程也跟着变得复杂；并且，在印刷电路板的制造过程中使用了多种原物料，包括含铜基材、酸性蚀刻液、碱性蚀刻液、及有机溶剂等。同时，电镀与金属表面处理也经常被应用在印刷电路板的制程中。可想而知，专门生产印刷电路板的工厂必定会产生大量的工业废水。并且，研究资料指出所述工业废水之中经常含有镍、铜、锌、镉、铅、铁、锡等重金属。

目前，现有的去除工业废水所含有的重金属的处理方法包括：沉淀法、还原法、吸附法、离子交换法、膜分离法、与电化学法。氢氧化物沉淀法是比较常用的化学沉淀处理技术，其是含有重金属的废水中加入碱进行中和，使金属离子生成不溶于水的氢氧化物并沉淀。然而，肇因于各种重金属离子沉淀析出都有其最佳pH范围，太高或太低的pH值都会影响氢氧化物沉淀法的处理效率。另一方面，应用还原法处理废水时，须先投入还原剂进入废水内，以将高价重金属离子还原成微毒的低价重金属离子；接着，通过碱化沉淀的方式自废水中去除重金属。常见的还原剂包括：硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、二氧化硫、铁屑等。

再者，吸附法是利用吸附剂的独特结构吸附去除废水中的重金属，常见的吸附剂有活性炭、膨润土、沸石、粉煤灰。实际的废水处理数据指出，吸附法具有诸多缺陷，包括：投资较大、处理费用高、污泥产生量大、与处理后的水难以稳定达标排放。此外，离子交换处理法是使用离子交换树脂及适当的萃取剂，将废水中的重金属萃取出来。然而，离子交换树脂的制造复杂及高成本成为离子交换处理法的最主要的实务应用缺点。

另一方面，电透析技术为膜分离法的一种，将其应用处理电镀工业废水，经处理后的废水可以回收使用。含Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Cr⁶⁺等金属离子的废水都适宜用电透析处理。使用电透析系统处理各种废水时，系统内的离子交换膜可能会因化学反应的作用，造成薄膜表面结垢及损坏等问题，影响处理效果。高压脉冲电凝系统(High VoltageElectrocagulation System)为新一代的电化学水处理设备，对于水中的铬、锌、镍、铜、镉、氰化物等物质有显著的处理效果。但是，电化学法最大的缺点是废水处理的成本较高。

总的来说，现有的去除工业废水所含有的重金属的处理方法皆具有高处理成本的主要缺陷，同时这些处理方法也无法直接地自废水中回收重金属。有鉴于此，本案的发明人系极力加以研究创作，而终于研发完成本发明的一种重金属回收装置及其用途。

发明内容

现有的去除工业废水所含有的重金属的处理方法皆具有高处理成本的主要缺陷，同时这些处理方法也无法直接地自废水中回收重金属。有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种重金属回收装置，其可应用于现有的任何一种废水处理系统内。并且，此重金属回收装置于组成上仅包括：盛有电解液EL的反应槽、至少一导体、一半导体材料、至少一金属还原电极、以及一光源提供单元。使用本发明的重金属回收装置之时，只需将含有重金属离子的废水注入电解液之中，再令光源提供单元产生光束以照射半导体材料。如此操作，由半导体材料内部的电子电洞对所释出的多颗电子与电洞会提供一氧化力与一还原力，使得废水内的重金属离子于该金属还原电极之上还原成为一金属膜。