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    • 专利摘要:
    本發明揭示一種自3C(電腦、通訊、消費性電子)廢液中，製備負載含奈米金屬觸媒之方法，其係以光還原法製備，先將光觸媒材料置入3C廢液中，再施以光照，以製備附載在二氧化鈦光觸媒之多重奈米金屬觸媒。本發明之備製過程除還原3C廢液中之重金屬外，同時氧化廢液中之氰化物，使之轉化為次毒性物質。
    公开号:TW201300168A
    申请号:TW100121123
    申请日:2011-06-16
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Chung-Kuang Yang；Chao-Chin Su；Te-Wei Chiu；Jie-Shin Wu；Yau-Shiun Wu；Fang-Ru Shen
    申请人:Super Dragon Technology Co Ltd；Yau-Shiun Wu；Jie-Shin Wu；
    IPC主号:Y02P10-00
    专利说明:
    由3C廢液製備負載型奈米金屬觸媒之方法
    本發明係關於一種回收金屬的方法，特別是關於一種由3C(電腦、通訊、消費性電子)廢液製備奈米金屬觸媒的方法。
    含貴金屬之3C廢棄物之回收產品包含：廢晶片、鍍金板、錫邊料、銅邊料、銅基板、鋁板、銅箔、廢電腦主機、廢螢幕(顯像器)、廢印表機、廢電腦主機板、廢光碟片、廢儀表、老化液、廢陶瓷電路板、廢電容器、廢電阻等混合廢五金等。為了易於處理，部分之3C固態廢料利用酸液進行溶解，以液體的形式進行下一階段之處理。
    此外，金屬廢液來源尚有：電鍍工廠、印刷電路工廠，以及金屬表面處理工廠等，其產品生產過程使用大量之金屬鹽類，且其所排出之廢水包含大量的金屬離子，例如：銅、鋅、鎳、銀、金與鉑等。
    因此，重金屬廢水之處理與回收的方法，一直係為環保公安上之重要的課題。含金老化液回收流程簡述如下：首先進行鋅粉置換，接著進行沉澱、靜置、過濾以及離子交換，以回收金。其中，隨著進行金離子的還原，廢水溶液中金離子濃度會逐漸降低。然而，當廢液中的金離子濃度過低時，如果繼續進行離子交換程序，會造成成本過高等問題。此外，低濃度金屬離子的廢液也會造成環境污染，無法直接排放。
    因此，如何克服3C廢料廢液的金屬離子成分複雜、酸鹼性強、含有機物質等問題，又能於低金屬濃度環境下反應，同時可降低回收成本。是本發明所欲解決的問題。
    有鑑於此，本發明之目的係提供一種利用3C廢液製備特定奈米金屬的方法，可回收廢液中金屬成分，又可同時製備負載型奈米金屬觸媒。3C廢液包含多種類的金屬離子與氰化物。利用光觸媒還原法，搭配特定波長波段、照光時間、酸鹼值，選擇性還原廢液中的特定金屬離子。其中，除了主要還原廢液中的特定之貴重金屬離子，還可同時還原其他金屬離子，以同時得到負載多重之奈米金屬粒子。此外，光觸媒可同時將廢液中的氰化物氧化，降低廢液毒性。
    本發明之另一主要目的係提供一種由3C廢液製備奈米金的方法。本發明利用光觸媒還原法，搭配特定波長波段，還原廢液中的金離子，使奈米金還原於光觸媒材料表面。其中，除了主要還原廢液中的金離子，同時還原其他金屬離子，以得到負載多重之奈米金屬粒子。
    關於本發明所述的由3C廢液製備奈米金屬的方法，可以藉由以下發明詳述及所附圖式，得到進一步的瞭解。
    為了能更清楚描述本發明所提出之由3C廢液製備奈米金屬的方法，以下將配合圖式詳細說明之。本發明所提出之由3C廢液製備奈米金屬的方法，可選擇性的製備奈米金、奈米銀等等。在本發明中，製備奈米金為第一實施例，製備奈米金屬觸媒為第二實施例，配合圖示作詳細的敘述。
    第一圖為本案之3C廢液來源示意圖。3C廢料經由拆解分類，可區分為化學程序原料與物理程序原料，而化學程序原料又可區分為含金屬的固態廢料與含金屬的廢液。接著，化學程序原料經由廢棄物化學處理程序，產生固體、廢液與化學處理成品。由化學處理程序產生的廢液，係本案所指的3C廢液。此外，由電子業廢料所產生之含貴金屬廢液，皆可稱為3C廢液。一般而言，來源不同的3C廢液中的金屬離子種類、含量與酸鹼值不同。3C廢液中可包含：金離子、銀離子、銅離子、鋅離子、鎘離子、鉻離子、鐵離子、汞離子、鎳離子等。
    光觸媒材料較宜者為二氧化鈦(TiO2)、氧化鎢(WO3)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋅(ZnO)、鈦酸鍶(SrTiO3)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫化鎘(CdS)或硫化鋅(ZnS)等。 第一實施例
    本實施例提供一種由3C廢液製備奈米金的方法。首先，將含有由3C廢料溶下的金屬離子其內含氰化物與光觸媒材料混合，以得到混合溶液。光觸媒材料於廢液中的濃度一般約為1 wt%至10 wt%。更佳者，光觸媒材料濃度為5 wt%至10 wt%。光觸媒濃度越高其還原效果越佳，光觸媒濃度不限定於上述之濃度。
    較宜者，混合溶液進行酸鹼值調整程序，調整該混合溶液酸鹼值為6至14。混合溶液之酸鹼值可不限定於上述之範圍，凡金離子可被還原之酸鹼值範圍皆包含在內。
    接著，提供一波段為250至700 nm的光源照射混合溶液，照光時間約為5至30分鐘，使溶液中金離子還原於光觸媒材料表面。照光時間越長，光還原效果越佳，因此，照光時間不限定於上述之時間。其中，照光光源較宜者為脈衝式光源，且光源亦可為LED等之單色光源、紫外光源、光纖光源等。
    其中，隨著照光時間增長或光源強度增強，奈米金沉澱速率越快，奈米金顆粒大小也隨之增大。其中，除了主要還原廢液中的金離子，還可同時還原其他金屬離子，以同時得到負載多重之奈米金屬粒子。相較於單純負載之奈米金觸媒，同時負載金觸媒與銅觸媒之材料具有較高催化活性。
    如第二圖所示，在照光的同時，光觸媒材料可將氰化物(CN-)氧化成氰氧化物、二氧化碳與氮氧化物，降低混合溶液毒性。 第二實施例
    本實施例提供一種利用3C廢液，選擇性製備特定奈米金屬的方法。特定金屬離子可選自下列之一者：金離子、銀離子、銅離子、鋅離子。
    製備奈米金屬方法如下：首先，混合3C廢液與光觸媒材料，得到混合溶液。光觸媒材料於廢液中的濃度一般約為1 wt%至10 wt%。更佳者，光觸媒材料濃度為5 wt%至10 wt%。光觸媒濃度越高其還原效果越佳，光觸媒濃度不限定於上述之濃度。接著，提供一特定波段的光源照射上述之混合溶液，並藉由控制光源波段、照光時間與廢液酸鹼值(pH)，使光觸媒材料還原其中一些特定主要金屬離子。照光的同時，光觸媒材料亦可同時將3C廢液中的氰化物(CN-)氧化，形成低毒性的氰氧化物、二氧化碳與氮氧化物。本案可有效降低廢液中有機物與金屬離子的濃度，降低廢液毒性。
    其中，照光光源較宜者為脈衝式光源，且光源亦可為LED等之單色光源、紫外光源、光纖光源等。
    於本實施例之一較佳範例，光觸媒材料除了還原3C廢液中一特定主要金屬離子，也同時還原其他金屬離子。因此,可同時製備負載型奈米貴金屬觸媒與附載型多重奈米金屬觸媒。
    於特定酸鹼值範圍，使用全波長汞燈，可還原特定金屬與其他次要金屬成分。於本實施例之另一較佳範例，調整混合溶液酸鹼值為9至10，使用全波長汞燈照光約5至30分鐘，可還原銀離子(特定金屬離子)。其中，混合溶液之酸鹼值範圍不限定於9至10，凡銀離子可被還原之酸鹼值範圍皆包含在內。而照光時間越長，光還原效果越佳。因此，照光時間不限定於上述之時間。奈米銀觸媒具有殺菌效果，搭配其他奈米金屬觸媒，可同時具有多種功能的催化特性。
    於本實施例之又一較佳範例，調整混合溶液酸鹼值為13至14，使用全波長汞燈照光約5至30分鐘，可還原鋅離子(特定金屬離子)。上述之酸鹼值、照光時間不限定於上述之範圍。其中，混合溶液之酸鹼值範圍不僅僅限定於13至14，凡鋅離子可被還原之酸鹼值範圍皆包含在內。而照光時間越長，光還原效果越佳。因此，照光時間不限定於上述之時間。 範例由3C廢液製備奈米金屬的方法
    如第三圖所示，首先，取酸鹼值14的3C廢液(1)與光觸媒(二氧化鈦；P25)粉體，進行混合。調整廢液酸鹼值之後，進行光照射5 min。以離心分離的方式分離樣品，得到粉體與液體。將粉體清洗後，於80℃環境下乾燥。將離心分離後的液體，添加新的光觸媒，重覆上述照射、離心、清洗與乾燥步驟，以觀察照光過程中光觸媒還原金屬的情況。樣品編號(I)Au-253.7-pH 7係指酸鹼值7的廢液(1)，利用253.7 nm紫外光源照射。樣品編號(II) Au-253.7-pH9-10係指酸鹼值為9-10的廢液(1)，利用253.7 nm紫外光源照射。另外，光源可為全波長的汞燈。樣品編號(III) Au-Hg-no為酸鹼值14的廢液(1)，進行全波長汞燈照射。此外，樣品編號(IV) Ti-Hg-no為，利用全波長汞燈照射酸鹼值1的3C廢液(2)。
    利用X-光螢光分析儀(X-ray Fluorescence Spectrometer,XRF)，分析照光前(後)，廢液中金屬相對重量百分比。並於照光過程中，分析光觸媒粉末之金屬含量。
    如第四圖所示，照光反應前，樣品編號(I)Au-253.7-pH 7之廢液(1)包含，鉀離子、鈦離子、釩離子、鐵離子、鎳離子、銅離子、鋅離子、鉬離子以及銫離子等金屬離子。照光反應前，酸鹼值7的廢液中鋅離子佔85 wt%，銅離子佔5.1 wt%，而反應後，廢液中鋅離子佔2.7 wt%，檢測不出銅離子含量。隨著照光時間增長，廢液中金屬離子濃度下降。
    如第五圖所示，於照光反應後，樣品編號(II) Au-253.7-pH9-10，廢液中銅離子佔2.4 wt%，鋅離子佔0.6 wt%。
    樣品編號(III) Au-Hg-no，進行照光反應後，酸鹼值14廢液(1)之銅離子佔6.4 wt%，鋅離子佔84.4 wt%。由第六圖得知，於酸鹼值14情況下，僅有鋅離子被還原(25 min)。
    樣品編號(IV) Ti-Hg-no於照光反應前，廢液(2)之鐵離子佔34.3 wt%。照光反應後，鐵離子佔28.1 wt%(第七圖)。
    綜上，3C廢液經由本發明所提供的光觸媒反應處理後，可選擇製備主要負載型奈米金屬觸媒種類。此外，可同時製備負載型多重奈米金屬觸媒。載型多重奈米金屬觸媒，可兼具多觸媒之多功能性。
    本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本發明精神與發明實體僅止於上述實施例。凡熟悉此項技術者，當可輕易了解並利用其它元件或方式來產生相同的功效。是以，在不脫離本發明之精神與範疇內所作之修改，均應包含在下述之申請專利範圍內。
    第一圖為本發明之3C廢液來源示意圖；
    第二圖為本發明之光觸媒與氰化物反應示意圖；
    第三A圖為樣品(I)Au-253.7-pH 7、(II) Au-253.7-pH9-10、(III) Au-Hg-no之反應流程示意圖；
    第三B圖為樣品(IV) Ti-Hg-no之反應流程示意圖；
    第四圖為樣品(I)Au-253.7-pH 7之X-光螢光分析離子強度與照光時間關係表；
    第五圖為樣品(II) Au-253.7-pH9-10之X-光螢光分析離子強度與照光時間關係表；
    第六圖為樣品(III) Au-Hg-no之X-光螢光分析離子強度與照光時間關係表；
    第七圖為樣品(IV) Ti-Hg-no之X-光螢光分析離子強度與照光時間關係表；以及
    第八圖為奈米金粒子負載於二氧化鈦之穿透式電子顯微鏡圖。
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種由3C(電腦、通訊、消費性電子)廢液製備奈米金屬觸媒的方法，其中該方法包含：提供一3C廢液，包含由3C廢料溶下的金屬離子；提供一光觸媒材料；混合該3C廢液與該光觸媒材料，以得到一混合溶液；以及提供一波段為250至700 nm的光源照射該混合溶液，使溶液中金離子還原，以製備奈米金於該光觸媒材料表面。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該3C廢液更包含氰化物，提供該波段為250至700 nm的光源照射該混合溶液，可將氰化物氧化，降低混合溶液中氰化物濃度。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該方法更包含一酸鹼值(pH)調整程序，於光源照射之前，調整該混合溶液酸鹼值為6至14。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該金屬離子選自金離子、銀離子、銅離子、鋅離子、鎘離子、鉻離子、鐵離子、汞離子、鎳離子。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光觸媒材料選自下列之一者：二氧化鈦(TiO2)、氧化鎢(WO3)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋅(ZnO)、鈦酸鍶(SrTiO3)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該光源為脈衝式光源。
    [7] 一種由3C(電腦、通訊、消費性電子)廢液製備奈米金屬觸媒的方法，其中該方法包含：提供一3C廢液，包含由3C溶下的金屬離子與氰化物；提供一光觸媒材料；混合該3C廢液與該光觸媒材料，以得到一混合溶液；以及提供一光源照射該混合溶液，並藉由控制光源波段、照光時間與混合溶液酸鹼值(pH)，使該光觸媒材料還原其中至少一特定金屬離子，以得到至少一特定奈米金屬，且該光觸媒材料可同時將氰化物氧化，降低混合溶液中氰化物濃度；其中，該特定金屬離子可選自下列之一者：金離子、銀離子、銅離子、鋅離子。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該光觸媒材料選自下列之一者：二氧化鈦(TiO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鎢(WO3)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋅(ZnO)、鈦酸鍶(SrTiO3)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)。
    [9] 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該光源為脈衝式光源。
    [10] 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中當特定金屬離子為銀離子，調整該混合溶液酸鹼值為9至10。
    [11] 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中當特定金屬離子為鋅離子，調整該混合溶液酸鹼值為13至14。
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