臺大團隊突破!半導體含氟廢水循環再利用

圖說:左起霈環境科技股份有限公司孟慶餘財務長、鋒霈環境科技股份有限公司盧宗隆董事長、國立臺灣大學環境工程學研究所侯嘉洪特聘教授、國科會工程處洪樂文處長、成大環境工程學系李孟珊副教授、臺大新碳勘科技研究中心淨零水科技組范振軒執行長、臺大環境工程學研究所吳旻臻博士候選人。

臺灣半導體產業高度依賴水資源,其製程產生的含氟廢水因處理與再利用困難,長期被視為高成本、高負荷的棘手問題。在國科會支持下,國立臺灣大學環境工程學研究所特聘教授侯嘉洪研究團隊,成功提出創新的「電驅動分離濃縮技術」,使原本難以利用的低濃度含氟廢水,得以轉化為可再利用的循環資源,為半導體產業推動廢水資源化與淨零轉型帶來關鍵突破。

含氟廢水廣泛存在於半導體與電子製造製程中,尤其是低濃度含氟廢水,傳統多以化學加藥沉澱方式處理,使氟離子形成氟化鈣污泥,不僅難以回收其中資源,也增加污泥清運、後續處理及碳排放負擔。雖然高濃度含氟廢水目前已可進一步轉製為冰晶石(Cryolite),應用於鋁製造及陶瓷產業,但低濃度含氟廢水因回收效率與經濟效益不足,仍缺乏具體可行的解決方案。

圖說:資源循環再利用產品(冰晶石)及薄膜電容去離子模組

為突破此一限制及加速技術落地,研究團隊攜手長期深耕半導體含氟廢水資源化處理的鋒霈環境,導入多年深耕的薄膜電容去離子技術(Membrane Capacitive Deionization, MCDI),發展低濃度含氟廢水濃縮新策略。該技術以電場驅動離子移動與吸附,有效去除並濃縮水中帶電離子,具備無須加藥、不產生化學污泥及模組化設計與高回收潛力等優勢,並有建置實驗室等級系統,每日處理約100公升含氟廢水,成功將低濃度含氟廢水濃縮至可供冰晶石製備之濃度範圍,並完成系統整合與實廠測試,證實其資源化可行性,為半導體邁向低碳排與循環永續發展提供新解方。

為進一步驗證技術放大與實廠導入之可行性,團隊將系統規模放大10倍,建置每日可處理1噸廢水的電容式氟離子濃縮套裝系統,為產業應用邁出關鍵一步。研究顯示,透過材料優化,以石墨片取代傳統金屬集電材料,不僅可提升系統穩定性與耐久性,亦可顯著降低碳排放。生命週期評估結果指出,每回收1毫克氟離子,碳排量可由0.098 kg CO₂-eq降至0.008 kg CO₂-eq,展現技術在減碳與永續設計上的顯著效益。

此外,團隊於臺大竹北校區設立「Net Zero WaterTech Hub」,並與鋒霈公司共同建置合作實驗室,作為技術展示、合作媒合與產業培訓的重要場所,使研究成果得以從實驗室延伸至產業現場,串聯技術驗證、人才培育與應用推廣等關鍵環節。

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