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面板回收六工法 工研院助廢液晶回用原製程
 

【作者: 施莉芸】   2019年03月04日 星期一

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現在多數消費性電子產品所採用的顯示技術-液晶,研發歷史至今已超過百年,據統計,台灣每年須處理約8000公噸的廢液晶面板,目前回收來源主要包含製程中的不良品與電子廢棄物中的液晶兩類。


不過要處理一塊面板,除了要先將兩塊玻璃基板分開,還須把其他材料排除,才能將液晶萃取出來,早期因缺乏處理方法,因此大多都僅能以掩埋,或將玻璃碾碎作建材用。


過去這些廢液晶面板大都以掩埋或物理處理去化,然而,由於液晶主要由苯環、環己烷、氧、氮和鹵素所構成,且液晶面板玻璃為具高耐酸、耐化性的無鹼玻璃,若直接將其掩埋於土讓中,一來容易對環境造成危害,同時因為液晶封存且附著於兩片玻璃基板內,亦會造成玻璃基板的再利用途徑受限;二來液晶礙於專利,也只能仰賴國外進口。


工研院材化所應用化學組化學分析室研究組任呂健瑋指出,無論透過掩埋或物理處理去化,都無法將面板中會對環境造成危害的液晶或重金屬去除,因此不僅處理廢日益攀升,更將造成環境汙染。


基於環保及經濟考量,做為高單價化學品,雖然液晶材料僅占面板生產成本3%,不過若將液晶面板中的液晶「回收再利用」,把廢棄的液晶經處理後,重新導入製程,不但能夠降低成本支出,更解決廢棄物處理的問題。


工研院研發6道程序 有效處理各類面板


圖1 : 將廢液晶面板送入設備中進行液晶回收萃取。(source:工研院提供)
圖1 : 將廢液晶面板送入設備中進行液晶回收萃取。(source:工研院提供)

由於液晶在不同規格面板上,所使用的液晶配方都不同,呂健瑋指出,這套系統依據廢液晶面板的結構及其材料特性,規劃各材料取出的先後順序,並設計出分離、萃取、純化、萃洗、濃縮和改質等6道程序。


透過連續式液晶萃取、液晶調配及液晶純化等程序,可將液晶、銦和玻璃自廢液晶面板中取出、純化並再利用。其中,液晶純度可提升至9N的新品規格回用於原製程;銦初步濃縮至30%,後續可再精鍊作為銦靶材的原料;玻璃則改質為可用以吸附重金屬的奈米孔洞玻璃吸附材料,對多種金屬離子之吸附量達50 mg/g 以上。


呂健瑋指出,無論透過掩埋或物理處理去化,都無法將面板中會對環境造成危害的液晶或重金屬去除。

呂健瑋指出,純化後之液晶可回用於原製程,再製作成液晶顯示器或液晶智慧窗;銦可再精鍊製成靶材;玻璃則可做為綠建材,或改質為奈米孔洞玻璃吸附材料用於重金屬吸附。


呂健瑋表示,以8000公噸廢液晶面板而言,透過工研院的廢液晶面板再利用處理技術,不僅不會產出廢棄物,反而可產出約8公噸的液晶、800公斤的銦和約7200公噸的奈米孔洞玻璃吸附材料。其中,製程不良面板中液晶的回收率>99%,更重要的是純化後的液晶可回用於製程。


他指出,為加速將這項技術落實業界,工研院也建構廢液晶面板再利用處理試產線,包含噸級面板破碎系統、噸級連續式液晶萃取系統、公斤級液晶純化系統、噸級銦萃取及濃縮系統及玻璃改質系統等商用級設備。每日可處理3噸液晶面板,並產出3公斤液晶、0.3公斤銦和約2700公斤綠建材或奈米孔洞玻璃吸附材料,其餘有機廢料可藉由燃燒作為能源回收。



圖2 : 「廢液晶面板再利用處理系統」可以回收廢液晶碎片(左一)中的液晶(右二),玻璃回收後進一步製作成工業廢水吸附劑(右一)。(source:工研院提供)
圖2 : 「廢液晶面板再利用處理系統」可以回收廢液晶碎片(左一)中的液晶(右二),玻璃回收後進一步製作成工業廢水吸附劑(右一)。(source:工研院提供)

工研院目前也將這項技術技轉群創,並建構不良面板處理中心,協助該廠進行場內不良品的再利用處理。呂健瑋補充,後續工研院將持續推廣此技術至國內其他面板廠,將國內製程不良面板以零廢棄全再利用的模式高值去化。至於市售報廢面板方面,工研院亦與國內廢電子電器暨廢資訊物品處理業合作,期望可徹底解決廢液晶面板衍生的環境汙染問題。


延伸閱讀-玻璃奈米孔洞吸附材料


傳統重金屬廢水處理多使用吸附劑法、離子交換樹脂法以及化學混凝法等三種。工研院將廢液晶面板分離出的玻璃改質,在玻璃表面創造奈米孔洞結構,產生極佳吸附機制。


玻璃奈米孔洞吸附材料與上述三種處理方式相比較,具下列三項特點,使其適合用以處理國內大量的含銅電鍍廢水。


1. 玻璃奈米孔洞吸附材料對重金屬離子的吸附效能高,且具有極佳的耐酸性,廢水處理前不須進行酸鹼中和的前置作業,處理後不會產生淤泥;


2. 重複利用性高,可重複使用20次以上;


3. 吸附於玻璃奈米孔洞吸附材料之重金屬可經脫附後再利用,吸附處理後不含重金屬的廢水則可變成製程水再利用。


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