自廢棄螢光粉回收稀土元素開發高值化可見光催化劑並製作光催化地磚(2年之第1年)
| 中文摘要 | 隨著社會的發展與科技及經濟的進步，自然資源的使用範圍不斷的持續擴大，為了滿足人類對資源的需求，全球開始重視新資源的尋求與開發及既有資源的回收再利用等等技術。而礦產資源屬於不可再生資源，其取得與利用可視為文明進步的指標。本計畫所使用的廢螢光粉來源為回收市面上照明光源內的螢光粉，實驗採用酸浸法將廢螢光粉中的稀土金屬酸浸出，得到鑭元素的離子態溶液，利用萃餘物以及商業化鑭標準品分別進行二氧化鈦改質，進行可見光光催化測試並比較商業化鑭與回收鑭之光催化效果，此摻雜可有效降低二氧化鈦的能隙，使得光源可以從紫外光照射改成可見光照射，能有效降低能耗的問題。 實驗結果顯示在固液比為15g螢光粉對45ml硝酸、硫酸以及鹽酸的酸浸實驗中以硝酸之萃取效果最好，可得到157.5mg/L鑭離子，另外固液比1:5對應5M硝酸對鑭系元素的溶出效果最好，每克粉可得到0.75mg的鑭離子，為提高萃取液中的鑭濃度，本研究接著測試利用不同酸配比進行連續酸浸試驗，結果發現以1M HNO3 → 5M HNO3 → 5M HCl 酸浸6小時所得到的鑭系元素含量最多，為362mg/L，而在不同酸浸時間下並考量其他溶出離子濃度，發現以6小時之酸浸時間可使鑭的離子濃度占總離子濃度的比例最高。而在調整pH值得測試中可發現酸浸液不調整pH的測試結果最佳。 本研究接續將市售鑭與回收鑭摻雜於TiO2中進行可見光光催化反應實驗，結果顯示，在市售鑭部分，於TiO2中摻雜3%的鑭可得到最高的光催化效率，其降解率為78.0%，而回收鑭的部分以1wt%鑭添加劑量效果最好，其光催化降解率為93.2%，高於1%市售鑭添加劑量的65.4%，顯示自廢螢光粉萃餘物中除了鑭以外，應有其他可增進光催化效果之微量物質同時被萃取出來，但實驗亦顯示隨著回收鑭的摻雜量提高，光催化率會降低，當回收La-TiO2添加的含量超過3wt%時，光催化降解效率則開始低於市售鑭，顯示當回收鑭添加量增加時，回收鑭中有其他無光催化效果之雜質同時亦被摻雜於TiO2上，因此降低光催化效果。接著本研究以藍光(450-495nm)、紅光(620-740nm)、可見光(380-780nm)三種不同光源進行光催化實驗中，顯示藍光效果最好，其光催化效果可達95.1%。接著本研究測試其回收鑭光催化劑重複使用性能，其結果顯示，可重複光催化試驗高達11次。 本報告為二年期計畫之第一年期末報告，依計畫執行進度本研究已完成鑭系元素的萃取與光催化效能研究，未來依計畫期程將完成鑭摻雜於二氧化鈦並塗佈於功能性材料表面，並測試該功能性材料對戶外大氣中NOx與室内空氣中甲醛之降解效率。 | ||
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| 中文關鍵字 | 光催化、螢光粉、鑭系元素 | ||
基本資訊
| 專案計畫編號 | EPA-105-XB05 | 經費年度 | 105 | 計畫經費 | 1530 千元 |
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| 專案開始日期 | 2016/01/01 | 專案結束日期 | 2016/11/30 | 專案主持人 | 游勝傑 |
| 主辦單位 | 回收基管會 | 承辦人 | 徐伊亭 | 執行單位 | 中原大學 |
成果下載
| 類型 | 檔名 | 檔案大小 | 說明 |
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| 期末報告 | 自廢棄螢光粉回收稀土元素開發高值化可見光催化劑並製作光催化地磚(2年之第1年)期末報告.pdf | 2MB |
Fluorescent powder
| 英文摘要 | In order to recover the lanthanum element and produce a photocatalysts which can be excited under visible light, this study tried to get phosphor powders from the spent fluorescent lamps, then using Acid Leaching Method to obtain Lanthanum ionic solution. The modify TiO2 photocatalytic was then produced by utilizing residue and commercial Lanthanum, followed by testing and comparing their photocatalytic result under visible light. The results showed that when phosphor powder-to-nitric acid ratio is 1:3, 157.5mg/L of Lanthanum could be obtained, which is the best condition on extraction. In order to enhance concentration of Lanthanum from extract, several different kind of acid were used to perform the continuous acid leaching experiment. The experiment results showed that 362mg/L of Lanthanum could be obtained while 1M HNO3 , 5M HNO3 and 5M HCl were used to leach for 6hr. The results for photocatalytic experiment under visible light showed that the 78% degradation efficiency could be obtained for 3% commercial Lanthanum doping with TiO2; for the recovered Lanthanum, the best degradation efficiency is 93.2% when 1% of it doping with TiO2. If the amount of Lanthanum for doping with TiO2 was increased, the degradation efficiency will decrease. When the recovered Lanthanum is doped over 3wt% with TiO2, the degradation efficiency will lower than commercial one. This result showed that the recovered Lanthanum contains many impurities which will be also doped on TiO2, so the degradation efficiency was decreasing. Finally, the reuse performance for recovered Lanthanum was tested and showed that it could be reused for 11 times. In second year, the recovered Lanthanum doping with TiO2 will be coated on functional materials and then hen using it to test the degradation efficiency of NOx in atmospheric and formaldehyde in indoor air. | ||
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| 英文關鍵字 | Photocatalysis, Phosphors powder, La-TiO2 | ||