吸附劑成本分析

本研究藉由計算吸附劑之製備成本，來評估不同製備方式之吸附劑 在實場應用上之經濟效益。吸附劑的成本是實場應用上考量的重要因素 之一，為了降低吸附劑製備成本，在本節加入價格較便宜的NaY 型沸 石擔體(2 美金/磅，其實驗分析結果詳見附錄)與本研究所使用之 ZSM-5 型與Y 型兩種沸石擔體(7640 元/500g)進行比較。另外，在硝酸銅藥品 成本方面，本研究使用實驗級硝酸銅(553 元/500g)製備吸附劑，但在實 場上一般採用工業級原料，因此以工業級硝酸銅之價格(383 元/500g)來 推算以其製備吸附劑時所需之成本並與實驗級進行比較，結果如表4-10

表4-9 單一活性成份(銅)與複合活性成份(銅、鋅)之吸附容量與表面物 理特性比較

Pore volume

(cm³/g) Pore size(nm) 吸附劑 金屬前驅物

(濃度)

SBET

(m²/g)

V Va Vd D Da Dd

有效吸附 容量 (mgPH3/gads.) Cu/ZSM-5 硝酸銅

(0.5M) 393 0.236 0.125 0.138 2.4 6.2 5.1 8.2

Cu/Zn/ZSM-5

硝酸銅 (0.5M) 硝酸鋅

(0.1M)

366 0.221 0.115 0.128 2.4 7.2 5.5 6.1

所示，結果發現在硝酸銅溶液僅使用一次的條件下，以工業級原料製備 之吸附劑與實驗級相比所節省之成本隨硝酸銅用量增加而增加，最多可 以節省約30%之製備成本(NaY 沸石，含浸濃度 5.0M 時)。

本研究以高含浸濃度製備吸附劑，硝酸銅使用量很大(最高濃度 5.0M 之硝酸銅使用量高達 302g )，但由 ICP 分析吸附劑中銅元素重量百 分比後發現，真正擔持在沸石擔體上的量並不高，以最大含浸量8.25%

(Y 沸石擔體，含浸濃度為 5.0M 製備之吸附劑)為例，吸附劑上之銅總量 約僅佔含浸液中銅使用量的1%。因此，在節約經濟成本的前提下，可 以重複使用硝酸銅溶液製備吸附劑，以提高經濟效益。表4-10 分別列出 以工業級硝酸銅為原料且重複使用至溶液中銅濃度消耗量分別達

10%、50%及 80%後吸附劑之單位成本。由表中可以看出，溶液重複使 用次數愈多(銅消耗量愈大)，因為不需額外增加硝酸銅成本，所以吸附 劑單位成本愈低，且逐漸趨於平緩，此時吸附劑之單位成本取決於沸石 擔體之成本，因為NaY 型沸石價格最低，以其製備之吸附劑單位成本 最低可達每克0.35 元。

圖 4-21 為吸附劑去除單位PH3氣體之成本分析圖，其中Cu消耗率 愈高(重複使用此數愈多)，去除PH3氣體成本愈低。因為NaY型沸石製成 之吸附劑成本較低，當含浸濃度為2.5M、Cu消耗率達 80%時，其吸附 單位PH3氣體所需的費用最少(約 0.017 元/mgPH3)，Cu/ZSM-5 zeolite吸 附劑因為有效吸附量隨含浸濃度增加而明顯提高，因此在最高含浸濃度 製備之吸附劑最具經濟效益，而Cu/Y zeolite吸附劑則在含浸濃度為 1.0M(有效吸附容量最大時)所需花費的成本最低，因此就經濟成本考 量，選擇沸石擔體種類之優先順序應為NaY型沸石＞Y型沸石＞ZSM-5 型沸石，且此三種沸石之最佳含浸濃度依序為2.5M、1.0M、5.0M。

硝酸銅成本(元/g) 吸附劑總成本(元/g)

Cu/ZSM-5 zeolite 吸附劑

Cu/Y zeolite 吸附劑

0

Cu/NaY zeolite 吸附劑

0 Cu/ZSM-5 zeolite吸附劑(b) Cu/Y zeolite吸附劑(c) Cu/NaY zeolite吸附劑