第二章 文獻回顧
2.1 貴金屬
貴金屬(Precious metals)屬罕見金屬，一般而言貴金屬包含了金(Au)、
銀(Ag)和鉑族金屬(Platinum group metal)，鉑族金屬又包括了鈀(Pb)、鉑 (Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os)等六種金屬元素。金和銀常以金屬 單體的形態存在於自然界中，並且具有不易氧化的特性，因此早在距今 約二千三百年前的戰國時代就有將金和銀做為貨幣使用的記錄。而西方 國家自古以來便以金和銀做為主要的貨幣使用，但隨著整個歐洲大陸的 社會經濟快速的發展，商品交易量逐漸變大，到了 15 世紀時開始有部分 國家出現了貨幣不敷使用的狀況，造成民眾購買能力下降，進而影響物 價下跌，整個歐洲經濟體系面臨了崩潰的危機。這個情況一直到了 16 世 紀時，美洲大陸的黃金和白銀經由西班牙大量的流入歐洲，挽救了當時 歐洲的貨幣制度。由於基礎化學逐漸成熟，18 世紀開始鉑族金屬接連被 科學家所發現，英國科學家 William Hyde Wollaston 於西元 1803 年時發 現了鈀(Pd)和銠(Rh)，同樣也是英國的科學家 Smithson Tennant 於西元 1804 年 時發現 了 鋨 (Os) 和銥 (Ir)，而釕 (Ru)則是 由俄國科 學家 Karl Karlovich Klaus 又稱作 Carl Ernst Claus 於西元 1844 年所發現。
貴金屬擁有許多獨特的特性，例如:金(Au)的延展性和穩定性是所有 金屬中最佳的，銀(Ag)的導熱及導電能力和可見光反射率是所有金屬當 中最好的，鉑(Pt)具有的特殊的表面反應特性和高溫抗氧化能力，鈀(Pd)
則是對氫氣有絕佳的吸收能力，於 1 atm、80 ℃的環境下可吸收約 900 倍的氫氣，至於銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)和鋨(Os)則具有連王水都無法溶解 的特質(賴，2004)。
2.1.2 回收方法
由於貴金屬擁有上述等物理化學特質，被廣泛的運用在各個領域，例 如電子工業的半導體製程、汽車工業的觸媒轉化器、化學相關工業中的 電鍍和觸媒、醫療器材和飾品，甚至是農業都對貴金屬有需求(Ramesh et al., 2008)。這些產品在製程中會產生不良品以及製程廢棄物，並且產品 在經過使用後最終也將面臨廢棄，這些廢棄物中金、銀、鈀、鉑等貴金 屬的含量倘若集中起來，其數量相當的可觀。然而這些貴金屬在地球上 的含量不會急遽增加，但人類對這些貴金屬的需求卻是日益增長，隨意 的丟棄這些含有貴金屬的廢棄物，除了會對自然環境造成污染，此舉亦 會造成許多資源非必要的浪費。目前處理含有貴金屬廢棄物的方法中以 資源再生最具有經濟效益。工業循環技術如乾式冶煉法和濕式冶煉法已 被廣泛的運用在從廢水中回收貴金屬(Jacobsen, 2005)。這些回收方法運作 方式大致如下:
1. 乾式冶煉法
又稱作物理冶煉或高溫冶煉，廢棄物先經過破碎和分選，接著用焚化 爐焙燒以完全去除有機物和水分，再經過研磨後，以高溫熔融的方式高 溫分離蒸餾貴金屬和其他不純物質。
2. 濕式冶煉法
又稱作化學冶煉，包括酸鹼處理、電解處理、氧化還原、離子交換樹 脂、溶劑萃取和化學沉澱等方法，都可以回收液體中的貴金屬離子。濕 式冶煉法的處理方法多樣，是將多種金屬組成分離成單一金屬的最佳方 法，但同時也是最複雜的方法。
濕式冶煉法的使用頻率較乾式冶煉法高，但不論是乾式還是濕式冶煉 法，其所需要的成本都相當的高，同時也需要大量的人力和時間，並且 在回收貴金屬的過程中需添加化學藥劑，進而產生二次廢棄物，倘若污 染防治不夠確實，便會對環境造成影響。因此，如何在兼顧低廉的成本 以及環境的永續發展的這兩個條件下，發展一套從廢水中回收貴金屬的 方法是一個重要的課題。表 2.1 列出了各種電子零組件的製造過程中，所 衍生出的廢棄物各種金屬的含量，液體中若含有微量的貴金屬離子，如 金、銀、鈀和鉑等，有多種針對貴金屬的回收處理方式，包括了酸鹼處 理、電解、氧化還原、萃取、離子交換、薄膜分離和吸附等，在這些方 法中以吸附處理最能符合上述兩項條件。表 2.2 統整了不同材料在不同的 條件下，以吸附處理的方式回收水中的貴金屬離子的情形。
表 2.1 電子零組件製程廢棄物金屬組成 (改繪於洪，2007)
檢測 項目
電子零組件製程廢棄物
IC BGA
基板 電路板 晶圓 樹脂 老化液 濾心 鈀
觸媒 Au
(mg/Kg) 1.32x103 5.62x103 2.86x103 52.7 3.46x104 666.6 854 N.D.
Sn
(mg/Kg) 1.89x104 76.2 53.2 61.2 68.6 N.D. 18 — Pd
(mg/Kg) 1.37x104 611 261 N.D. 5.67 N.D. N.D. — Hg
(mg/Kg) 1.13 1.16 0.374 0.072 0.489 N.D. N.D. N.D.
Cu
(mg/Kg) 9.18x104 6.16x105 2.12x105 93.2 71.1 N.D. 5 486 Cr
(mg/Kg) 71.5 19.5 27.5 N.D. 41.5 N.D. N.D. — Ni
(mg/Kg) 4.90x103 5.84x103 6.49x103 1.84 387 12.7 45 5 Water
(%) 0.28 0.32 0.36 0.16 26.7 84.97 35.14 —
表 2.2 不同吸附劑吸附不同貴金屬之比較