奈米零价铁金属 - 经济部工业局产业资讯网.PDF

工業污染防治 第 121 期(Mar. 2012) 167 奈米零價鐵金屬：從國際到國內；從應用 到風險 連興隆* 、蔡春進** 、劉宗勇*** 、張宣武**** 、蘇鈺珊***** 摘要 奈米技術自公元 2000 年以來快速發展，在眾多的奈米技術中，奈米零價鐵金 屬 (nanoscale zero-valent iron)應用於土壤與地下水復育是最早研究及最為成熟的技 術之一。在整個奈米零價鐵金屬的研發過程中，有多種相關的材料被開發出，包括： 一般奈米零價鐵金屬、奈米複合金屬 (bimetallic nanoparticle) 、油滴包覆式奈米鐵 (emulsified nZVI)等。奈米零價鐵金屬的合成有多種不同的方法，包括硼氫化鈉 (NaBH4 -) 還 原 法 、 利 用 氫 氣 將 氫 氧 化 鐵 (FeOOH)於 高 溫 下 還 原 成 零 價 鐵 的 Toda RNIP (reactive nanoscale iron particle) 、利用研磨法(ball-milling)將微米級研磨成奈 米顆粒 (Lehigh Nanotech LLC)等。一般而言，這些奈米零價鐵金屬皆需要透過分散 劑來協助其穩定性以避免團聚現象。奈米零價鐵金屬應用於地下水的整治與復育主 要國家仍以美國為主，共有 36 個污染場址，其中 7 個場址為實場規模 (full scale) ， 歐洲則是捷克與德國有較多的現地整治案例，在台灣也有 3 件現地整治的案例。每 個場址需要之奈米零價鐵用量從 10 公斤到 4.5 噸不等，注入濃度從 1~2 g/L 或 10~30 g/L 不等，工程所需之經驗值仍在累積中。奈米零價鐵金屬的成本單價每公斤約介 於 100~125 歐元之間，Lehigh Nanotech LLC 提供之奈米鐵金屬每公斤成本約 50 美 168 奈米零價鐵金屬：從國際到國內；從應用到風險 元。工程公司指出，使用本技術處理污染物每公斤須花費 290 歐元之成本。由於奈 米零價鐵金屬於水中的團聚效應與對微生物影響的初步研究顯示，此物質應具備環 境友善之特性。 【關鍵字】奈米零價鐵、地下水整治、含氯有機污染物、環境奈米技術 *國立高雄大學土木與環境工程學系 教授 **國立交通大學環境工程研究所 教授 ***行政院環保署永續發展室 執行秘書 ****行政院環保署永續發展室 研究員 *****行政院環保署永續發展室 技士 工業污染防治 第 121 期(Mar. 2012) 169 一、前言 環境工程師對地下水污染的整治，就如同醫師對病人的治病一般，醫師發現病 人的病灶，例如腫瘤等，對病患開刀移除病灶避免其繼續擴大為害病患健康，此為 第一要務。之後，針對病患的狀況擬定治療之療程，例如持續的投藥與定期的回診 追蹤，以確保病患術後之復原良好，如果病灶位置無法開刀，標靶治療成了少數可 以選擇的療法。地下水污染的整治也是如此，如果能夠針對污染源進行移除 (source removal) ，則可以有效的解決地下水污染的絕大部分問題，然而，常常由於無法找 出污染源的位置(例如：DNAPLs)或已知的污染源無法移除 (例如：工廠搬遷問題 ) ， 以致於只能針對地下水的污染進行持續性的整治。在歐美各國，充填零價鐵金屬之 透水性反應牆 (permeable reactive barrier, PRB)為近 20 年來最成功的地下水復育技 術之一 [1-3] ，但實場的長期操作經驗顯示，透水性反應牆之處理效果，由於受限於 水中 pH 的影響，造成鐵金屬表面氧化物的生成，導致處理效果有隨時間遞減的趨 勢。PRB 為被動式整治技術，但具有長效性，一般操作年限至少有 5 年的時間，可 視為慢性投藥技術。奈米零價鐵金屬 (nanoscale zero-valent iron, nZVI)則是地下水整 治技術的