含氟廢水變資源 國科會助台大團隊開創半導體用水循環技術

記者黃仁杰／台北報導

AI、高效能運算與先進製程需求快速升溫，半導體產業不只面對電力挑戰，水資源與廢水處理也成為永續轉型的重要課題。國科會今（10）日發表學術成果指出，在國科會支持下，國立臺灣大學環境工程學研究所特聘教授侯嘉洪研究團隊，成功開發「電驅動分離濃縮技術」，將過去難以再利用的低濃度含氟廢水，進一步濃縮為可回收再利用的資源，為半導體廢水資源化開出新路徑。

半導體與電子製造製程會產生大量含氟廢水，其中低濃度含氟廢水長期是最棘手的一環。傳統作法多仰賴化學加藥沉澱，讓水中的氟離子形成氟化鈣污泥，再進行後續處理與清運。這種方式雖能達到排放標準，卻也伴隨藥劑使用、污泥產生、清運負擔與碳排增加等問題；對高度用水、也高度被要求減碳的半導體產業而言，已不只是環保成本，而是供應鏈韌性的一部分。

目前高濃度含氟廢水已有機會轉製為冰晶石，後續可應用於鋁製造與陶瓷等產業；但低濃度含氟廢水因濃度不足、回收效率不佳，過去較難形成具經濟效益的資源化路徑。侯嘉洪團隊此次導入薄膜電容去離子技術（MCDI），透過電場驅動水中帶電離子移動與吸附，在不大量加藥的情況下，將氟離子從廢水中分離並濃縮。

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該技術利用電力把水中的氟離子集中處理。當系統充電時，水中的氟離子會被吸附到電極表面，達到去離子與淨化效果；當系統放電時，先前被吸附的離子再釋放出來，形成濃縮液。透過反覆充放電，原本濃度偏低、難以直接回收的含氟廢水，就能被推升到更接近後續資源化利用的條件。

研究團隊已建置實驗室等級系統，每日可處理約100公升含氟廢水，並完成系統整合與實廠測試。根據簡報成果，初始濃度100 mg/L的含氟廢水可提濃至1481 mg/L；初始濃度1000 mg/L的含氟廢水，則可提濃至5061 mg/L，已接近可供後續冰晶石製備的濃度範圍。團隊也進一步將系統放大10倍，建置每日可處理1噸廢水的電容式氟離子濃縮套裝系統，讓技術從實驗室邁向產業應用更靠近一步。

這項技術的另一個關鍵，在於材料優化。團隊在測試過程中發現，傳統金屬集電材料面對含氟廢水環境可能出現侵蝕問題，因此改以石墨片取代鈦板，提升系統穩定性與耐久度。生命週期評估結果顯示，每回收1毫克氟離子，使用鈦板的碳排量約為0.098 kg CO₂-eq，改用石墨片後可降至0.008 kg CO₂-eq，僅約原本的8.2%，代表系統本身不只處理廢水，也在設計階段納入減碳思維。

為加速技術落地，研究團隊也與長期投入半導體含氟廢水資源化處理的鋒霈環境科技合作，並於臺大竹北校區設立「Net Zero WaterTech Hub」，作為技術展示、合作媒合與產業培訓平台。簡報也揭露，該成果已完成先期技轉移轉授權金簽約70萬元，並延續衍生計畫，與合作公司簽訂「以新穎電化學分離技術處理半導體廢水試驗計畫」，簽約金額500萬元。