鋁箔包回收利用之研究

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1、全國高職學生103年度專題暨創意製作競賽「創意組」複賽說明書群別:化工群參賽作品名稱:鋁箔包收利用之研究關鍵詞:鋁箔包、紙、氫氣壹、創意動機及目的1.喝完的鋁箔包要丟垃圾桶時,若沒有標示回收鋁箔包,常會猶豫不決,它到底是屬於金屬類?紙類?塑膠類?蒐集資料後發現,鋁箔包是一種複合材料包裝,共有六層材質,主要包含三種成分:75%紙、25%聚乙烯、5%鋁,如圖1所示。內部聚乙烯聚乙烯銘箔聚乙烯紙聚乙烯圖1鋁箔包共有六層材質2.網路上可輕易找到許多回收鋁箔包的方法:(1)實驗室方法:因回收設備較簡陋,產出紙張仍殘留鋁箔及聚乙烯(PE),商業價值不高。至於鋁箔及聚乙烯之回

2、收,則無詳細回收技術之資料。(2)商業運轉方法:因回收設備較佳,可分離PE、鋁,再生成塑膠粒及鋁原料,如圖2所示。至於回收技術則沒有詳細說明。PE膜鋁A級回收紙殲維圖2商業運轉之回收產品(3)根據行政院環境保護署之成本效益評估,高達10元/公斤左右,因此,目標整體回收利用成效不佳。本研究希望應用我們既有的知識技能,研究出更好的回收方法。二、目的研發鋁箔包回收分離再利用,鋁箔包裡含有三種成分:鋁箔、聚乙烯、塑膠1.應用既有的知識技能開發新的技術,有效分離鋁箔包中的鋁箔、聚乙烯、塑膠等三種成分。2研究新的回收途徑,使鋁箔包中的鋁箔、聚乙烯、塑膠等三種成分,能做更有效

3、的利用,建立一套低成本高效益的回收流程。貳、作品特色與創意特質一、作品特色1.使用簡易的果汁機設備,安裝塑膠鈍化刀片,製作出純度高的紙漿,完全沒有夾雜鋁箔碎片。2.實際操作發現,鋁箔黏附聚乙烯不易分離,本研究發現利用硝酸溶液可有效分離出鋁箔、聚乙烯。3.另闢新的回收途徑,以較節能的方式解決回收鋁。應用鋁會與氫氧化錮溶液反應產生氫氣之原理,將鋁分解產生氫氣,進而轉換成電能。二、創意特質1.應用既有的知識技能,使用學校現有簡易設備。2.不遵循現有傳統的回收方法,嘗試改用新的技術去分離利用鋁箔、聚乙烯、塑膠等三種成分。參、研究方法與過程(一)分離方法之探討1•鋁箔包裁

4、切大小之影響1.打漿機馬達轉速之影響2.打漿機刀片類型之影響3.硝酸溶液分離PE之測試(二)回收利用之探討二、研究過程(-)分離方法之探討1.鋁箔包裁切大小之影響(1)實驗變因:裁切大小。(剪刀裁切約50nmx50mrrk碎紙機裁切約10mmx2mm)分別將二者置入果汁機中,以中速運轉1分鐘,漿液以孔徑4.00mm的濾網進行過濾。(3)結果如圖3所示,若鋁箔包裁切尺寸較大,則紙漿中夾雜較少的鋁箔碎片。⑷因此,本研究之後的裁切尺寸決定採較大者(^50mmx50mm)o裁切约10mmx2mm裁切约50nimx50mm3裁切尺寸採較大者紙漿中夾雜較少的鋁箔碎片1.果汁

5、機馬達轉速之影響(1)實驗變因:果汁機馬達轉速。(低速、中速、高速)我們分別將果汁機馬達設定三種轉速進行打漿1分鐘,漿液以孔徑4.00mm的濾網進行過濾。(3)結果如圖4所示,若果汁機馬達設定低速,則紙漿中夾雜最少的鋁箔碎片。低速中速高速圖4果汁機馬達設定「低速」之紙漿中夾雜非常少的鋁箔碎片2.果汁機刀片類型之影響金屬鋒利刀月塑膠鈍化刀片圖5果汁機分別安裝不同類型的刀片(2)我們分別將果汁機安裝兩種刀片,設定「低速」進行打漿1分鐘,漿液以孔徑4.00mm的濾網進行過濾。(3)結果如圖6所示,若果汁機安裝塑膠鈍化刀片,則紙漿中完全沒有夾雜鋁箔碎片。(4)因此,本研

6、究之後果汁機都改採用塑膠鈍化刀片低速打漿1分鐘。金屬鋒利刀片塑膠鈍化刀片圖6果汁機安裝塑膠鈍化刀片紙漿中完全沒有鋁箔碎片1.硝酸溶液分離PE之測試我們發現經果汁機塑膠鈍化刀片低速打漿1分鐘,「PE」並未單獨分離出來,紙與鋁箔都會黏附PE,如圖7所示。因此,必另尋方法分離PE。纸黏附PE鋁箔黏附PE紙與鋁箔都會黏附PE參考相關文獻發現,「PE」會與「硝酸」反應;而「鋁」與「硝酸」會發生鈍化現象,只在表面形成一層緻密的氧化膜,所以我們嘗試浸漬濃度0.1N的24小時,測試對PE分離之效果。示,浸漬2N的硝酸溶液可有效分離出PE層。圖8浸漬2N的硝酸溶液可有效分離出PE

7、層回收利用之探討2.過濾分離紙漿製紙(1)先前漿液是以孔徑4.00mm的濾網進行過濾,其許多紙漿纖維太長,或凝聚成團,並不適合直接製作紙張。(2)我們使用果汁機安裝金利刀片,設定低速再打漿1分鐘,漿液以孔徑2.00mm的濾網進行過濾。濾液中紙漿之纖維較短,適合作做較薄的紙張;濾網上留下的紙漿之纖維較長,適合作做較厚的紙張。(3)我們參考製紙的相關資料,分別將纖維較長及纖維較短的紙漿製成不同厚度的紙張,如圖9所不。圖9將紙漿製成不同厚度的紙張1.鋁箔加氫氧化錮產氫(1)在「4.硝酸溶液分離PE之測試」中,雖然浸漬2N的硝酸溶液可使紙、PE及鋁箔分開,但三者仍混雜在

8、一起,如何使三者完全分離

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