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台灣為全球半導體與顯示器產業的研發與製造的重鎮，這些產業在製程中會使用大量氫氟酸，其產生之廢液及清洗水會進入廢水處理系統，目前主要以化學混凝及沉澱方式進行處理以達排放標準，然而產生氟化鈣污泥含水率高、利用價值低，目前多以委託污泥清運公司運至廠外處置。由於自然資源有限，近年來循環經濟意識上升，如何將含氟廢水資源化利用，已成為不可忽略的重要議題。

在半導體製造過程中，許多步驟需要使用含氟化合物，例如氫氟酸、六氟化硫等。這些化合物在製程中使用後會形成含氟廢水，其中的氟離子濃度高達數百至上千毫克/升，若排放至環境，會對環境和生態造成極大的危害。含氟廢水處理技術大致可分為三類，第一類方法是利用沉澱法，透過添加適量的氫氧化鈣或氟化鈣等化學藥劑，使氟化物在水中形成難溶性的氟化鈣並沉澱，進而達到去除氟離子的目的；第二類方法則透過離子交換法，分為氟選擇性離子交換樹脂和離子交換膜法。這些方法適用於低濃度氟離子的處理，且由於樹脂和交換膜成本較高，因此不適合應用於高濃度氟之處理；第三類方法是利用吸附法，主要使用活性氧化鋁(Al₂O₃)作為吸附劑，它可以吸附水中的氟離子，因為鋁較鈣更能緊密結合水中的氟，所以氟離子濃度可降至更低。然而，鋁是成本較高的原料，且鋁污泥的脫水性較差，因此較適用於低濃度氟的處理。綜合上述，目前在半導體廠含氟廢水處理以採用鈣鹽混凝沈澱法為主，產生非溶解性氟化鈣沈澱，使處理水氟離子濃度達到15 mg/L以下之放流水標準。
 

圖一、化學混凝與結晶程序流程比較

工研院多年來發展流體化床結晶技術，有別傳統化學混凝，將氟化鈣污泥乾燥後再製成人造螢石，而是藉由控制流體化床鈣藥劑加藥量，於結晶介穩區產生氟化鈣結晶，達到含氟廢水氟離子濃度小於15 mg/L之排放限值（如圖一）。產出之固體物為高純度且具可回收性之人造螢石結晶，在有效結晶條件控制下，氟化鈣純度可達75%以上，符合冶金級規格，可供煉鋼助熔劑使用，國內已有數個成功建置含氟廢水流體化床結晶應用之實廠。目前在技術精進上，藉由精準加藥及持續長晶控制，氟化鈣結晶純度可大於97%以上（如圖二），達到製酸級氟化鈣規格要求，可做為無水氫氟酸製造原料使用，達到含氟水處理與廢棄物再資源化雙贏之目標，並達到國內氟資源內循環的永續目標。

圖二、含氟廢水流體化床結晶產生高純度氟化鈣

撰寫人：邱聖壹
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