• 認識觸媒轉化器---助理研究員吳哲仁

       由於機動車輛之廢氣排放含有未完全燃燒之一氧化碳(CO)與碳氫化合物(HC),使得都市之空氣品質不斷惡化,為解決此一現象則制定環保法規,限定機動車輛之廢氣排放標準,觸媒轉化器則在此狀況下應運而生。早期的觸媒轉化器內含金屬鉑(Pt)與鈀(Pd),當其接觸到高溫之廢氣時會促進未完全燃燒之CO及HC進行氧化反應,將一氧化碳(CO)與碳氫化合物(HC)分別氧化成二氧化碳(CO2)及水(H2O) ,達到降低廢氣中CO及HC的排放濃度以符合法規要求,Pt及Pd並不參予化學反應,故稱之為觸媒(或催化劑),其反應示意如下:

   

   

         而當法規對廢排氣中氮氧化物(NOx)的排放濃度管制亦日趨嚴格之後,便開始有了三相觸媒(Three-Way Catalyst)的出現,三相觸媒係在原本含鉑與鈀的觸媒中再加上銠金屬(Rh),作為還原氮氧化物的催化劑,其反應示意如下:

   

         一般觸媒轉化器外殼為不鏽鋼或鑄鐵材質所製成,內含陶瓷或金屬擔體作為鉑族金屬附著或散佈之固體結構;一個汽車使用的觸媒轉化器重量約4~7公斤重,其中擔體約1~3公斤重,鉑族金屬的含量則約500-2000 ppm。

         觸媒轉化器中之貴金屬Pt、Pd、Rh在反應式中的角色為催化劑,並未實際參予化學反應,故並不會變質而能長久使用不需更換,但是若車輛排放廢氣中含有鉛之化合物,則會吸附在觸媒擔體之表面,將這些鉑族金屬覆蓋,使其無法與廢氣接觸造成觸媒之功能失效,此即觸媒之毒化,故裝有觸媒轉化器之車輛,全部都規定只許使用無鉛汽油;國內汽機車大量加裝觸媒轉化器始於1992年,此時即為中國石油公司開始販售無鉛汽油之時。

         由於貴金屬在全世界的蘊藏量不豐,但貴金屬的用量卻日漸增加,舉凡化工、汽車、電子、醫學、裝飾及石油工業等都廣泛地應用它,其中又以汽車工業為鉑族金屬最大的需求來源,以美國為例,約佔全美用量的60%。我國因為沒有貴金屬礦產,所有需求都必須仰賴進口,從經濟成本、廢棄物減量、資源永續利用、甚至戰略考量等角度來看,自廢料(例如︰工業用廢觸媒、廢五金、廢車廢觸媒轉化器等)中回收貴金屬應逐漸發展成為國內對貴金屬需求的重要來源,且對於全球之貢獻亦可達到減少、分散天然資源使用風險的目的。

         目前從廢觸媒回收貴金屬的技術及研究包括有以下之各種方法:

  1. 還原/捕集法

  2. 光催化回收法

  3. 離子交換回收法

  4. 可溶性擔體回收法

  5. 蜂巢式擔體回收法

  6. 銅捕集回收法

  7. 電漿熔融回收法

  8. 冶煉處理

  9. 乾式氯化法

         然進行觸媒轉化器之回收需特別注意鉛蒸氣及酸液之問題。若原車主在使用車輛之過程中誤加含鉛汽油或無鉛汽油在輸送或貯存的過程中混入含鉛汽油,則廢觸媒轉化器中將會含有各種化合物形態的鉛,不論廢觸媒轉化器中含有的鉛是氧化鉛、硫化鉛或氯化鉛,全部都有揮發性,若回收方法使用火法冶金且溫度高於400℃以上,就必須考慮鉛蒸氣之污染問題;若回收方法使用濕法冶金,由於鉛及其化合物亦會隨貴金屬溶解於溶劑當中,影響貴金屬之回收率及純度外,含鉛溶劑的後續處理亦不容忽視,以避免造成二次污染問題;若回收方法使用酸液溶蝕,則會產生大量廢酸液及鹽類物質,必須妥善處理否則亦有污染之虞。

         國內廢棄車輛回收觸媒轉化器之情形,由於大量加裝觸媒轉化器之車輛在1992年,至今為止此類車輛約僅使用7~8年左右,與國人報廢汽車年限10年左右約至少有2年之差距,故目前之報廢車輛中裝有觸媒轉化器之車輛尚不多;然而二、三年後當此類車輛到達報廢年齡而大量出現時,將會有大量廢觸媒轉化器產生,若以本會估計每年400,000輛廢棄汽車及1,000,000萬輛廢棄機車,屆時將有相當可觀之廢觸媒轉化器產生,也由於觸媒轉化器中之貴金屬有相當高之身價(國際價格皆比金貴10%左右),相信這會是一個值得永續經營之事業。在此也呼籲各位拆解業的先進,不要再將觸媒轉化器夾帶於車殼當作廢鐵販賣,一個簡單的拆解動作可以讓你換得適當之酬勞及達到資源回收之工作何樂而不為呢!


版權所有:財團法人環境資源研究發展基金會     上次更新日期:2006/12/18       [ 回首頁 ]
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