| 姓名 |
陳舒潔(Shu-chieh Chen)
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畢業系所 |
環境工程研究所在職專班 |
| 論文名稱 |
清潔生產對環境改善之研究-以鋁表面處理業為例
(Improvement of Environmental Quality via Clean Production-Case Study for Aluminum Surface Treatment Industry)
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| 相關論文 | |
| 檔案 |
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| 摘要(中) |
本論文係針對鋁合金材料常選用之表面處理防蝕技術進行研究，以個案分析三種類型之表面處理方法如陽極酸化處理技術、化成皮膜靜電塗裝技術及粉體塗裝處理技術，站在環境保護的角度及人體健康考量的前題下，對於傳統產業因應環保法規管制與國際性限制公約影響，採用「清潔生產」的基礎理論應用於鋁表面處理業製程改善的做法。
研究得知，陽極酸化處理技術於生產製程中需使用大量的水資源，利用電能解離金屬離子沉積於皮膜內，達到色彩附著及防蝕的功能。製程產出廢水致無機性污泥衍生，透過再利用方案替代水泥原料(石灰石及黏土)，達到「污染控制」。化成皮膜靜電塗裝及粉體塗裝處理技術最大的差異，在於鉻酸鹽類毒化物的使用及溶劑型塗料造成VOCs的排放問題，運用「清潔生產」技術於污染物產出前達到「工業減廢」與「污染預防」。
在製造程序處理技術選用時，考慮其對環境的效應、產品良率的影響及製造成本的支出等因素，儘量減少原物料與能源的耗用，儘可能不使用有毒性之原料，並使廢氣、廢水及廢棄物等污染物自製程排出前，即減低其量及毒性，並將污染物質加上創新技術轉變成有價資源。 |
| 摘要(英) |
Due to international protocol in the banning of toxic materials and more stringent regulation, industry has to not only treat the waste properly but also improve the manufacturing process to minimize the generation of waste. The object of this work was to study the influence of clean production into surface treatment industry via case study of a surface treatment plant of aluminum alloy. The surface coating processes were evolved from cathode acidification, conversion coating, and to powder coating.
The amount of wastewater and waste generated as well as chemical and electricity used for each process were investigated. It was found that large amount of water is used in the cathode acidification process to electrolyze metal ions which can be deposit on the surface. The sludge generated from this process could be recycled as alternative resource of cement to achieved “pollution control”. The disadvantages of conversion coating and powder technology were the usage of chromium and solvent, respectively.
Also, the powder technology generated the least wastewater and used least energy. From the evolution of coating processes, the purposes of waste minimization, conservation of resource, and pollution prevention were achieved. |
| 關鍵字(中) |
★ 清潔生產技術
★ 綠色商機
★ 鋁合金
★ 表面處理 |
關鍵字(英) |
★ aluminum alloy
★ surface treatment
★ clean production
★ green business |
| 論文目次 |
目 錄
中文摘要 ………………………………………………………… i
英文摘要 ………………………………………………………… ii
誌謝……………………………………………………………… iii
目錄 ………………………………………………………… iv
圖目錄 ………………………………………………………… vi
表目錄 ………………………………………………………… viii
一、 前言…………………………………………………… 1
1-1 研究緣起……………………………………………… 1
1-2 研究動機……………………………………………… 3
1-3 研究目的……………………………………………… 4
二、 文獻回顧……………………………………………… 5
2-1 我國鋁合金製造產業特質…………………………… 5
2-2 鋁合金的製造程序…………………………………… 8
2-3 鋁合金的表面防蝕技術……………………………… 14
2-3-1 陽極酸化處理技術(Anodizing)……………………… 14
2-3-2 化成皮膜靜電塗裝技術(Chemical Conversion
Treatment)…………………………………………… 19
2-3-3 粉體塗裝處理技術(Powder Coating)……………… 23
2-4 製程污染源的特性…………………………………… 29
三、 研究方法……………………………………………… 33
3-1 研究理論……………………………………………… 33
3-1-1 清潔生產技術與作法………………………………… 35
3-1-2 金屬表面處理的技術選用…………………………… 38
3-1-3 清潔生產的指標……………………………………… 39
3-2 研究流程……………………………………………… 40
3-3 製程背景資料分析…………………………………… 42
四、 結果與討論…………………………………………… 44
4-1 水污法與廢清法的管制現況………………………… 44
4-2 廢(污)水特性分析比較……………………………… 46
4-2-1 廢(污)水處理分析比較……………………………… 51
4-3 廢棄物的產生量與處置方法………………………… 66
4-3-1 廢棄物處理的方式…………………………………… 67
4-4 塗料對產品及環境影響比較………………………… 80
4-5 廢水運轉與製造成本費用分析……………………… 85
4-5-1 水污費徵收與排放水的關聯性……………………… 85
4-5-2 三製程的製造成本分析……………………………… 88
五、 結論與建議…………………………………………… 91
5-1 結論…………………………………………………… 91
5-2 建議…………………………………………………… 94
參考文獻 ………………………………………………………… 97
圖 目 錄
圖2-1 2004~2008年鋁錠波動行情…………………………… 6
圖2-2 我國鋁工業之產業結構圖…………………………… 7
圖2-3 傳統型鋁合金製造業流程圖………………………… 10
圖2-4 鋁合金表面處理技術系統圖………………………… 13
圖2-5 陽極酸化處理程序…………………………………… 18
圖2-6 化成皮膜塗裝程序…………………………………… 22
圖2-7 粉體塗裝程序………………………………………… 28
圖3-1 清潔生產的定義與範疇……………………………… 34
圖3-2 清潔生產的作法……………………………………… 36
圖3-3 清潔生產的指標……………………………………… 39
圖3-4 研究流程圖…………………………………………… 41
圖4-1 廢(污)水處理流程圖………………………………… 47
圖4-2 A製程物料使用說明…………………………………… 48
圖4-3 B製程物料使用說明…………………………………… 49
圖4-4 C製程物料使用說明…………………………………… 50
圖4-5 A製程廢水量與生產量比較圖………………………… 52
圖4-6 B製程廢水量與生產量比較圖………………………… 53
圖4-7 C製程廢水量與生產量比較圖………………………… 53
圖4-8 A製程每噸產品耗水量與生產量線性圖……………… 54
圖4-9 B製程每噸產品耗水量與生產量線性圖……………… 55
圖4-10 C製程每噸產品耗水量與生產量線性圖……………… 55
圖4-11 橫式生產模式………………………………………… 58
圖4-12 直立式生產模式……………………………………… 58
圖4-13 廢水處理液鹼用藥量比較圖………………………… 64
圖4-14 廢水處理高分子凝集劑用藥量比較圖……………… 64
圖4-15-a A製程廢水處理用電量比較圖………………………… 65
圖4-15-b BC製程廢水處理用電量比較圖……………………… 65
圖4-16 無機性污泥成份總量百分比圖……………………… 72
圖4-17 廢水量與污泥量關係圖……………………………… 77
圖4-18 產品量與污泥量關係圖……………………………… 78
圖4-19 每單位(廢水/產品)污泥產生量……………………… 78
圖4-20 製程使用能源耗用差異百分比……………………… 88
vii
表 目 錄
表2-1 鋁合金的表面處理目的與功用……………………………………… 12
表2-2 廢(污)水各類污染物主要來源……………………………………… 30
表2-3 廢棄物各類污染物主要來源………………………………………… 31
表4-1 無機性污泥的化學成份範圍………………………………………… 71
表4-2 無機性污泥的毒性溶出試驗(TCLP)………………………………… 73
表4-3 第一型卜特蘭水泥混合污泥之品質分析…………………………… 79
表4-4 液體與粉體氟碳塗料的比較………………………………………… 82
表4-5 溶劑型及無溶劑型塗料的比較……………………………………… 84
表4-6 水質與水量申報方式之選擇………………………………………… 86
表4-7 三製程六個月的製造成本及廢水運轉費用分析表…………… 89 |
| 參考文獻 |
參考文獻
【1】歐炳隆，鋁合金的表面處理與防蝕技術，國立中央大學機械工程研究所鋁合金研究中心，2005年。
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【3】賴慶智，清潔生產概論簡報檔，工業技術研究，2007年03月。
【4】葉信宏，楊金瑞，鋁及其合金之表面處理，工業材料，第152期，150~153頁，1999年。
【5】吳焜裕、黃鈺芳、吳幸娟、湯大同、詹長權，勞工作業場所六價鉻暴露之風險評估，國家衛生研究院環境衛生與職業醫學組研究論文，2007年。
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【10】洪慧芳譯，綠色商機(環保節能讓企業賺聰明財)，財訊出版社，2007年。
【11】經濟部工業局，金屬表面處理業-土壤及地下水污染預防與整治技術手冊，2005年12月。
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【14】工業技術研究所網站資料，http://www.itri.org.tw。
【15】倫敦金屬交易所網站資料，http://www.lme.co.uk。
【16】清潔生產資訊網網站，http://proj.moeaidb.gov.tw/cpnet/。
【17】行政院環境保護署網站資料，http://www.epa.gov.tw。
【18】ITIS產業資訊服務網網站資料，http://www.itis.gov.tw。
【19】AAMA 2605-02“Voluntary Specification, Performance Requirements and Test Procedures for Superior Performing Organic Coatings on Aluminum Extrusions and Panels”,p1-7 (2002). |
| 指導教授 |
秦靜如(Ching-ju Chin)
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審核日期 |
2008-7-22 |
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