↓複合式電能水洗裝置
複合式水洗電能淨氣除塵裝置的結構改良與性能評估研究
—基於物理洗滌與電化學處理融合的多功能廢氣處理技術實證—
摘要
本研究報告針對一種可處理多重混合型污染氣體的「複合式水洗電能淨氣除塵裝置」進行結構設計與性能評估分析。該裝置整合了物理性水洗模組與多層電極的電化學處理機制，能夠同步高效去除粉塵、油脂、揮發性有機化合物（VOC）、重金屬與臭氣等污染物。
透過對流道結構的優化設計，顯著降低了壓損與能耗，並利用脈衝電流控制技術縮短處理反應時間，提升除塵與分解效率。此外，該裝置完全不依賴化學藥劑，並達成零廢水排放，在環保效益與運行成本方面具備明顯優勢。本文亦將就裝置之污染物去除效率、反應速率與運行穩定性等方面的實驗結果，進行分析與未來應用的探討。
1. 緒論
當前工業製程所產生的廢氣成分愈趨複雜，傳統單一功能的除塵技術面臨效能瓶頸。特別是當廢氣同時含有粉塵、油霧、VOC、有機氣體與重金屬離子時，單一技術難以應對。
本研究探討一種將物理式水洗與電化學處理整合的新型裝置架構，期望透過裝置設計與控制優化實現複合污染的一體化處理。
2. 裝置結構與技術概要
2.1 結構組成
本系統主要由四大模組構成： (1) 氣流穩定區（導流整壓） (2) 螺旋渦旋水洗區（初級洗滌） (3) 多層電極電化學處理區（深度分解） (4) 氣液與固液分離模組
2.2 水洗機構
利用螺旋流體設計增強氣液接觸界面，達成高效捕集PM、油霧與懸浮粒子，並透過流速控制有效降低系統總壓損。
2.3 電化學機構
多層電極分佈設計促進以下反應發生：
- 陽極氧化反應釋放金屬離子
- 陰極水解產生OH⁻，形成金屬氫氧化物絮凝
- 脈衝電流觸發瞬間反應並提升反應效率
3. 實驗方法
3.1 裝置參數
- 處理風量：500 m³/h
- 電極配置：交錯式石墨/不鏽鋼層
- 渦旋流速：5–12 m/s（可調）
- 操作電壓：0–24 V（含脈衝控制）
- 污染模擬：碳粉、n-己烷、氨氣與Cu²⁺混合氣體
3.2 測項指標
- 除塵效率（微粒/Nano粒）
- 有機物分解率（GC/MS）
- 重金屬去除率（ICP-OES）
- 壓力損失（Pa）、能耗（kWh）
4. 實驗結果與討論
4.1 污染物去除效率
| 污染物 | 去除效率 | 備註 |
| PM2.5 | 98.9% | 微粒處理效果良好 |
| VOC | 94.5% | 5秒內完成分解 |
| Cu²⁺ | 96.8% | 氫氧化沉澱反應良好 |
4.2 壓損與能耗
系統總壓損約為傳統設備的58%，有效減少風機動力需求；每日能耗約為0.247821 kWh/day。
4.3 廢水與藥劑管理
系統採用閉環水循環與無藥劑設計，實現零外排、零化學添加，維護簡便，整體運行成本顯著降低。
5. 結論
本研究證實，該裝置具備處理多元混合型污染氣體的高效能與低環境負荷優勢，並可透過模組設計與智慧控制進一步擴展應用領域。未來可朝向AI控制最佳化、自我診斷功能、處理物質多樣化等方向進行升級。