從專利佈局看鎵回收技術的綠色創新與永續發展

圖一 : 結合支撐式液膜及分散反萃技術以回收鎵之裝置示意圖。（source：TWI398526B專利）

【作者： 芮嘉瑋博士】

地緣政治下中美科技戰愈演愈烈，爲報復美國對中國計劃性實施高科技產業出口限制，中國商務部發布自112年8月1日起對關鍵礦物『鎵』實施出口管制作爲反制，衝擊化合物半導體、顯示器面板、光電材料、太陽能電池等諸多產業原物料市場。

在穩定關鍵礦物供應的因應對策中，發展回收再生綠色技術不失爲一解決之道。涉及這類技術的國際專利，涵蓋了從不同來源提取和純化鎵的各種方法，以下羅列幾個重要專利說明其對綠色環保、可持續性和高回收率的貢獻。

支撐式液膜結合分散反萃

臺灣專利TWI398526B揭示了一種從含有銅和鎵的進料溶液中回收鎵的方法[1]。該方法利用支撐式液膜（supported liquid membranes）結合分散反萃程式，以提高鎵的萃取效率，同時增強膜的穩定性並降低操作成本。此過程可以選擇性地從進料溶液中移除鎵，避免產生會降低迴收率和增加萃取劑損耗的乳化現象，且鎵的回收率超過99%。

詳細解析該專利揭示的方法及其主要步驟和元件，圖一和圖二說明專利中之系統設置和萃取過程。圖展示了整體系統，其中進料溶液（104）經由幫浦（106）流入並經過支撐式液膜，然後流出。分散反萃溶液在分散反萃槽（110）中由攪拌器（112）攪拌混合，並流經膜支撐式液膜。

其中，（1）支撐式液膜的設置：在微孔支撐材上提供液膜。此微孔支撐材通常由配置成殼管結構的中空纖維壁（206）組成。（2）進料溶液準備：將含有銅和鎵的進料溶液（104）調整至初始pH值不大於3.5，或者加入濃酸使其初始酸濃度至少達到10N。（3）反萃液的分散：準備一種分散反萃液（102），該分散反萃液（102）包含分散在有機溶液中的水相反萃溶液和萃取劑。（4）鎵的萃取和回收：在液膜的一側處理進料溶液（104），使用分散反萃液（102）在液膜的另一側選擇性地移除進料溶液中的鎵。然後將分散反萃液（102）分爲有機相和含有濃縮鎵溶液的水相反萃溶液。

圖二系根據該發明之一實施例所建構，結合支撐式液膜（SLM ）技術以及分散反萃技術以回收鎵之裝置的放大示意圖，詳細展示了與支撐式液膜相關的中空纖維壁（206）的殼管結構及其內的液相。

圖二 : 結合支撐式液膜及分散反萃技術回收鎵之裝置放大示意圖。（source：TWI398526B專利）

專利TWI398526B利用支撐式液膜結合分散反萃過程的技術，實屬液膜金屬萃取金屬鎵的綠色循環回收再利用技術。技術特徵具有多種優勢，包括能夠同時且連續進行萃取和反萃取，導致超過99%的高鎵回收率。該過程在存在銅和銦等其他金屬的情況下仍能有效分離鎵，確保回收鎵溶液的高純度。

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