TWI732716B - 金屬回收之裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明為有關一種金屬回收之裝置，主要結構包括一容置槽，容置槽內設有一離子半透膜，以通過離子半透膜分隔成一分解區及一回收區，分解區內設有一電解液體，回收區內設有一回收液體，電解液體內浸泡有一犧牲電極件，回收液體內浸泡有一回收電極件，犧牲電極件及回收電極件會經由一導電元件相連接，藉此，由於犧牲電極件的金屬活性會大於回收液體中金屬離子的金屬活性，因此當犧牲電極件與電解液體產生化學反應時，會將犧牲電極件中的金屬離子融入電解液體中，並使電子通過導電元件進入回收電極件中，以將回收液體內之金屬離子固化於回收電極件上。

Description

金屬回收之裝置
本發明為提供一種金屬回收之裝置，尤指一種能夠節省能源的金屬回收之裝置。
按，金屬是一種具有光澤(對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、傳熱等性質的物質。金屬的上述特質都跟金屬晶體內含有自由電子有關。由於金屬的電子容易脫離，因此具有良好的導電性，且金屬元素在化合物中通常帶正價電，但當溫度越高時，因為受到了原子核的熱震盪阻礙，電阻將會變大。而金屬分子之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結，這也是金屬伸展性良好的原因之一。
由於金屬的高傳導性與高延展性，因此在許多領域中都會利用到金屬，但也因此造成了許多與金屬相關的污染，例如在廢水中參有金屬離子，造成環境汙染。
因此目前市面上就有許多將含有金屬離子的廢棄液體進行回收動作的產業，一般的方法大多為通過提供電流來電解廢棄液體，並配合能產生化學反應的金屬件，使金屬離子回復到固態並附著於金屬件上，來進行回收的動作，但是這種方式都需要額外提供電流，所需消耗的能源較大。
是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之申請人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種能夠節省所消耗能源的金屬回收之裝置的發明專利者。
本發明之主要目的在於：利用可主動產生化學反應之犧牲電極件及電解液體，來達到回收金屬離子的效果，以具有節省能源的優勢。
為達成上述目的，本發明之主要結構包括：一容置槽、一設於容置槽中並分隔出一分解區及一回收區的離子半透膜、一設於分解區內的電解液體、一設於回收區內並含有金屬離子的回收液體、一浸泡於電解液體中的犧牲電極件、一浸泡於回收液體中的回收電極件、及一分別連接犧牲電極件及回收電極件的導電元件。
藉由上述之結構，由於犧牲電極件為可主動與電解液體產生化學反應之金屬，且犧牲電極件的金屬活性會大於回收液體中之金屬離子的金屬活性，因此當犧牲電極件與電解液體接觸時，會產生化學反應溶解犧牲電極件，將犧牲電極件分為帶正電的犧牲金屬離子及帶負電的電子，並讓帶正電的犧牲金屬離子融入電解液體中，而電子會通過導電元件導引至回收電極件中。
由於犧牲金屬離子會融入電解液體中，導致電解液體中的電中性產生不平衡的狀態，因此會擠壓電解液體中的正離子穿過離子半透膜進入回收液體中，此時，由於回收電極件會接收到帶負電的電子，因此會與回收液體中帶正電的金屬離子結合，使金屬離子形成固態的金屬並附著於回收電極件上，藉此能夠在不提供電源的方式達到回收金屬的效果。
藉由上述技術，可針對習用的金屬回收方式較為消耗能源的問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。
1:容置槽
11:分解區
12:回收區
13:蓋體
2:離子半透膜
3:電解液體
31:一價離子
4:回收液體
41:金屬離子
5、5a:犧牲電極件
51:二價離子
6:回收電極件
7、7a:導電元件
8a:電源輸出件
81a:電路板
82a:燈泡
第一圖 係為本發明較佳實施例之立體圖。
第二圖 係為本發明較佳實施例之結構方塊示意圖。
第三圖 係為本發明較佳實施例之電解示意圖。
第四圖 係為本發明較佳實施例之回收示意圖。
第五圖 係為本發明再一較佳實施例之立體圖。
第六圖 係為本發明再一較佳實施例之發電示意圖。
為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。
請參閱第一圖及第二圖所示，係為本發明較佳實施例之立體圖及結構方塊示意圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：
一容置槽1；
一設於容置槽1中的離子半透膜2，並經由離子半透膜2將容置槽1分隔成一分解區11及一回收區12，而該離子半透膜2可供液體中半徑較小的一價離子通過，並阻隔二價以上之離子；
一設於分解區11內的電解液體3；
一設於回收區12內的回收液體4，於本實施例中，回收液體4係為具有金屬離子之廢棄液體，而金屬離子以銅離子(Cu2+)作為舉例；
一浸泡於電解液體3中的犧牲電極件5，而犧牲電極件5為可直接與電解液體3產生化學反應的金屬，且犧牲電極件5之金屬活性會大於上述之金屬離子的活性，而本實施例之犧性電極件5以金屬鋅(Zn)作為舉例，而電解液體3則以可與金屬鋅(Zn)產生化學反應的硝酸作為舉例；
一浸泡於回收液體4中的回收電極件6，而回收電極件6為不會與該回收液體4產生化學反應之金屬或導電石墨其中之一者，且於本實施例中，容置槽1上會設置有一蓋體13，以輔助固定犧牲電極件5及回收電極件6，但其並不設限，亦可不通過蓋體13而直接將犧牲電極件5及回收電極件6置放於容置槽1中；及
一分別連接犧牲電極件5及回收電極件6的導電元件7，而本實施例之導電元件7以連接犧牲電極件5及回收電極件6的導電線作為舉例。
藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，即可以不需要添加能源的方式達到回收金屬之優勢，而詳細之解說將於下述說明。
請同時配合參閱第一圖至第四圖所示，係為本發明較佳實施例之 立體圖至回收示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，使用者可先將電解液體3及回收液體4分別倒入分解區11及回收區12中，並將犧牲電極件5及回收電極件6設置於蓋體13上後再遮蓋於容置槽1上，即可分別將犧牲電極件5及回收電極件6分別浸泡入電解液體3及回收液體4中。
當犧牲電極件5接觸到電解液體3時，即會直接產生化學反應，將固態金屬鋅(Zn)分解成帶二價正電的鋅離子(Zn2+)及帶有負電的電子(e-)，其中鋅離子(Zn2+)會融入電解液體3之中，電子(e-)則會經由導電元件7傳導至回收電極件6上。並且因為鋅離子(Zn2+)融入電解液體3中，因此會導致電解液體3中的正負離子產生不平衡的狀態，根據電中性的原理，此時因為電解液體3中的正離子較多，會迫使推動正離子往濃度較低的方向移動，相對而言，回收液體4因為處於電中性的狀態，因此正離子濃度就會低於電解液體3，所以電解液體3中的正離子就會往回收液體4的方向移動。
又因為離子半透膜2僅會容許半徑較小的一價正離子通過，而由於鋅離子(Zn2+)為二價離子51所以無法穿透離子半透膜2，因此只會推動電解液體3中原本就存在的氫離子(H+)、鈉離子(Na+)、鉀(K+)等一價離子31通過離子半透膜2，也因為通過離子半透膜2的為氫離子(H+)、鈉離子(Na+)、鉀(K+)等的一價離子31，因此也較不容易產生化學反應。當一價離子31通過離子半透膜2後，反而就會導致回收液體4中的電中性不平衡。此時，由於回收電極件6會接收到帶有負電的電子(e-)，因此就能與回收液體4中的金屬離子41產生化學反應，進而將金屬離子41轉化為固體的態樣附著於回收電極件6上，而本實施例之金屬離子41以銅離子(Cu2+)作為舉例，因此就能將銅離子(Cu2+)與電子(e-)結合來形成金屬銅(Cu)以附著於回收電極上。如此，就能透過上述的方式，以不需要添加電源的前提下，來達到回收回收液體4中之金屬離子41的效果，以降低回收金屬時所需消耗的電能。並且，由於犧牲電極件5會產生電子(e-)進入導電元件7之中，因此本案不但不需消耗電能，反而還能達到產生電能的效果。
再請同時配合參閱第五圖及第六圖所示，係為本發明再一較佳實施例之立體圖及發電示意圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，於本實施例中，會於導電元件7a上連接有一電源輸出件8a，本實施例之電源輸出件8a以連接有燈泡82a的電路板81a作為舉例。
藉此，即可將導電元件7a中所產生的電流加以應用，以再次加強本案所能達到的功效，來完整應用因犧牲電極件5a的化學反應所產生的電流。
惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。
綜上所述，本發明之金屬回收之裝置於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。
1:容置槽
11:分解區
12:回收區
13:蓋體
2:離子半透膜
3:電解液體
4:回收液體
5:犧牲電極件
6:回收電極件
7:導電元件

Claims (6)

  1. 一種金屬回收之裝置，其主要包含：
    一容置槽；
    一離子半透膜，該離子半透膜設於該容置槽中，以將該容置槽分隔成一分解區及一回收區，且該離子半透膜僅供液體中之正離子穿越；
    一電解液體，該電解液體設於該分解區內；
    一回收液體，該回收液體設於該回收區內，且該回收液體內含有金屬離子；
    一犧牲電極件，該犧牲電極件係浸泡於該電解液體中，且該犧性電極件係為與該電解液體產生化學反應之金屬，且該犧牲電極件之金屬活性係大於該金屬離子之金屬活性；
    一回收電極件，該回收電極件係浸泡於該回收液體中；及
    一導電元件，該導電元件之兩端處分別連接於該犧牲電極件及該回收電極件上，以供使該犧牲電極件產生化學反應動作所產生之電子由該導電元件導引至該回收電極件處，以將該金屬離子回收成金屬狀態並附著於該回收電極件上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬回收之裝置，其中該回收電極件係為不與該回收液體產生化學反應之金屬或導電石墨其中之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬回收之裝置，其中該導電元件係供連接一電源輸出件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬回收之裝置，其中該離子半透膜係供將液體中半徑較小之一價離子通過，並阻隔二價以上之離子。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之金屬回收之裝置，其中該一價離子係為氫離子、鉀離子、或鈉離子其中之一者。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之金屬回收之裝置，其中該回收液體係為具有金屬離子之廢棄液體。
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