第2屆大專校院綠色化學創意競賽 創意說明書
一、主題這項技術主要的構想是提供良好的室內空氣品質及舒適的居家環境，近年來隨著 科技的發達，傳染病肆虐(例如COVID-19)，人們待在室內的時間越來越長(約有 90%)，若是室內環境存在有害物質、過多黴菌滋生等問題，將會對人體健康有所 影響。而台灣等大部分東南亞及東亞國家，皆是屬於濕潤氣候；且台灣在夏季經 常潮濕且悶熱，據統計夏季時年平均相對濕度大於75%，濕度的增加會使人體不 適與引起其他病症，如細菌滋生、孩童過敏等，同時也會造成牆壁、傢俱等財物 之損壞進而釋放有毒物質。此外，這些有毒物質（如甲醛、VOCs）最大的來源 主要是木製品家具、壁紙、油漆及黏合劑，雖然不會造成立即危害，但隨時間緩 慢釋放會使人體長期接觸進而造成致癌的風險、免疫功能異常。近幾年，市面上 逐漸推出矽藻土（珪藻土）等相關產品，如吸水踏墊及杯墊等，以改善居家環境 品質為主，此外，更進一步應用在室內建材(如調濕塗料)使用。但矽藻土原料取 得程序較複雜繁瑣，且相關產品價格較高，目前市面上並無法大量普及使用。因 此，我們這項研究期望創造出平價且高效能的產品，藉由廢棄物循環再利用成高 價值的材料，並添加高效光觸媒讓產品有更多功能性。資源循環為綠建材除了解 決當今掩埋、廢棄物處理等問題，打造出來的產品還能降低市場售價，且製備程 序以簡單、低能耗及可大量生產等方式進行。透過所開發具前瞻性的自潔材料，
輕鬆打造健康舒適的居家環境。
簡易且低耗能 二、動機
隨著科技的發達，人們每天待在室內環境的時間逐漸增加，因此為了追求更佳的 居住環境品質，其室內相對濕度的控制及空氣污染物的降解皆被視為一大考量。
本研究之廢棄物主要針對無機污泥(ESF)及石油煉化裂解廢觸媒(sFCCC)進行再利 用，原因為無機性泥渣每年在台灣的產生量極大，但其回收利用率低，且因成份 以無機為主，故而無法使用焚化處理方式進行減量，大部分以掩埋處理，又因掩 埋土地有限再加上未能妥善掩埋將造成環境負擔，因此處理無機性泥渣為一大難 題；sFCCC則具有高比表面積、微孔多等特性，主要用於提升調濕效能。本團隊 研發的塗料是透過廢棄物作為吸附載體，將自製之光觸媒作為空氣淨化的功能 材，並搭配其他無機礦物以製備出具有中孔(2 nm～50 nm)結構的環保綠色塗料，
藉由甲醛吸附於塗料表層並進行光降解，並利用材料的多孔特性進行毛細管作用 以利水氣吸脫附，藉此控制室內相對濕度及降解空氣污染物。將廢棄物以低耗能 的方式循環成高價值的室內多功能綠建材，並用於提升人們居住環境品質，不但 符合資源循環的理念，同時減少如除濕機等耗能高之家電用品的使用，產製之多 功能綠色塗料在生命周期結束後又可循環回到原料端，是兼具節能、潔淨及資源 永續的綠色產品。
再循環
循環資材
調濕除汙綠建材
三、目的
無機性泥渣（如焚化灰渣、淨水污泥、廢玻璃屑、廢矽藻土與煤灰等）每年在台 灣的產生量極大，估計至少有550萬噸，但每年的回收利用率低，並因其成份以 無機為主，故而無法使用焚化處理方式進行減量，如此大量的廢棄物進入掩埋場 勢必會加快掩埋場飽和的速度，若未能妥善掩埋，甚至可能對生態環境造成嚴重 的影響。因此，處理無機性泥碴類廢棄物是刻不容緩的，本團隊將研究無機性泥 碴廢棄物資源再利用並開發高質化技術，以研製具備多功能性的綠建材產品，並 落實資源循環型社會的理念，以減輕資源與能源缺乏對人類造成的衝擊。利用本 團隊研發之多功能性調濕除污塗料，可將廢棄物循環再利用製成具高價值的塗 料，製備過程容易且低能耗，同時其調濕及除污成效又較市售塗料佳。藉由團隊 研發之塗料，減少耗能之電器產品的使用，並除去室內環境中易產生的空氣污染 物，創造具環保且健康舒適的居家環境為願景。本技術的開發期望可達到以下目 標:
能源有效運用，減少耗能產品（如除濕機及空調）的運用。
除去日常生活中易產生的空氣污染物。
藉由廢棄物循環再利用成高價值材料，並添加光觸媒讓產品有更多功能性。
塗料的製備程序以簡單、低能耗等方式去生產。
打造健康舒適的居家環境。
四、設計大綱（含流程圖及照片更佳）
1. 廢棄物前處理及光觸媒製備
先將廢棄物進行前處理(如烘乾、破碎、過篩等)，並進行特性分析，同時進行 光觸媒製備，以利於後續的添加。
2. 配比設計及塗料製備
接著進行參數的調整，依不同的配比做出多組對照組。將不同比例的粉體材 料加入溶劑後均勻混合，將其塗於基板上2 mm厚，並放置陰暗處陰乾。
3. 測試分析及和商業進行比較
將塗料進行孔洞特性分析(以比表面積分析儀對塗料進行分析，判斷不同配比 之塗料其比表面積及總孔體積對水氣吸附能力的優劣)、調濕性能測試(以日本 產業規格(JIS)之規範進行調節濕度性能測試，主要分成JIS-A 1470-1中濕度範 圍(50～75%RH)及JIS-A 6909高濕度(50%～90%RH))，及光降解效能試驗(利用 模擬室內環境之批次反應器進行降解試驗，注入約相同濃度的甲醛進行暗吸 附至平衡後，再開燈進行降解)，並與市售的塗料A(主要為矽藻土、沸石及光 觸媒)及塗料B(主要成分為矽藻土、無機礦物及固化材料)進行比較。以無機廢 棄物為主要原料製作多功能綠色塗料，利用簡易的溶膠凝膠(常溫下)技術，透 過最適原料配比調整製作成調濕除污塗料。測試結果顯示，以日本規範JIS-A
6909吸放濕試驗，最佳樣品的吸水量為309.2 g/m2，高於市售商業用塗料3-4
倍，且經JIS-A 1470-1週期性試驗測試顯示，本塗料並不會出現水分累積無法 排出的狀況；產製之調濕塗料置於25oC相對濕度為85%的環境下，能有效降低 相對濕度至68%。另外，本調濕塗料的塗膜硬度於CNS 15200-5-4鉛筆硬度測 試中，其硬度與市售商業用塗料相當。所開發之塗料調濕能力優於市售商業 塗料，且機械性能相若，可見以廢棄污泥循環再利用成資材是可行的，除了 能解決無機泥碴掩埋的問題，同時也能以廢棄物轉化成高價值材料，符合資 源循環型社會之理念。此外，我們將進一步結合自行開發之具可見光活性光 觸媒於調濕塗料中，以室內照分解室內甲醛為目標，其淨化空氣能力優於市 售塗料兩倍，為一項具前瞻性之智慧型多功能綠色建材。
調濕除污綠色塗料 市售商業塗料
