過濾技術滲透生活無所不在–先進過濾技術產學聯盟

 
2015/02/04 江欣怡 | 特約文字編輯
淡江能光中心的薄膜蒸餾系統,可淡化海水。 黃國楨教授的實驗室內器材林林總總,圖為與日本共同開發的過濾器材。 過濾的方式五花八門,利用此儀器可測試過濾性質。 小型的過濾器材可用於蛋白質或小分子的過濾。 黃國楨教授(左四)與實驗室的學生合影。
  • 淡江能光中心的薄膜蒸餾系統,可淡化海水。
  • 黃國楨教授的實驗室內器材林林總總,圖為與日本共同開發的過濾器材。
  • 過濾的方式五花八門,利用此儀器可測試過濾性質。
  • 小型的過濾器材可用於蛋白質或小分子的過濾。
  • 黃國楨教授(左四)與實驗室的學生合影。
 
過濾技術在生活與產業發展中扮演極為重要的角色,卻非顯而易見。一般人一想到過濾,可能就會先想到生活中常見的濾水器、除濕機、空氣濾清機等,其實過濾涵蓋的層面不止如此,要把海水變淡水需要用到過濾,要從靈芝中萃取有效的微量元素也需要用到過濾,一雙好走的鞋子其關鍵也常在特殊白膠配方的過濾濃縮技術,就連台灣常見的洗腎也是醫療上過濾技術的應用,更不用說目前深受女性歡迎的膠原蛋白,從原料到產品的製作過程就需5~6道的過濾技術。可見,過濾技術是如何默默地影響我們的生活,進而牽動產業的發展。
 
共同成立過濾聯盟
 
多年來,淡江大學化材系、臺灣大學化工系以及中原大學化工系持續接獲企業的委託,希望能協助克服產品研發及測試時碰到的問題。考量到業界長期缺乏整合性的技術諮詢窗口,再加上亟欲將相關的核心技術帶進業界,並創造企業彼此技術支援的動力,在淡大能源與光電材料研究中心、臺大粉粒體實驗室及中原薄膜研發中心的強力支援下,2013年2月共同成立了先進過濾技術產學聯盟。
 
三方的分工方式是由淡大化材系負責化工製程的過濾程序開發、臺大化工系負責過濾模組的設計與開發、中原化工系則執行過濾材料的鑑定,彼此在運作上採取儀器設備與資源共享、人員專長互相支援的方式,以過濾技術資源共享平台的角色提供產業界技術支援。同時,該聯盟也邀集到工業技術研究院與紡織產業綜合研究所,補足較缺乏的氣體過濾技術,可以說是從產學合作、專利開發、技術移轉、學術交流與技術訓練等5個層面,提升台灣整體產業的過濾技術。
 
該聯盟主持人,同時也是淡大化材系教授黃國楨說:「過濾的範圍其實廣泛到不會有一個專門名之的過濾產業,因為幾乎每個產業都會用到過濾技術。」
 
「過濾」需要一個多孔性的介質,這個介質可以是奈米纖維、濾布、薄膜,將有些物質擋住,另一些物質通過,以達到分離的目的。一般說來,過濾技術可大致分為氣體過濾、液體過濾與薄膜過濾3種,各有不同原理。像是氣體過濾最常見的就是空氣過濾,而液體過濾則常用於分離液體中的懸浮顆粒,薄膜過濾則適用於分離1微米以下的小物質,例如分子、蛋白質甚至奈米顆粒等。
 
過濾應用領域五花八門
 
也因為過濾技術應用範圍非常廣泛,目前加入該聯盟的13名業界會員,其所專注的領域也五花八門,有生產工業用濾心、濾殼及濾袋的旭然國際,也有從事界面化學與特用化學品的台界化學、代理量測儀器的瑞儀、處理廢水廢氣的太和環境、專精化學濾材的鼎榮、製造空氣濾網的漢克林、銷售各種汞浦的太儀、提供血液透析領域膜材的釩泰、專做實驗室真空過濾的洛科儀器及長春人造樹脂廠、台灣區不織布工業同業公會等。
 
儘管每位成員的領域大相逕庭,但共同之處卻是都需要過濾技術。以聯盟成員、同時也是台灣唯一的明膠廠傑樂生技為例,專門生產明膠與膠原蛋白的傑樂生技在產品製造的過程中,先要將魚皮、豬皮等原料熬煮,第1道過濾就需用到濾布、助濾劑來分離一般雜質,取得混濁的液體後,加入凝聚劑把其中的顆粒凝聚成為澄清的明膠水溶液。為了去除味道,再用活性碳填充床除味得到無色無味的明膠溶液,之後還需要用到薄膜過濾將溶液濃縮,最後再乾燥製成錠劑或粉末,且製程中有必要的話,還需再使用薄膜過濾純化某些分子,這整個過程需要用到5~6道的過濾技術。
 
另外,專門從事接著填縫劑的國森企業也是聯盟的成員,該公司因應客戶的需求提供特殊配方的白膠(黏著劑),用途廣泛,包括新舊建物填縫、運動鞋及車內皮革黏著等。為了生產白膠,國森過去多以加熱乾燥方式濃縮製作,卻極為耗能增加成本,而若改用薄膜濃縮過濾技術,則可以使製造成本大幅下降、提升競爭力。
 
競爭激烈中取得台灣優勢
 
儘管人類生活對於過濾的需求大幅增長,但市場卻還未出現獨占的現象。黃教授說:「目前全球還未出現一個公司獨佔過濾市場,像是薄膜過濾最大的奇異(GE)、陶氏化學(Dow Chemical)、PALL等公司,占有率頂多只有20%,因此競爭格外激烈。」
 
而向來極具競爭力的台灣產業,在過濾應用領域中也正默默耕耘自有品牌,黃教授說:「以聯盟會員之一的旭然國際為例,已經以自有濾材品牌Filtrafine在國際間打出知名度。不過,以前旭然都是進口薄膜來製作濾心,但目前該聯盟已與其合作開發台灣研發自製的薄膜濾心,希望從原料到產品的技術,都能由台灣廠商自行掌握。」
 
因此,該聯盟成立的目標便是透過研究開發的合作模式,協助輔導產業提升國際競爭力,幫助企業產品增值。但除了提升產業能見度、增進技術應用之外,該聯盟也努力提升台灣過濾技術在學術上的地位,並已經取得2016年4月世界過濾會議(WFC12)的主辦殊榮。
 
「先進過濾技術產學聯盟在早期其實是台灣化學工程學會底下的過濾技術研究小組,於2013年針對產業需求所組成的,聯盟成立雖然只有短短兩年的時間,但該小組卻早在1992年便已成立,成員也多由臺大、淡大及中原三間大學化工、化材系老師組成,並在2007年成功申請進入世界過濾組織。」黃教授解釋道。
 
目前世界過濾組織有13個會員國,亞洲地區只有台灣、日本、中國3個會員國,足見台灣在全球過濾技術舞台已有舉足輕重的地位。黃教授也表示,爭取到2016世界過濾會議,除了可以建立台灣在過濾領域的國際學術權威外,還可以培養年輕學者多參與學術活動,並提供台灣薄膜分離與相關產業在國際展覽會場曝光的平台。未來也將成立臺灣過濾與分離學會,從事國際學術交流、提升本領域的學術水準和加強與產業交流的機會。
 
註:黃國楨教授研究團隊獲科技部102年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:先進過濾技術產學聯盟推展計畫,執行期間:2013/02/01~2014/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。
 
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