專利名稱：無機(jī)酸氣體的處理方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種氣體處理方法與裝置，尤指一種適用于無機(jī)酸氣體的處理方法與裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)由于使用大量無機(jī)酸(主要為鹽酸、氫氟酸、硫酸及硝酸)進(jìn)行晶圓的酸洗或蝕刻，導(dǎo)致其制程所排放的廢氣與廢水含有無機(jī)酸，易產(chǎn)生環(huán)境污染。傳統(tǒng)上常使用填充式濕式洗滌塔進(jìn)行無機(jī)酸氣體的移除，氣體洗滌過程中，大量洗滌液被循環(huán)噴灑于填充物上以產(chǎn)生氣液接觸移除無機(jī)酸氣的效果。雖然一般于填充式洗滌塔皆設(shè)有除霧器以去除洗滌尾氣的液滴，但仍難以避免有較微細(xì)的液滴隨氣流而被攜出。利用除霧器雖可擋除部分上述尾氣的液滴，但擋除的液滴易累積于除霧器上，長時(shí)間操作仍有微量無機(jī)酸蒸氣易因洗滌液本身或擋除的液滴接近氣液平衡而隨尾氣排出。
目前，半導(dǎo)體業(yè)者既設(shè)的無機(jī)酸濕式洗滌設(shè)備皆難以達(dá)到95％排放削減率的要求，因此在已有適用于濕式洗滌設(shè)備后高含水率排氣的排放管道無機(jī)酸氣檢測(cè)方法后，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制程低濃度無機(jī)酸排氣面臨嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，也是其它高科技產(chǎn)業(yè)，如TFT-LCD液晶顯示器產(chǎn)業(yè)必須克服的環(huán)保問題。
對(duì)于這類含無機(jī)酸的排氣一般皆以添加堿液的水洗方式進(jìn)行吸收或洗滌處理，雖然溶入液相中的氣相污染物(無機(jī)酸氣體)因迅速進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)而形成離子態(tài)，不致構(gòu)成氣相至液相間質(zhì)傳的阻力(resistance ofmass transfer)。但由于半導(dǎo)體及光電制程排氣的無機(jī)酸污染物濃度并不高，氣相中質(zhì)傳驅(qū)動(dòng)力(濃度差)并不明顯，無法通過氣相主體與氣液界面間的濃度差產(chǎn)生較大的擴(kuò)散質(zhì)傳效應(yīng)，因此，傳統(tǒng)上利用化學(xué)工程氣體吸收雙膜理論所設(shè)計(jì)的濕式洗滌塔，在處理低濃度(＜10ppmv，特別是＜5ppmv)的無機(jī)酸排氣時(shí)效率較差。
對(duì)于上述低濃度無機(jī)酸氣的處理目前并無較佳處理方式，檢視已發(fā)展用以避免上述濕式洗滌塔缺點(diǎn)的一些技術(shù)，如利用潮濕的活性碳吸附熱廢氣中的SO2與HCl，吸附于活性碳上的SO2將受其催化而轉(zhuǎn)化成H2SO4，再利用水將之洗出，洗出的H2SO4水溶液經(jīng)濃縮后再重新注入于活性碳床將被吸附的HCl置換趕出，并由后置的濕式洗滌塔及堿性水溶液將之吸收洗除；此外，亦可在活性碳上注入堿金屬氫氧化物或碳酸鹽，于高溫下(120至160℃)烘干后使活性碳中的鉀濃度達(dá)到5.9～9.4％，才能對(duì)SO2及HCN有吸收能力；另外亦有技術(shù)提及含20～30wt％鈣的活性碳可去除煤氣中的含氯或含硫成份的氣體；然而，上述技術(shù)均未提及低濃度(＜10ppmv，特別是＜5ppmv)無機(jī)酸氣體的處理方式，與吸附能力耗竭后活性碳的再生方式。
在吸附劑再生利用的相關(guān)技術(shù)中，有一處理污水場(chǎng)中硫化氫廢氣的設(shè)備，是利用浸漬氫氧化鈉水溶液后的活性碳床做為吸附劑，吸附劑床的厚度3ft；然而，當(dāng)活性碳床的吸附力耗竭時(shí)，需利用另一增設(shè)的備用活性碳床，輪流交替上線，同時(shí)以離線的方式進(jìn)行活性碳床吸附力的再生；此必須離線才能進(jìn)行再生的技術(shù)，不利于土地空間有限的地區(qū)使用，此外，由于該吸附劑床再生操作需費(fèi)時(shí)五天至十五天，加上該處理方式的活性碳床僅能再生三至四次，再生次數(shù)有限，造成吸附劑的使用壽命短暫。
因此亟需提供一長期穩(wěn)定的無機(jī)酸氣處理方法及裝置，以解決半導(dǎo)體、光電產(chǎn)業(yè)處理低濃度無機(jī)酸排氣的困境。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置，其裝置包括一具有一進(jìn)氣口與一出氣口的槽體；至少一含有一吸附劑的吸附劑床體，是位于槽體內(nèi)；至少一堿液供應(yīng)單元，位于槽體內(nèi)，并提供至少一堿液于該至少一吸附劑床體；以及至少一清洗液提供單元，位于槽體內(nèi)并提供清洗該至少一吸附劑用的液體；其中，堿液供應(yīng)單元是位于吸附劑床體與該進(jìn)氣口之間。
本發(fā)明亦提供一種吸附劑的再生方法，包含以下步驟(a)以一清洗液清洗一吸附劑；以及(b)將一堿液霧化噴灑或浸泡吸附劑上。
本發(fā)明亦提供一種無機(jī)酸氣體的處理方法，包含以下步驟(a)將無機(jī)酸氣體與一霧化堿液形成一混合物，其中霧化堿液可連續(xù)性或間歇性產(chǎn)生；(b)將該混合物通過一具有吸附劑的床體，其中該吸附劑是經(jīng)水清洗、堿液噴灑或浸泡處理；以及(c)排出處理過的氣體。
本發(fā)明更提供一種無機(jī)酸氣體的再生性除酸系統(tǒng)，是包括一具有復(fù)數(shù)個(gè)連接口的接管；以及復(fù)數(shù)個(gè)無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置。其中，每一再生性除酸裝置是包含一具有一進(jìn)氣口與一出氣口的槽體；至少一吸附劑床體，是位于槽體內(nèi)并含有一吸附劑；至少一堿液供應(yīng)單元，是位于槽體內(nèi)并提供至少一堿液于該至少一吸附劑床體；以及至少一清洗液提供單元，是位于槽體內(nèi)并提供清洗該至少一吸附劑用的液體；其中，堿液供應(yīng)單元位于吸附劑床體與進(jìn)氣口之間；且每一槽體的進(jìn)氣口是與接管之一連接口相連接。
本發(fā)明無機(jī)酸氣體的再生性除酸系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不限，如現(xiàn)有的無機(jī)酸氣處理領(lǐng)域皆可應(yīng)用；其中，本系統(tǒng)的接管亦可與現(xiàn)有處理無機(jī)酸氣的裝置，如濕式洗滌塔中無機(jī)酸氣體排放的管道相連結(jié)，以進(jìn)一步進(jìn)行低濃度無機(jī)酸氣體的處理，且其濕式洗滌塔可為任何現(xiàn)有的洗滌塔；較佳為文氏塔、氣液同向流、氣液逆向流、氣液交流的填充洗滌塔、噴霧塔或等效功能的洗滌塔。
本發(fā)明裝置及方法可處理任何濃度的無機(jī)酸氣體，甚至為低濃度的無機(jī)酸氣體，其較佳處理無機(jī)酸氣體的濃度低于約5ppmv以下，其處理效率高達(dá)95％以上。
本發(fā)明的再生性除酸系統(tǒng)可同時(shí)設(shè)置多組無機(jī)酸氣體的再生性處理裝置，所以吸附劑床可直接輪流在線再生，不需離線處理，而減少吸附劑耗竭更換的成本，及制程的整體作業(yè)時(shí)間與設(shè)備占用的空間。并可定時(shí)、分區(qū)噴灑、淋灑、浸泡清水或熱水以洗除酸堿中和產(chǎn)生的鹽類，如此更無需停俥更換耗竭的吸附劑，并可長時(shí)間維持穩(wěn)定的整體壓損，以及提供低濃度無機(jī)酸氣的高處理效率，解決光電及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)利用傳統(tǒng)濕式洗滌塔無法有效處理無機(jī)酸排氣的環(huán)保壓力。
于本發(fā)明方法中適用的堿液可以是現(xiàn)有的任何一種堿液，較佳為氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液或其混合液；所使用的堿液濃度不限，其次佳的重量百分比濃度為5wt％以上，較佳為15wt％以上，更佳為25wt％以上，最佳為飽和濃度90％的堿液。其中，本發(fā)明堿液霧化而產(chǎn)生的微細(xì)液滴的直徑約小于2厘米，較佳為直徑小于500微米，更佳為直徑小于100微米，最佳為直徑小于50微米的液滴。
本發(fā)明中所使用的吸附劑床體可為現(xiàn)有的厚度，次佳吸附劑床體的厚度為1cm至60cm，較佳為2cm至45cm，最佳為2cm至30cm。
本發(fā)明可處理任何現(xiàn)有的無機(jī)酸排氣，其較佳的無機(jī)酸排氣為氫氟酸、氫氯酸、硝酸、硫酸、磷酸或前述兩者以上的混合等無機(jī)酸氣體。
本發(fā)明中適用于溶解鹽類結(jié)晶的用水可為任何現(xiàn)有的水，較佳為溫度在20℃以上的去離子水、逆滲透處理的純水、蒸餾水或自來水或前述兩者以上的混合溶液等。
本發(fā)明中所使用的吸附劑可為現(xiàn)有的吸附劑，較佳為選自圓柱狀活性碳、顆粒狀活性碳、破碎狀活性碳、活性碳纖維布、沸石吸附劑中或前述兩者以上的混合物等具有吸附性的物質(zhì)。
本發(fā)明的再生性除酸裝置可視需要增設(shè)復(fù)數(shù)個(gè)功能性單元，以改善其功能，較佳為每個(gè)進(jìn)氣口設(shè)有一閘門，于一清洗液?jiǎn)卧逑匆晃絼r(shí)關(guān)閉，避免污染。
本發(fā)明的吸附劑床體設(shè)置的方式不限，其較佳的設(shè)置為鋸齒型方式、中空甜甜圈狀圓柱體方式、或獨(dú)立片狀分離并聯(lián)方式；另外，噴灑再生用堿液所需的堿液供應(yīng)單元的配置可為任何現(xiàn)有的配置，較佳為其對(duì)應(yīng)于每一組吸附劑床設(shè)置一組堿液供應(yīng)單元為佳。
圖1是本發(fā)明無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置的剖視圖；圖2是本發(fā)明無機(jī)酸氣體的再生性除酸系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
主要組件符號(hào)說明1堿液供應(yīng)單元 7清洗液提供單元2吸附劑床體8出氣口3進(jìn)氣口9連接口4清洗液、堿液排放閥10接管5槽體 20再生性除酸裝置6閘門 30酸氣排放來源具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置20包括含一進(jìn)氣口3與一出氣口8的槽體5；此槽體5內(nèi)包含有堿液供應(yīng)單元1、吸附劑床體2(較佳為活性碳的吸附劑床體)、清洗液提供單元7、與清洗液、堿液排放閥4。此堿液供應(yīng)單元1位于進(jìn)氣口3與吸附劑床體2之間，清洗液提供單元7可位于吸附劑床體2的上方、下方或側(cè)邊的任何位置，且堿液供應(yīng)單元1與清洗液提供單元7可為同一裝置；進(jìn)氣口3與出氣口8可皆有一可開關(guān)式閘門6，或僅進(jìn)氣口3或出氣口8設(shè)有該可開關(guān)式閘門6，或?qū)⒖砷_關(guān)式閘門6設(shè)置于任何可阻斷氣流經(jīng)過吸附床體2的位置，以控制氣體進(jìn)出之用。
本發(fā)明無機(jī)酸氣體的處理方法的實(shí)施，是依下列步驟進(jìn)行當(dāng)一無機(jī)酸氣體由進(jìn)氣口3進(jìn)入后，堿液供應(yīng)單元1將堿液霧化而產(chǎn)生微細(xì)液滴(堿液的供應(yīng)可為連續(xù)性或間歇性產(chǎn)生)，其霧化液滴可隨著無機(jī)酸氣體一同帶入中空甜甜圈狀圓柱體的吸附劑床體2中，無機(jī)酸氣體及其酸堿中和產(chǎn)生的鹽類結(jié)晶會(huì)被吸附于吸附劑床體2中，并由出氣口8排出已去除酸氣的氣體。
由于使用過一段時(shí)間的吸附劑床體2其上的堿液會(huì)被中和并帶有許多酸堿中和后的鹽類，久之將造成吸附效率下降，因此為使吸附劑床體2可延長其使用期限，可以水洗方式將吸附劑床體2的鹽類溶出，再以堿液噴灑或浸泡清洗后的吸附劑床體2，以達(dá)吸附劑床體2的再生，其具體的實(shí)施方法略述如下。
首先，將設(shè)置于進(jìn)氣口3及該吸附劑床體2之間阻斷氣流的閘門6關(guān)閉，使該吸附劑床體2與其它無機(jī)酸氣體的處理裝置隔離；或直接利用清洗液提供單元7提供大量清洗用水，將欲進(jìn)行鹽類結(jié)晶洗除的吸附劑床體2完全淹沒，如此可形成氣流通過的阻力隔絕氣流的通過，以避免廢氣進(jìn)入。
當(dāng)一特定吸附劑床體2進(jìn)行鹽類結(jié)晶的溶解洗除時(shí)，將清洗液注入淹沒該特定吸附劑床體后，關(guān)閉清洗液提供單元，然后通過循環(huán)幫浦(圖中未顯示)于該吸附劑床體的兩側(cè)形成循環(huán)流動(dòng)，于循環(huán)一段時(shí)間后(可為數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘)汰換清洗液，而達(dá)到溶解洗除鹽類結(jié)晶的作用(亦可于清洗液排放后再次注入清洗液進(jìn)行循環(huán)洗除，以達(dá)到更佳的洗除效果)；或通過由清洗液的連續(xù)注入、流穿過吸附劑床體而達(dá)到溶解洗除鹽類結(jié)晶的作用。在前后兩次進(jìn)行溶解洗除鹽類結(jié)晶操作之間，至少以堿液供應(yīng)單元1提供高濃度堿液的霧化液滴或以高濃度堿液直接浸泡吸附劑，以再生吸附劑一次。結(jié)束溶解洗除鹽類的操作后，其溶解有離子的水溶液，可利用處理后的尾氣將水溶液中的水份揮發(fā)帶走；或?qū)⑺芤悍植加陉柟馄貢窕蚱渌绞郊訜岬谋砻嬲舭l(fā)器，使該溶解有鹽類離子的溶液因水份蒸發(fā)、濃縮，減少廢水的排放量，或甚而析出鹽類結(jié)晶，達(dá)到無廢水排放的效果。
以上述方法洗除吸附劑床上的鹽類結(jié)晶后將清洗的廢水排出后，利用進(jìn)氣口3后裝設(shè)的堿液供應(yīng)單元1，定時(shí)定量將一高濃度的堿液霧化，提供于吸附劑床體2，使該吸附劑床體2進(jìn)入吸附處理的狀態(tài)，再重新開啟阻斷氣流的閘門6，使含無機(jī)酸氣的氣體流鞥吸附劑床后，將處理完的氣體由出氣口8帶出。
本發(fā)明的更一具體實(shí)施例為低濃度無機(jī)酸氣體的除酸系統(tǒng)，參考圖2所示，其中酸氣排放來源30可為工廠排放酸氣的管道、機(jī)械作動(dòng)完所產(chǎn)生的酸氣排放管或處理酸氣的裝置，于本實(shí)施例中為濕式洗滌塔。在濕式洗滌塔后連接一具有復(fù)數(shù)個(gè)連接口9的接管10，并且在每個(gè)連接口后，相連一組再生性除酸裝置20，以過濾吸附濕式洗滌塔的尾氣。并在吸附劑床體2前配置的堿液供應(yīng)單元1，將堿液水溶液細(xì)霧化，使其隨欲處理的洗滌塔尾氣帶入吸附劑床體2，以再生吸附劑，維持低濃度無機(jī)酸氣的處理效率以下為本發(fā)明利用無機(jī)酸氣體的再生性除酸系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的實(shí)施說明。
實(shí)施例1將重量約4.08kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并自然風(fēng)干后，填充于活性碳吸附劑床體中，填充厚度約15cm，通以2m3/min含低濃度HCl的氣體，開始進(jìn)行無機(jī)酸氣體處理系統(tǒng)的操作。
經(jīng)持續(xù)操作48小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為27.0mg/Nm3(16.6ppm)及0.231mg/Nm3(0.142ppm)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)99.1％。
實(shí)施例2將重量約4.08kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并自然風(fēng)干后，填充于活性碳吸附劑床體中，填充厚度約15cm，通以2m3/min含低濃度HCl的氣體，開始進(jìn)行無機(jī)酸氣體處理系統(tǒng)的操作。經(jīng)持續(xù)操作15小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為2.07mg/Nm3(1.271ppm)及0.0635mg/Nm3(O.039ppm)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)96.9％。
實(shí)施例3將重量約4.08kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并陰干后，填充于活性碳吸附劑床體中，填充厚度約15cm，通以4.5m3/min含低濃度HCl的氣體，開始進(jìn)行無機(jī)酸氣體處理系統(tǒng)的操作。
經(jīng)持續(xù)操作15小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為0.245mg/Nm3(150ppb)及0.0205mg/Nm3(13ppb)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)91.6％。
實(shí)施例4將重量約3.40kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并陰干后，填充于活性碳吸附劑床體中，填充厚度約12.5cm，通以4.5m3/min含低濃度HCl的氣體，開始進(jìn)行無機(jī)酸氣體處理系統(tǒng)的操作。
經(jīng)持續(xù)操作8小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為0.920mg/Nm3(565ppb)及0.0381mg/Nm3(23ppb)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)95.9％。
實(shí)施例5將重量約3.40kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于6 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并陰干后，填充于低濃度無機(jī)酸氣處理的測(cè)試設(shè)備中，填充厚度約12.5cm，通以3.5m3/min含低濃度HCl的氣體。
經(jīng)持續(xù)操作13小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為0.715mg/Nm3(439 ppb)及0.021mg/Nm3(13ppb)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)97.1％。
實(shí)施例6將重量約3.40kg、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于6 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并陰干后，填充于活性碳吸附劑床體中，填充厚度約12.5cm，通以3.5m3/min含低濃度HCl的氣體。
經(jīng)持續(xù)操作4小時(shí)后，以環(huán)保署公告的『排放管道氫氟酸、鹽酸、硝酸、磷酸及硫酸檢測(cè)方法-等速吸引法』，進(jìn)行處理前后廢氣濃度的采樣分析，可得處理前后廢氣中HCl的濃度分別為8.550mg/Nm3(5,250ppb)及0.201mg/Nm3(123ppb)，低濃度HCl廢氣的處理效率可達(dá)97.6％。
實(shí)施例7將重量約120克、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并自然風(fēng)干后，分別填充于兩組活性碳吸附劑床體中，填充厚度約2.5cm，通以300LPM含低濃度HCl的氣體(經(jīng)利用HCl檢知管測(cè)得的濃度約2～3ppmv、標(biāo)準(zhǔn)抽氣量為100mL)，利用刻度為1ppmv的HCl檢知管，每隔0.25小時(shí)進(jìn)行處理后廢氣中HCl濃度的量測(cè)，當(dāng)同一檢知管抽氣五次(抽氣量為500mL)，于檢知管進(jìn)氣端發(fā)生顏色變化時(shí)，將其認(rèn)定已貫穿，此時(shí)處理后廢氣中HCl濃度約為0.02ppmv。
貫穿后的活性碳經(jīng)利用清水洗除吸附濾除的HCl后，再噴灑10～15mL、3 N的KOH水溶液于圓柱狀活性碳床上，然后重新通以300LPM含低濃度HCl的氣體，再以檢知管持續(xù)每隔0.25小時(shí)進(jìn)行處理后廢氣中HCl濃度的量測(cè)，直至活性碳床再次貫穿。如此反復(fù)進(jìn)行(1)通氣吸附濾除，(2)貫穿失效、洗除吸附的HCl，(3)噴灑堿液再生吸附能力，(4)重新通氣濾除吸附等測(cè)試步驟，經(jīng)反復(fù)六次的測(cè)試皆能于重新噴灑堿液后達(dá)到濾除廢氣中低濃度HCl的功用(測(cè)量結(jié)果整理于表1)。
貫穿后的活性碳分別以25℃去離子水進(jìn)行持續(xù)1小時(shí)的循環(huán)洗滌，洗滌后水樣經(jīng)利用離子分析儀分析，可測(cè)得洗滌后水樣中的氯離子濃度分別為1,040ppm(mg/L)、1,110ppm(mg/L)、1,210ppm(mg/L)、1,350ppm(mg/L)及1,640ppm(mg/L)，其中對(duì)第五次測(cè)試后的活性碳除采取洗滌1小時(shí)后的水樣進(jìn)行分析外，并持續(xù)循環(huán)洗滌2小時(shí)及3小時(shí)，經(jīng)采樣分析，其水中氯離子濃度分別為506ppm(mg/L)及164ppm(mg/L)。驗(yàn)證利用清水清洗及重新噴灑高濃度堿液確實(shí)可將吸附已貫穿的活性碳再生。
實(shí)施例8將重量約240克、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于3 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并自然風(fēng)干后，分別填充于兩組活性碳吸附劑床體中，填充厚度約5.0cm，分別通以300LPM含低濃度HCl的氣體(利用檢知管測(cè)得的濃度約2～3ppmv、標(biāo)準(zhǔn)抽氣量為100mL)。
重復(fù)兩組各兩次實(shí)驗(yàn)，并將貫穿后的活性碳分別以500mL的25℃及50℃的去離子水進(jìn)行持續(xù)1小時(shí)的循環(huán)洗滌，洗滌后水樣經(jīng)利用離子分析儀分析，可測(cè)得利用25℃水洗滌后水樣中氯離子濃度分別為1,880ppm(mg/L)及2,160ppm(mg/L)，而利用50℃水洗滌后水樣中氯離子濃度分別為2,330ppm(mg/L)及3,360ppm(mg/L)，因此可知利用熱水清洗可得到較佳的洗滌再生效果。
實(shí)施例9將重量約120克、直徑0.5cm、長度約1cm的圓柱狀活性碳經(jīng)完全浸泡于6 N的KOH水溶液4小時(shí)后，取出瀝除KOH水溶液并自然風(fēng)干后，填充于兩組活性碳吸附劑床體中，填充厚度各約2.5cm，分別通以300LPM含低濃度HCl的氣體(經(jīng)利用HCl檢知管測(cè)得的濃度范圍約在1.5～3.5ppmv、標(biāo)準(zhǔn)抽氣量為100mL)，利用刻度為1ppmv的HCl檢知管，每隔0.25小時(shí)進(jìn)行處理后廢氣中HCl濃度的量測(cè)，當(dāng)同一檢知管抽氣五次(抽氣量為500mL)，于檢知管進(jìn)氣端發(fā)生顏色變化時(shí)，將其認(rèn)定已貫穿，此時(shí)處理后廢氣中HCl濃度估計(jì)約為0.02ppmv。
貫穿后的活性碳，重新噴灑25～30mL、6 N的KOH水溶液于圓柱狀活性碳床上，然后再次通以300LPM含低濃度HCl的氣體，以檢知管持續(xù)每隔0.25小時(shí)進(jìn)行處理后廢氣中HCl濃度的量測(cè)，直至活性碳床再次貫穿。如此反復(fù)進(jìn)行(1)通氣吸附濾除，(2)吸附貫穿失效，(3)噴灑堿液再生吸附能力，(4)重新通氣濾除吸附等循環(huán)測(cè)試步驟，經(jīng)反復(fù)五次(一個(gè)循環(huán))的測(cè)試后，通入50℃熱水浸泡活性碳床并循環(huán)洗滌1小時(shí)以洗除吸附濾除的HCl，排出洗滌液后于活性碳床中注入6 N的KOH水溶液，重新浸泡堿液再再次反復(fù)進(jìn)行五次的(1)通氣吸附濾除，(2)吸附貫穿失效，(3)噴灑堿液再生吸附能力，(4)重新通氣濾除吸附等循環(huán)測(cè)試步驟，經(jīng)過三個(gè)循環(huán)合計(jì)15次的再生測(cè)試后，皆能于在線經(jīng)重新噴灑堿液(或經(jīng)熱水洗除吸附的HCl，并浸泡堿液)再生后達(dá)到濾除廢氣中低濃度HCl的功用(測(cè)量結(jié)果整理于表2)，且經(jīng)多次反復(fù)再生后吸附能力并未有明顯衰竭情形產(chǎn)生。驗(yàn)證利用50℃熱水清洗及重新噴灑或浸泡高濃度堿液，配合多吸附劑床體的設(shè)計(jì)，確實(shí)可于在線將吸附已貫穿的活性碳再生而反復(fù)使用，達(dá)到穩(wěn)定有效處理低濃度無機(jī)酸氣的功效。
因此，利用本發(fā)明無機(jī)酸氣處理設(shè)備進(jìn)行此一無機(jī)酸氣處理方式的測(cè)試驗(yàn)證，確認(rèn)對(duì)于低濃度(＜5ppm)氫氯酸氣體可達(dá)到良好的去除效果且在長時(shí)間的操作下亦可維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？捎行Ы鉀Q傳統(tǒng)濕式洗滌塔無法有效處理半導(dǎo)體業(yè)低濃度(特別是＜5ppmv)無機(jī)酸氣的困境。
上述實(shí)施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請(qǐng)專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置，其特征在于，裝置包括一具有一進(jìn)氣口與一出氣口的槽體；至少一吸附劑床體，是位于該槽體內(nèi)并含有至少一吸附劑；至少一堿液供應(yīng)單元，是位于該槽體內(nèi)并提供一堿液于該至少一吸附劑床體；以及至少一清洗液提供單元，是位于該槽體內(nèi)并提供清洗該至少一吸附劑用的液體；其中，該至少一堿液供應(yīng)單元是位于該至少一吸附劑床體與該進(jìn)氣口之間。
2.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該堿液為氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液或其混合液。
3.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該至少一吸附劑為圓柱狀活性碳、顆粒狀活性碳、破碎狀活性碳、活性碳纖維布、沸石吸附劑其中或前述兩者以上的混合。
4.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該至少一吸附劑床體的厚度以1cm至60cm為佳。
5.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該清洗液提供裝置是提供去離子水、逆滲透處理的純水、蒸餾水、自來水或前述兩者以上的混合液。
6.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該進(jìn)氣口包含一閘門，是關(guān)閉于該清洗液?jiǎn)卧逑丛撐絼r(shí)。
7.如權(quán)利要求1所述的再生性除酸裝置，其特征在于，更包含一位于該進(jìn)氣口與該吸附劑床體之間的閘門，以于該清洗液?jiǎn)卧逑丛撐絼r(shí)關(guān)閉。
8.一種無機(jī)酸氣體的再生性除酸系統(tǒng)，其特征在于，是包括一具有復(fù)數(shù)個(gè)連接口的接管；以及復(fù)數(shù)個(gè)無機(jī)酸氣體的再生性除酸裝置，每一再生性除酸裝置是包含一具有一進(jìn)氣口與一出氣口的槽體；至少一吸附劑床體，是位于該槽體內(nèi)并含有至少一吸附劑；至少一堿液供應(yīng)單元，是位于該槽體內(nèi)并提供一堿液于該至少一吸附劑床體；以及至少一清洗液提供單元，是位于該槽體內(nèi)并提供清洗該至少一吸附劑用的液體；其中，該堿液供應(yīng)單元是位于該至少一吸附劑床體與該進(jìn)氣口之間；且每一槽體的進(jìn)氣口與該接管的一連接口相連接。
9.如權(quán)利要求8所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該堿液為氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液或其混合液。
10.如權(quán)利要求8所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該至少一吸附劑為圓柱狀活性碳、顆粒狀活性碳、破碎狀活性碳、活性碳纖維布、沸石吸附劑其中或前述兩者以上的混合。
11.如權(quán)利要求8所述的再生性除酸裝置，其特征在于，所述該進(jìn)氣口包含一閘門，是關(guān)閉于該清洗液?jiǎn)卧逑丛撐絼r(shí)。
12.一種無機(jī)酸氣體的處理方法，其特征在于，包含以下步驟(a)將該無機(jī)酸氣體與一霧化堿液形成一混合物，其中霧化堿液可連續(xù)性或間歇性產(chǎn)生；(b)將該混合物通過一具有吸附劑的床體，其中該吸附劑是經(jīng)水清洗、堿液噴灑或浸泡處理；以及(c)排出處理過的氣體。
13.如權(quán)利要求11所述的處理方法，其特征在于，還包括(d)重復(fù)步驟(b)將該混合物通過具有該吸附劑的該床體，其中該吸附劑是經(jīng)水清洗、堿液噴灑或浸泡處理，與(c)排出處理過的氣體；以及(e)以一清洗液清洗該吸附劑并且將一堿液霧化噴灑或浸泡該吸附劑上。
14.如權(quán)利要求11所述的處理方法，其特征在于，所述該無機(jī)酸氣為氫氟酸、氫氯酸、硝酸、硫酸、磷酸或前述兩者以上的混合。
15.如如權(quán)利要求11所述的處理方法，其特征在于，所述該堿液為氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液或其混合液。
16.如權(quán)利要求11所述的處理方法，其特征在于，所述該吸附劑為圓柱狀活性碳、顆粒狀活性碳、破碎狀活性碳、活性碳纖維布、沸石吸附劑或前述兩者以上的混合。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種無機(jī)酸氣體的處理方法與裝置，其方法步驟包括(a)將無機(jī)酸氣體與一霧化堿液形成一混合物，其中霧化堿液可連續(xù)性或間歇性產(chǎn)生；(b)將混合物通過一具有吸附劑的床體，其中吸附劑可經(jīng)水清洗、堿液噴灑或浸泡處理；以及(c)排出處理過的氣體；本發(fā)明的再生性除酸系統(tǒng)可同時(shí)設(shè)置多組無機(jī)酸氣體的再生性處理裝置，所以每組吸附劑床可直接線上再生，而減少吸附劑吸附耗竭更換的成本、制程作業(yè)時(shí)間與設(shè)備占用空間；本發(fā)明對(duì)無機(jī)酸氣體處理進(jìn)行測(cè)試，諸如氫氯酸氣體可達(dá)到良好的去除效果，長時(shí)間操作亦可維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B01D53/40GK101081354SQ20071013059
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者沈克鵬, 王麗婷 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院