專利名稱：化學(xué)過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及如下的化學(xué)過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)，所述化學(xué)過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)可通過利用離子交換或電荷吸附作用，將氣體，特別是供給絕對(duì)無塵室、清潔臺(tái)或凈化工作臺(tái)等(下文稱之為密閉凈化空間)的空氣的化學(xué)污染降低至很低水平，處理過的氣體的壓力損失低且可長(zhǎng)時(shí)間利用。
背景技術(shù)：
近些年來，電氣和電子工業(yè)、生化工業(yè)等對(duì)密閉凈化空間的需求急劇上升。隨著各種工業(yè)中生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，對(duì)凈化的需求已變得非常迫切。在這種意義上，近幾年來的污染分析技術(shù)也在引人注目地提高。因此人們已經(jīng)注意到分離經(jīng)常不引起注意的物質(zhì)的必要性。
密閉凈化空間中空氣的常規(guī)凈化方法是通過顆粒分離過濾器(如HEPA過濾器)主要分離固體顆粒，目前固體顆粒的分離已被控制到盡可能的程度。
然而，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)密閉凈化空間中的空氣通過過濾器循環(huán)使用時(shí)，包含在空氣中的一些霧狀或氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)被濃縮至高于露天中的水平。理由在于，在凈化空氣的常規(guī)方法中，分離包含在空氣中的霧狀或氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)的必要性還沒有意識(shí)到，所以常規(guī)的凈化器沒有這類功能。
在生產(chǎn)超大規(guī)模集成電路類產(chǎn)品的電子工業(yè)中，人們已經(jīng)開始意識(shí)到分離化學(xué)物質(zhì)的必要性。特別是在光刻過程中，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了由于存在這些化學(xué)物質(zhì)而導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)率下降的現(xiàn)象，而且人們也意識(shí)到了研制徹底不同于在常規(guī)應(yīng)用HEPA過濾器中所采用的分離化學(xué)物質(zhì)方法的必要性。
特別是，研制分離氨和胺(如有機(jī)胺)的技術(shù)也是非常需要的。氨可導(dǎo)致產(chǎn)品變得呈霧狀和電介質(zhì)擊穿，而且由于氨的存在，使得產(chǎn)品產(chǎn)率大大降低。
在光刻過程的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑生產(chǎn)過程中，在光照射區(qū)域中會(huì)生成作為化學(xué)增強(qiáng)劑的質(zhì)子，促進(jìn)其向顯影劑中溶解。根據(jù)這種機(jī)理，人們研制出了一種裝置。如果大氣中存在氨，那么質(zhì)子將被中和而消失，該質(zhì)子向顯影劑中的溶解被抑制。這將會(huì)造成稱之為T-TOP破壞(T-TOP failure)的非常嚴(yán)重的麻煩。
當(dāng)空氣中的氨濃度小至每十億分之幾份時(shí)，即可發(fā)生上述現(xiàn)象。盡管在各種情況下不盡相同，但是待處理的空氣中的氨濃度一般為每十億分之幾十份至數(shù)千份。為了解決這種問題，凈化空氣中的氨濃度應(yīng)當(dāng)為小于等于5ppb。
LSI制造商需要解決此問題，需要研制能夠保持密閉凈化產(chǎn)品空間中空氣中的氨濃度盡可能低的任何過濾裝置。
日本專利特許公開1-317512公開了一種分離空氣中的海鹽(包括氨)的方法，該方法是使得空氣通過包含離子交換纖維的過濾介質(zhì)。然而，該技術(shù)沒有說明通過吸附降低濃度(ppb數(shù)量級(jí))而分離氨的任何可能性，或說明利用過濾裝置降低過濾器壓力損失的任何方法，或說明增加表明過濾器使用壽命的每過濾介質(zhì)單位體積中的物質(zhì)吸附能力的任何方法。
日本專利特許公開61-138543公開了一種過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)是通過使由在含纖維的離子交換薄片的雙側(cè)覆蓋紙粕得到的薄片制品起皺得到的。但是，該過濾介質(zhì)適用于橫向流動(dòng)方法，其中氣體由過濾介質(zhì)的薄片正面送入薄片背面。該技術(shù)沒有說明利用過濾介質(zhì)降低過濾器壓力損失的任何方法，或說明增加表明過濾器使用壽命的每過濾介質(zhì)單位體積中的物質(zhì)吸附能力的任何方法。
日本專利特許公開60-183022公開了一種包含用于吸引空氣中誘變有機(jī)體突變的物質(zhì)的陽離子交換纖維的過濾器。但是，該過濾介質(zhì)適用于橫向流動(dòng)方法。該技術(shù)沒有說明利用過濾介質(zhì)降低過濾器壓力損失的任何方法，或說明增加表明過濾器使用壽命的每過濾介質(zhì)單位體積中的物質(zhì)吸附能力的任何方法。
日本專利公開特許8-24564公開了一種包含離子交換纖維板的過濾裝置。但是，該技術(shù)沒有說明利用過濾介質(zhì)降低過濾器壓力損失的任何方法，或說明增加表明過濾器使用壽命的每過濾介質(zhì)單位體積中的物質(zhì)吸附能力的任何方法。
由此可見，上述現(xiàn)有技術(shù)不能滿足上述技術(shù)領(lǐng)域的要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠滿足上述要求的過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了一種過濾裝置，該過濾裝置的過濾介質(zhì)的吸附能力大于常規(guī)過濾介質(zhì)的吸附能力，而所述過濾介質(zhì)的壓力損失小于常規(guī)過濾介質(zhì)的壓力損失。
為了解決上述問題，人們可以考慮增加單位體積內(nèi)過濾介質(zhì)的數(shù)量，但是這種方法不能解決后一個(gè)問題。為了解決后一個(gè)問題，人們可以考慮減少單位體積內(nèi)過濾介質(zhì)的數(shù)量，但是這種方法又不能解決前一個(gè)問題。本發(fā)明要同時(shí)解決這相互矛盾的兩個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方案一種化學(xué)過濾裝置，該裝置包括由許多纖維板層壓而成的過濾介質(zhì)和用于容納過濾介質(zhì)的濾室，所述裝置在其濾室的一個(gè)表面上開有一氣體進(jìn)口，在另一表面上開有一基本上與氣體進(jìn)口相對(duì)的氣體出口，其特征在于在過濾介質(zhì)的各個(gè)相鄰纖維板間的氣體進(jìn)口至氣體出口之間形成了允許氣體沿纖維板表面流動(dòng)的氣體通道，而且過濾介質(zhì)的吸附能力大于等于300eq/m3。
氣體通道允許未凈化氣體主要沿著構(gòu)成過濾介質(zhì)的纖維板表面流動(dòng)。這就意味著通過過濾介質(zhì)的未凈化氣體為并行流。由于這種結(jié)構(gòu)基本上僅僅是由纖維板形成的，所以過濾介質(zhì)的吸附能力可保持大于等于300eq/m3，且過濾介質(zhì)的壓力損失保持很小。
吸附能力是指在化學(xué)平衡條件下，每過濾介質(zhì)單位體積(1m3)中吸附的帶正電荷的顆粒、煙霧和氣體的量。例如，在攜帶磷酸的活性炭纖維情況下，吸附能力可通過基于當(dāng)所有活性基團(tuán)均已反應(yīng)形成鹽時(shí)所能夠獲得的最大平衡能力，由所攜帶的磷酸總重量計(jì)算得到。
在離子交換纖維情況下，離子交換能力就是吸附能力。測(cè)定離子交換能力的方法并不特殊。一般地，切斷具有一定能力的過濾介質(zhì)，使其在已知當(dāng)量濃度的酸或堿中反應(yīng)，再通過滴定中和殘留物。
本發(fā)明的第二方案第一方案中的化學(xué)過濾裝置，其中當(dāng)由氣體進(jìn)口至氣體出口的氣體流動(dòng)在氣體進(jìn)口處的平均流速為0.5m/sec時(shí)，通過氣體通道方向深度為70mm的過濾介質(zhì)的氣體流動(dòng)的壓力損失小于等于3mm Aq。
本發(fā)明的第三方案
第一或第二方案的化學(xué)過濾裝置，其中構(gòu)成纖維板的纖維為化學(xué)改性活性炭纖維(如攜帶磷酸的活性炭纖維)或離子交換纖維，優(yōu)選離子交換纖維。
這里使用離子交換纖維將在下文中詳細(xì)描述。
本發(fā)明的第四方案第一至第三方案的化學(xué)過濾裝置，其中過濾介質(zhì)基本上僅僅由于許多纖維板的彈性而在濾室中處于靜止?fàn)顟B(tài)。
過濾介質(zhì)基本上僅僅由于許多纖維板的彈性而處于靜止?fàn)顟B(tài)，意味著當(dāng)使用過濾裝置時(shí)，使纖維板成層和使過濾介質(zhì)在濾室中靜止的方法沒有放出任何能夠降低凈化氣體效果的氣體。例如，如果通過使用粘合劑使纖維板成層或通過任何其它有機(jī)物質(zhì)使纖維板成其形狀，或者利用粘合劑使得過濾介質(zhì)在濾室中靜止，那么可放出能夠降低空氣凈化效果的任何氣體。
本發(fā)明的其它方案將在下文本發(fā)明的更詳細(xì)說明中描述。
本發(fā)明優(yōu)選通過利用金屬絲布，挖起(scooping)如濾紙類的0.1至10mm長(zhǎng)的短纖維，從而獲得纖維板。優(yōu)選纖維板的纖維單位重量為300至1000g/m2，更優(yōu)選50至500g/m2。如果纖維板通過折疊或熱粘合等而進(jìn)行過后處理，則特別優(yōu)選100至300g/m2。
除了混合的化學(xué)改性活性炭纖維和離子交換纖維之外，纖維板也可含有其它材料。為了改進(jìn)紙可成形性，可將纖維素或紙漿等的長(zhǎng)纖維混合至一定的程度。也可混合無機(jī)纖維。當(dāng)混合其它材料時(shí)，優(yōu)選化學(xué)改性活性炭纖維或離子交換纖維的量大于等于50wt％。
過濾介質(zhì)為由包含許多纖維板的疊層構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)是很重要的，同時(shí)，在相鄰的纖維板之間形成從過濾介質(zhì)的一個(gè)表面至對(duì)應(yīng)的其它表面的氣體通道也是很重要的。
氣體通道可通過使波形纖維板成層而形成。如可采用波紋結(jié)構(gòu)、蜂房結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單波動(dòng)結(jié)構(gòu)及其組合等。優(yōu)選使用波紋纖維板。
皺紋板也可以包含與波紋纖維板(成波紋的介質(zhì))的飾頂相接觸的平板纖維板(襯板)。
帶有襯板的皺紋板可通過下述方法生產(chǎn)為了制備波紋介質(zhì)，在具有波動(dòng)表面的兩個(gè)圓輥之間送入注定要成為波紋介質(zhì)的纖維板；通過圓輥輸送波紋介質(zhì)，使得波動(dòng)介質(zhì)在波紋表面上起皺；通過位于安裝在圓輥對(duì)面的表面上的滾動(dòng)平板，送入注定要成為襯板的纖維板。通過兩個(gè)圓輥，將波紋介質(zhì)和襯板壓在一起，得到預(yù)期的皺紋板。注定要成為波紋介質(zhì)的纖維板也可以是包含許多纖維板的疊層。
在上文中，如果粉狀或纖維狀可熱熔樹脂包含在注定要成為波紋介質(zhì)的纖維板或注定要成為襯板的纖維板兩種纖維板中的至少一種，那么可熱熔樹脂將在通過圓輥將波紋介質(zhì)和襯板壓制在一起時(shí)被熱熔，從而有效地結(jié)合波紋介質(zhì)和襯板。
可熱熔樹脂僅僅為熔點(diǎn)低于主要用在纖維板中的纖維的熔點(diǎn)的樹脂，例如形成離子交換纖維的聚苯乙烯或聚-α-烯烴，可熱熔樹脂并不受到特別的限制。它們可根據(jù)需要，從低熔點(diǎn)聚合物中選擇，如聚酯、聚烯烴、乙烯基聚合物等。包含在纖維板中的可熱熔樹脂的形式?jīng)]有特別限制。然而考慮到與離子交換纖維或活性炭纖維混合的容易性及紙可成形性，優(yōu)選可熱熔聚合物為纖維狀。
吸附能力大于等于300eq/m3的過濾介質(zhì)可通過將化學(xué)改性活性炭纖維(如攜帶磷酸的活性炭纖維)或離子交換纖維用作形成纖維板的纖維而獲得。
優(yōu)選離子交換纖維為聚苯乙烯基纖維。更優(yōu)選它們?yōu)橛珊幸氲浇宦?lián)不溶聚苯乙烯中的離子交換基團(tuán)的聚合物和增強(qiáng)聚合物(如聚烯烴)組成的共軛纖維。
由于聚苯乙烯韌性低，所以聚苯乙烯本身很難形成具有實(shí)際可忍受的機(jī)械性能的纖維。因此，為了獲得具有機(jī)械性能的纖維，應(yīng)當(dāng)將增強(qiáng)聚合物用于與聚苯乙烯共軛。
離子交換纖維中的含水量?jī)?yōu)選為1.0至5.0。含水量是通過下述方法測(cè)定將作為Na型(Cl型)陽離子(陰離子)交換劑在離子交換水中充分浸漬，通過離心脫水除去表面上的水，立即測(cè)定重量(W)，干燥樣品，測(cè)定干燥后的重量(W0)，利用測(cè)定值，由下式計(jì)算，含水量＝(W-W0)/W0。
優(yōu)選離子交換纖維的干態(tài)直徑為15至100μm，更優(yōu)選20至70μm，進(jìn)一步優(yōu)選30至50μm。如果直徑為此范圍，則可提高纖維板的比表面積。
含有引入的離子交換基團(tuán)和增強(qiáng)聚合物的共軛形式聚合物沒有特別的限定。優(yōu)選使用由作為主要外皮成分的離子交換聚合物和作為核芯成分的增強(qiáng)聚合物構(gòu)成的芯-皮型共軛纖維。海中島型(island-in-a-sea-type)共軛纖維屬于芯-皮型共軛纖維，由于其具有高韌性且在含有所引入的離子交換基團(tuán)的聚合物與增強(qiáng)聚合物之間具有高粘合性能，所以是特別優(yōu)選的。也可優(yōu)選使用其中兩種聚合物混紡在一起的摻混型共軛纖維。
可用作增強(qiáng)聚合物的聚合物包括聚α烯烴、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸化合物等。在這些聚合物中，由于聚α烯烴具有優(yōu)良的化學(xué)阻力，所以優(yōu)選聚α烯烴。
聚α烯烴包括聚乙烯、聚丙烯、聚-3-甲基丁烯-1、聚-4-甲基戊烯-1等。在這些聚α烯烴中，由于聚乙烯強(qiáng)度較好且生產(chǎn)方便，所以聚乙烯是優(yōu)選的聚α烯烴?？蓪⒗w維切割成適當(dāng)長(zhǎng)度的短纖維，該纖維包含引入到離子交換聚合物部分中的離子交換基團(tuán)。所述離子交換基團(tuán)既可以是陽離子交換基團(tuán)，也可以是陰離子交換基團(tuán)。
短纖維的長(zhǎng)度是任選的。如果纖維太短，則纖維似乎會(huì)從所生成的纖維板中不當(dāng)?shù)叵?；如果纖維太長(zhǎng)，則纖維板中的離子交換反應(yīng)似乎會(huì)不能均勻地進(jìn)行。優(yōu)選短纖維的長(zhǎng)度為0.1至10mm，更優(yōu)選0.3至5mm，進(jìn)一步優(yōu)選0.3至1mm。
優(yōu)選使用的陰離子交換基團(tuán)包括通過利用叔胺(如三甲胺)處理鹵代烷基化化合物獲得的強(qiáng)堿陰離子交換基團(tuán)，或者包括通過利用仲胺或伯胺(如異丙胺、二乙胺、哌嗪或嗎啉)處理得到的弱堿陰離子交換基團(tuán)。為了優(yōu)選地達(dá)到本發(fā)明的目的，更優(yōu)選強(qiáng)堿陰離子交換基團(tuán)。
如果使用包含陰離子交換纖維的過濾介質(zhì)，那么本發(fā)明的吸附能力為其陰離子交換能力。
優(yōu)選使用的陽離子交換基團(tuán)包括磺酸根、膦酸根、羧酸根和氨基羧酸根(如亞氨基二乙酸根)。
未凈化氣體(空氣)中的氨或胺(如有機(jī)胺)存在帶正電荷的顆粒、霧狀物和氣體。為了利用本發(fā)明的過濾裝置有效地分離吸附這些雜質(zhì)，優(yōu)選離子交換基團(tuán)為陽離子交換基團(tuán)，更優(yōu)選磺酸根。
當(dāng)使用包含陽離子交換纖維的過濾介質(zhì)時(shí)，本發(fā)明的吸附能力為其陽離子交換能力。
離子交換纖維可通過如下方法生產(chǎn)在酸性催化劑存在條件下，將由聚苯乙烯基化合物和聚α烯烴組成的共軛纖維的聚苯乙烯部分與甲醛交聯(lián)并使其不溶解，將指定的離子交換基團(tuán)引入到聚苯乙烯部分中。
基于干性纖維的重量，優(yōu)選引入的離子交換基團(tuán)的量大于等于0.5meq/g，更優(yōu)選1.0至10meq/g。
例如，過濾介質(zhì)的濾室為一帶有封蓋的箱子。封蓋的頂部和底部具有允許氣體通過的開口。在將過濾介質(zhì)安裝到箱子中之后，將封蓋蓋到箱子上。
優(yōu)選過濾介質(zhì)在加壓狀態(tài)下安裝到濾室中，在不使用粘合劑的條件下，使用回復(fù)其原來狀態(tài)的彈性力使得過濾介質(zhì)在濾室中保持靜止。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為表示作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的纖維板的透視圖。
圖2為表示作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)的透視圖。
圖3為表示作為另一實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)的透視圖。
圖4為表示作為再一個(gè)實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)的正視圖。
圖5為表示作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置的破開側(cè)視圖。
圖6為表示本發(fā)明過濾裝置中使用的化學(xué)過濾器中的氨吸附試驗(yàn)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。
本發(fā)明最佳實(shí)施方案下文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例，但本發(fā)明并不限制于此。
圖1表示作為實(shí)例的形成本發(fā)明過濾裝置中的過濾介質(zhì)的纖維板。纖維板1是通過利用金屬絲布挖起短纖維2形成的，從而形成紙，在形成紙之后，將其加工成皺紋狀3。將許多這類纖維板1成層，形成過濾介質(zhì)。在過濾介質(zhì)中，在各自纖維板1之間形成氣體通道4。
圖2表示作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)5為包括一系列纖維板的疊層。纖維板之一是包含作為波紋介質(zhì)的纖維板6和作為襯板的纖維板7的皺紋板，在作為波紋介質(zhì)的纖維板6與作為襯板的纖維板7之間形成氣體通道8。
圖3表示作為另一實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)9為包含許多纖維板10的疊層。各個(gè)纖維板10形成疊層，具有蜂房結(jié)構(gòu)。蜂房的空心部分形成了氣體通道11。
圖4表示周圍進(jìn)一步實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置中使用的過濾介質(zhì)。通過連續(xù)地從中心到外層纏繞包含作為波紋介質(zhì)的纖維板13和作為襯板的纖維板14的一張皺紋板15，可得到過濾介質(zhì)12。在作為波紋介質(zhì)的纖維板13與作為襯板的纖維板14之間形成氣體通道16。
圖5表示作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置。過濾裝置20具有一用于容納過濾介質(zhì)21的含過濾介質(zhì)的箱子22和一蓋箱23，該蓋箱23用于在將過濾介質(zhì)21安裝在含過濾介質(zhì)的箱子22中之后覆蓋含過濾介質(zhì)的箱子22。在含過濾介質(zhì)的箱子22和蓋箱23的反面，分別形成了允許氣體通過的開口24和25。
在過濾介質(zhì)21安裝在含過濾介質(zhì)的箱子22之前，將后部鋁篩26和后部無紡織物27依次安裝在含過濾介質(zhì)的箱子22中。然后沿由箭頭28所指的方向壓縮過濾介質(zhì)21，將其在壓縮狀態(tài)下安裝到含過濾介質(zhì)的箱子22中。
在安裝蓋箱23而覆蓋含過濾介質(zhì)的箱子22之前，依次安裝前部無紡織物29和前部鋁篩30。然后安裝蓋箱23而覆蓋含過濾介質(zhì)的箱子22。箭頭32指示蓋箱23方向含過濾介質(zhì)的箱子22移動(dòng)。二者均被扣釘固定(未示出)。至此，作為實(shí)例的本發(fā)明過濾裝置才是完整的。帶有開口24的含過濾介質(zhì)的箱子22和帶有開口25的蓋箱23形成了本發(fā)明的濾室。實(shí)施例離子交換纖維制備含有作為海成分的聚苯乙烯和作為島成分的聚乙烯的海中島型共軛纖維，其中海成分和島成分以50/50共軛且具有16個(gè)島。
將1份重量的短纖維加入到由7.5份體積的一級(jí)市購硫酸和0.07份重量的低聚甲醛組成的交聯(lián)磺化溶液中，在90℃下反應(yīng)處理4小時(shí)。
反應(yīng)處理完成后，利用堿處理短纖維并利用鹽酸活化，得到帶有磺酸根的陽離子交換纖維。陽離子交換纖維的交換能力為3.0毫當(dāng)量/g-Na，含水量為1.5。根據(jù)下述方法測(cè)定交換能力。
將1克陽離子交換纖維加入到50ml 0.1N氫氧化鈉中，震蕩混合物2小時(shí)。取出5毫升溶液滴定中和。根據(jù)其結(jié)果計(jì)算交換能力。
將轉(zhuǎn)變成Na型(Cl型)的短纖維在陽離子交換水中充分浸漬，通過離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，測(cè)定短纖維的重量(W)。進(jìn)一步地，在干燥器中于60℃下干燥短纖維48小時(shí)，測(cè)定短纖維的重量(W0)。根據(jù)公式(W-W0)/W0，得到短纖維的含水量。成紙將所得到的離子交換纖維、可熱熔性纖維(聚酯，低熔點(diǎn)，商品名為“SofitN720”，Kuraray生產(chǎn))(1mm長(zhǎng))和作為成紙助劑的Manila hemp(10mm長(zhǎng))以60∶20∶20的比例混合，利用旋轉(zhuǎn)式濾布型大型造紙機(jī)，將其制成紙，利用鼓式旋轉(zhuǎn)干燥器在120℃下干燥，然后作為纖維板(0.55mm厚)進(jìn)行纏繞。
從上述纖維板上切割出3cm2的纖維板樣品，將其在上述用于離子交換纖維的氫氧化鈉溶液中浸漬，測(cè)定每單位樣品重量的離子交換能力。此離子交換能力為1.5meq/g。起皺利用起皺機(jī)(用于5號(hào)皺紋纖維板的單面機(jī)械)使所得纖維板起皺。在起皺機(jī)中，將帶有波紋面的圓輥(120至130℃)、注定要成為波紋介質(zhì)的纖維板、注定要成為襯板的纖維板和帶有平面的圓壓輥依次從頂部擺放至底部。注定要成為波紋介質(zhì)的纖維板和注定要成為襯板的纖維板穿過圓輥，并通過熱和壓力一起壓入皺紋板。
從皺紋板中截出一2cm2的樣品，如離子交換纖維中所述，將其在氫氧化鈉溶液中浸漬，測(cè)定每樣品重量的離子交換能力。該離子交換能力為1.45meq/g。過濾裝置在氣體通道位于長(zhǎng)度方向的情況下，從所得的皺紋板中截出590mm寬×70mm長(zhǎng)的許多塊小的皺紋板薄板。在保持氣體通道為相同方向的條件下，將這些皺紋板堆積在一起，壓縮成590mm寬×590mm高×70mm深的過濾介質(zhì)，將其安裝在鋁濾室中，得到本發(fā)明過濾裝置。在圖5中，過濾介質(zhì)的高度用符號(hào)H表示，過濾介質(zhì)的深度用符號(hào)L表示。
安裝在過濾裝置中的過濾介質(zhì)的總重量為6050g。每單位體積中的離子交換能力為360eq/m3。
本發(fā)明過濾裝置的氨吸附試驗(yàn)描述在下文中。測(cè)試系統(tǒng)如圖6所示。在圖6中，測(cè)試系統(tǒng)包含用于通向露天空氣41的風(fēng)扇42、活性炭化學(xué)過濾器43、HEPA過濾器44、氣體混合器46、本發(fā)明的過濾裝置48和排氣管50。這些單元安裝在附圖從左到右的位置，分別通過進(jìn)氣管51連接。HEPA過濾器44和氣體混合器46之間的進(jìn)氣管51上安裝有引入氣體氨的端口45。氣體混合器46和過濾裝置48之間安裝有用于氣體取樣的第一取樣端口47，過濾裝置48和排氣管50之間安裝有用于氣體取樣的第二氣體取樣端口49。
雖然露天空氣41是通過風(fēng)扇42將引入到系統(tǒng)40的，但氨氣是從氨氣端口45注入的，以便將在氣體混合器46的出口處的空氣中的氨濃度保持為200ppb。在過濾裝置48的進(jìn)口處的空氣平均流速為0.5m/sec。在該情況下，過濾裝置48的過濾介質(zhì)中壓力損失的測(cè)定值為1.7mm Aq。
在某一特定時(shí)間之后，在第一取樣端口47和第二取樣端口49處取出過濾裝置48的空氣流上游和下游的樣品。
將由第一取樣端口47和第二取樣端口49取出的樣品，直接引入到撞擊集塵器中的超純水中。通過離子色層分析測(cè)定溶解在超純水中的氨濃度。基于測(cè)定值進(jìn)行模擬。
作為模擬的先決條件，將從送入10ppb氨氣之后直至過濾裝置48出口處的濃度開始超過1ppb的時(shí)間，定義為過濾裝置48的壽命?？筛鶕?jù)電子工業(yè)中密閉凈化空間所需的條件確定該壽命時(shí)間。作為分析的結(jié)果，判斷過濾裝置48的壽命為890天。此結(jié)果意味著過濾裝置48可在不進(jìn)行更換的條件下，于實(shí)際密閉凈化空間的空氣凈化系統(tǒng)中連續(xù)使用2年。對(duì)比實(shí)施例1將根據(jù)實(shí)施例描述的方法制備的纖維板按實(shí)施例描述的方法進(jìn)行起皺，只是起皺后的空間改變了。從所得皺紋板中截出如實(shí)施例中得到的相同皺紋板，再由這些皺紋板，根據(jù)實(shí)施例中描述的方法生產(chǎn)過濾裝置。過濾裝置中的過濾介質(zhì)的總重量為4870g。每單位體積的離子交換能力為290eq/m3。
將過濾裝置用于進(jìn)行與實(shí)施例相同的氨吸附試驗(yàn)。過濾裝置中的過濾介質(zhì)的壓力損失為1.3mm Aq，低于實(shí)施例中得到的結(jié)果。
盡管在試驗(yàn)的開始階段可觀察到高的氨分離速率，但隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)分離速率快速下降。作為模擬結(jié)果，判斷過濾裝置的壽命為590天。根據(jù)工業(yè)中設(shè)備修理的實(shí)際，在目前維修周期時(shí)間下，如果估計(jì)過濾裝置在下一個(gè)維修周期之前到達(dá)其壽命時(shí)間，在目前維修周期時(shí)間下更換過濾裝置，那么在這種情況下，590天就意味著過濾裝置必須在一年中更換。對(duì)比實(shí)施例2對(duì)市購過濾裝置(過濾介質(zhì)為590mm寬×590mm高(H)×70nm深(L))進(jìn)行與實(shí)施例相同的試驗(yàn)。在所述市購過濾裝置中，離子交換無紡織物與由鋁絲形成的襯墊一起安裝在濾室中；其中離子交換無紡織物由下述方法制得利用電子束照射聚烯烴長(zhǎng)絲無紡織物，形成接枝位置；通過接枝反應(yīng)，將纖維轉(zhuǎn)變成陽離子交換纖維。
過濾介質(zhì)的的離子交換能力為2.5meq/g，安裝的過濾介質(zhì)的重量為2068g。過濾介質(zhì)的每單位體積的離子交換能力為220eq/m3。
作為模擬結(jié)果，市購過濾裝置的壽命為586天，但過濾介質(zhì)的壓力損失卻很高，為6.0mm Aq。
由于氣流速度必須維持與實(shí)施例相同的水平，所以在具有更高壓力損失的過濾裝置的試驗(yàn)中，風(fēng)扇2必須更換成具有更大能力的風(fēng)扇。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的化學(xué)過濾裝置和氣體凈化系統(tǒng)可分離密閉凈化空間中的化學(xué)污染，將其降低至很低的水平，且壓力損失低、壽命長(zhǎng)。所以，它們特別適用于產(chǎn)品對(duì)化學(xué)污染敏感的電子工業(yè)，如生產(chǎn)極大規(guī)模集成電路的電子工業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)過濾裝置，該裝置包括由許多纖維板層壓而成的過濾介質(zhì)和用于容納過濾介質(zhì)的濾室，所述裝置在其濾室的一個(gè)表面上開有一氣體進(jìn)口，在另一表面上開有一基本上與氣體進(jìn)口相對(duì)的氣體出口，其特征在于在過濾介質(zhì)的各個(gè)相鄰纖維板間的氣體進(jìn)口至氣體出口之間，形成了允許氣體沿纖維板表面流動(dòng)的氣體通道，而且過濾介質(zhì)的吸附能力大于等于300eq/m3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)過濾裝置，其中當(dāng)由氣體進(jìn)口至氣體出口的氣體流動(dòng)在氣體進(jìn)口處的平均流速為0.5m/sec時(shí)，通過氣體通道方向深度為70mm的過濾介質(zhì)的氣體流動(dòng)的壓力損失小于等于3mm Aq。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)過濾裝置，其中構(gòu)成纖維板的纖維為離子交換纖維，其吸附能力為其離子交換能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的化學(xué)過濾裝置，其中離子交換纖維為海中島型共纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的化學(xué)過濾裝置，其中離子交換纖維為陽離子交換纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的化學(xué)過濾裝置，其中海中島型共軛纖維的海成分為聚苯乙烯基聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)過濾裝置，其中大于等于50wt％的纖維板包括長(zhǎng)度為0.1至10mm的短纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)過濾裝置，其中過濾介質(zhì)基本上僅僅由于所述許多纖維板的彈性而處于靜止?fàn)顟B(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的化學(xué)過濾裝置，其中纖維板包含可熱熔材料，許多纖維板是通過熔合可熱熔材料而成層的。
10.一種氣體凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括生產(chǎn)室和用于向生產(chǎn)室提供凈化氣體的氣體凈化器，其中氣體凈化器容納權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的化學(xué)過濾裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的氣體凈化系統(tǒng)，其中生產(chǎn)室包含LSI生產(chǎn)過程。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體凈化系統(tǒng)，其中生產(chǎn)室在LSI生產(chǎn)過程中包含光刻過程。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體凈化系統(tǒng)，其中生產(chǎn)室在LSI生產(chǎn)過程中包含化學(xué)放大抵抗過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一化學(xué)過濾裝置,該裝置包括由許多纖維板層壓而成的過濾介質(zhì)和用于容納過濾介質(zhì)的濾室,所述裝置在其濾室的一個(gè)表面上開有一氣體進(jìn)口,在另一表面上開有一基本上與氣體進(jìn)口相對(duì)的氣體出口,其特征在于在過濾介質(zhì)的各個(gè)相鄰纖維板間的氣體進(jìn)口至氣體出口之間形成了允許氣體沿纖維板表面流動(dòng)的氣體通道,而且過濾介質(zhì)的吸附能力大于等于300eq/m
文檔編號(hào)B01D53/04GK1273538SQ98809869
公開日2000年11月15日 申請(qǐng)日期1998年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月5日
發(fā)明者平田奈美, 藤村洋一, 猿山秀夫, 天野雅貴 申請(qǐng)人:東麗株式會(huì)社