CN107537279A - 室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其相对旋转式吸脱附器的脱附区与隔离区设置有隔离排气/脱附进气循环通道与脱附排气/隔离进气循环通道，且将吸收单元设置于该脱附排气/隔离进气循环通道，而可循环进行脱附、吸收与隔离的净化作业，借以将室内的水溶性气态分子污染物浓缩后直接在地吸收净化，不必再由室内抽气到室外进行处理，可降低室内空调的损耗；借此，用以解决现有技术外部净化造成空调耗能的问题，而具有在地净化降低空调耗能的功效。
Description
技术领域
本发明是有关一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化方法，尤指一种借由冷凝室内空气中的水气微雾形成次微米或微米级水滴或洒水洗涤，进而利用水滴吸收室内空气中所含的水溶性气态分子污染物，于室内在地净化的设计。
背景技术
TFT-LCD及半导体的显影、清洗、蚀刻及蒸镀等制程，经常会使用有机化合物进行涂布或清洗，但有部分有机化合物(如：丙酮Acetone/异丙酮IPA/丙二醇单甲基醚PGME/丙二醇单甲基醚酯PGMEA/乙酸正丁酯BA/醋酸Acetic Acid等)会逸散在无尘室作业环境内，而成为浓度约为数十至数千ppb的气态分子污染物(airborne molecular contamination，AMC)，操作人员长时间处在此低浓度气态分子污染物的环境下，仍可能引发不适；其中，丙酮具有薄荷/水果甜味而嗅觉阈值为0.4-800ppm，异丙酮具有乙醇和丙酮混和味而嗅觉阈值为0.442-610ppm，丙二醇单甲基醚具有乙醚味而嗅觉阈值为0.003-10ppm，丙二醇单甲基醚酯具有强烈的特殊味道而嗅觉阈值为0.025-1ppm，乙酸正丁酯具有强烈的水果味而嗅觉阈值为0.0063-368ppm，醋酸具有强烈醋味、催泪味而嗅觉阈值为0.01ppm。
次者，如图1所示，无尘室70的基本结构是将具有通气孔的地板71垫高设置，而自地板隔室72抽吸空气送入天花板73与楼层板间所形成的天花板隔室74，并经由天花板73的风机过滤系统(Fan Filter Unit，FFU)75将过滤后的空气再送入无尘室70内，致使循环送入无尘室70内的空气借由风机过滤系统75持续过滤，进而维持无尘室70的清净度，但由于风机过滤系统仍不足以净化前述的气态分子污染物，故有人自地板隔室72直接抽吸空气送入无尘室外部的处理设备80进行气态分子污染物的净化，借以有效净化气态分子污染物，但无尘室的空调设计除了前述内部循环的部分之外还有外气补充的部分，故直接自地板隔室72抽吸空气送到外部净化的设计，因无尘室要补充大量的外气，造成无尘室空调的耗能大幅增加；于是，如图2所示，有人进一步于地板隔室72内设置浓缩器90，先将气态分子污染物浓缩后再送入无尘室外部的处理设备80进行气态分子污染物的净化，借以降低无尘室外气的补充量，进而减少无尘室因抽吸空气送到外部净化所造成的空调耗能。然而，若气态分子污染物中含有丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)的成份，在含有水气的状态下(如相对湿度＞50％RH)，风机过滤系统75或浓缩器90易因吸附材同时吸附水气及丙二醇单甲基醚酯，而产生水解反应为低阈值极臭的醋酸，进一步若无尘室作业环境循环空气中含有无机酸(如盐酸、硝酸、氢氟酸等)，因被吸附材吸附而造成浓度增高，将促使于较酸性环境下水解为醋酸的程度越高，更加引发作业环境的不适感，尤其是浓缩器90经吸附后的脱附高温，更进一步于较高温环境下加剧丙二醇单甲基醚酯水解成醋酸。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置及方法，其具有在地净化降低空调耗能的功效；具有借由控湿降低丙二醇单甲基醚酯于较高湿环境水解成醋酸的浓度；具有借由降低无机酸(如盐酸、硝酸、氢氟酸等的无机酸水溶性气态分子污染物)被吸附材吸附的浓度，降低丙二醇单甲基醚酯于酸性环境水解成醋酸的浓度；具有借由采用高硅铝比ZSM-5沸石的疏水性吸附材，降低丙二醇单甲基醚酯于较高湿环境因吸附水气而促使水解成醋酸的浓度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，包括：一旋转式吸脱附器，区分有一吸附区、一脱附区及一隔离区，相对该吸附区设置有吸附进气通道与吸附排气通道，相对该脱附区与该隔离区设置有隔离排气/脱附进气循环通道与脱附排气/隔离进气循环通道；一吸附压差产生器，设置于该吸附进气通道或该吸附排气通道，令待净化气体通过该吸附区而将所含的气态分子污染物予以吸附净化，吸附净化后的气体回到室内中；一脱附热源，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道；一脱附压差产生器，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道，令经该脱附热源加热后的脱附气流通过该脱附区，而将所吸附的气态分子污染物予以脱附出来；以及一吸收单元，设置于该脱附排气/隔离进气循环通道，借由冷凝脱附排气中的水气微雾或洗涤吸收脱附排气中所含的水溶性气态分子污染物，吸收净化后的气体通过该隔离区进行热回收后成为脱附/隔离循环气流。
此外，进一步于该脱附排气/隔离进气循环通道设置一控湿单元，且令该控湿单元位于该吸收单元的下游处，控制隔离进气气流的相对湿度在50％以下，较佳为相对湿度在30％以下；或者，进一步于该吸附进气通道设置一控湿单元，且令该控湿单元控制吸附进气气流的相对湿度在50％以下，较佳为相对湿度在30％以下；再者，该吸收单元为降温洗涤器、冷凝器或冷凝凝核成长吸收器；又，该旋转式吸脱附器为转轮式或转环式。
另，该旋转式吸脱附器为转轮式或转环式，而采用高硅铝比ZSM-5沸石的疏水性吸附材(如UOP Hisiv 3000)，以降低吸附水气。
然而，本发明的净化方法，是令室内空气通过一吸收单元，而该吸收单元借由冷凝室内空气中的水气微雾形成次微米或微米级水雾滴或洒水或淋浴洗涤，进而利用水雾、水滴或水膜吸收室内空气中所含的水溶性气态分子污染物，于室内在地净化室内空气中所含的水溶性气态分子污染物；其中，室内空气中所含的水溶性气态分子污染物先经过浓缩器予以浓缩后，再通过吸收单元进行在地吸收净化。
本发明的有益效果是，其具有在地净化降低空调耗能的功效；具有借由控湿降低丙二醇单甲基醚酯于较高湿环境水解成醋酸的浓度；具有借由降低无机酸(如盐酸、硝酸、氢氟酸等的无机酸水溶性气态分子污染物)被吸附材吸附的浓度，降低丙二醇单甲基醚酯于酸性环境水解成醋酸的浓度；具有借由采用高硅铝比ZSM-5沸石的疏水性吸附材，降低丙二醇单甲基醚酯于较高湿环境因吸附水气而促使水解成醋酸的浓度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是自无尘室抽气至外部进行处理的现有技术示意图。
图2是先浓缩再自无尘室抽气至外部进行处理的现有技术示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图中标号说明：
10旋转式吸脱附器
11吸附区
111吸附进气通道
112吸附排气通道
12脱附区
123脱附排气/隔离进气循环通道
13隔离区
132隔离排气/脱附进气循环通道
20吸附压差产生器
30脱附热源
40脱附压差产生器
50吸收单元
60控湿单元
70无尘室
71地板
72地板隔室
73天花板
74天花板隔室
75风机过滤系统
80处理设备
90浓缩器
具体实施方式
首先，请参阅图3所示，本发明的净化装置包括：一旋转式吸脱附器10，可为图示的转轮式或图未示的转环式，而区分有一吸附区11、一脱附区12及一隔离区13，相对该吸附区11设置有吸附进气通道111与吸附排气通道112，相对该脱附区12与该隔离区13设置有隔离排气/脱附进气循环通道132与脱附排气/隔离进气循环通道123；一吸附压差产生器20，设置于该吸附进气通道111或该吸附排气通道112，令待净化气体通过该吸附区11而将所含的气态分子污染物予以吸附净化，吸附净化后的气体回到室内中；一脱附热源30，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道132；一脱附压差产生器40，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道132，令经该脱附热源30加热后(约加热至180～200℃)的脱附气流通过该脱附区12，而将所吸附的气态分子污染物予以脱附出来(脱附后温度约65℃)；一吸收单元50，设置于该脱附排气/隔离进气循环通道123，借由冷凝脱附排气中的水气微雾或洗涤吸收脱附排气中所含的水溶性气态分子污染物，吸收净化后的气体通过该隔离区13进行热回收(兼具隔离及冷却效果)后成为脱附/隔离循环气流，而该吸收单元50可为降温洗涤器、冷凝器或冷凝凝核成长吸收器。
基于上述的构成，本发明相对旋转式吸脱附器10的脱附区12与隔离区13设置有隔离排气/脱附进气循环通道132与脱附排气/隔离进气循环通道123，且将该吸收单元50设置于该脱附排气/隔离进气循环通道123，而可进行脱附、吸收与隔离的循环净化作业，借以将是室内的水溶性气态分子污染物浓缩后直接在地吸收净化，不必再由室内抽气到室外进行处理，可降低室内空调的损耗；因此，以本发明取代(图2)所示浓缩器90，具有在地净化降低空调耗能的功效；再者，进一步于该脱附排气/隔离进气循环通道123设置一控湿单元60，且令该控湿单元60位于该吸收单元50的下游处，或/及进一步于吸附进气通道111设置一控湿单元60，而借该控湿单元60控制隔离进气气流或/及吸附进气气流的相对湿度在50％以下，较佳为相对湿度在30％以下，借由控湿降低丙二醇单甲基醚酯水解成醋酸的浓度。
然而，有关该旋转式吸脱附器采用亲水性吸附材(如UOP Hisiv 1000 Y型沸石)或疏水性吸附材(如UOP Hisiv 3000ZSM-5型沸石)，对于丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)水解反应为醋酸的影响性，在PGMEA于吸附入口的浓度为10ppmv、吸附及隔离入口温湿度为25℃/85％RH、吸附面风速为3.0m/s、吸脱附浓缩倍率20倍、脱附温度180～200℃的操作条件下，可得知采用疏水性吸附材可大幅降低产生醋酸的浓度，若采用疏水性吸附材同时进行脱附、吸收与隔离的循环净化作业，还可进一步降低产生醋酸的浓度，请参见下列的测试结果：
再者，有关控制隔离进气气流或/及吸附进气气流的相对湿度，对于丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)水解反应为醋酸的影响性，在PGMEA于吸附入口的浓度为10ppmv、吸附及隔离入口温湿度为25℃、吸附面风速为3.0m/s、吸脱附浓缩倍率20倍、脱附温度180～200℃且进行脱附、吸收与隔离的循环净化作业的操作条件下，可得知控制隔离进气气流或/及吸附进气气流的相对湿度在50％以下，即可大幅降低产生醋酸的浓度，若控制隔离进气气流或/及吸附进气气流的相对湿度在30％以下，还可进一步降低产生醋酸的浓度，请参见下列的测试结果：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。
Claims (10)
1.一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，包括：
一旋转式吸脱附器，区分有一吸附区、一脱附区及一隔离区，相对该吸附区设置有吸附进气通道与吸附排气通道，相对该脱附区与该隔离区设置有隔离排气/脱附进气循环通道与脱附排气/隔离进气循环通道；
一吸附压差产生器，设置于该吸附进气通道或该吸附排气通道，令待净化气体通过该吸附区而将所含的气态分子污染物予以吸附净化，吸附净化后的气体回到室内中；
一脱附热源，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道；
一脱附压差产生器，设置于该隔离排气/脱附进气循环通道，令经该脱附热源加热后的脱附气流通过该脱附区，而将所吸附的气态分子污染物予以脱附出来；以及
一吸收单元，设置于该脱附排气/隔离进气循环通道，借由冷凝脱附排气中的水气微雾或洗涤吸收脱附排气中所含的水溶性气态分子污染物，吸收净化后的气体通过该隔离区进行热回收后成为脱附/隔离循环气流。
2.根据权利要求1所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，所述旋转式吸脱附器采用高硅铝比ZSM-5沸石的疏水性吸附材。
3.根据权利要求1或2所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，进一步于该脱附排气/隔离进气循环通道设置一控湿单元，且令该控湿单元位于该吸收单元的下游处，控制隔离进气气流的相对湿度在50％以下。
4.根据权利要求3所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装，置，其特征在于，进一步令该控湿单元控制隔离进气气流的相对湿度在30％以下。
5.根据权利要求3所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，进一步于该吸附进气通道设置一控湿单元，控制吸附进气气流的相对湿度在50％以下。
6.根据权利要求5所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，进一步令该控湿单元控制吸附进气气流的相对湿度在30％以下。
7.根据权利要求5所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，所述吸收单元为降温洗涤器、冷凝器或冷凝凝核成长吸收器。
8.根据权利要求7所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化装置，其特征在于，所述旋转式吸脱附器为转轮式或转环式。
9.一种室内水溶性气态分子污染物的在地净化方法，其特征在于，令室内空气通过一吸收单元，而该吸收单元借由冷凝室内空气中的水气微雾形成次微米或微米级水雾滴或洒水或淋浴洗涤，进而利用水雾、水滴或水膜吸收室内空气中所含的水溶性气态分子污染物，俾于室内在地净化室内空气中所含的水溶性气态分子污染物。
10.根据权利要求9所述的室内水溶性气态分子污染物的在地净化方法，其特征在于，所述室内空气中所含的水溶性气态分子污染物先经过浓缩器予以浓缩后，再通过吸收单元进行在地吸收净化。
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