CN1356921A - 有机酸洗涤器及方法 - Google Patents

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Abstract

洗涤器组合,用来除去排放气流中的水溶性和/或碱性的气体。它应用的是盛放在至少一个洗涤器容器内的一个洗涤器混合物。洗涤器混合物包含一种酸的水溶液的液相和一种固态有机酸的固相。优选洗涤器混合物所含的固态羧酸毒性低,对体系组件的腐蚀性小。在一个实施方案中,多个含有洗涤器混合物的洗涤器容器串联在一起。洗涤器组合还可以包括一个含有指示剂混合物的指示剂槽。洗涤器混合物和/或指示剂混合物中的pH值可以被监测,这样使体系的操作更简单可靠,有效。从排放气流除去水溶的和/或碱性气体的方法也予以透露。

Description

有机酸洗涤器及方法
本发明的背景
本发明的领域
本发明涉及低保养即可去除水溶性和/或碱性气体的洗涤器。本发明也涉及高效去除废气中的有害组份。本发明也涉及用一种有机酸来与碱性气体反应而去除之。本发明也涉及用无害材料来与有害气体反应而去除之的方法。
相关技术的背景
许多化学过程中废气进入排放气流。许多废气成份包括付产品和剩余的反应剂是有害和危险的，在废气排放到大气前，必须除去之。进入排放气流的两个有危险性的气体的例子是氨(NH3)和盐酸(HCl)。这两种气体在氢化物汽相外延(HVPE)生长氮化镓(GaN)和有关半导体时是常被应用的。一般氨(NH3)与盐酸(HCl)的比是很大的，大约在NH3/HCl＝500的量级上。而且在HVPE生长过程中只有这些气体总量中的一部分，实际参与了反应，而剩余部分进入排放气流。这些废气是有毒和有腐蚀性的，不能排放进大气，因而必须先从排放气流中与无毒组份分离。由于氨(NH3)的量在废气中最大，有效去除氨是洗涤器体系的最重要特点之一。
很侥幸，氨和HCl都高度溶于水。因此，一个简单的去除它们的方法是将排放气体通过一定量的水。但是当水被废气饱和后，吸收废气的效率降低，使越来越多的废气超出规定时间通过水。一定体积的水，较快地被溶解的废气所饱和，因此需要经常更换水。这样需要大量的保养工作，并使废气去除方法的总体效率低下。
先前从排放气体中去除氨气方法的改进常常通过向水中添加无机酸，例如盐酸或硝酸。由于溶解的气体能与酸反应生成惰性盐，这样就可以大大增加吸收碱性气体的量。为了提高碱性气体的溶解度，需要用高浓度的酸。然而浓的无机酸对人是危险的，而且对体系组件和其他设备具有强的腐蚀性。同时，产生的具有危险性的副产物的处置也是困难和费钱的。再者用无机酸还有一个固有的缺点，那就是这些酸加入水中的量是有限的。结果，需要较频繁地更换无机酸/水混合物，这将导致洗涤过程总体效率低下。
然而，无论无机和有机固体酸，包括各种羧酸已经被用来去除空气中的气体。例如Perrott等的美国专利U.S.1,586,327透露用一种惰性填料和一种酸的颗粒混合物作过滤材料可以纯化空气，使之能适用于呼吸。这样的过滤材料可以装在防毒面具的滤气罐中以便将吸入的空气中的氨气清除掉。
Kinkead等的美国专利U.S.5,626,820透露一个应用于超净室空气处理系统的化学空气过滤装置，这个过滤装置包括一种用非织造纤维材料制成的褶叠的网，在网中分布有活性碳颗粒。在’820中的一个实施例中透露了应用柠檬酸结合活性碳过滤器。
本发明的概述
本发明提供一个利用将排放气通过一个洗涤器混合物(scrubber mixture)从而去除其中的水溶性有危险性的废气。本方法所需保养工作最小而且对人员造成的危害小。本发明所用洗涤器混合物最好由水和一个无毒的有机酸制成。排放气流通过这个混合物后，去除了水溶的和/或碱性的气体(例如氨)。对比通常单独使用水或者一个水溶液，本发明所用固体酸可以改善洗涤器的容量和效率，大大增加能溶于一个给定体积洗涤器混合物中的气体量。洗涤器混合物容量的增加意味着洗涤器保养工作量的减少。本发明所用的典型例子是柠檬酸，它具有无毒，对皮肤刺激小，以及对设备损害小的好处。因此，与先前应用的无机酸相比，洗涤操作的危险性显著减少。再者，柠檬酸是廉价的，可提供一个低成本的洗涤器体系。还有，柠檬酸与氨反应所生成的副产品柠檬酸铵是与它和其他许多废气反应生成的副产物一样是受欢迎的。
本发明的一个方面是用一种固体酸作为洗涤器混合物的一个组份，它将能提高洗涤器混合物的容量。固体酸的加入量可以大大超过能溶于混合物中水的能溶量。这部份未溶解的酸可以固体沉淀的形式存在于洗涤器容器内，可以用作混合物液体组份补充和更新的方便酸源。这样，当碱性废气通过洗涤器混合物与溶解的酸反应和消耗后，固体酸的一部份将会溶解以保持溶解酸的浓度。根据本发明，洗涤器混合物的寿命只是受限制于洗涤器中存在的固体酸的总量。因此，本发明的体系与应用无机酸的先前技术相比较是一个改进，因为用无机酸时洗涤器的寿命是受限制的，更严重的是受能溶于水中的酸的量的限制。
本发明的另一个方面是它提供了一个方法可以指示洗涤器混合物何时需要更换。上述酸/水混合物中可以加入一个pH指示剂，例如酚酞。在洗涤器运行时，混合物是酸性的，酚酞溶液是无色的。然而如果酸消耗完后，洗涤器混合物中的液体组份将变为鲜明的紫红色。在洗涤器混合物中包含一个pH指示剂可以提供一个简单，廉价和可靠的监测洗涤器内部状态的方法。
本发明的另一个方面是它提供了一个方法可以用一个洗涤器来去除一个排放气里同时含有的不等量的酸性和碱性水溶性气体。在某些过程中，酸性和碱性气体都能够进入排放废气。例如在氮化镓的HVPE沉积过程中，在过程的不同阶段应用了盐酸和氨气。总体来看氨气进入排放气的量比盐酸多得多。连续将排放气通过上述洗涤器混合物的酸/水混合物可以在一个过程中有效地将二种气体同时除去。当排放气中有氨时，它将与溶液中的酸反应而使溶液酸度降低。当排放气中含有盐酸时，它可以有效地溶于水，从而使洗涤器混合物中液体组份的酸度增加。这个体系的一个好处是：两个过程以相反的方向改变溶液的pH值，这样增加了洗涤器的容量。在这种情况下，洗涤器溶液的寿命将部份的决定于二种气体(HCl和氨)体积的不平衡性。如果碱性气体较多(如氮化镓HVPE的情况)，洗涤器混合物中存在固体柠檬酸将可以大大增加洗涤器的寿命。
本发明的另一个方面是可以将一个碱洗涤器体系与有机酸洗涤器联用来去除反应器排放气中的酸性气体。碱性洗涤器与有机酸洗涤器的联接可以是并联也可以是串联。优选的碱性洗涤器包含水和碱性盐，例如CaCO3，CaOH，MgCO3，MgOH，NaCO3，NaHCO3，KCO3和KHCO3。基于以上所说，本发明的一个目的是提供一个可以从气体介质中有效除去废气的洗涤器组合。
本发明的特征之一是它提供一种洗涤器组合，包括至少一个洗涤器单元。本发明的另一个特征是它提供一个洗涤器组合包括至少一个指示剂槽联接在这个至少一个洗涤器单元上。本发明的另一个特征是它提供一个洗涤器混合物，它包括一种由一个酸和一个固体酸组成的水溶液。本发明的另一个特征是它提供一种除去废气的方法，具体做法是将气体流通过一种含有一个液相和一个固相的洗涤器混合物。
本发明的优点之一是：它所提供的洗涤器组合的操作方法中，洗涤器混合物中的至少一个组份可以在洗涤器组合运行时随意加入或除去。本发明的另一个优点是：它所提供的洗涤器组合含有一个pH监控单元，以防止有毒气体的不慎逸出。本发明的另一个优点在于：它所提供的去除废气的方法中(也就是将气流通过一个洗涤器混合物)所用的混合物对人员和设备都不会造成伤害。本发明的另一个优点是：它所提供的洗涤器组合在运行时其洗涤器混合物中至少有一个组份可以自动加入到混合物中和从混合物中除去。
所有这些或者那些目标，优点和特征都已经实现，是由于提供了从排放气除去有毒气体的洗涤器组合，该洗涤器组合包含有：至少一个洗涤器单元，它包括一个洗涤器容器；一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；其中洗涤器容器内盛放着一种洗涤器混合物，它是由一个液体组份和一个固体组份所组成，其中液体组份是一种有机酸的水溶液，而固体组份是一种有机酸。
所有这些或者那些目标，优点和特征都已经实现，是由于提供了一个气体发生和除去体系，它包括：一个洗涤器组合，它有至少一个洗涤器单元和一个洗涤器混合物。前者具有一个洗涤器容器，一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；后者是盛放在至少一个容器内，它由水和一个有机酸所组成。
所有这些或者那些目标，优点和特征都已经实现，是由于提供了一种洗涤器操作方法，它包括：a)提供一个洗涤器组合，它包括至少一个盛有洗涤器混合物的洗涤器单元，洗涤器容器中有一个洗涤器入口；b)将洗涤器入口与气流联接；c)将气流通过洗涤器混合物而生成被洗涤后的气流，洗涤器混合物是由水和一种有机酸组成；d)监控洗涤器混合物的pH值。
本发明的这些和那些目标，优点和特征的一部份将在下面的说明书中再提到，另一部分对那些有本行业普通技能的人员来说可以通过阅读下面的内容或者实践本发明就可以明瞭。本发明的众多优点可以像后附权利要求中所特别指出的那样得以实现和达到。
附图的简要描述
图1为本发明一个气流发生和除去体系的示意图；
图2A为本发明一个实施方案中一个洗涤器组合的示意图；
图2B为本发明另一个实施方案中一个洗涤器组合的示意图；
图3为本发明另一个实施方案中的一个洗涤器组合的示意图；
图4为本发明另一个实施方案中包括多个洗涤器容器的洗涤器组合的示意图；
图5为本发明另一个实施方案中从一个气流中去除至少一个组份的方法中所涉及的一系列步骤的示意图；
图6为本发明又一个实施方案中从一个气流中去除至少一个组份的方法中所涉及的一系列步骤的示意图；
图7为本发明另一个实施方案中操作一个洗涤器组合的方法中所涉及的一系列步骤的示意图；
优选实施方案的详细描述
现在参阅附图。图1是气流发生和除去体系10的示意图，它包括本发明的一个洗涤器组合16。体系10包括至少一个气源单元12，它与反应器14联接以便使气体通过气源单元12进入反应器14。反应器14适用于进行至少一个化学反应。例如反应器14可以包含一个生长室15和一个为产生镓的蒸气相的镓源9。这里反应器设计成能完成GaN按照氢化物气相沉积法沉积在一个基片上。这样一个HVPE反应器操作时，大部分氨和HCL反应剂通过反应器14而未被反应。在任何情况下，一种排放气流5(以箭头指示)从反应器出口14b流出。排放气流5一般包括许多组份如反应副产品和从气源单元12来的未反应气体。排放气5通向洗涤器组合16。洗涤器组合16是通过反应器出口14b与反应器14联接。洗涤器组合16包括至少一个洗涤器单元18。排放气流5通过至少一个洗涤器单元18，这将在下面详述。洗涤器组合16也可以包括至少一个指示剂槽24’(图4)以便显示体系10的运行状态，特别是洗涤器单元18的运行状态。
图2A是本发明一个实施方案中的洗涤器单元18a的示意图。洗涤器单元18a包括一个洗涤器入口20，一个洗涤器出口22和一个洗涤器的容器24。洗涤器容器24包括一个洗涤器混合物单元26。一个气流(箭头)，(例如从反应器24来的)，从洗涤器入口20导入混合物单元26。气流5中的气体通过混合物单元26时，水溶性和/或碱性气体将保留在混合物单元26中。气流5中的水溶性和/或碱性气体组份的被保留下来可能是与混合物单元26中的组份发生了反应，也可能溶入其中。
洗涤器混合物单元26优选同时包括一个混合物液体单元28和一个混合物固体单元30。根据本发明，混合物固体单元30包括一种固体有机酸，而混合物液体单元28一般包括混合物固体单元30中酸的水溶液。优选混合物液体单元28包含混合物固体单元30中的酸的饱和或几乎饱和溶液。洗涤器混合物26包含至少1％体积的水。洗涤器单元18a可以包括一个pH监测单元32。监测单元32可以与液体单元28相接触。例如监测单元32可以含有本行业熟知的各种类型的pH计，它的一个电极与液体单元28相接触。另一种选择，和根据本发明的一个目前优选的实施方案，监测单元32可以pH指示剂的形式分散在液体单元28中。当液体单元28中的pH值改变到某一个设定值，指示剂可以像预计的那样变色来做出响应。一个典型的pH指示剂是酚酞。酚酞作为pH指示剂的优选浓度范围为大约10-100ppm。
混合物液体单元28包含水和一种溶于水的有机酸。混合物液体单元28也可以包括一个指示剂例如酚酞。混合物固体单元30包含一种有机酸。优选的是混合物固体单元30中的有机酸是天然的羧酸。天然羧酸对人和体系的部件或者设备都是可以接受的，或者是无害的。有机酸的例子包括柠檬酸，酒石酸，草酸和乙酸。目前最优选的混合物固体单元30的有机酸是柠檬酸。但是其他羧酸只要他们在洗涤器单元18′的工作温度下是固态，也是可以用的。行业中熟知的还有许多其他天然羧酸。
液体单元28含有混合物26中的一个液体组份，而固体单元30含有混合物26中的一个固态组份。洗涤器混合物的液体组份优选构成洗涤器混合物的体积百分数的约5％到约99.9％；更优选构成洗涤器混合物的体积百分数约10％到约99％；最优选构成洗涤器混合物体积百分数约50％到约95％。固体组份优选构成洗涤器混合物体积百分数的约0.1％到约95％。
混合物固体单元30引入容器24后在混合物单元26躯体下沉积下来。也可以将固体单元30在引入容器24之前或以后留在一个笼(图中未显示)或者其他结构的上面或里面。这个笼或其他结构可以允许液体单元28自由接近固体单元30。
与一种液态酸相比，用固态酸作为混合物单元26的一个组份可以大大增加去除碱性气体的容量。固体酸例如柠檬酸加入洗涤器容器24的量可以过量，大大超过液体单元28中水的体积所能溶解的量。当碱性废气通过液体单元28并和溶液中的酸起反应时，固体单元30中的一定量的酸溶解在液体单元28中的水中，以补充与碱性气体反应而消耗的酸。这样，当越来越多的废气流通过液体单元28时，仍能长期维持一个饱和的酸溶液。间歇式不连续运行的洗涤器的寿命(例如18a)只受制于混合物单元26中的柠檬酸的总量。相反，先前的技术体系或过程严重受制于洗涤器中水中所能溶解的酸的量。
图2B是本发明另一实施方案中一个洗涤器18b的示意图。洗涤器单元18b可以包含与洗涤器单元18a(图2A)所含相同或基本相同的组份。洗涤器单元18b还可以包含一个搅拌或混合单元33，以便大体上适用于搅拌混合物单元26，以及特别适用于搅拌液体单元28。例如，混合单元33可以有以下形式：一个叶轮，结合磁性的叶轮如一个磁搅拌棒和搅拌热片，或相似装置，这些形式都是熟知的，是可以使液体单元28中的溶质维持一个大体上均匀分布。液体单元28的混和可以促使气泡5b滞留在液体单元28中。
洗涤器单元18b还可以包括一个进料单元34。混合物单元26中的组份可以用进料单元34来将它们加入到容器24，以便使混合物单元26中的组份保持一个特定的体积，数量或浓度。根据一个实施方案，进料单元34能在洗涤器单元18b运行中将固体单元30的添加量加入到混合物单元26。向在运行中的洗涤器单元18b把固体酸加入到混合物单元26，可以实质上增加洗涤器单元18a的运行时间。
图3是本发明另一实施方案中洗涤器单元18c的示意图。洗涤器单元18c包含与18a(图2A)相同或基本相同的组份。洗涤器单元18c还可以包括一个混合物进料单元34，它特别适用于以沉淀形式30”向位于容器24内的固体酸提供补充供应。混合物进料单元34包含一个进料贮器36和一个进料嘴38，后者有一个进料嘴末端38’。进料贮器36内贮酸30’。进料嘴38可以调节，使进料嘴末端38’位于洗涤器容器24的底24’以上一个设定高度h。进料贮器36通过进料嘴38与固体酸沉淀30”相接触。根据本发明的一个实施方案，进料嘴38可以提高或者降低，以改变h的数值。
按本发明的一个实施方案，进料嘴38的末端38’是至少被固体酸沉淀30”所部分封闭，后者沉积在容器24的底24’上，处于末端38’的附近。当沉淀30”开始溶解以补充由于与碱性气体反应而从溶液中被消耗时，进料嘴末端受沉淀30”的封闭被解除，酸30’的补充量将被从进料贮器36输送到洗涤器容器24的底24’上。这样，固体柠檬酸或其他酸的补充供应可以在洗涤器容器24内自动维持。同样，洗涤器单元18c的寿命可以大大延长，而且保养工作和费用减少。
按本发明的另一个实施方案，可以用其他许多方法来完成将酸从一个酸的贮器(图中未显示)加到洗涤器容器。这样的补加工作可以在洗涤器单元18c运行中按照监测单元32所监测到的混合物的pH值来安排或者程序化。
再者，为了加入液体单元28中的组份，单元18c可以包括一个与容器24相联通的液体入口单元40。例如通过单元40可以将水加入容器24。同样，单元18c也可以包括一个液体出口单元42，以便系统地去除或者取出液体单元28中的组份。单元18c可以连续运行(即非间歇地)，只需最少的生产中断时间和保养工作，从一个排放气流中除去有毒废气。
图4是本发明另一个实施方案中洗涤器组合16的示意图，其中多个洗涤器单元18和18’以串联的方式联接。在本发明其他实施方案中，最末(下游的)单元(例如18”)可以是一个洗涤器单元(也就是与单元18，18’相似并包含洗涤器混合物单元26)，或者单元18”用作指示剂单元，而容器24”用作一个指示剂槽。在后一个情况下，指示剂槽24”中存放着一种指示剂混合物(例如水和一个pH指示剂)，而不是洗涤器混合物26。
按照目前一优选的实施方案，组合16总共有二个洗涤器单元18，18’和一个指示剂槽单元18”。其中容器24，24’，24”的体积顺序按下游方向(箭头)递减。用导管或者管道(可以用耐酸塑料管)将一个气流引导通到容器24，24’，24”以及容器间导通。
应该理解洗涤器的其他数目和安排例如18，已经在考虑并包括在本发明的覆盖范围内。再者，每个洗涤器单元18，18’，18”可以代表任何一个上面所描述的洗涤器实施方案，可参阅图2A，2B和3以及洗涤器单元18a，18b或18c。
容器24，24’，24”的尺寸大小可以根据组合16特殊计划的应用来确定。同样，洗涤器单元18，18’的尺寸以及它们各自洗涤器容器24，24’的尺寸至少在一定程度上是一个设计上的选择。但是，从目前优选的实施方案来看，容器24，24’，24”的体积最好分别在大约10-40，5-20和0.5-5公升。混合物的体积(容器24，24’中洗涤器混合物26；容器24”中的洗涤器混合物26或容器24”中的指示剂混合物28’)优选在每个容器(24，24’，24”)总体积的大约5-99％范围内；更优选在每个容器总体积的大约30-95％范围内；最优选在每个容器总体积的大约60-90％范围内。在下面实施例1中将要详细描述洗涤器组合16的一个特别例子，它具有多个洗涤器单元(例如18，18’)以及一个指示剂槽24”。
图5是一个反应体系的简化示意图。它使用上面提到的有机酸洗涤器97与一个碱洗涤器95联用，后者是用来去除反应器出来的排放气流93中的酸。有机酸洗涤器97与反应器是串联的。碱洗涤器也可以与有机酸洗涤器并联，如箭头98所示，而且几个碱洗涤器可以串联方式联接(图中未示)。优选的碱洗涤器含有水和碱性盐，例如CaCO3，CaOH，MgCO3，MgOH，NaCO3，NaHCO3，KCO3及KHCO3。碱洗涤器优选也具有上面所说的有机酸洗涤器的所有操作特征和实施方案，包括一个化学传送体系，化学浓度测定体系或指示剂以及一个混和体系。
图6是本发明另一个实施方案中从一个气体流中除去至少一个组份所涉及的一系列步骤。其中步骤50涉及提供一个洗涤器组合。步骤50中所提供的洗涤器组合包括至少一个像图2A，2B和3中所述的洗涤器。洗涤器单元含有上述那类洗涤器混合物。优选洗涤器混合物包含一个液相和一个固相。洗涤器单元包含一个洗涤器容器和一个洗涤器入口单元。洗涤器组合中还可以包括至少一个指示剂槽，它与至少一个洗涤器单元是联通的。步骤52涉及将洗涤器容器通过洗涤器入口单元与一个气流源联通。例如洗涤器入口单元可以和一个反应器(例如图1中的反应器41)出口联通。步骤54涉及将气流中的气体通过至少一个洗涤器单元中的洗涤器混合物。特别是气体通过洗涤器混合物的液相。
优选洗涤器混合物的液相是一种有机酸的水溶液，而洗涤器混合物的固相是同一有机酸的固体。最优选，液相是柠檬酸的水溶液，而固相是柠檬酸的固体沉淀。其他可以用作洗涤器混合物组份的羧酸优选应具备在洗涤器组合操作温度下是固态。在气流通过至少一个洗涤器单元后，气流中有毒气体已大部或完全从气流中被除去，而被洗涤过的气体流可以排放掉或者通进至少一个指示剂槽中的指示剂混合物。按一个实施方案，指示剂混合物是一个变色指示剂，例如酚酞的水溶液。
图7是本发明另一个实施方案中一个洗涤器组合的操作方法所涉及的一系列步骤的示意图。图7中的步骤60，62和64与上面图5中的步骤50，52，54是类似的。步骤66可以涉及监测洗涤器混合物的pH值(例如图2A中的单元26)。根据一个目前优选的的实施方案，步骤66可以涉及在一个指示剂槽中(图4单元24”)监测洗涤器混合物的pH值。洗涤器混合物的pH监测可以连续进行，也可以定期进行；可以使用一个pH计，或者用一个pH指示剂(二者本领域的人都是熟知的)。在后者情况下，pH指示剂例如酚酞可以分散在洗涤器混合物中，或者指示剂混合物可以充作一个组份。在洗涤器单元正常运行中，洗涤器混合物液相的pH值将维持在pH 8.3以下。在用酚酞作为pH指示剂时，洗涤器混合物中的液相在pH低于8.3时是无色的。但是当固体酸(例如图2A中固体单元30)的供应由于与氨反应而被消耗后，如果不增加洗涤器混合物的pH，它将不能吸收或溶解更多的氨。在此种情况下，洗涤器混合物的pH将提高。一旦pH值超过8.3，酚酞将从无色变为鲜明的紫红色。这个色变指示洗涤器单元需要保养，例如，需要向洗涤器混合物补充酸。对洗涤器混合物的pH监测可以大大提高洗涤器组合的运行效率。对洗涤器混合物的pH监测进一步作为防止由于不小心而导致从洗涤器组合泄出有毒气体。
在步骤68中至少一部分洗涤器混合物可以通过液体出口单元42(图3)从洗涤器容器除去。在步骤70中，洗涤器混合物中任何一个组份或所有组份可以被加到洗涤器容器中去。例如水，酸的水溶液，一个pH指示剂或一个固体有机酸可以被加入。这些组份可以通过液体入口单元(图3的单元40)或通过进料单元(图3单元34)被加入到洗涤器容器中。
各种组份的加入可以根据固相(例如图3中沉淀30”)的消耗情况或根据监测到的洗涤器混合物的pH值变化来进行。向洗涤器容器中适当加入洗涤器混合物组份可以大大提高洗涤器组合的总体工作效率。
实施例1
一个反应器排放气流中的有毒气体(例如氨和/或盐酸气)通过一个排放体系从反应器排放。这个排放气流被按顺序引导通过二个容器，例如串联着的24，24’。每个容器包含一个水，柠檬酸和酚酞的洗涤器混合物。第一个容器(如图4中的24)的容积大约为5加仑，含16公升水，25磅柠檬酸和0.1克酚酞。第二个槽(图4的24’)的容积大约为2.5加仑，含8公升水，5磅柠檬酸和0.1克酚酞。
气体向上鼓泡通过每一个容器(24，24’)的洗涤器混合物，并通过洗涤器气体出口(如图2A，2B中的单元22)被排出。当气流通过洗涤器混合物，氨或盐酸将被溶于水中。由于这二个气体在水中的溶解度高，当它们离开洗涤器容器时，基本上已没有氨和盐酸留在其中。排放气流通过第一和第二洗涤器容器后，再通过一个指示剂槽或容器。指示剂容器不含洗涤器混合物，取代的是指示剂容器含指示剂混合物，例如500毫升水和0.1克酚酞。在这种情况下，指示剂混合物是指示剂容器内所含物中pH变化的一个灵敏的指示剂。而这也必然意味着如果指示剂容器内所含物有了不应有的pH变化时，那末洗涤器组合就需要维修。
上述这些实施方案只是举例说明，不是作为对本发明的限制。本示教可以适用于其他类型的仪器和方法。本发明的描述是阐释性的，并不限制所附权力要求的范围。熟悉这方面的人可以有许多选择余地，改进和变化。
1.一种气体发生和除去体系，它含有一个洗涤器组合，该洗涤器组合包含至少一个洗涤器单元和一个洗涤器混合物，所述洗涤器单元具有一个洗涤器容器，一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；而洗涤器混合物是放在所述洗涤器容器内，它包括水和一种有机酸；和一个指示剂槽，它与所述洗涤器容器以串联形式联接。
2.权利要求1的体系，其中所述有机酸是一种羧酸。
3.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物含至少1％(体积)的水。
4.权利要求1的体系，其中所述有机酸在所述至少一个洗涤器单元的工作周围温度下是一种固体。
5.权利要求1的体系，其中所述有机酸选自下列组的化合物，即乙酸，酒石酸，柠檬酸。
6.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物包含水，溶解的柠檬酸和固体柠檬酸。
7.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物还含有一种pH指示剂。
8.权利要求7的体系，其中所述pH指示剂含有酚酞。
9.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物主要含水和柠檬酸，其中一部份所述柠檬酸是固态的。
10.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物主要含水，柠檬酸和一种pH指示剂，其中一部份所述柠檬酸是固态的。
11.权利要求1的体系，它还包含一个PH监测单元，这个pH监测单元是与所述洗涤器混合物联通的，所述pH监测单元是用来监测所述洗涤器混合物的pH值的。
12.权利要求1的体系，其中所述洗涤器组合包括多个洗涤器容器，这些容器是串联的。
13.权利要求1的体系，它还包括一个反应器，所述反应器包括一个反应器出口，这个反应器出口是用来从反应器导出气流，而所述反应器出口是与所述洗涤器入口相联接的。
14.权利要求13的体系，其中所述反应器是适用于金属氮化物的汽相沉积，而且气流含有氨。
15.权利要求14的体系，其中所述反应器包含一个镓源，用来产生镓的汽相，所述反应器适用于GaN薄膜的氢化物气相沉积，而所述气流包含氨和HCl。
16.权利要求13的体系，它还包括一个碱洗涤器，它含有水和一种碱性盐，以便去除在反应器出来的气流中的酸气体，该碱洗涤器有一个入口和一个出口，而反应器的出口是与洗涤器的入口相联通。
17.权利要求16的体系，其中去除酸气体的碱洗涤器是以串联方式与洗涤器组合相联接以便去除洗涤器组合和反应器间的氨气。
18.权利要求16的体系，其中碱洗涤器是针对从气流中除去HCl而设计的，而碱性盐则选自以下组的化合物：包括CaCO3，CaOH，MgCO3，MgOH，NaCO3，NaHCO3，KCO3和KHCO3。
19.权利要求1的体系，它还包含与所述洗涤器容器相联通的一个混合物进料单元。
20.权利要求1的体系，其中所述混合物进料单元适用于自动将所述洗涤器混合物中的一个固体组份加入所述洗涤器容器中。
21.一种从气流中除去水溶性气体的方法，它包含以下步骤：
   a)提供一个洗涤器组合，它包括至少一个包含有洗涤器容器的洗涤器单元，洗涤器容器内含有洗涤器混合物，并有一个入口和一个指示剂槽；和
   b)将洗涤器入口联接在排放气源上；以及
   c)将排放气通过洗涤气混合物，以得到一个洗涤过的气流，其中洗涤器混合物含水和一种有机酸。
22.权利要求21的方法，它还包括下列步骤：在所述步骤c)后，将洗涤后的气流通入一个指示剂槽。
23.权利要求22的方法，其中指示剂槽中含有一种指示剂混合物，后者含水和一种pH指示剂。
24.权利要求21的方法，其中有机酸在洗涤器单元的工作温度下是固体。
25.权利要求21的方法，其中有机酸是选自以下一组化合物：乙酸，酒石酸，柠檬酸。
26.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物含有水，溶解的柠檬酸，固体柠檬酸和一种pH指示剂。
27.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物主要包含水，柠檬酸和一种pH指示剂，而柠檬酸中的一部份是固态的。
28.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物包含水，每公升水中有0.1-5.0kg柠檬酸和每公升水中有1-50mg酚酞。
29.权利要求23的方法，其中指示剂混合物含水和每公升水中含10mg-1g酚酞。
30.权利要求21的方法，其中所述排放气体源是一个反应器，所述反应器是适用于氮化合物汽相沉积，而所述气流含有氨气。
31.权利要求30的方法，其中所述反应器含有一个镓源来产生镓汽相，所述反应器是适用于GaN薄膜的氢化物气相沉积，以及所述气流含有氨和HCl。
32.操作一个洗涤器组合的方法，它包括以下步骤：
   a)提供一个洗涤器组合，它包括至少一个包含有洗涤器容器的洗涤器单元，洗涤器容器内含有洗涤器混合物，并有一个入口和至少一个指示剂槽，指示剂槽含有一种指示剂混合物，
   b)将洗涤器入口联接在排放气源上；
   c)将排放气通过洗涤气混合物，以得到一个洗涤过的气流，其中洗涤器混合物含水和一种有机酸；以及
   d)监测洗涤器混合物的pH值。
33.权利要求32的方法，它还包括监测指示剂混合物pH值的步骤。
34.权利要求32的方法，它还包括下列步骤：e)在洗涤器组合的运行中除去至少一部份洗涤器混合物。
35.权利要求32的方法，它还包括下列步骤：f)在洗涤器组合运行中加入洗涤器混合物中的至少一个组份。
36.权利要求33的方法，其中指示剂混合物含有水和一种pH指示剂。
37.权利要求32的方法，其中有机酸在至少一个洗涤器单元的工作温度下是固态的。
38.权利要求32的方法，其中有机酸选自下列组的化合物：乙酸，酒石酸，柠檬酸。
39.权利要求32的方法，其中洗涤器混合物含有水，溶解的柠檬酸，固体柠檬酸和一种pH指示剂。
40.一种从排放气中去除有毒气体的洗涤器组合，它包括至少一个洗涤器单元，所说的洗涤器单元包括一个洗涤器容器，一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；所述洗涤器容器含有一个洗涤器混合物，这个混合物由一个液相和一个固相组成，前者含有有机酸的水溶液，后者含有有机酸。
41.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约5％到99.9％体积百分数。
42.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约10％到99％体积百分数。
43.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约50％到95％体积百分数。
44.权利要求40的洗涤器组合，其中的固体组份含所述洗涤器混合物大约0.1％到95％体积百分数。
45.权利要求40的洗涤器组合，它还包括至少一个指示剂槽，它与所述至少一个洗涤器单元以串联形式联接，并含指示剂混合物。
46.权利要求45的洗涤器组合，它还包括至少一个pH监测单元，用来监测所述洗涤器混合物的pH值或所述指示剂混合物的pH值。
47.权利要求40的洗涤器组合，其中固体组份主要含纯羧酸。
48.权利要求40的洗涤器组合，其中所述洗涤器混合物还含有一个pH指示剂。
49.权利要求40的洗涤器组合，其中所述至少一个洗涤器单元包含一个笼。它用来容纳所述固体组份。
50.权利要求40的洗涤器组合，它还包括至少一个混合物进料单元，所述进料单元适用于自动将所述洗涤器混合物中至少一个组份加入到所述洗涤器容器中去。

Claims (50)

1.一种气体发生和除去体系，它含有一个洗涤器组合，该洗涤器组合包含至少一个洗涤器单元和一种洗涤器混合物，所述洗涤器单元具有一个洗涤器容器，一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；而洗涤器混合物是放在所述洗涤器容器内，所述洗涤器混合物包括水和一种有机酸。
2.权利要求1的体系，其中所述有机酸是一种羧酸。
3.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物含至少1％(体积)的水。
4.权利要求1的体系，其中所述有机酸在所述至少一个洗涤器单元的工作周围温度下是一种固体。
5.权利要求1的体系，其中所述有机酸选自下列组的化合物，即乙酸，酒石酸，柠檬酸。
6.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物包含水溶解的柠檬酸和固体柠檬酸。
7.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物还含有一个pH指示剂。
8.权利要求1的体系，其中所述pH指示剂含有酚酞。
9.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物主要含水和柠檬酸，其中一部份所述柠檬酸是固态的。
10.权利要求1的体系，其中所述洗涤器混合物主要含水，柠檬酸和一种pH指示剂，其中一部份所述柠檬酸是固态的。
11.权利要求1的体系，还包含一个PH监测单元，这个pH监测单元是与所述洗涤器混合物联通的，所述pH监测单元是用来监测所述洗涤器混合物的pH值的。
12.权利要求1的体系，其中所述洗涤器组合包括多个洗涤器容器，这些容器是串联的，而且一个指示剂槽是与所述多个洗涤器容器中至少一个以串联形式联接。
13.权利要求1的体系，其中还包括一个反应器，所述反应器包括一个反应器出口，这个反应器出口是用来从反应器导出气流，而所述反应器出口是与所述洗涤器入口相联接的。
14.权利要求13的体系，其中所述反应器适用于金属氮化物的汽相沉积，而且气流包含氨。
15.权利要求14的体系，其中所述反应器包含一个镓源，以便产生镓的汽相，所述反应器适用于GaN薄膜的氢化物汽相沉积，而所述气流包含氨和HCl。
16.权利要求13的体系，还包括一个碱洗涤器，该碱洗涤器含有水和一种碱性盐，用于去除在反应器出来的气流中的酸气体，碱洗涤器有一个入口和一个出口，而反应器的出口是与洗涤器的入口相联通。
17.权利要求16的体系，其中去除酸气体的碱洗涤器是以串联方式与洗涤器组合联接以便去除洗涤器组合和反应器间的氨气。
18.权利要求16的体系，其中碱洗涤器是针对从气流中除去HCl而设计的，而碱性盐则选自以下组的化合物：包括CaCO3，CaOH，MgCO3，MgOH，NaCO3，NaHCO3，KCO3和KHCO3。
19.权利要求1的体系，其中还包含与所述洗涤器容器相联通的一个混合物进料单元。
20.权利要求1的体系，其中所述混合物进料单元适用于自动将所述洗涤器混合物中的固体组份加入所述洗涤器容器中。
21.一种从气流中除去水溶性气体的方法，它包含以下步骤：
   a)提供一个洗涤器组合，它包括至少一个包含有洗涤器容器的洗涤器单元。洗涤器容器内含有洗涤器混合物，并有一个入口；和
   b)将洗涤器入口联接在排放气源上；以及
   c)将排放气通过洗涤器混合物，以得到一个洗涤过的气流，其中洗涤器混合物含水和一种有机酸。
22.权利要求21的方法，其中洗涤器组合还包括一个指示剂槽，而该方法还包括下列步骤：在所述步骤c)后，将洗涤后的气流通入一个指示剂槽。
23.权利要求22的方法，其中指示剂槽中含有一种指示剂混合物，该指示剂混合物含水和一个pH指示剂。
24.权利要求21的方法，其中有机酸在洗涤器单元的工作温度下是固体。
25.权利要求21的方法，其中有机酸是选自以下一组化合物：乙酸，酒石酸，柠檬酸。
26.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物含有水，溶解的柠檬酸，固体柠檬酸和一种pH指示剂。
27.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物主要是由水，柠檬酸和一种pH指示剂组成，而柠檬酸中的一部份是固态的。
28.权利要求21的方法，其中洗涤器混合物包含水，每公升水中有0.1-5.0kg柠檬酸和每公升水有1-50mg酚酞。
29.权利要求21的方法，其中指示剂混合物含水和每公升水中含10mg-1g酚酞。
30.权利要求21的方法，其中所述排放气的源是一个反应器，所述反应器是适用于氮化合物汽相沉积，而所述气流包含氨气。
31.权利要求30的方法，其中所述反应器含有一个镓源来产生镓汽相，所述反应器是适用于GaN薄膜的氢化物气相沉积，而所述气流含有氨和HCl。
32.操作一个洗涤器组合的方法，它包括以下步骤：
   a)提供一个洗涤器组合，它包括至少一个包含有洗涤器容器的洗涤器单元，洗涤器容器内含有洗涤器混合物并有一个入口；和
   b)将洗涤器入口联接在排放气源上；
   c)将排放气通过洗涤气混合物，以得到一个洗涤过的气流。其中洗涤器混合物含水和一种有机酸；以及
   d)监测洗涤器混合物的pH值。
33.权利要求32的方法，其中洗涤器组合还包括至少一个指示剂槽，它包含一种指示剂混合物，所述方法中还包括监测指示剂混合物pH值的步骤。
34.权利要求32的方法，它还包括下列步骤：e)在洗涤器组合的运行中除去至少部份的洗涤器混合物。
35.权利要求32的方法，其中还包括下列步骤：f)在洗涤器组合运行中加入洗涤器混合物中的至少一个组份。
36.权利要求33的方法，其中的指示剂混合物含有水和一种pH指示剂。
37.权利要求32的方法，其中的有机酸在至少一个洗涤器单元的工作温度下是固态的。
38.权利要求32的方法，其中有机酸是选自下列组的化合物：乙酸，酒石酸，柠檬酸。
39.权利要求32的方法，其中洗涤器混合物含有水，溶解的柠檬酸，固体柠檬酸和一种pH指示剂。
40.一个从排放气中去除有毒气体的洗涤器组合，它包括至少一个洗涤器单元，所述至少一个洗涤器单元包括一个洗涤器容器，一个洗涤器入口和一个洗涤器出口；所述洗涤器容器含有一种洗涤器混合物，所述洗涤器混合物由一个液相和一个固相组成，前者含有一种有机酸的水溶液，后者含有一种有机酸。
41.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约5％到大约99.9％体积百分数。
42.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约10％到99％体积百分数。
43.权利要求40的洗涤器组合，其中的液体组份含所述洗涤器混合物大约50％到95％体积百分数。
44.权利要求40的洗涤器组合，其中的固体组份含所述洗涤器混合物大约0.1％到95％体积百分数。
45.权利要求40的洗涤器组合，它还包括至少一个指示剂槽，它与所述至少一个洗涤器单元以串联形式联接，该指示剂槽含指示剂混合物。
46.权利要求45的洗涤器组合，它还包括至少一个pH监测单元，用来监测所述洗涤器混合物的pH值或所述指示剂混合物的pH值。
47.权利要求40的洗涤器组合，其中的固体组份主要为纯羧酸。
48.权利要求40的洗涤器组合，其中所述洗涤器混合物还含有一种pH指示剂。
49.权利要求40的洗涤器组合，其中所述至少一个洗涤器单元包含一个笼，它用来容纳所述固体组份。
50.权利要求40的洗涤器组合，它还包括至少一个混合物进料单元，该进料单元适用于自动将所述洗涤器混合物中至少一个组份加入到所述洗涤器容器中去。
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