CN212255228U

CN212255228U - 一种多种气态污染物净化材料性能测试平台

Info

Publication number: CN212255228U
Application number: CN201921413231.XU
Authority: CN
Inventors: 裴晶晶; 张帅
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2029-08-28

Abstract

本实用新型公开一种多种气态污染物净化材料性能测试平台，包括：五种气态污染物发生系统，发生系统采用加热法发生甲醛和甲苯气态污染物，其中甲醛是采用针管进液的方式，甲苯是采用蠕动泵的方式，二氧化硫、氨气和硫化氢采用气瓶发生法；该测试平台还包括温湿度控制系统，采用气瓶加湿法控制净化材料测试所需要的湿度工况，空调送风维持测试温度在常温23±2℃。本实用新型主要用于净化材料去除多种气态污染物的性能测试。

Description

一种多种气态污染物净化材料性能测试平台

技术领域

本实用新型涉及气体净化材料去除多种气态污染物的性能测试系统，具体涉及一种多种气态污染物净化材料性能测试平台。

背景技术

电子产品的制造工序复杂且繁多，其中许多关键工艺需要在恒温、恒湿、超洁净的无尘环境下进行。但生产设备会释放出高浓度颗粒物和化学物质，这些物质都会引发生产的良品率下降及其他生产安全隐患。因此，微电子行业在生产过程中对洁净厂房的设计和洁净效果有非常高的要求和技术标准。为了保证产品质量，电子洁净室对其生产环境空气中污染物的控制，已经从过去的颗粒物升级到了对分子污染物(Airborne MolecularContaminant，AMC)，即气态污染物的控制。空气中AMC的存在，严重时可能对产品造成致命的缺陷而影响良品率。

国际半导体设备以及材料协会SEMI将电子厂房中的AMC(化学气态分子污染物)分为4类(国际半导体技术与材料协会SEMIF21-1102标准)：酸类(MA，Acid)，碱类(MB，Base)，可凝结物(MC，Condensable)，掺杂物(MD，Dopants)和其他(ME，Etc)。这些污染物可能来自建筑室外大气环境，也可能来自洁净室内部，包括生产工艺过程中的添加材料，设备维护过程中的化学品泄漏，清洁溶剂的扩散，使用的建筑材料、涂料，甚至如乳胶手套之类的物品。其中酸性气体主要来自大气及洁净室内的化学药品，洁净室中常见的污染物种类包括SO4-，NO3-，CL－，F，P等。酸性腐蚀气体的存在可以对硬盘、芯片表面造成污染腐蚀，使化学光阻液解析不良的盐颗粒，造成配线焊接异常，元件阻抗异常等后果。光刻间中的SO2和NO2等会与空气中的NH3反应生成硫酸铵和硝酸铵，附着在镜头上，使镜头雾化，影响光刻精度测，导致光刻图形变形，AMC还会影响芯片线宽制程，AMC对产品质量的影响，是半导体制造业面临的越来越严峻的问题，也是生产环境控制急需解决的问题。目前针对洁净室内气态污染物的控制主要是在新风系统和FFU中安装化学过滤器，而化学过滤器的核心是活性炭、活性氧化铝等净化材料，目前气态污染物的发生以及如何科学合理的评价测试净化材料去除气态污染物的性能一直没有得到解决。

因此，迫切需要多种气态污染物净化材料性能测试平台，来评价价测试净化材料去除气态污染物的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，本实用新型提出了一种混合有害气体去除实验系统。

本实用新型为解决现有技术中的技术问题，提出的技术方案如下：一种多种气态污染物净化材料性能测试平台，包括：五种气态污染物发生系统，发生系统采用加热法发生甲醛和甲苯气态污染物，其中甲醛是采用针管进液的方式，甲苯是采用蠕动泵的方式，二氧化硫、氨气和硫化氢采用气瓶发生法；该测试平台还包括温湿度控制系统，采用气瓶加湿法控制净化材料测试所需要的湿度工况，空调送风维持测试温度在常温23±2℃；该测试平台具有成套不同尺寸的测试柱，满足不同结构形式的净化材料的测试需求；此外，该测试平台具有完善的送风排风措施，日常测试关闭排风风机，开启送风风机，维持测试平台温湿度测试正压微环境，发生气体泄露时，关闭送风机，开启排风风机，排风风机将活性炭过滤装置处理过的实验气体排至室外大气维持测试平台负压环境，以防泄露气体渗透进室内，危害健康。

该测试平台包括五种气态污染物发生系统，发生系统采用加热法发生甲醛和甲苯气态污染物，其中甲醛是采用针管进液的方式，甲苯是采用蠕动泵的方式，二氧化硫、氨气和硫化氢采用气瓶发生法。

该测试平台还包括温湿度控制系统，采用气瓶加湿法控制净化材料测试所需要的湿度工况，空调送风维持测试温度在常温23±2℃。

该测试平台具有成套不同尺寸的测试柱，满足不同结构形式的净化材料的测试需求。

该测试平台具有完善的送风排风措施，日常测试关闭排风风机，开启送风风机，维持测试平台温湿度测试正压微环境，发生气体泄露时，关闭送风机，开启排风风机，排风风机将活性炭过滤装置处理过的实验气体排至室外大气维持测试平台负压环境。

本实用新型的多种气态污染物净化材料性能测试平台，主要用于净化材料对多种有害气体的去除效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.可同时发生氨气、二氧化硫、硫化氢、甲苯、甲醛五种气体污染物，且发生量通过质量流量计和精确的温控装置调节，气体发生量可控，稳定性良好。

2.可用于多种有害气体去除性能测试，有效评价净化材料对多种气体污染物的综合去除效果。

3.为化学过滤器厂家测试净化材料方法以指导，有利于规范市场。

附图说明

图1是系统原理图。

图2是送风排风系统图。

图3是气瓶发生法系统图。

图4是甲醛和甲苯发生系统图。

图5是测试柱示意图。

图6是二氧化硫发生稳定性。

图7是甲苯发生稳定性。

附图标记：

1-压缩空气，2-干燥管，3-空气过滤器，4-质量流量控制器，5-加湿瓶，6-甲苯发生器，7-温湿度传感器，8-混合瓶，9-二氧化硫发生管，10-硫化氢发生管，11-氨气发生管，12-甲醛备用发生管，13-备用发生管，14-污染气体浓度检测口，15-测试柱，16-浮子流量计，17-清洗气路，18-排气口，19-测试台面，20-气瓶，21-双极减压阀，22-质量流量计(污染物)，23-注射泵，24-蒸发室，25-排风风机，26-送风风机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

图1为本实用新型系统原理图，本实用新型多种气态污染物净化材料性能测试平台，通过空气压缩机提供稳定的加载气源，气源压缩空气1经过干燥管2中的硅胶干燥剂除湿，精密空气过滤器3去除空气中的颗粒、活性炭去除空气中的有机物以及酸碱性气体，最终实现加载气源的干燥及洁净，气流部分旁通流经双级加湿5，通过控制旁通气流量来控制湿度，上述是测试所需零气的配置过程。本实用新型的污染物发生系统包括氨气发生管11、二氧化硫发生管9、硫化氢发生管10、甲苯发生器6、甲醛备用发生管12五种气体，还有一个备用发生管13，其中氨气、二氧化硫、硫化氢采用气瓶发生法，见图2，主要包括气瓶20，双极减压器21和控制污染气体出气流量的质量流量控制器22，使用的过程中，打开双极减压器21，调节到稳定压力范围，设定质量流量控制器控制22流量值，最终与洁净空气在混合器8中充分混合，高精度防腐蚀的质量流量控制器4控制混合后的流量，其发生的稳定性见图3(以SO2为例)；甲醛和甲苯是采用液体加热蒸发法，见图4，其原理用注射泵23控制液体流量，在蒸发室24内加热将液体高温加热蒸发为气体，再由洁净空气将其带出，甲苯和甲醛发生的稳定性见图5(以甲苯为例)。零气和污染气在混合器中充分混合，形成恒温恒湿的目标气体，流经填充有净化材料的测试柱15，测试柱细节见图6，包括稳流段和可视段，气体实际流量由浮子流量计16测试得出，气体上下游浓度在污染气体浓度检测口14进行检测，下游污染气体经由污染物处理装置，最后经排气口18排至大气中，测试完成后为了保护质量流量控制器4，应打开清洗气路17，用洁净空气将管道中的残留气体清扫干净。测试柱15，浮子流量计16，温湿度传感器7等测试装置在测试台面19以上，而混合瓶8，加湿瓶5，甲苯发生器6，二氧化硫发生管9，硫化氢发生管10，氨气发生管11，甲醛备用发生管12，备用发生管13在测试台面19以上。测试过程中，为了营造正压恒温恒湿的微环境，将排风风机25关闭，送风风机26开启，当发生气体泄露时，打开排风风机25，关闭送风风机26，营造负压环境，以防有毒气体流进室内。

下面结合实施例对本实用新型所用的实验方法做进一步说明：

1.测试条件的准备：

1.1调节零气配置系统的质量流量控制，确保流量和测试湿度稳定30min；

1.2打开气瓶或者蠕动泵(注射泵)，调节质量流量控制器流量，使其浓度至测试所需，并保证30min稳定性；

1.3在测试柱中填充所测净化材料；

2.初始气体浓度和阻力的测试：

2.1确保流量稳定后，用差压变送器测试未填充净化材料时候的阻力,即空态阻力；

2.2在测试柱中填充所测净化材料；将目标气体流经测试柱，用气体测量装置测试下游浓度，直至到达预设穿透点并记录数据，同时使用差压变动器测试阻力，即负载阻力；

3.数据处理计算

3.1初试效率的计算：

C_u为上游浓度ppm；C_D为下游浓度ppm

3.2阻力的计算：

P＝P₁-P₂

P₁为负载阻力，P₂为空态阻力；

3.2容物量的计算：

q为容物量mg/g；

Q为气流量m3/h；

M为填充净化材料的质量g；

C_in上游浓度ppm；

C_out下游浓度ppm；

t_in为测试时间；

t_b为穿透时间。

应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种多种气态污染物净化材料性能测试平台，空气压缩机提供稳定的加载气源，压缩空气经过干燥管、空气过滤器输入至环境舱，其特征在于：环境舱内设置有五种气态污染物发生系统，包括氨气发生管、二氧化硫发生管、硫化氢发生管、甲苯发生器、甲醛备用发生管。

2.根据权利要求1所述的多种气态污染物净化材料性能测试平台，其特征在于：气流部分旁通流经双级加湿瓶，通过控制旁通气流量来控制测试测试加载气流湿度。

3.根据权利要求1所述的多种气态污染物净化材料性能测试平台，其特征在于：还包括温湿度控制系统，采用气瓶加湿法控制净化材料测试所需要的湿度工况，空调送风维持测试温度在常温23±2℃。

4.根据权利要求1所述的多种气态污染物净化材料性能测试平台，其特征在于：该测试平台具有成套不同尺寸的测试柱，满足不同结构形式的净化材料的测试需求。

5.根据权利要求1所述的多种气态污染物净化材料性能测试平台，其特征在于：所述五种气态污染物发生系统以并联的方式与送风管道相连，并将实验气体分别送至环境舱体。