JP2004073974A

JP2004073974A - ハロゲンガス除去剤及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004073974A
Application number: JP2002236422A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shiotani; 塩谷　靖; Yoshiharu Miyaki; 宮木　義治; Masanori Hatta; 八田　正則; Hiroshi Wada; 和田　博史
Original assignee: Sued Chemie Catalysts Japan Inc
Current assignee: Sued Chemie Catalysts Japan Inc
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】排ガス中のハロゲンガスを安全且つ効率的に除去し、下流側にリークさせることの無い除去剤を提供すること。
【解決手段】固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択される少なくとも１種の固体金属の無機化合物を含有するハロゲンガス除去剤において、更に高吸水性高分子を含有することを特徴とするハロゲンガス除去剤。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造時に使用するハロゲン原子含有ガス等の製造工程や半導体製造工程で排出される排ガス中のハロゲンガスを効率的に除去するに適したハロゲン除去剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス中に含まれるハロゲンガスを除去する手段として、湿式法や乾式法が知られている。湿式法は、たとえば、スクラバー、スプレー塔、回転式微細気泡発生装置などを用い、ハロゲンガスを水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液と接触させて吸収させる方法が知られており、乾式法は、塩素等のハロゲンガスを活性炭、ゼオライト、アルミナ等に物理吸着させる方法や、カルシウム化合物など固体金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩等と反応させて反応除去する方法が知られている。
【０００３】
また、特許公開２００１−１７８３１号公報には、固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択された少なくとも１種の無機化合物及び必要に応じて添加された成形助剤とからなる基材に、硫黄原子を含有する還元剤を含有せしめてなることを特徴とするハロゲンガス用処理剤であれば、排ガス中のハロゲンガスを安全且つ効率的に除去することが可能である旨、開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら湿式法は、一般に後処理に難点があるばかりでなく、装置が複雑で大型になるため、設備、保守ともに多額の費用を要するという欠点がある。一方、乾式法も、上記のような物理吸着を利用したハロゲンガス除去方法の場合、吸着と同時に脱離も起こるため、脱離したハロゲンガスが下流側にリークしてしまうという欠点がある。更にフッ素などの反応性の極めて高いガスを活性炭に物理吸着させる場合、火災の危険性もある。
【０００５】
また、固体金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩等を主成分とした除去剤は化学反応によってハロゲンを固定化するため、一度除去剤に固定化されたハロゲンガスは脱離しないという利点を備えている。なお、特許公開２００１−１７８３１号公報には、上記のような除去剤に更に硫黄原子を含有する還元剤を含有させることで、反応の進行を促進させる発明が開示されている。しかしながら、上記のような処理剤には乾燥状態になると除去能力が低下するという欠点を備えたものも存在する。このような除去剤はあらかじめある程度の水分を含浸させた状態で使用されるが、使用時に処理剤が乾燥してしまうという欠点がある。従って、ハロゲンガス除去能力が高いことのみならず、以上のような欠点を伴わない除去剤の出現が望まれていた。すなわち、本発明の目的は、乾燥状態においても高い処理能力を備えたハロゲンガスの除去剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、安全で効率の良いハロゲンガスの除去剤について種々検討した結果、固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択される少なくとも１種の固体金属の無機化合物を含有するハロゲンガス除去剤において、更に高吸水性高分子を含有することを特徴とするハロゲンガス除去剤であれば乾燥ガス中であっても高吸水性高分子により保湿されているため処理剤が乾燥せず、ハロゲンガスが低濃度であっても高い除去能力を安定して発揮できることを見いだし、本発明を完成した。
このハロゲンガス除去剤は、固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択された少なくとも１種の無機化合物と高吸水性高分子とを乾式混合し、更に水を添加し湿式混合することで得られる混練物を成形後、乾燥させることにより製造される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のハロゲンガス除去剤は、固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択される少なくとも１種の固体金属の無機化合物と、高吸水性高分子とを含有したものであるが、更に成形助剤を含有しても良い。この場合、好適な成形助剤は当業者に公知のものの中から適宜選択することが可能であるが、たとえばベントナイトやカオリンなどのクレイ等が良い。
【０００８】
また、本発明のハロゲンガス除去剤における固体金属とはアルカリ土類金属、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｕの中から選択された少なくとも１種の金属であり、固体金属の無機化合物の含有量はハロゲンガス除去剤全重量の５〜８０重量％であることが好ましく、より好ましくは２０〜５０重量％である。
【０００９】
また、本発明のハロゲンガス除去剤における高吸水性高分子の含有量は、固体金属の無機化合物に対して０．０１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは０．１〜５重量％である。高吸水性高分子の例としてはポリアクリル酸エステル、ポリアルキレンオキサイド、アルキルセルロースエーテル、ポリビニルアルコールなどを挙げることができる。これらの高吸水性高分子は単独で使用しても良く、２種類以上を併用しても良い。この高吸水性高分子はＸ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＨＸ＋ＨＸＯの反応におけるＨ_２Ｏ供給剤として機能することでハロゲンガスの除去反応を促進する。
【００１０】
本発明の処理剤の形状やサイズはその使用形態により適宜選択することが出来るが、一般的には直径が１〜６ｍｍで長さが３〜２０ｍｍ程度の円柱状ペレットが好適に用いられる。しかしながら、当然これに限定されるわけではなく、種々の異形上の、錠剤形状、顆粒及び破砕粒状、または噴霧乾燥による微粒子状などとすることもできる。
【００１１】
本発明の除去剤を製造する方法において、たとえば一般的な押し出し円柱状のペレットの形状で製造する場合には、たとえば所定量の水酸化カルシウムとベントナイト粉末と高吸水性高分子とをニーダー等の混合装置で十分に乾式混合した後に、混合粉末に対して１５〜３５重量％の、好ましくは２０〜３０重量％の水を添加して混練する。水を添加する際には混合物が不均一とならないように分割投入することが望ましい。
【００１２】
得られた混合物を押し出し成形機あるいはペレタイザーで所定の形状のダイスを用いて、円柱状ペレットに成形する。これを通常の空気雰囲気下の８０〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃の温度で乾燥する。
【００１３】
本発明の除去剤の使用方法は特に限定されるものではなく、移動床や流動床に使用することもできるが通常は固定床に使用する。たとえば円筒内に充填しこれにハロゲンガスを含有する排気ガスを通過させ、排気ガス中のハロゲンガスを安全かつ効率よく除去することができる。
【００１４】
以下、本発明を実施例によってさらに詳述するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例１】
ニーダー等の混合機に酸化亜鉛６０ｇ、アルミナ１７０ｇ、ベントナイト２０ｇ、ポリアクリル酸ソーダ２ｇを投入し十分に乾式混合した後、純水７０ｇを投入し３０分湿式混合を行い、得られた混練物を押し出し機で直径１．６ｍｍの円柱状ペレットに成形し、この成形物を１２０℃で５時間乾燥させることによって除去剤Ａを得た。
【実施例２】
酸化亜鉛の代わりに炭酸亜鉛を添加すること以外は、実施例１と同様の方法で除去剤Ｂを得た。
【実施例３】
酸化亜鉛の代わりに水酸化カルシウムを添加すること以外は、実施例１と同様の方法で除去剤Ｃを得た。
【実施例４】
ポリアクリル酸ソーダの代わりにポリアルキレンオキサイドを添加すること以外は、実施例１と同様の方法で除去剤Ｄを得た。
【比較例１】
ポリアクリル酸ソーダを加えないこと以外は実施例１と同様の方法で除去剤Ｅを得た。
【比較例２】
市販の活性炭（２〜３ｍｍの顆粒）を除去剤Ｆとした。
【比較例３】
市販のモレキュラーシーブ１３Ｘ（２〜３ｍｍの球形）を除去剤Ｇとした。
【００１６】
【試験例】
塩素処理能力試験方法：上記各除去剤２０ｍＬを直径２．５ｃｍの容器に充填し、塩素ガス１容積％を含む乾燥窒素を２０℃の常圧下において１５７ｍＬ／分の流速で通過させ、除去能力が低下して下流側に塩素がリークしアンモニアとの反応で白煙が発生するまでの時間を測定した。この時間から以下の計算式を用いて除去剤の塩素吸収量を算出するとともに、反応後窒素をパージし固定化した塩素が脱離するか否かを確認した。
【００１７】
【数１】

【００１８】
各除去剤を用いて排ガス中の塩素処理能力試験を行った結果は表１に示した通りである。
【表１】

【００１９】
表１の結果から、本発明の除去剤は除去剤としての寿命が長く、高い処理能力を備え、且つ、脱離が観測されないという利点を備えており、確実に塩素を除去することが可能な除去剤であることが証明された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の除去剤は、低濃度の乾燥ガス中から効率よくハロゲンガスを除去することができ、下流側にハロゲンガスをリークさせることが無いので、大気中に排出する直前の排気ガスの処理に特に有用である。

Claims

固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択される少なくとも１種の固体金属の無機化合物を含有するハロゲンガス除去剤において、更に高吸水性高分子を含有することを特徴とするハロゲンガス除去剤。
前記ハロゲンガス除去剤が成形助剤を更に含有することを特徴とする請求項１に記載のハロゲンガス除去剤。
前記固体金属がアルカリ土類金属、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ及びＣｕの中から選択される少なくとも１種の金属であることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤。
前記固体金属の無機化合物の含有量がハロゲンガス除去剤全重量の５〜８０重量％であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤。
前記高吸水性高分子の含有量が、前記固体金属の無機化合物に対して０．０１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤。
固体金属の酸化物、水酸化物及び炭酸塩の中から選択された少なくとも１種の無機化合物と高吸水性高分子とを乾式混合し、更に水を添加し湿式混合することで得られる混練物を成形後、乾燥させることを特徴とするハロゲンガス除去剤の製造方法。
前記乾式混合時、更に成形助剤も加えて混合することを特徴とする請求項６に記載のハロゲンガス除去剤の製造方法。
前記固体金属がアルカリ土類金属、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｎ及びＣｕの中から選択される少なくとも１種の金属であることを特徴とする請求項６又は７の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤の製造方法。
前記固体金属の無機化合物の含有量がハロゲンガス除去剤全重量の５〜８０重量％であることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤の製造方法。
前記高吸水性高分子の含有量が、前記固体金属の無機化合物に対して０．０１〜２０重量％であることを特徴とする請求項６乃至９の何れか一項に記載のハロゲンガス除去剤の製造方法。