JP2009279567A - クロロポリシランを含む廃ガスの処理方法及びその処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クロロポリシランを含む廃ガスの無害化処理を効率よく且つ安全に行うことができ、簡便性及び経済性に優れる廃ガスの処理方法及びそれに用いる処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の廃ガスの処理方法は、クロロポリシランを含む廃ガスを、酸性水溶液に接触させる接触工程と、この接触工程により得られた酸処理液を、アルカリ性材料によりｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４に調整するｐＨ調整工程と、を備える。また、本発明の廃ガス処理装置は、接触工程を行うための酸処理槽１１と、ｐＨ調整工程を行うためのアルカリ処理槽１６とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、クロロポリシランを含む廃ガスを、効率よく且つ安全に無害化する方法及びその処理装置に関する。

近年のエレクトロニクス技術の発達により、アモルファスシリコン等からなる半導体用シリコンの需要が増加している。この半導体用シリコンの原料として、製膜性及び電気特性に優れた膜を与えるＳｉ_２Ｈ_６（ジシラン）が用いられる。そして、このＳｉ_２Ｈ_６の原料としては、Ｓｉ_２Ｃｌ_６（六塩化二珪素）等のクロロポリシランが広く用いられている。しかしながら、Ｓｉ_２Ｃｌ_６の製造工程において排出される廃ガスに、有害物質であるクロロポリシランが混入する場合があった。Ｓｉ_２Ｃｌ_６等のクロロポリシランの中には、大気中の水分等と接触すると、加水分解されて、シリコシュウ酸を形成するものがある。そして、このシリコシュウ酸は、乾燥状態において爆発性を示すことから、クロロポリシランを含む廃ガスを、大気中に排出することは好ましくない。

特許文献１には、Ｓｉ_２Ｃｌ_６を含む廃ガスを、水分を含ませることなく、高温の反応処理領域に導入すると共に水分を含む酸素含有ガスを反応処理領域に供給し、反応処理領域内にて廃ガス中のＳｉ_２Ｃｌ_６を酸化分解する方法が開示されている。
また、特許文献２には、半導体製造工程等から排出されるガスに含有されるシラン類の除去方法として、このガスと、ジメチルスルホキシドを含むアルカリ水溶液とを接触させる方法が開示されている。

更に、特許文献３には、水に溶解されやすいアンモニアを含む臭気ガスを生物脱臭するための方法及び装置が開示されている。この装置は、内部に、アンモニア含有臭気ガスを通す硝化菌を担持させた充填層と、この充填層に循環水（ｐＨ緩衝溶液）を供給する供給装置と、循環水を貯留する循環水槽とを有する硝化脱臭塔；硝化脱臭塔からの硝化液を脱窒素処理する脱窒素槽；並びに、脱窒素槽と前記硝化脱臭塔とを循環水が循環する経路を有するものである。

国際公開２００７−１０２２８８号 特開昭６３−１４１６２７号 特開２００５−１７７７５８号

本発明の目的は、クロロポリシランを含む廃ガスの無害化処理を効率よく且つ安全に行うことができ、簡便性及び経済性に優れる廃ガスの処理方法及びそれに用いる処理装置を提供することにある。

本発明は、以下に示される。尚、以下の記載において、「廃ガス及び酸性水溶液の接触」は、少なくとも、廃ガスに含まれるクロロポリシランと、酸性水溶液とが接触することを意味する。
１．クロロポリシランを含む廃ガスを無害化する方法において、上記廃ガスを、酸性水溶液に接触させる接触工程と、この接触工程により得られた酸処理液を、アルカリ性材料によりｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４に調整するｐＨ調整工程と、を備えることを特徴とする廃ガス処理方法。
２．上記酸性水溶液がミスト状である上記１に記載の廃ガス処理方法。
３．上記接触工程において、上記酸性水溶液を、上記廃ガスの上方側から供給する上記１又は２に記載の廃ガス処理方法。
４．上記酸性水溶液のｐＨが、ｐＨ＝０〜ｐＨ＝５である上記１乃至３のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
５．上記ｐＨ調整工程において、上記酸処理液が、アルカリ性水溶液の中に投入され、ｐＨ調整が、５℃〜５０℃の範囲の温度で行われる上記１乃至４のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
６．上記酸処理液の一部を、上記酸性水溶液として再利用する上記１乃至５のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
７．上記１に記載の廃ガス処理方法に用いられ、接触工程を行うための酸処理槽と、ｐＨ調整工程を行うためのアルカリ処理槽とを備える廃ガス処理装置であって、上記酸処理槽は、その内部に、クロロポリシランを含む廃ガスを供給する廃ガス供給部、供給された廃ガスに対して酸性水溶液を供給し、廃ガス及び酸性水溶液を接触させる酸性水溶液供給部、並びに、上記廃ガス及び上記酸性水溶液の接触により得られた酸処理液を貯留する貯留部を有し、更に、酸処理槽の内部より、クロロポリシランを実質的に含まないガス成分を外部に排気する排気部を有し、上記アルカリ処理槽は、配管を介して、上記酸処理槽の上記貯留部と連絡されてなることを特徴とする廃ガス処理装置。
８．上記酸性水溶液供給部の供給口（酸性水溶液の排出口）がフルコーンスプレーノズルを備える上記７に記載の廃ガス処理装置。
９．上記廃ガス供給部の供給口（廃ガスの排出口）、及び、上記酸性水溶液供給部の供給口（酸性水溶液の排出口）が、いずれも下向きに開口しており、且つ、上記廃ガス供給部の供給口（廃ガスの排出口）が、上記酸性水溶液供給部の供給口（酸性水溶液の排出口）より下方側に配設されている上記７又は８に記載の廃ガス処理装置。
１０．上記酸処理槽は、更に、上記貯留部と、上記酸性水溶液供給部とを接続する酸処理液循環用配管を備える上記７乃至９のいずれかに記載の廃ガス処理装置。
１１．上記酸処理槽は、更に、上記酸性水溶液供給部の供給口（酸性水溶液の排出口）より上方側に、中性又は酸性の液体を供給する湿潤液供給部を備え、上記液体が、少なくとも上記酸処理槽の内壁を濡らす上記７乃至１０のいずれかに記載の廃ガス処理装置。

本発明の廃ガス処理方法によれば、クロロポリシランを含む廃ガスの無害化処理を効率よく、且つ、シリコシュウ酸等の爆発性の化合物を大気に放出させることなく安全に行うことができ、簡便性及び経済性に優れる。
上記酸性水溶液がミスト状である場合には、上記廃ガスと、上記酸性水溶液との接触効率を向上させることができ、上記廃ガスに含まれるクロロポリシランと、上記酸性水溶液との反応生成物のうち、シリコシュウ酸等の爆発性化合物を湿潤状態で回収することができ、安全性に優れる。
上記接触工程において、上記酸性水溶液を、上記廃ガスの上方側から供給する場合には、酸処理液を効率よく回収することができる。例えば、廃ガスに含まれるクロロポリシランがＳｉ_２Ｃｌ_６（六塩化二珪素）である場合に、廃ガスと酸性水溶液との接触で下記反応が進行し、生成したシリコシュウ酸（ＳｉＯＯＨ）_２がＨＣｌ等とともに湿潤状態で自然落下するので、酸処理液の回収が容易である。即ち、爆発性のシリコシュウ酸を乾燥させることなく、酸処理液に含有させ、これを回収することができるので、安全に、次のｐＨ調整工程に進めることができる。
Ｓｉ_２Ｃｌ_６ ＋ ４Ｈ_２Ｏ → （ＳｉＯＯＨ）_２ ＋ ６ＨＣｌ
上記酸処理液は、酸性水溶液に含まれる水と、クロロポリシランとの間の反応生成物を主として含む。そして、この反応生成物は、（ＳｉＯＯＨ）_２、ＨＣｌ及びシリカを含み、通常、酸性を呈することから、この酸処理液の一部を、上記酸性水溶液、即ち、上記廃ガスと接触させる酸性水溶液として再利用することができ、経済性にも優れる。
本発明の廃ガス処理装置によれば、廃ガス供給部、酸性水溶液供給部、貯留部及び排気部を有する酸処理槽と、アルカリ処理槽とを備えることから、クロロポリシランを含む廃ガスの無害化処理を効率よく且つ安全に行うことができ、簡便性及び経済性に優れる。
上記酸性水溶液供給部の供給口がフルコーンスプレーノズルを備える場合には、ミスト状の酸性水溶液と、廃ガスとの接触効率を高めることができる。
上記廃ガス供給部の供給口、及び、上記酸性水溶液供給部の供給口が、いずれも下向きに開口しており、且つ、上記廃ガス供給部の供給口が、上記酸性水溶液供給部の供給口より下方側に配設されている場合には、ミスト状の酸性水溶液と、廃ガスとの接触効率を高めることができ、酸処理液を効率よく回収することができる。
上記酸処理槽が、更に、上記貯留部と、上記酸性水溶液供給部とを接続する酸処理液循環用配管を備える場合には、酸処理液の一部を、廃ガスと接触させる酸性水溶液として再利用することができ、経済性にも優れる。
また、上記酸処理槽が、更に、上記酸性水溶液供給部の供給口より上方側に、中性又は酸性の液体を供給する湿潤液供給部を備える場合には、廃ガスに含まれるクロロポリシランと、酸性水溶液とのあいだの反応生成物のうち、特に、爆発性の化合物であるシリコシュウ酸が、上記酸処理槽の内壁に付着したときに、乾燥するのを抑制し、上記液体と共に流下させて酸処理液として回収することができ、爆発を回避でき、安全に処理を進めることができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明におけるｐＨとは、ＪＩＳ Ｚ８８０２−１９８４に定義される、ガラス電極を備えるｐＨ計によって実測される値であり、測定試料のｐＨが１１以上の場合は、２０℃における０．１ｍｏｌ／リットル濃度の水酸化ナトリウム水溶液のｐＨの測定値を１３に、１ｍｏｌ／リットル濃度の水酸化ナトリウム水溶液のｐＨの測定値を１４に補正した後、測定することによってｐＨが決定される。
また、本発明における全ての「温度」は、測定対象物が気体あるいは液体である場合、熱電対式の温度センサーを挿入等し、固体の場合は、その表面に接触等することによって測定することができる。

本発明の廃ガス処理方法は、クロロポリシランを含む廃ガスを無害化する方法であって、上記廃ガスを、酸性水溶液に接触させる接触工程と、この接触工程により得られた酸処理液を、アルカリ性材料によりｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４に調整するｐＨ調整工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る接触工程は、廃ガスと、酸性水溶液とを接触させる工程である。
上記廃ガスは、クロロポリシランを含むガスであり、ジシランの製造工程で排出されるガス、シリコンウエハの製造工程で排出される排出ガス、六塩化二珪素の製造等において珪素の塩素化を伴う工程で排出されるガス等が例示される。
上記クロロポリシランは、一般式Ｓｉ_ｌＣｌ_ｍＸ_ｎ（Ｘは、水素原子、臭素原子及びヨウ素原子から選ばれた少なくとも１種であり、ｌは２以上の整数であり、ｍは１以上の整数であり、ｎは０以上の整数であり、ｍ＋ｎ＝２ｌ＋２である。）で表される気体の化合物である。このクロロポリシランは、上記廃ガスに、１種のみ含有されてよいし、２種以上が含有されてもよい。本発明において、好ましいクロロポリシランは、上記一般式においてｎ＝０である化合物であり、その例としては、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、Ｓｉ_３Ｃｌ_８、Ｓｉ_４Ｃｌ_１０、Ｓｉ_５Ｃｌ_１２、Ｓｉ_６Ｃｌ_１４等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、Ｓｉ_２Ｃｌ_６、Ｓｉ_３Ｃｌ_８及びＳｉ_４Ｃｌ_１０であり、特に好ましくはＳｉ_２Ｃｌ_６である。

上記廃ガスに含まれるクロロポリシランの含有量は、特に限定されないが、通常、０．００１体積％以上である。従って、上記廃ガスは、クロロポリシランのみからなるものであってよいし、クロロポリシランと、他のガス成分（空気又はその構成成分、無機ガス、有機ガス等）とからなるものであってもよい。また、上記廃ガスは、他の有機化合物又は無機化合物を含んでもよい。

上記接触工程において用いられる酸性水溶液は、水に溶解して酸性を呈するものであれば、特に限定されず、無機化合物が溶解してなる水溶液であってよいし、有機化合物が溶解してなる水溶液であってよいし、更には、無機化合物及び有機化合物が溶解してなる水溶液であってもよい。
水に溶解して酸性を与える無機化合物としては、塩酸、硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、過塩素酸、炭酸等の無機酸；硫酸水素ナトリウム等の硫酸水素塩等が挙げられる。
また、水に溶解して酸性を与える有機化合物としては、ギ酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、クエン酸等のカルボン酸；スルホン酸、スルフィン酸等の有機酸等が挙げられる。
上記のうち、塩酸及び硫酸が好ましく、ｐＨ調整工程において不溶性の塩の生成が抑制されることから、塩酸が特に好ましい。

上記酸性水溶液のｐＨは、廃ガスの処理効率及び安全性の観点から、好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝６であり、より好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝５、更に好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝４、特に好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝２である。

上記接触工程において、廃ガスを酸性水溶液に接触させる方法は、特に限定されない。この接触方法としては、廃ガス及び酸性水溶液を空間において接触させる方法、容器等に収容された酸性水溶液の液面に廃ガスを供給して接触させる方法、廃ガスを酸性水溶液の中に供給して接触させる方法（バブリング法）等が挙げられる。本発明においては、廃ガス及び酸性水溶液を空間において接触させる方法が好ましく、特に、廃ガスと、ミスト状の酸性水溶液（以下、「酸性水溶液ミスト」という。）とを、密閉空間、例えば、図１及び図４〜図８に示される廃ガス処理装置における酸処理槽１１の内部空間において接触させる方法が好ましい。この空間には、閉塞の原因となるラシヒリング等の気液接触用の充填物を含まないほうが好ましい。酸性水溶液ミストを散布することにより、上記廃ガスと、上記酸性水溶液との接触効率を向上させることができ、上記廃ガスに含まれるクロロポリシランと、上記酸性水溶液との反応生成物（シリコシュウ酸、ＨＣｌ及びシリカを含む）を湿潤状態で回収することができる。即ち、シリコシュウ酸等の爆発性の化合物を含有する固形物を生成させることなく、酸処理液に含有させて安全に回収することができる。酸性水溶液ミストの作製方法は、特に限定されないが、後述する「廃ガス処理装置」におけるスプレーノズルを用いることができる。

上記酸性水溶液ミストを用いる好ましい方法において、廃ガスと、酸性水溶液ミストとを接触させる方法としては、廃ガスを滞留させた状態で酸性水溶液ミストを供給し、接触させる方法；廃ガス及び酸性水溶液ミストのいずれか一方を流通させた状態で、他方をその流れに向かって供給し、接触させる方法；廃ガスと酸性水溶液ミストをいずれも流通させた状態で接触させる方法等が挙げられる。これらのうち、廃ガスと酸性水溶液ミストをいずれも流通させた状態で接触させる方法が好ましい。廃ガスの供給方向、及び、酸性水溶液ミストの供給方向は、特に限定されず、並流及び向流のいずれでもよい。本発明においては、並流、即ち、廃ガス及び酸性水溶液ミストを、互いに同一方向又は略同一方向に供給し、移動速度の遅い廃ガスに酸性水溶液ミストを接触させると、接触効率をより向上させることができる。この場合、廃ガスの供給位置と、酸性水溶液ミストの供給位置とを違えることにより、好ましくは、酸性水溶液を、廃ガスの上方側から供給することにより、下方側にて酸処理液を効率よく回収することができる。その際、酸性水溶液ミストの供給速度等が、適宜、調整される。また、例えば、上記廃ガスに含まれるクロロポリシランがＳｉ_２Ｃｌ_６（六塩化二珪素）であるときに、大気雰囲気における廃ガスと酸性水溶液との接触で下記反応が進行し、生成したシリコシュウ酸（ＳｉＯＯＨ）_２、シリカ及びＨＣｌが付着したまま、湿潤状態で自然落下し、酸処理液を効率よく回収することができる。即ち、シリコシュウ酸の乾燥を抑制しつつ酸処理液を回収することができるので、爆発を回避でき、安全に処理を進めることができる。
Ｓｉ_２Ｃｌ_６ ＋ ４Ｈ_２Ｏ → （ＳｉＯＯＨ）_２ ＋ ６ＨＣｌ
尚、上記の各方法いずれの場合も、廃ガス及び酸性水溶液ミストを接触させるときの温度、圧力、雰囲気等の条件は、特に限定されない。温度は、通常、５℃〜５０℃、圧力は、通常、大気圧、雰囲気は、通常、大気とすることができる。上記接触工程を、大気中、大気圧下で行うと、滞留させた廃ガスのうち、クロロポリシランは、空気より比重が大きいので自然落下し、同様に比重の大きい酸性水溶液（酸性水溶液ミスト）が、廃ガスの上方側から供給されると、クロロポリシランと酸性水溶液とを接触させることができる。

上記接触工程において、廃ガス及び酸性水溶液の接触量（供給速度）は、特に限定されず、各々、独立して、連続供給、間欠供給、交互供給等とすることによって、上記酸性水溶液を形成する水のモル量と、廃ガスに含まれるクロロポリシランのモル量との比が、例えば、５以上、好ましくは６０以上となるよう、酸性水溶液が廃ガスに接触するように供給され、両者の使用量が選択される。

上記接触工程によって得られる酸処理液は、酸性水溶液に含まれる水と、クロロポリシランとの間の反応生成物（シリコシュウ酸、シリカ、ＨＣｌ等）を主として含む液である。接触方法によっては、これらの成分と、廃ガスに接触することなく回収された酸性水溶液とを含む場合がある。そして、この酸処理液は、使用した廃ガスの構成成分、酸性水溶液のｐＨ等に依存するが、酸性を呈し、通常、ｐＨ＝０〜ｐＨ＝４である。また、上記酸処理液において、シリコシュウ酸は、流動性に優れ、安定な微細コロイドを形成しており、この酸処理液は、通常、シリカ及びシリコシュウ酸によりスラリー状を呈している。
尚、上記酸処理液は、通常、酸性であることから、その一部を上記酸性水溶液、即ち、上記廃ガスと接触させる酸性水溶液として再利用することができる。この場合、循環させた酸処理液のみを再利用してよいし、循環させた酸処理液と、水又は新しい酸性水溶液とからなる混合液を用いてもよい。尚、再処理に供される酸処理液は、そのまま用いてよいし、微細コロイドを除いたものを用いてもよい。

次に、本発明に係るｐＨ調整工程は、上記酸処理液を、アルカリ性材料によりｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４に調整し、アルカリ処理液とする工程である。
上記アルカリ性材料は、上記ｐＨに調整可能なものであれば、固体、液体及び気体のいずれでもよいが、好ましくは液体である。また、このアルカリ性材料は、無機化合物及び有機化合物のいずれを用いてなるものでもよく、これらを併用してなるものであってもよい。
無機化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、リン酸二水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア等が挙げられる。
また、有機化合物としては、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等が挙げられる。
上記のうち、水酸化ナトリウムが好ましく、本発明において好ましいアルカリ性材料は、水酸化ナトリウム水溶液である。この水酸化ナトリウム水溶液を用いると、下記反応を進めることができ、シリコシュウ酸からなる微細コロイドを分解することができる。
（ＳｉＯＯＨ）_２ ＋ ４ＮａＯＨ → ２Ｎａ_２ＳｉＯ_３ ＋ ２Ｈ_２Ｏ ＋ Ｈ_２
上記水酸化ナトリウム水溶液の濃度は、特に限定されないが、通常、２５〜５０質量％である。

上記ｐＨ調整工程において、アルカリ処理液を得る方法は、特に限定されず、酸処理液をアルカリ性材料に投入する方法、又は、アルカリ性材料を酸処理液に投入する方法とすることができる。これらのうち、酸処理液をアルカリ性材料に投入する方法が好ましい。
上記アルカリ処理液は、通常、中和、濾過等の簡単な廃液処理を行った後に廃棄されることから、その作業を安全且つ容易とする液性を有するものとするために、上記酸処理液を連続的又は間欠的にアルカリ性材料（水酸化ナトリウム水溶液等）に投入し、ｐＨ調整を、迅速に、好ましくは３０分以内に、より好ましくは１０分以内に、且つ、混合時の温度を下記範囲に維持させつつ行う。上記酸処理液をアルカリ性材料に投入したときのｐＨが、ｐＨ＝６以上ｐＨ＝１０未満の範囲に長い時間で保持されると、反応生成物のうち、シリカ分が架橋して、ゲル状物を生成し易く、このゲル状物の内部に反応生成物に由来する爆発性の化合物（シリコシュウ酸）が含まれる場合がある。上記酸処理液をアルカリ性材料に投入したときの混合液の温度は、好ましくは５℃〜５０℃である。尚、この方法において、酸処理液の添加中又は添加後に、同一のアルカリ性材料及び／又は他のアルカリ性材料の添加を行ってもよい。
上記ｐＨ調整工程において、例えば、図１及び図４〜図８に示される廃ガス処理装置におけるアルカリ処理槽１６を用いることができる。
上記ｐＨ調整工程において、酸処理液及びアルカリ性材料からなる混合液のｐＨが１０以上となった後は、これを維持すればよく、この状態を好ましくは１時間以上、更に好ましくは６時間以上保持することにより、混合液中の爆発性化合物（シリコシュウ酸）を完全に分解することができる。経済的な理由から、ｐＨ保持時間の好ましい上限は４８時間であり、また、好ましい温度は、扱い易く経済的であることから５℃〜５０℃である。本発明の方法に依らず、爆発性化合物が取り込まれたゲル状物を生成するような処理方法をした場合、ゲル状物中の爆発性化合物は、ｐＨを１０以上として長時間処理しても、容易に分解しないため、危険性を残すことになる。

上記好ましい方法によるｐＨ調整の具体的操作は、以下の通りである。
上記接触工程により得られた、通常、５℃〜５０℃の範囲にある酸処理液（ｐＨ＝０〜ｐＨ＝４、シリコシュウ酸の含有量：０．０００１〜１質量％）は、連続的又は間欠的に、毎時０．１〜０．３ｍ^３の平均流量で、通常、５℃〜５０℃の範囲の温度であり、例えば、撹拌回転数が２００〜５００ｒｐｍの撹拌下にある水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４、水酸化ナトリウムの濃度：０．０００４〜４０質量％）に投入される。酸処理液の投入開始からｐＨ調整の終了に至るまで、混合液の温度及びｐＨが測定され、最終的に、それぞれ、５℃〜８０℃及びｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４の各範囲に入ることが確認される。

本発明において、廃ガス処理の効果は、接触工程により生成したシリコシュウ酸がｐＨ調整工程により分解（消失）したこと、及び、接触工程後に回収又は排出したガス成分にクロロポリシランが含まれないことにより確認される。
シリコシュウ酸は、還元性を有することから、ｐＨ調整工程により得られたアルカリ処理液に対して、過マンガン酸滴定を行うことにより定量することができる。本発明によれば、接触工程により得られた酸処理液の中のシリコシュウ酸の含有量に依存することなく、すべてのシリコシュウ酸を分解することができる。
また、接触工程後に排出したガス成分の分析をガスクロマトグラフィーにより行うことにより、クロロポリシランを定量することができる。本発明によれば、クロロポリシランを、ＧＣ装置の検出限界（およそ０．０１質量ｐｐｍ）以下にまで、即ち、実質的に残存しない量にまで処理することができる。

本発明の廃ガス処理装置は、上記本発明の廃ガス処理方法に用いられ、接触工程を行うための酸処理槽と、ｐＨ調整工程を行うためのアルカリ処理槽とを備える装置であって、上記酸処理槽は、その内部に、クロロポリシランを含む廃ガスを供給する廃ガス供給部、供給された廃ガスに向かって酸性水溶液を供給し、廃ガス及び酸性水溶液を接触させる酸性水溶液供給部、並びに、廃ガス及び酸性水溶液の接触により得られた酸処理液を貯留する貯留部を有し、更に、この酸処理槽の内部より、クロロポリシランを実質的に含まないガス成分を外部に排気する排気部を有し、上記アルカリ処理槽は、配管を介して、上記酸処理槽の上記貯留部と連絡されてなることを特徴とする。

本発明の廃ガス処理装置を、図面を用いて説明する。
図１の廃ガス処理装置１Ａは、本発明の処理装置を構成する要素を用いてなる概略図であり、貯留部１１１、廃ガス供給部１２１、酸性水溶液供給部１３１及び排気部１５を有する酸処理槽１１と、アルカリ処理槽１６と、酸処理槽１１における貯留部１１１及びアルカリ処理槽１６を連絡する配管２１とを備える。

上記酸処理槽１１としては、通常、密閉式の容器が用いられ、円筒状容器、角筒状容器等とすることができる。その内部で酸性の化合物が用いられることから、耐酸性を有する樹脂製の容器、内表面がグラスライニング処理又は樹脂ライニング処理されてなる容器等が好ましく用いられる。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリプロピレン、テトラフルオロエチレン等の耐薬品樹脂；ＦＲＰ等の強化プラスチック等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。本発明においては、硬質ポリ塩化ビニル樹脂からなる容器が好ましい。
この酸処理槽１１の下部は、廃ガス及び酸性水溶液の接触による反応生成物等を含む酸処理液３１が収容される貯留部１１１となっている。

上記酸処理槽１１において、上記廃ガス供給部１２１の供給口（廃ガスの排出口）、及び、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口（酸性水溶液の排出口）は、いずれも、この酸処理槽１１の内部に位置している。
本発明においては、廃ガス及び酸性水溶液の接触により得られた反応生成物が、上記廃ガス供給部１２１の供給口（廃ガスの排出口）、及び、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口（酸性水溶液の排出口）に入り込むことがないように、また、両方の供給口を閉塞することなく、所望の速度をもって廃ガス及び酸性水溶液を安定状態で供給し、これらを接触させるために、上記廃ガス供給部１２１の供給口、及び、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口が、相対することなく、いずれも下向きに開口しており、且つ、上記廃ガス供給部１２１の供給口が、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口より下方側に配設されていることが好ましい。

上記廃ガス供給部１２１は、通常、酸処理槽１１の外部に配設された廃ガス貯蔵部（又は廃ガス発生源の排気口等）１２に連絡しており、所望の速度で廃ガスを供給できるようになっている。この廃ガス供給部１２１の数は、図１において、１２１の１箇所としているが、特に限定されず、酸処理槽１１の形状、大きさ等により、適宜、選択される。
また、上記廃ガス供給部１２１の供給口の形状及び大きさは、特に限定されない。上記のように、廃ガスの供給を安定なものとするために、下向き（水平より下側）に開口した供給口（廃ガスの排出口）を有する廃ガス供給部１２１が用いられる。この供給口の形状は、特に限定されないが、例えば、図２に示すノズル４を用いることができる。図２は、下向きに開口した供給口を有するノズル４を横から見た図面であり、先細りのテーパ状構造を有していることを示す。尚、上記廃ガス供給部１２１の供給口が上向きに開口していると、廃ガス及び酸性水溶液の反応生成物が供給口に堆積する場合がある。また、ノズル４の差込角は、水平に対して、好ましくは１０度〜３０度、より好ましくは１５度〜２５度であり、この範囲の角度で配設されていることが好ましい。上記範囲の角度であれば、廃ガスの供給口（廃ガスの排出口）の開口面積が広くなり、閉塞を抑制することができる。また、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口から供給される酸性水溶液、あるいは、湿潤液供給部１９１の供給口から供給される湿潤液が、ノズル４の根元取りつけ部分からノズル４の外側全体にまんべんなくあたって流れ落ちるのに適した角度だからである。尚、ノズル４の差込角が、０度、即ち、水平である場合、あるいは、それに近い角度である場合には、ノズル４中に酸性水溶液が侵入し易くなり、ノズル４の内部で閉塞が発生しやすくなる。また、ノズル４の差込角が、垂直に近い角度である場合には、廃ガスの供給口（廃ガスの排出口）の開口面積が狭くなるうえ、ノズル根元部分の位置が高くなってミスト洗浄がし難くなるので、好ましくない。

上記酸性水溶液供給部１３１（１３１ａ及び１３１ｂ）は、通常、酸処理槽１１の外部に配設された酸性水溶液貯蔵部１３に連絡しており、所望の速度で酸性水溶液を供給できるようになっている。この酸性水溶液供給部１３１の数は、図１において、１３１ａ及び１３１ｂの２箇所としているが、特に限定されず、酸処理槽１１の形状、大きさ等により、１箇所又は３箇所以上とすることができる。
また、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口の形状及び大きさは、特に限定されないが、廃ガスとの接触効率の観点から、酸性水溶液をミスト状に吐出できるスプレーノズルを備えることが好ましい。このスプレーノズルの噴射形状（スプレーパターン）としては、フルコーン、フラット、ホロコーン、ソリッド、エアーアトマイジング等が挙げられる。これらは、組み合わせて用いてもよい。本発明においては、一度に大面積の表面にミスト状の液体を供給できることから、フルコーンスプレーノズルが好ましい。

上記フルコーンスプレーノズルとしては、例えば、図３に示す構造、即ち、先細りの螺旋状に形成された案内部材５１の軸線部に、加圧水通路５２が直線状（図３において鉛直方向）に形成されてなるフルコーンスプレーノズル５を用いることができる。螺旋状案内部材５１は、全体として円錐面に沿って、間隔を空けて螺旋状に立設されている。また、加圧水通路５２は、図３において上方に向かって先細りとなっているが、これに限定されず、鉛直方向に内径が同一な空間であってもよい。酸性水溶液が、図３における下側から、上向き矢印の方向に供給されると、ノズルの先端からミスト状で広角に放液される。尚、加圧水通路５２は、案内部材５１が間隔を空けて螺旋状に形成されているので、ノズルの外部と連通する空間５３を有することとなる。上記のように、本発明では、酸処理液３１を酸性水溶液として再利用することができるが（図１に図示せず）、この酸処理液３１が、微細コロイドを含む場合には、微細コロイドがノズルを閉塞することもない。従って、このようなフルコーンスプレーノズルを用いると、酸性水溶液の安定供給を進めることができ、酸性水溶液ミストと、廃ガスとの安定した接触効率を維持することができる。

上記酸処理槽１１の内部に配設され、露出している廃ガス供給部及び酸性水溶液供給部は、いずれも、各表面が耐酸性を有することが好ましい。上記酸処理槽１１の内表面の構成材料と同様に、表面がグラスライニング処理又は樹脂ライニング処理されてなるもの、全体が樹脂製であるものを用いることが好ましい。

廃ガス及び酸性水溶液が大気圧下で接触すると、廃ガスに含まれたクロロポリシランのほぼ全量は、酸性水溶液に吸収されて反応し、その後、反応生成物を含む吸収液が自然落下し、貯留部１１１に酸処理液３１として収容される。酸処理槽１１の内部空間で酸性水溶液と接触しなかったクロロポリシランは、貯留部１１１における酸処理液３１に落下し、やはり酸性の水溶液である酸処理液３１と反応し、同じ反応生成物を得る。一方、廃ガスに含まれていた他のガスを主とする無害化ガスは、排気部１５を通して排気口１５１から排出される。
貯留部１１１において、収容される酸処理液３１の液性を観測するために、ｐＨ測定装置を配設することができる。また、この酸処理液３１は、上記のように、微細コロイドを含むことから、アルカリ処理槽１６への送液、酸性水溶液としての再利用等を効率よく進めるために、撹拌装置を配設することができる。
上記酸処理液３１は、少なくともその内表面が耐酸性となるように処理された配管２１を介して、酸処理槽１１の貯留部１１１からアルカリ処理槽１６に送液される。また、この酸処理液３１の再利用のために、例えば、図４〜図８に示される循環用配管２２を利用する場合にも、この循環用配管２２は、少なくともその内表面が耐酸性となるように処理された配管が用いられる。

次に、上記アルカリ処理槽１６としては、通常、撹拌装置２８を備える容器が用いられる。また、その内部でアルカリ性の液体が用いられることから、少なくとも内表面が耐アルカリ性を有する容器、例えば、ステンレス、ニッケル合金等からなる容器、内表面が、フッ素樹脂ライニング処理又はゴムライニング処理されてなる容器が好ましい。
上記アルカリ処理槽１６には、撹拌装置２８以外に、アルカリ性材料供給部１７１、ｐＨ測定装置、液温調整装置等を配設することができる。
上記アルカリ性材料供給部１７１は、固体又は液体のアルカリ性材料が貯蔵されたアルカリ性材料貯蔵部１７に連絡しており、所望の速度でアルカリ性材料を供給できるようになっている。このアルカリ性材料供給部１７１の数は、図１において、１７１の１箇所としているが、特に限定されず、アルカリ性材料の種類、性状等により、２箇所又はそれ以上とすることができる。

本発明の廃ガス処理装置は、図４〜図８に示される構成を備えるものとすることができる。以下、順次、説明する。
図４の廃ガス処理装置１Ｂは、図１の廃ガス処理装置１Ａの要素に加えて、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１を、廃ガスと接触させる酸性水溶液として再利用するために、貯留部１１１の底部から酸性水溶液供給部１３１に接続された酸処理液循環用配管２２及び送液ポンプ２５を備える。貯留部１１１における酸処理液３１を再利用する場合には、酸性水溶液供給部１３１に配設されたバルブを閉じ、酸処理液循環用配管２２のバルブを開くことにより、酸処理液３１を循環させることができ、廃ガスの処理を連続的に行うことができる。
尚、上記のように、酸性水溶液供給部１３１の供給口には、微細コロイドによる閉塞を起こさないフルコーンスプレーノズル（図３参照）を配設することができるが、必要に応じて、貯留部１１１の出口と、循環用配管２２の入口との間に、酸処理液に含まれる微細コロイドを除去する手段を備えてもよい。

また、この廃ガス処理装置１Ｂは、接触工程において得られる廃ガス及び酸性水溶液の反応生成物のうち、特に、シリコシュウ酸が、酸処理槽１１の内壁に乾燥状態で残存するのを防止するために、その内壁を中性又は酸性の液体（以下、「湿潤液」という。）で濡らし、酸処理槽１１の貯留部に流下させる湿潤液供給部１９１（１９１ａ及び１９１ｂ）や、排気部１５の内壁に対する同じ対策のために、その内壁を水等で洗浄し、洗浄水を酸処理槽１１の貯留部に流下させる洗浄用水供給部１８１を備える。洗浄用水としては、水が好ましいが、酸性水溶液を用いることもできる。

上記湿潤液供給部１９１（１９１ａ及び１９１ｂ）は、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口より上方側に配設されることが好ましい。また、その供給口は、フルコーン、フラット、ホロコーン、ソリッド、エアーアトマイジング等の噴射形状（スプレーパターン）を有するスプレーノズルを備えることができ、好ましくは、酸性水溶液供給部１３１の供給口に配設可能なフルコーンスプレーノズル（図３参照）である。
上記湿潤液供給部１９１（１９１ａ及び１９１ｂ）は、通常、酸処理槽１１の外部に配設された湿潤液貯蔵部１９に連絡しており、所望の速度で湿潤液を供給できるようになっている。この湿潤液供給部１９１の数は、図４において、１９１ａ及び１９１ｂの２箇所としているが、特に限定されず、酸処理槽１１の形状、大きさ等により、１箇所又は３箇所以上とすることができる。
尚、上記湿潤液は、中性又は酸性の液体であれば、特に限定されないが、得られる酸処理液３１のｐＨが、好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝５、より好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝４、更に好ましくはｐＨ＝０〜ｐＨ＝２となるような液体を用いることが好ましい。上記湿潤液としては、通常、水、又は、接触工程に用いられる酸性水溶液を用いることができる。また、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１を循環させて用いることもできる（図５の廃ガス処理装置１Ｃ参照）。

また、上記洗浄用水供給部１８１は、少なくとも排気部１５の内壁を濡らすことができるものであれば、特に限定されないが、その供給口が、フルコーン、フラット、ホロコーン、ソリッド、エアーアトマイジング等の噴射形状（スプレーパターン）を有するスプレーノズルを備えるものが好ましい。

上記廃ガス処理装置１Ｂは、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１が一定量貯留されると、酸処理液３１が配管２１によって、アルカリ処理槽１６に送液されるようになっている。尚、配管２１の酸処理槽１１における接合部上端は、通常、排気管１５の酸処理槽１１における接合部下端よりも下側にあって、酸処理液３１が排気管１５の方へ入り込まないようになっている。
また、上記廃ガス処理装置１Ｂは、アルカリ処理槽１６の内部のアルカリ処理液の撹拌効率を更に高めるために、このアルカリ処理液を循環する送液ポンプ２６を更に備えることができる。

図６の廃ガス処理装置１Ｄは、図４の廃ガス処理装置１Ｂの要素に加えて、酸性水溶液供給部１４１（１４１ａ及び１４１ｂ）を備える態様である。この酸性水溶液供給部１４１（１４１ａ及び１４１ｂ）は、廃ガス供給部１２１からの廃ガスと、酸性水溶液との接触の頻度を更に高めるために、廃ガス供給部１２１の供給口より下方側に配設している。そして、この装置において、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１を再利用することができ、酸処理液循環用配管２２は、貯留部１１１から酸性水溶液供給部１３１及び酸性水溶液供給部１４１の両方に接続されている。酸性水溶液供給部１４１の供給口は、フルコーン、フラット、ホロコーン、ソリッド、エアーアトマイジング等の噴射形状（スプレーパターン）を有するスプレーノズルを備えることができ、好ましくは、酸性水溶液供給部１３１の供給口に配設可能なフルコーンスプレーノズル（図３参照）である。

図７の廃ガス処理装置１Ｅは、図６の廃ガス処理装置１Ｄの態様において、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１を、酸性水溶液供給部１４１（１４１ａ及び１４１ｂ）にのみ供給し、再利用する態様である。
また、図８の廃ガス処理装置１Ｆは、図６の廃ガス処理装置１Ｄの態様において、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１を、酸性水溶液供給部１３１（１３１ａ及び１３１ｂ）にのみ供給し、再利用する態様である。そして、酸性水溶液供給部１４１（１４１ａ及び１４１ｂ）は、酸処理槽１１の外部に配設された酸性水溶液貯蔵部１４に連絡しており、所望の速度で酸性水溶液を供給できるようになっている。この酸性水溶液は、酸性水溶液貯蔵部１３からの酸性水溶液と同一であってよいし、異なる濃度又は成分からなるものであってもよい。

本発明において、クロロポリシランを含む廃ガスの無害化に好適な処理装置は、図６〜図８に示す装置である。これらの装置を用いると、廃ガス供給部１２１から下方側に供給された廃ガスは、酸性水溶液供給部１３１から供給された酸性水溶液と、酸処理槽１１の内部空間で接触し、酸性水溶液供給部１３１から供給された酸性水溶液のみで十分に接触しなかった場合には、酸性水溶液供給部１４１から供給される酸性水溶液によって、廃ガス及び酸性水溶液の接触をより完全なものとすることができる。また、上記酸性水溶液供給部１３１の供給口より上方側に、湿潤液供給部１９１を備えることにより、廃ガス及び酸性水溶液反応生成物のうち、シリコシュウ酸が、酸処理槽１１の内壁に、乾燥状態で残存するのを防止することができ、酸処理槽１１の貯留部１１１に流下させる洗浄用水供給部１８１を備えることにより、シリコシュウ酸が、排気管１５の内壁に、乾燥状態で残存するのを防止することができ、安全である。そして、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１は、酸性水溶液に含まれる水と、クロロポリシランとの間の反応生成物を主として含み、この反応生成物にＨＣｌが含まれ、通常、酸性を呈することから、酸性水溶液として再利用可能であり、循環用配管２２により、酸性水溶液供給部１３１及び／又は酸性水溶液供給部１４１に送液すると、処理効果が低下することなく、経済性にも優れる。特に、図６に示す廃ガス処理装置Ｄは、循環用配管２２で利用するに十分な量の酸処理液３１を、酸処理槽１１の貯留部１１１において確保した後、酸性水溶液供給部１３１におけるバルブを閉じ、循環用配管２２における２つのバルブを開いて、貯留部１１１からの酸処理液を、酸性水溶液供給部１３１及び酸性水溶液供給部１４１の両方に送液させ、廃ガスとの接触に再利用し、連続的に処理することができるので、好ましい。

本発明の廃ガス処理装置（図４〜図８）を用いて、廃ガス処理を行う場合、処理の開始に先立って、酸処理槽１１に、中性又は酸性の液体を収容しておいてもよい。また、アルカリ処理槽１６には、予め、アルカリ性材料を収容しておくことが好ましい。

図６に示す装置を用いて、廃ガスの処理を行う好ましい方法について説明する。まず、酸処理槽１１の内部を大気圧及び大気雰囲気とし、フルコーンスプレーノズルを備える酸性水溶液供給部１３１（１３１ａ及び１３１ｂ）から、ミスト状の酸性水溶液を、下方側に連続的に供給する。酸性水溶液の好ましい供給量は、塔断面積基準で毎時３〜５ｍ^３／ｍ^２である。その後、上記廃ガス供給部の供給口を下向きに開口させた状態で、廃ガスを下方側に連続的又は間欠的に供給し、酸性水溶液ミストと接触させる。廃ガスの好ましい供給量は、単位時間において、酸性水溶液中の水のモル量と、廃ガスに含まれるクロロポリシランのモル量との比が、例えば、５以上、好ましくは６０以上となるような量である。酸処理槽１１の内部における物質の流れは、自然落下する酸性水溶液ミストと同様に下向きであり、酸性水溶液ミストとクロロポリシランとの反応生成物を含む吸収液のほとんどは、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容され、その一部は、酸処理槽１１の内壁、排気部１５の内壁等に付着する。上記のように、反応生成物に含まれるシリコシュウ酸は、常時、乾燥状態にならぬよう、好ましくは湿潤状態とする必要があるので、酸性水溶液の供給と同時又は直後に、湿潤液を、湿潤液供給部１９１から、少なくとも酸処理槽１１の内壁を濡らすように供給し、また、洗浄用水を、少なくとも排気部１５の内壁を濡らすように供給する。湿潤液及び洗浄用水の好ましい供給量は、それぞれ、塔断面積基準で毎時０．３〜１．２ｍ^３／ｍ^２、及び、毎時０．３〜１．２ｍ^３／ｍ^２である。酸処理槽１１における貯留部１１１に収容された酸処理液３１（ｐＨ＝０〜ｐＨ＝４）が所定量に達すると、配管２１を介して、アルカリ性水溶液（ｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４）が収容されたアルカリ処理槽１６に送液される。また、酸性水溶液供給部１３１におけるバルブを閉とし、循環用配管２２における２つのバルブを開とした後、循環用配管２２を介して、酸性水溶液供給部１３１及び酸性水溶液供給部１４１に送液され、再利用される。
酸処理液３１は、必要に応じて、５℃〜５０℃に調整され、酸処理槽１１の貯留部１１１において、所定量を超えると、酸処理液３１が、配管２１を通って、体積が、例えば、０．５〜１ｍ^３のアルカリ性水溶液（アルカリ性材料）が収容されたアルカリ処理槽１６に、好ましくは毎時０．１〜３ｍ^３の速度で供給される。アルカリ処理槽１６は、撹拌装置２８と、送液ポンプ２６とを備えることから、酸処理液３１及びアルカリ性水溶液の混合を迅速に進めることができ、例えば、１時間に供給された酸処理液３１のアルカリ処理槽１６におけるｐＨ調整（ｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４）を、５℃〜５０℃の範囲の温度で、３０分以内に行うことができる。
以上のようにして、クロロポリシランを含む廃ガスは、無害化され、酸処理槽１１の内部から、排気部１５の方へ、クロロポリシランを実質的に含まないガス成分を送り、排気部１５より外部へ排気することができる。

以下に、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。尚、下記において、ｐｐｍ及び％は、特に断らない限り、質量基準である。

実施例１
表１に示す組成の廃ガス（被処理ガス）の処理を、図６に示す廃ガス処理装置を用いて行った。図６に示す廃ガス処理装置１Ｄは、硬質ポリ塩化ビニル樹脂からなる密閉式の酸処理槽１１（内径６００ｍｍ、高さ１ｍ）と、この酸処理槽１１の貯留部１１１の底面から高さ１，６００ｍｍの中心位置に、下方側に開口した廃ガス供給口（図２参照）を有する廃ガス供給部１２１（断面積２４０ｍｍ^２の円筒管）と、廃ガス供給口のいずれも１５０ｍｍ上方側に配設され、下方側に開口するスプレー用フルコーンスプレーノズル（スプレー角度：９０度、オリフィス呼び径：２．４ｍｍ、図３参照）をその先端に有し、酸性水溶液を供給する酸性水溶液供給部１３１（１３１ａ及び１３１ｂ）と、廃ガスに含まれたクロロポリシラン以外のガス成分（処理ガス）を排出するために、酸処理槽１１の側壁の後述する所定位置に配設され且つ排気口１５１を備える筒状の排気管１５（内径８０ｍｍ）と、酸処理槽１１の側壁に配設され且つ酸処理槽１１の貯留部１１１に収容された酸処理液３１をアルカリ処理槽１６に送液する、硬質ポリ塩化ビニル樹脂製の配管２１（内径５１．８ｍｍ）と、ポリエチレン樹脂からなる密閉式のアルカリ処理槽１６（内径１，４１０ｍｍ、高さ１，５６０ｍｍ）とを備える。配管２１の酸処理槽１１における接合部上端は、排気管１５の酸処理槽１１における接合部下端よりも下側である。また、この装置は、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容されている酸処理液３１を再利用するために、貯留部１１１（の底部）と酸性水溶液供給部１３１とを、送液ポンプ２５を介して連絡する、硬質ポリ塩化ビニル樹脂製の酸処理液循環用配管２２（内径５１．８ｍｍ）を備える。この酸処理液循環用配管２２は、酸処理槽１１の内部に開口する供給口（２箇所）を有し、廃ガス供給口のいずれも３００ｍｍ下方側に配設された、下方側に開口するスプレー用フルコーンスプレーノズル（スプレー角度：９０度、オリフィス呼び径：２．４ｍｍ、図３参照）をその先端に有し、酸処理液３１を再利用し供給する酸性水溶液供給部１４１（１４１ａ及び１４１ｂ）にも連絡している。尚、排気管１５における酸処理槽１１における接合部の上端は、酸性水溶液供給部１４１の供給口よりも下方側にあり、下端は、酸処理槽１１の貯留部１１１の底面から高さ７００ｍｍにある。更に、この装置は、廃ガスの供給及び酸性水溶液の供給により接触した後、生成される反応生成物が排気管１５の内壁面に、付着、残存するのを抑制するために、枝分かれした排気管１５の上方に、下方側に突き出すように配設され、下方側に開口するフルコーンスプレーノズル（スプレー角度：９０度、オリフィス呼び径：２．４ｍｍ）をその先端に有し、且つ、水を供給する洗浄用水供給部１８１を備える。また、この装置は、廃ガスの供給及び酸性水溶液の供給により接触した後、生成される反応生成物が酸処理槽１１の内壁面に、付着、残存するのを抑制するために、上記内壁面を濡らすべく、酸処理槽１１の天井から下方側に突き出した、下方側に開口するフルコーンスプレーノズル（スプレー角度：９０度、オリフィス呼び径：２．４ｍｍ）をその先端に有し、且つ、湿潤液を供給する湿潤液供給部１９１（１９１ａ及び１９１ｂ）を備える。
酸処理槽１１の貯留部１１１には、予め、０．１ｍ^３の０．４％塩酸水溶液が収容されている。
アルカリ処理槽１６には、ｐＨ＝１３．６の１０％水酸化ナトリウム水溶液が収容されており、ｐＨ測定装置、アルカリ性材料供給部１７１、プロペラ型の撹拌翼を備える撹拌装置２８、及び、アルカリ処理液３５を送液するための送液ポンプ２６が配設されている。
本実施例において用いられる廃ガス、酸性水溶液、アルカリ性材料、湿潤液（水）及び水は、それぞれ、廃ガス貯蔵部（又は廃ガス発生源の排気口等）１２、酸性水溶液貯蔵部１３、アルカリ性材料貯蔵部１７、湿潤液貯蔵部１９及び洗浄用水貯蔵部１８から送られるものである。

<ＧＣ測定条件>
分析装置 ：ガスクロマトグラフ（型式「８Ａ」）、島津製作所社製
検出器 ：ＴＣＤ
検出器温度：２５０℃
カラム ：「ＳＥ−３０」（長さ２ｍ、内径３ｍｍ）、ＧＬサイエンス社製
キャリアーガス：ヘリウム
試料注入量：１マイクロリットル
試料注入口温度：２５０℃
昇温条件：７０℃→２３０℃（昇温速度：毎分１０℃）

図６に示す廃ガス処理装置１Ｄにおける酸処理槽１１の内部を大気圧、大気雰囲気として、循環用配管２２における２つのバルブを閉とした状態で、酸性水溶液（０．４％塩酸水溶液）を、毎時１ｍ^３（塔断面積基準では、毎時３．５ｍ^３／ｍ^２）の供給速度で、酸性水溶液供給部１３１ａ及び１３１ｂに配設されたノズルより、酸性水溶液ミストとして連続的に供給しながら、廃ガス（表１参照）を、毎時１〜２ｍ^３の供給速度で、廃ガス供給部１２１より連続的に供給した。同時に、湿潤液供給部１９１より水を、洗浄用水供給部１８１より水を、いずれも、毎時０．２〜０．３ｍ^３（塔断面積基準では、毎時０．７１〜１．０６ｍ^３／ｍ^２）の供給速度で散布した。流下して酸処理槽１１の貯留部１１１に貯留された、白濁したスラリー状酸処理液３１のｐＨを測定したところ、ｐＨ＝１であり、シリコシュウ酸の含有量を下記の過マンガン酸滴定法により測定したところ、０．６％であった。
<過マンガン酸滴定法>
容積３００ｍｍ^３のビーカーに、脱イオン水５０ｍｍ^３を入れ、５０ミリグラムの測定試料を加える。その後、濃硫酸５ｍｍ^３及び硫酸銀０．５グラムを加える。次いで、０．０１Ｎ−ＫＭｎＯ_４標準液２０ｍｍ^３を加え、８０℃で１５分間加熱する。そして、０．０１Ｎ−Ｎａ_２Ｃ_２Ｏ_４標準液２０ｍｍ^３を加える。その後、０．０１Ｎ−ＫＭｎＯ_４標準液で薄い紅色に着色するまで滴定し、ブランクの滴定値を引去して測定試料中の還元性物質のモル濃度を算出する。この還元性物質をシリコシュウ酸として分子量をかけることにより質量濃度に変換される。

次いで、酸処理槽１１の貯留部１１１に貯留された酸処理液３１（ｐＨ＝１）の体積が０．１７ｍ^３となったとき、酸性水溶液供給部１３１のバルブを閉として、酸性水溶液貯留部１３からの酸性水溶液の供給を中止し、同時に、循環用配管２２における２つのバルブを開として、スラリー状酸処理液３１の循環を開始した（供給速度：毎時１．２〜１．８ｍ^３）。これにより、酸処理液３１を、酸性水溶液供給部１３１ａ及び１３１ｂ並びに酸性水溶液供給部１４１ａ及び１４１ｂから上記供給速度で、廃ガスに接触させ、連続処理を行った。上記酸性水溶液供給部１３１の供給口に配設されたノズルに目詰まりは確認されなかった。
その後、酸処理槽１１の貯留部１１１に満たされたスラリー状酸処理液３１の液面が、酸処理槽１１の内壁において開口している配管２１の下端よりも高くなると、酸処理液３１が、毎時０．１〜０．３ｍ^３の供給速度で、１０％水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ＝１３．６）が収容されているアルカリ処理槽１６へ送液された。また、アルカリ性材料供給部１７１より、４８％水酸化ナトリウム水溶液を、アルカリ処理槽１６内の混合液のｐＨが１０〜１４の範囲で保持されるように供給した。アルカリ処理槽１６においては、撹拌装置２８及び送液ポンプ２６を稼働させ、液の混合を素早く行った。得られるアルカリ処理液３５は、５分以内にｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４の範囲になり、沈殿物がなく無色透明であり、温度が５℃〜５０℃に維持された。
廃ガスを、毎時１．２ｍ^３の速度で供給し、１０時間処理を行い、アルカリ処理槽１６に収容されているアルカリ処理液３５におけるシリコシュウ酸の含有量を測定したところ、０％であった。また、排気部１５の排気口１５１において回収されたガスを分析したところ、表２に示す結果を得た。

また、処理後に装置を分解して、酸処理槽１１の内壁、排気部１５の内壁等を点検したところ、付着物等は皆無であった。
更に、上記処理を１ヶ月行ったが、再現性のあることが確認された。

比較例１
表１に示す組成の廃ガス（被処理ガス）の処理を、図６に示す廃ガス処理装置１Ｄにおいて、酸性水溶液（酸性水溶液貯留部１３）に代えて、１０％水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ＝１３．６）を用いて行った。
２０℃の１０％水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ＝１３．６）を、予め、酸処理槽１１の貯留部１１１に収容しておき、この水溶液を、循環用配管２２により連続的に循環した。この水溶液は、酸性水溶液供給部１３１から供給し（供給速度：毎時１．２〜１．８ｍ^３）、廃ガス供給部１２１からの廃ガス（供給速度：毎時０．６〜０．９ｍ^３）と接触させた。また、この水溶液は、酸性水溶液供給部１４１からも供給した（供給速度：毎時１．２ｍ^３）。
処理の開始とともに、酸処理槽１１の貯留部１１１に、無色透明なゲル状沈殿物が生成し始めた。そして、３時間後、貯留部１１１内における溶液の温度は２０℃〜３０℃であり、ｐＨ＝１３であり、シリコシュウ酸の含有量は０．５％であった。
次いで、実施例１と同様にして、アルカリ処理槽１６による処理を行ったところ、アルカリ処理槽１６には、酸処理槽１１の貯留部１１１に滞留していたゲル状沈殿物がそのまま存在しており、アルカリ処理液３５におけるシリコシュウ酸の含有量は０．３％であった。このゲル状沈殿物を採取して、乾燥したところ、白色粉末が得られた。この白色粉末を、電熱器で加熱したところ、発火した。
尚、廃ガスの処理を始めて、６時間経過したところで、送液ポンプ２５の吸入口における閉塞が確認され、廃ガスの処理は、中止となった。

本発明は、ジシランの製造工程で排出されるガス、シリコンウエハの製造工程で排出される排出ガス、六塩化二珪素の製造等において珪素の塩素化を伴う工程で排出されるガス等に例示される、クロロポリシランを含む廃ガスの処理に好適である。

本発明の廃ガス処理装置の一例を示す概略図である。 廃ガス供給部の供給口（廃ガス用ノズル）の一例を示す概略図である。 酸性水溶液供給部の供給口（フルコーンスプレーノズル）の一例を示す概略斜視図である。 本発明の廃ガス処理装置の他の例を示す概略図である。 本発明の廃ガス処理装置の他の例を示す概略図である。 本発明の廃ガス処理装置の他の例を示す概略図である。 本発明の廃ガス処理装置の他の例を示す概略図である。 本発明の廃ガス処理装置の他の例を示す概略図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｆ：廃ガス処理装置
１１：酸処理槽
１１１：貯留部
１２：廃ガス貯蔵部（又は廃ガス発生源の排気口等）
１２１：廃ガス供給部
１３：酸性水溶液貯蔵部
１３１，１３１ａ及び１３１ｂ：酸性水溶液供給部
１４：酸性水溶液貯蔵部
１４１，１４１ａ及び１４１ｂ：酸性水溶液供給部
１５：排気部（排気管）
１５１：排気口
１６：アルカリ処理槽
１７：アルカリ性材料貯蔵部
１７１：アルカリ性材料供給部
１８：洗浄用水貯蔵部
１８１：洗浄用水供給部
１９：湿潤液貯蔵部
１９１，１９１ａ及び１９１ｂ：湿潤液供給部
２１：配管
２２：酸処理液循環用配管
２５：送液ポンプ
２６：送液ポンプ
２８：攪拌装置
３１：酸処理液
３５：アルカリ処理液
４：廃ガス用ノズル
５：フルコーンスプレーノズル
５１：案内部材
５２：酸性水溶液用加圧水通路

Claims (11)

1. クロロポリシランを含む廃ガスを無害化する方法において、
   上記廃ガスを、酸性水溶液に接触させる接触工程と、該接触工程により得られた酸処理液を、アルカリ性材料によりｐＨ＝１０〜ｐＨ＝１４に調整するｐＨ調整工程と、を備えることを特徴とする廃ガス処理方法。
2. 上記酸性水溶液がミスト状である請求項１に記載の廃ガス処理方法。
3. 上記接触工程において、上記酸性水溶液を、上記廃ガスの上方側から供給する請求項１又は２に記載の廃ガス処理方法。
4. 上記酸性水溶液のｐＨが、ｐＨ＝０〜ｐＨ＝５である請求項１乃至３のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
5. 上記アルカリ性材料が、アルカリ性水溶液であり、且つ、上記ｐＨ調整工程において、上記酸処理液が、上記アルカリ性水溶液の中に投入され、ｐＨ調整が、５℃〜５０℃の範囲の温度で行われる請求項１乃至４のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
6. 上記酸処理液の一部を、上記酸性水溶液として再利用する請求項１乃至５のいずれかに記載の廃ガス処理方法。
7. 請求項１に記載の廃ガス処理方法に用いられ、接触工程を行うための酸処理槽と、ｐＨ調整工程を行うためのアルカリ処理槽とを備える廃ガス処理装置であって、
   上記酸処理槽は、その内部に、クロロポリシランを含む廃ガスを供給する廃ガス供給部、供給された該廃ガスに対して酸性水溶液を供給し、該廃ガス及び該酸性水溶液を接触させる酸性水溶液供給部、並びに、上記廃ガス及び上記酸性水溶液の接触により得られた酸処理液を貯留する貯留部を有し、更に、該酸処理槽の内部より、クロロポリシランを実質的に含まないガス成分を外部に排気する排気部を有し、
   上記アルカリ処理槽は、配管を介して、上記酸処理槽の上記貯留部と連絡されてなることを特徴とする廃ガス処理装置。
8. 上記酸性水溶液供給部の供給口がフルコーンスプレーノズルを備える請求項７に記載の廃ガス処理装置。
9. 上記廃ガス供給部の供給口、及び、上記酸性水溶液供給部の供給口が、いずれも下向きに開口しており、且つ、上記廃ガス供給部の供給口が、上記酸性水溶液供給部の供給口より下方側に配設されている請求項７又は８に記載の廃ガス処理装置。
10. 上記酸処理槽は、更に、上記貯留部と、上記酸性水溶液供給部とを接続する酸処理液循環用配管を備える請求項７乃至９のいずれかに記載の廃ガス処理装置。
11. 上記酸処理槽は、更に、上記酸性水溶液供給部の供給口より上方側に、中性又は酸性の液体を供給する湿潤液供給部を備え、上記液体が、少なくとも上記酸処理槽の内壁を濡らす請求項７乃至１０のいずれかに記載の廃ガス処理装置。

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