JP2015100717A

JP2015100717A - フッ素除去フィルター、物品、及びフッ素除去方法

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Publication number: JP2015100717A
Application number: JP2013240572A
Authority: JP
Inventors: 野口　道子; Michiko Noguchi; 道子野口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP6255934B2

Abstract

【課題】使用限界を確認することができ、安全かつ経済的に使用可能なフッ素除去フィルター、及び前記フッ素除去フィルターを備える物品、及び前記フッ素除去フィルターを用いたフッ素除去方法の提供。
【解決手段】フッ素と反応してフッ化物を生成可能な化合物と、ｐＨの変化により色が変化するｐＨ指示薬とを含有するフッ素除去フィルターである。
【選択図】図２

Description

本件は、フッ素除去フィルター、前記フッ素除去フィルターを備える物品、及び前記フッ素除去フィルターを用いたフッ素除去方法に関する。

フッ素を含有するフッ酸は、各種フッ素化合物の原料として重要であるほか、ガラスの化学加工、半導体製造時のシリコンのエッチングなどに用いられている。
フッ酸は、毒性が高いことから、廃棄する又は使用中に拡散するフッ酸又はフッ酸を生成する薬品を処理する技術は重要である。

フッ酸を処理する技術に関して、例えば、気体状のフッ酸を除去する技術として、アルミニウムを用いた金属フィルターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、フッ素を含む水溶液にカルシウム化合物を添加し、難溶性のフッ化カルシウムにしてフッ素を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。

フィルターは、構成が簡便であり、処理技術としては好ましい。しかし、フッ素処理の手段としてフィルターを用いた場合、経時で処理能力が低下する際にフィルターの使用限界を確認する手段がないという問題がある。そのため、安全性を勘案した場合、フィルターの処理能力が低下する以前の十分に使用できる状態でフィルターを交換する必要がある。その場合、経済的ではない。一方、フィルターの処理能力が低下した、又は処理能力を失った状態で使用を続けると、安全性に大きな問題がある。

したがって、使用限界を確認することができ、安全かつ経済的に使用可能なフッ素除去フィルター、前記フッ素除去フィルターを備える物品、及び前記フッ素除去フィルターを用いたフッ素除去方法の提供が求められているのが現状である。

特開２００６−１６７６８８号公報特開昭６０−２０６４８５号公報特開２００３−２２５６８０号公報

本件は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本件は、使用限界を確認することができ、安全かつ経済的に使用可能なフッ素除去フィルター、前記フッ素除去フィルターを備える物品、及び前記フッ素除去フィルターを用いたフッ素除去方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
開示のフッ素除去フィルターは、
フッ素と反応してフッ化物を生成可能な化合物と、
ｐＨの変化により色が変化するｐＨ指示薬とを含有する。

開示の物品は、開示のフッ素除去フィルターを備える。

開示のフッ素除去方法は、開示のフッ素除去フィルターに、フッ素を含有する気体を通過させ、前記気体から前記フッ素を除去する工程を含む。

開示のフッ素除去フィルターによれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、使用限界を確認することができ、安全かつ経済的に使用可能なフッ素除去フィルターを提供できる。
開示の物品によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、フッ素除去フィルターの使用限界を確認することができ、安全かつ経済的に使用可能な物品を提供できる。
開示のフッ素除去方法によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、フッ素除去フィルターの使用限界を確認することができ、安全かつ経済的なフッ素除去方法を提供できる。

図１は、実施例１のフッ素除去フィルターにおける乳酸カルシウムとフッ酸との反応を説明するための図である。図２は、実施例１のフッ素除去フィルターにおける乳酸カルシウムとフッ酸との反応、及び前記反応の際の前記フッ素除去フィルターの色の変化を説明するための図である。

（フッ素除去フィルター）
開示のフッ素除去フィルターは、フッ化物を生成可能な化合物と、ｐＨ指示薬とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。

前記フッ素除去フィルターにフッ素（例えば、フッ酸）を含有する気体が触れると、前記フッ化物を生成可能な化合物が、前記気体中のフッ素と反応する。前記フッ素と、前記フッ化物を生成可能な化合物とが反応することでフッ化物が生成される。前記フッ素除去フィルター中で、前記フッ素と、前記フッ化物を生成可能な化合物との反応が繰り返し起こるにしたがって、前記フッ素除去フィルター内の前記フッ化物の量が増加していく。前記フッ化物の量が増大するにしたがって、前記フッ素除去フィルターのｐＨが徐々に変化していく。前記フッ素除去フィルターのｐＨが変化すると、前記ｐＨ指示薬の色が変化し、前記フッ素除去フィルターの色が変化する。
予め、消費される前記フッ化物を生成可能な化合物の量と、前記フッ素除去フィルターの色の変化との関係を把握しておくことで、前記フッ素除去フィルターの使用限界を確認することができ、その結果、安全かつ経済的に前記フッ素除去フィルターを使用することができる。

＜フッ化物を生成可能な化合物＞
前記フッ化物を生成可能な化合物としては、フッ素と反応してフッ化物を生成可能な化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、生成するフッ化物よりも酸性及びアルカリ性のいずれかであることが好ましい。そうすることにより、前記ｐＨ指示薬による前記フッ素除去フィルターの色の変化がより明確に確認できる。

前記フッ素としては、フッ酸中のフッ素が好ましい。

前記フッ化物を生成可能な化合物としては、前記フッ素と速やかに反応する点で、フッ素の電気陰性度との差が大きい元素を含む化合物が好ましい。前記電気陰性度の差としては、例えば、ポーリングの電気陰性度において、１．５０以上が好ましく、２．００以上がより好ましく、２．５０以上が特に好ましい。そのような化合物としては、例えば、カルシウム含有化合物、マグネシウム含有化合物、カリウム含有化合物、ナトリウム含有化合物などが挙げられるが、これらの中でも、カルシウム含有化合物が好ましい。
前記カルシウム含有化合物としては、例えば、カルシウム塩などが挙げられる。
前記カルシウム塩としては、例えば、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム、酪酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、サリチル酸カルシウム、グルコン酸カルシウムなどが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、フッ酸との反応性に優れる点で、水酸化カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウムが好ましく、乳酸カルシウムがより好ましい。

前記フッ化物としては、安全性の点から、化学的に安定な化合物であることが好ましい。前記化学的に安定な化合物としては、例えば、前記フッ化物を生成可能な化合物よりも溶解度積が小さい化合物などが挙げられる。

前記フッ化物としては、安全性の点で、難溶性のフッ化物が好ましい。

前記フッ素除去フィルターにおける前記フッ化物を生成可能な化合物の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

＜ｐＨ指示薬＞
前記ｐＨ指示薬としては、ｐＨの変化により色が変化する化合物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルバイオレッド、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、メチルオレンジ、メチルレッド、リトマス、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、アリザリンイエローなどが挙げられる。
これらの中でも、アルカリ性から中性に変化した際の色の変化が明瞭である点でフェノールレッド、ニュートラルレッドが好ましく、フェノールレッドがより好ましい。

ここで、前記ｐＨ指示薬の具体的な化合物の変色域の一例を下記表１に示す。

前記フッ素除去フィルターにおける前記ｐＨ指示薬の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

＜その他の成分＞
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基材などが挙げられる。

前記基材としては、前記フッ化物を生成可能な化合物と、前記ｐＨ指示薬とを保持できれば、その材質、形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不織布、フェルト、繊維、ハイドロゲル、多孔質材料などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

前記不織布、前記フェルトとしては、市販品を用いてもよい。前記市販品としては、例えば、浪華絹面株式会社製、株式会社ツジトミ製、株式会社前田工繊製、旭化成ホームプロダクツ株式会社製の不織布、フェルトなどが挙げられる。

前記基材の色としては、前記ｐＨ指示薬の色の変化が確認しやすいように、淡色、無彩色が好ましく、白色がより好ましい。

前記基材に、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を保持させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を溶媒に溶解又は分散させて得られる液体に、前記基材を浸漬させる方法などが挙げられる。
また、前記基材がハイドロゲルの場合、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を溶媒に溶解又は分散させて得られる液体中で、前記ハイドロゲルを合成することにより、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を、前記基材に保持させることもできる。
また、前記基材として、前記ハイドロゲルと、前記不織布とを併用してもよい。その場合、例えば、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を溶媒に溶解又は分散させて得られる液体中で、前記ハイドロゲルを合成することにより、前記フッ化物を生成可能な化合物及び前記ｐＨ指示薬を前記ハイドロゲルに保持させる。その後に、前記ハイドロゲルを前記不織布に付着させて、前記フッ素除去フィルターを得ることができる。

（物品）
開示の物品は、開示の前記フッ素除去フィルターを少なくとも備え、更に必要に応じて、その他の部材を備える。
前記物品としは、例えば、エアフィルター、防護用品などが挙げられる。前記防護用品としては、例えば、防毒マスク、防護服、防護ゴーグルなどが挙げられる。
前記エアフィルターは、例えば、フッ酸を使用する工場、実験室などで使用される。
前記防護用品は、例えば、フッ酸を使用する工場、実験室などで使用される。
前記防毒マスクにおいては、例えば、ガス用吸収缶に前記フッ素除去フィルターが収容される。
前記防護服において前記フッ素除去フィルターは、例えば、前記基材として不織布を用い、前記フッ素除去フィルターを前記防護服の表面に貼付されてもよい。
また、前記防護服を構成する生地に前記不織布を用いてもよい。

（フッ素除去方法）
開示のフッ素除去方法は、開示の前記フッ素除去フィルターに、フッ素を含有する気体を通過させ、前記気体から前記フッ素を除去する工程（フッ素除去工程）を少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。

前記フッ素除去工程は、前記フッ素除去フィルターを備える開示の前記物品に対してフッ素を含有する気体を通過させて、前記気体から前記フッ素を除去する工程であってもよい。

前記フッ素としては、例えば、フッ酸中のフッ素などが挙げられる。
前記気体としては、例えば、フッ酸を含有する気体などが挙げられる。
前記気体としては、例えば、フッ酸を使用する工場、実験室の排気ガスなどが挙げられる。
前記気体を、前記フッ素除去フィルターに通過させる時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
＜ハイドロゲル粒子の製造＞
フェノールレッド（Ｃ_１９Ｈ_１４Ｏ_５Ｓ、分子量３５４．４）１．７７ｇ、乳酸カルシウム（Ｃ_６Ｈ_１０ＣａＯ_６・５Ｈ_２Ｏ、分子量３０８．２９）０．７７ｇ、及び分子量１万のポリアクリル酸ナトリウム（ポリアクリル酸ナトリウム１９６−１０７６５、和光純薬工業株式会社製）５ｇをエタノール５０ｍＬによく溶かした後に、水を加え１Ｌに調整した混合物を、噴霧法により噴霧して、平均粒径１００μｍのハイドロゲル粒子を作製した。

＜フッ素除去フィルターの製造＞
得られたハイドロゲル粒子をエタノールに、エタノール：ハイドロゲル粒子＝１０：１（質量比）の割合で分散させた液中に不織布（ダスクリーンロールフィルタ（ＤＳＲ）、日本無機株式会社製）を浸漬し、不織布１００質量部に対し１０質量部の割合でハイドロゲル粒子を表面に付着させた不織布を作製した。その不織布を１０層重ね、フッ素除去フィルターを得た。

得られた前記フッ素除去フィルターにフッ酸を含有する気体を通過させた。その結果、図１に示すような反応が起こった。即ち、前記フッ素除去フィルターに含有される乳酸カルシウムとフッ酸とが反応し、フッ化カルシウムと乳酸とを生じた。その結果、前記気体からフッ素が除去された。なお、前記フッ素除去フィルターに残存するフッ化カルシウムは、無毒な物質である。

更に、前記フッ素除去フィルターは、ｐＨ指示薬であるフェノールレッドを含有している。フェノールレッドは、以下の式に示すように、ｐＨの変化にしたがって、酸性では黄色を示し、弱アルカリ性では赤色を示す。

そのため、前記フッ素除去フィルターでは、図２に示すように、乳酸カルシウムとフッ酸とが反応するにしたがって、弱アルカリ性であったのが、酸性へと変化する。そのｐＨの変化に伴って、前記フッ素除去フィルターの色は、使用前では、赤色であったのが、使用後には、黄色に変化する。
使用前の前記フッ素除去フィルターの色と、前記フッ素除去フィルターに含まれる乳酸カルシウムの量との関係、及び乳酸カルシウムが全量消費された後の前記フッ素除去フィルーの色を予め把握しておくことにより、前記フッ素除去フィルターの使用限界を、前記フッ素除去フィルターの色により容易に判断することができる。

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）フッ素と反応してフッ化物を生成可能な化合物と、
ｐＨの変化により色が変化するｐＨ指示薬とを含有することを特徴とするフッ素除去フィルター。
（付記２）前記フッ素が、フッ酸中のフッ素である付記１に記載のフッ素除去フィルター。
（付記３）前記フッ化物を生成可能な化合物が、生成するフッ化物よりも酸性及びアルカリ性のいずれかである付記１から２のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
（付記４）前記フッ化物を生成可能な化合物が、カルシウム含有化合物である付記１から３のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
（付記５）前記カルシウム含有化合物が、カルシウム塩である付記４に記載のフッ素除去フィルター。
（付記６）前記カルシウム塩が、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム、酪酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、サリチル酸カルシウム、及びグルコン酸カルシウムの少なくともいずれかである付記５に記載のフッ素除去フィルター。
（付記７）前記カルシウム塩が、乳酸カルシウムである付記６に記載のフッ素除去フィルター。
（付記８）前記ｐＨ指示薬が、メチルバイオレッド、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、メチルオレンジ、メチルレッド、リトマス、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、及びアリザリンイエローのいずれかである付記１から７のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
（付記９）前記ｐＨ指示薬が、フェノールレッドである付記８に記載のフッ素除去フィルター。
（付記１０）付記１から９のいずれかに記載のフッ素除去フィルターを備えることを特徴とする物品。
（付記１１）付記１から９のいずれかに記載のフッ素除去フィルターに、フッ素を含有する気体を通過させ、前記気体から前記フッ素を除去する工程を含むことを特徴とするフッ素除去方法。

Claims

フッ素と反応してフッ化物を生成可能な化合物と、
ｐＨの変化により色が変化するｐＨ指示薬とを含有することを特徴とするフッ素除去フィルター。
前記フッ素が、フッ酸中のフッ素である請求項１に記載のフッ素除去フィルター。
前記フッ化物を生成可能な化合物が、生成するフッ化物よりも酸性及びアルカリ性のいずれかである請求項１から２のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
前記フッ化物を生成可能な化合物が、カルシウム含有化合物である請求項１から３のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
前記カルシウム含有化合物が、カルシウム塩である請求項４に記載のフッ素除去フィルター。
前記カルシウム塩が、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム、酪酸カルシウム、クエン酸カルシウム、乳酸カルシウム、サリチル酸カルシウム、及びグルコン酸カルシウムの少なくともいずれかである請求項５に記載のフッ素除去フィルター。
前記カルシウム塩が、乳酸カルシウムである請求項６に記載のフッ素除去フィルター。
前記ｐＨ指示薬が、メチルバイオレッド、チモールブルー、メチルイエロー、ブロモフェノールブルー、メチルオレンジ、メチルレッド、リトマス、ブロモチモールブルー、フェノールレッド、ニュートラルレッド、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、及びアリザリンイエローのいずれかである請求項１から７のいずれかに記載のフッ素除去フィルター。
前記ｐＨ指示薬が、フェノールレッドである請求項８に記載のフッ素除去フィルター。
請求項１から９のいずれかに記載のフッ素除去フィルターを備えることを特徴とする物品。
請求項１から９のいずれかに記載のフッ素除去フィルターに、フッ素を含有する気体を通過させ、前記気体から前記フッ素を除去する工程を含むことを特徴とするフッ素除去方法。