JP3086275B2 - ガス流から低レベルフッ素を除去するために高められたアルミナの機能 - Google Patents

ガス流から低レベルフッ素を除去するために高められたアルミナの機能

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JP3086275B2 JP03115663A JP11566391A JP3086275B2 JP 3086275 B2 JP3086275 B2 JP 3086275B2 JP 03115663 A JP03115663 A JP 03115663A JP 11566391 A JP11566391 A JP 11566391A JP 3086275 B2 JP3086275 B2 JP 3086275B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスから低濃度レベル
のフッ素を除去する方法に関する。
【0002】(背景技術の説明)従来より、低濃度レベ
ルのフッ素を気体 -固体反応によってガス流から除去す
るための試薬として、アルミナ、カセイソーダ、および
ソーダ石灰が使用されている。長年に亘り、アルミニウ
ム電解槽、プラスチックのフッ素化プロセス、またはフ
ッ化金属化合物の製造のような多くの工業上の適用にお
いて、毒性のフッ素をガス流から除去することが重要と
なっている。近年、エキシマレーザの工業上での需要が
増加し、使用済みのエキシマガスの適切な廃棄方法が強
く求められている。使用済みのエキシマガス混合物はフ
ッ素を含有する場合があり、このフッ素を排気ガスから
除去し、しきい限界値未満にしなくてはならない。典型
的には、使用済みのエキシマガスの排気はかなり速い流
速で起こり、その結果、従来の大きさのスクラバーユニ
ットにおける時空(space-time)値が約 2,3秒以下にな
る。しかしながら、この処理によって得られるガス状生
成物を分析したところ、前記ガス流内においてかなりの
量の二フッ化酸素(OF2 )が生成することによって、
低濃度レベルのフッ素の除去が達成され得ることが示さ
れている。特に、上記目的のために周囲温度および時空
値範囲 0.5〜 3秒においてアルミナまたはソーダ石灰を
使用した場合、中間生成物としてOF2 が得られた後、
飽和終了点に達しスクラバー物質がフッ素に対する反応
性を失う。これらの条件下において、OF2 の生成量は
最初のフッ素量の3分の1程度であり得る。このこと
は、二フッ化炭素がフッ素以上に毒性が強いという点
で、フッ素を含有する排気流における重要な問題であ
る。OF2 のしきい限界値(TLV)は50ppb/v であ
り、一方、F2 のしきい限界値(TLV)は1ppm/vであ
る。更に、スクラバーにおけるOF2 の発生は、アルミ
ナスクラバーの操作寿命を減衰させる。それ故、時空値
が短いガスの流れおよび周囲温度においてガス流から低
濃度レベルのフッ素を除去する一方、効果的に毒性のO
2 副生成物の生成を防止する有効な手段が、引き続き
必要である。
【0003】(発明の概要)従って、本発明の目的の一
つは、固体スクラバー上においてガス流から低濃度レベ
ルのフッ素を効果的に除去する一方、毒性の二フッ化酸
素副成生物を有効に除去する方法を提供することであ
る。
【0004】本発明の上記目的および他の目的は、以下
に明らかになるように、アルミナを酸化クロムで処理
し、次にフッ素を含有するガス流を前記酸化クロム処理
されたアルミナ上に導入し、これによって前記ガスより
効果的にフッ素を除去する一方、毒性の二フッ化酸素副
生成物の生成を防止することを具備したフッ素を含有す
るガスからフッ素を除去する方法によって達成される。
【0005】本発明およびその利点の多くのより完全な
評価は、後掲の添付図面に関して検討がなされ、以下の
詳細な説明を参照することによって、より理解されるの
と同様に容易に達成されるであろう。
【0006】(好ましい態様の詳細な記述)本発明の発
見は、フッ素を含有するガスからフッ素をスクラブする
ために使用されるアルミナが酸化クロム物質によって処
理されたとき、フッ素を含有するガスをスクラブするた
めに有効であり、同時に、毒性の二フッ化炭素副生成物
の生成を効果的に防止するアルミナが得られるという点
である。
【0007】本発明の酸化クロムによって修飾されたア
ルミナスクラブ剤を調製するためには、好ましくはビー
ズ状のアルミナ出発物質を、酸化クロムを含有する溶液
中に浸漬させることによって処理する。前記酸化クロム
には、どのようなクロム酸塩または重クロム酸塩を使用
してもよく、例えば、アンモニウムもしくはアルカリ金
属のクロム酸塩または重クロム酸塩が使用される。適切
な酸化クロムとしては、例えば、重クロム酸ナトリウ
ム、重クロム酸カリウム、CrO3 、およびその類が挙
げられる。有効量のクロム酸塩または重クロム酸塩が吸
収されるまで前記溶液中にアルミナビーズを浸漬させた
後、このビーズを溶液より分離し、加熱しながら空気中
で乾燥させる。この処理によって、前記ビーズは最初の
白色より薄黄色に変化する。次いで、処理されたビーズ
を冷却させる。前記ビーズを浸漬させる溶液は、クロム
酸イオンまたは重クロム酸イオン 2〜10%を含有するこ
とが好ましい。前記アルミナを浸漬させる温度は臨界的
ではないが通常室温である。アルミナに吸収されるクロ
ム酸イオンまたは重クロム酸イオンの量は、臨界的では
ない。また、無水アルミナまたは水和アルミナの何れか
が出発物質として使用され得る。
【0008】本発明の方法によるフッ素含有ガスの処理
では、一定量の処理されたアルミナを一般的な円筒状で
ある反応器内に置く。この処理されたアルミナは、標準
的に粒子サイズ 180〜 210μmの範囲であるものが使用
され、その使用量は臨界的ではなくまた通常処理される
ガスの体積に依存するものであるが、0.45〜 0.6gmの範
囲にある。
【0009】前記フッ素含有ガスが反応器中においてス
クラバー上を通過する流速は、通常、10sccm〜 100sccm
の範囲であり、好ましくは、時空値 0.5〜10秒である
(時空(Space time)=アルミナスクラバー物質の体積
/フッ素含有ガスの体積流速)。このガスとスクラバー
の接触は、20℃〜30℃、好ましくは20〜25℃の範囲の周
囲温度、周囲圧力下で行われる。しかしながら、反応器
を加熱することによって、前記物質のスクラブ能力が改
善される。
【0010】本発明の技術における独特な点は、フッ素
を含有するガスがスクラバーを含む反応器中を流れ、最
終的にフッ素が除去されるに伴って、アルミナスクラバ
ーの色が黄色から濃黄色を経て茶色に変化するというこ
とである。この色の変化によって、フッ素を除去するた
めの活性物質のスクラバー中に残存する量が容易に色覚
的に示される。それゆえ、この色の変化は、消耗したス
クラブ剤を含むカートリッジの交換時期を直接的に指示
するものとなる。
【0011】以上本発明の概要を記載したが、本発明は
特定の例を参照することによって更に理解される。尚、
これらの例は本発明の説明するためだけに記載されるも
のであり、本発明を限定するものではない。
【0012】例 1 直径約 1〜 3mmのアルミナビーズを重クロム酸イオン 5
重量%を含有する水溶液中に浸漬させアルミナの化学処
理を行う。この溶液はNa2 Cr2 7 を水中で好まし
くは 1〜2日間溶解させることによって調製される。こ
の後、前記処理されたアルミナをオープンプレート内で
加熱することにより一晩乾燥させ、次いでオーブン内に
おいて 4〜 5日間、 250℃で再乾燥させる。この処理の
結果として、前記アルミナビーズの色は、当初の白色よ
り薄黄色に変化する。前記処理されたアルミナは、周囲
温度まで冷却された後使用状態となる。
【0013】例 2:フッ素含有ガスのスクラブ 本発明のフッ素スクラバーの機能を、周囲温度、大気圧
条件下、および時空値 2,3秒以下を維持するのに充分な
流速において、濃度0.05〜 2%である希薄フッ素の処理
について評価する。ガス混合物は、前記フッ素スクラバ
ーにさらされる前後に質量分析によって分析される。ス
クラバー物質の容量を評価するため、処理されたアルミ
ナを含む小さな円筒状の反応器に、前記ガス混合物をF
2 またはOF2 が検出されるまで連続的に流す。
【0014】酸化クロム処理されたアルミナの典型的な
データを図1および図2に示す。この場合、Ne中のF
2 2250ppm.を含む混合物は、連続的に質量分析器の入口
を横切って流れる。 0〜20分経過し実験に移り、スクラ
バーユニットがテスト条件に至る以前にガスをサンプリ
ングする。この最初の20分間が経過した後、小さな円筒
状ステンレス鋼反応器内に置かれたスクラバー物質約0.
5gms中を通過したガスをサンプリングする。次いで、数
100分間テストを続けると、フッ素含量は質量分析の検
出限界(10ppm.)未満に落ち、多量(〜600-1200ppm.)
の酸素が検出される。このような結果は、F2 とスクラ
バー物質との間に起こる化学反応が原因で生じている。
このF2 は、図1に示すように 600分経過までには見ら
れなくなる。図2では、ガスが前記スクラバー物質を通
過する最初の 350分間にOF2 が発生しないことが示さ
れる。このように、前記スクラバー物質の供給量での寿
命は 350分間であり、また前記テストより観測されるス
クラバー物質の容量は、スクラバー物質 0.5gmにつきF
2 16sccに相当する。
【0015】以上、本発明を充分に説明したが、多くの
変更および修飾は上述した本発明の真意または範囲から
逸脱することなくなされ得ることが、当業者には明白で
あろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理されたアルミナスクラバーによっ
てスクラブされる時間に対するガス中の酸素およびフッ
素濃度を示すグラフ。
【図2】本発明の処理されたアルミナスクラバーによっ
てスクラブされる時間に対するガス中のCO2 およびO
2 濃度を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・アンソニー・フォン・ドラ セク アメリカ合衆国、イリノイ州 60452、 オーク・フォレスト、ボニー・トレイ ル・イースト 17083 (72)発明者 グレゴリー・マイケル・ジャーシック アメリカ合衆国、イリノイ州 60514、 クラレンドン・ヒルズ、ギルバート・ア ベニュー 12 (56)参考文献 特開 昭61−101231(JP,A) 特開 昭54−19478(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/68 B01D 53/34 B01D 53/14

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素を含有するガス流を酸化クロム処
    理されたアルミナ上に導入し、これによって前記ガスよ
    り効果的にフッ素を除去する一方、毒性の二フッ化酸素
    副生成物の生成を防止することを具備するガス流からフ
    ッ素を除去する方法。
  2. 【請求項2】 アルミナ出発物質を酸化クロム 2〜10%
    を含有する溶液によって処理し、前記酸化クロム処理さ
    れたアルミナを調製する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記酸化クロム物質が、Na2 Cr2
    7 、K2 Cr2 7 、またはCrO3 である請求項2記
    載の方法。
  4. 【請求項4】 前記処理されたアルミナ上を通過するガ
    スの流速が、アルミナg当り20sccm〜80sccmの範囲であ
    る請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記フッ素含有ガスが、プラスチック、
    アルミニウムのフッ素化より生ずる排気ガスであるか、
    または無機フッ化物化合物もしくはエキシマレーザの製
    造より生ずる排気ガスである請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記フッ素含有ガスが、酸化クロムを含
    有するアルミナ上において周囲温度20〜25℃で処理され
    る請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記酸化クロム処理されるアルミナが、
    無水アルミナまたは水和アルミナである請求項2記載の
    方法。
  8. 【請求項8】 フッ素がガス流から除去されるにつれ、
    前記酸化クロム処理されたアルミナの色が時間の経過に
    伴って変化するように、該アルミナ物質がそのフッ素を
    除去する効果を視覚的な色度により示す請求項1記載の
    方法。
JP03115663A 1990-04-23 1991-04-19 ガス流から低レベルフッ素を除去するために高められたアルミナの機能 Expired - Fee Related JP3086275B2 (ja)

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