JPH04265113A

JPH04265113A - フッ素系ガスの処理法

Info

Publication number: JPH04265113A
Application number: JP3025982A
Authority: JP
Inventors: Shigemasa Nakajima; 中島　茂昌; Takashi Oe; 峻大江; Akiko Miura; 明子三浦; Toshinori Matsuda; 俊範松田; Ryohei Itaya; 良平板谷
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の化学プロセスに
おいて使用される、あるいは生成するフッ素系ガスのう
ち、未処理のまま排出されるフッ素系ガスの処理法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フッ素系ガスの処理法としては、
ガスの種類に応じた各種吸着剤に常圧でガスを吸着させ
るという吸着式の処理法が用いられていた。この方法で
は、高濃度・大流量のガスに対しては吸着剤の交換頻度
が高くなり、コストがかさむ、あるいはメンテナンス頻
度が高くなるなどの問題が生じていた。

【０００３】また、一部のフッ素系ガスに対しては、有
効な吸着剤がない場合があり、そのような時には特別の
処理工程が必要となる。その一例として、三フッ化窒素
が挙げられる。三フッ化窒素は、常温・常圧では非常に
安定な物質であり、適当な吸着剤が存在しない。そのた
め一旦高温で金属と反応させ、金属フッ化物を形成させ
た後、その金属フッ化物を吸着処理するという方法が採
られていた。このように適当な吸着剤がない場合には、
処理工程は複雑なものとなる。

【０００４】高濃度・大流量の排ガスの処理法として、
本発明者らは、プラズマ放電を利用した処理法（放電処
理法）が極めて効果的であることを見い出し、先に特開
平１−１４３６２７において、その技術の開示を行った
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】放電処理法においては
、排ガスをプラズマ放電領域に導入することにより、該
排ガスを分解し、無害化を行っている。しかしながら、
フッ素系ガスに対しては、フッ素ガスが生成する、ある
いは水素の存在下では水素とフッ素の反応によりフッ化
水素ガスが生成する、といった問題点があり、必ずしも
有効な無害化処理とはならなかった。

【０００６】本発明においては、放電処理法では、必ず
しも効果的に無害化処理することのできないフッ素系ガ
スを、効果的に無害化し得る方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎａ、Ｋ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ
、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｃ単体、あるいはこれらの元素からなる
合金、あるいはこれらの元素の無機化合物のうち少なく
とも１種を、放電処理法におけるプラズマ放電領域に設
置することにより、上記課題を解決するものである。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明は、種々の化学プロセスで使用され
る、あるいは生成するフッ素系ガスのうち、未処理のま
ま排出されるガスを、放電処理法により、無害化処理す
るものである。

【００１０】本発明において、フッ素系ガスとは、種々
の化学プロセスにおいて、頻繁に使用される、あるいは
プロセス中で生成する、三フッ化メタンガス、六フッ化
エタンガス、八フッ化プロパンガス、フロンガスなどの
炭化水素中の水素の一部あるいは全部をフッ素で置換し
たガス、あるいはフッ素ガス、フッ化水素ガス、モノフ
ロロシランガス、ジフロロシランガス、トリフロロシラ
ンガス、六フッ化二ケイ素ガス、四フッ化硫黄ガス、六
フッ化硫黄ガス、三フッ化窒素ガス、六フッ化タングス
テンガス、六フッ化モリブデンガスなどをいう。また、
これらのガスのうち、少なくとも一種を含む混合ガスも
、本発明の処理法が適用可能である。

【００１１】放電処理法とは、ガス導入口、ガス導出口
及び電極対を備えた容器に被処理ガスを導入し、容器内
圧力を　０．０１ｍＴｏｒｒ〜　１００Ｔｏｒｒの減圧
とし、電極間に電力を印加することにより、プラズマ放
電を引き起こし、被処理ガスを分解するものである。電
源としては、直流でも、商用周波数のような低周波交流
でも、あるいは高周波交流でも良い。被処理ガスの量が
少ない、あるいは流量変動が激しい場合には、酸素ガス
、窒素ガス、水素ガスなどの反応性ガス、あるいはアル
ゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガスなどの不活性ガス
を補助的に導入しても良い。特に、被処理ガスの種類に
よっては、反応性ガスの導入により、被処理ガスの分解
が促進される場合がある。また、プラズマ放電は、磁界
を併用することにより、より安定な放電が得られること
もある。

【００１２】かかる放電処理法において、被処理ガスが
フッ素系ガスである場合には、フッ素ガスが生成する、
あるいは、該プラズマ放電領域に水素が存在する時には
、水素とフッ素の反応によりフッ化水素ガスが生成する
という問題点があった。つまり、従来の放電処理法で、
フッ素系ガスの処理を行っても、必ずしも無害化処理と
はならないという問題点があった。

【００１３】このような問題点に対し、本発明者らは鋭
意検討した結果、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、
Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｃ単体、
あるいはこれらの元素からなる合金、例えば、ＭｇＳｉ
２　、ＣａＳｉ、ＣａＳｉ２　、ＳｉＣ、ステンレス鋼
など、あるいはこれらの元素の無機化合物、例えば、こ
れらの元素の酸化物、水酸化物、窒化物、塩化物、炭酸
塩、硫酸塩、硝酸塩などのうち少なくとも１種を、放電
処理法におけるプラズマ放電領域に設置することにより
、フッ素ガスの生成、あるいは水素の存在下でのフッ化
水素ガスの生成が抑制され、フッ素系ガスの無害化処理
が極めて有効に行えることを見い出し、本発明を完成し
た。

【００１４】本発明の処理法においては、フッ素系ガス
中のフッ素原子は、プラズマ放電領域において、上記元
素のフッ化物となる。かかるフッ化物は、後の処理工程
において、既知の技術を用い、容易に回収することがで
きる。例えば、被処理ガスとして、三フッ化窒素を対象
とし、Ｓｉをプラズマ放電領域に設置した場合、三フッ
化窒素は、本発明の処理によりプラズマ放電領域におい
て、窒素と四フッ化ケイ素に変換される。このうち、四
フッ化ケイ素は、後の処理工程において、既知の技術、
すなわち、アルカリ性水溶液と接触させることにより、
容易に回収可能である。この例に見られるように、適当
な吸着剤が存在しない三フッ化窒素ガスに対して、また
、従来の放電処理法では、フッ素ガスの生成、あるいは
水素の存在下でフッ化水素の生成を生じていた三フッ化
窒素ガスに対して、本発明の処理法の適用により、容易
に無害化処理が達成されることがわかる。

【００１５】また、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ
、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｃ単体
、あるいはこれらの元素からなる合金、あるいはこれら
の元素の無機化合物のプラズマ放電領域への設置形態と
しては、これらを電極自体として用いる、あるいは電極
の構成要素の一部として用いる、あるいは適当な支持に
より電極とは切り離した状態で設置するなど種々の形態
が考えられるが、本発明においては、上記物質をプラズ
マ放電領域に設置することに本質的な意味があるのであ
って、設置形態にはなんら拘束されるものではない。また、設置量については、フッ素系ガスの濃度、流量、
及び設置形態による反応効率などを考慮して、適宜決定
する必要がある。

【００１６】本発明における無害化処理のメカニズムに
ついては、必ずしもすべて明らかになっているわけでは
ないが、本発明者らは、以下のように推察している。

【００１７】被処理ガスがプラズマ放電領域に導入され
ると、被処理ガスが分解を受けるわけであるが、被処理
ガスがフッ素系ガスである時には、かかる分解により、
フッ素ラジカルあるいはフッ素イオンが生成する。この
時、該プラズマ放電領域に、フッ素と反応性が高いと考
えられるＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｃのうちいずれか
の元素が存在すると、これらの元素とフッ素ラジカルあ
るいはフッ素イオンとの結合が起こり、フッ素ラジカル
あるいはフッ素イオンどうしの再結合によるフッ素ガス
の生成、あるいは水素の存在下では、水素とフッ素ラジ
カルあるいはフッ素イオンとの結合によるフッ化水素ガ
スの生成が抑制され、フッ素系ガスの無害化処理が達成
される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施の態様の具体例を、実施
例により説明する。実施例１１００　％のジフロロシランガス５０ＳＣＣＭを、電極
対１対を備えた放電処理用反応管（容積２０リットル）
に導入し、メカニカルブースターポンプ及びロータリー
ポンプにより、圧力を　０．２Ｔｏｒｒに制御しながら
、直流電圧２００Ｖを印加し、プラズマ放電によりジフ
ロロシランガスの分解処理を行った。電極としては、薄
板状のＭｇ（長さ１０ｃｍ、幅１ｃｍ、厚さ　０．２ｃ
ｍ）を２枚、距離５ｃｍの位置に対向させて使用した。この時、反応管ガス流出口において、流出ガス中におけ
るジフロロシランガスの流量を測定したところ、定常状
態で３ＳＣＣＭであった。すなわち、９４％のジフロロ
シランガスが分解処理されていた。また、この時、フッ
素ガス及びフッ化水素ガスの生成は認められなかった。

【００１９】実施例２１００　％の三フッ化窒素ガス　２００ＳＣＣＭを、電
極対１対を備えた放電処理用反応管（容積２０リットル
）に導入し、メカニカルブースターポンプ及びロータリ
ーポンプにより、圧力を　０．５Ｔｏｒｒに制御しなが
ら、５０Ｈｚの交流電圧１５０Ｖを印加し、プラズマ放
電により三フッ化窒素ガスの分解処理を行った。電極と
しては、円柱状のＳｉＣ（長さ１５ｃｍ、直径３ｃｍ）
を２本、距離５ｃｍの位置に対向させて使用した。この
時、反応管ガス流出口において、流出ガス中における三
フッ化窒素ガスの流量を測定したところ、定常状態で４
ＳＣＣＭであった。すなわち、９８％の三フッ化窒素ガ
スが分解処理されていた。また、この時、フッ素ガス及
びフッ化水素ガスの生成は認められなかった。

【００２０】実施例３１００　％の三フッ化窒素ガス３０ＳＣＣＭを、Ｐｔ板
（長さ５ｃｍ、幅１ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）２枚を対向
させて電極とした放電処理用石英管（長さ１０ｃｍ、直
径５ｃｍ）に導入し、ロータリーポンプにより、圧力を
　０．５Ｔｏｒｒに制御しながら、直流電圧１００Ｖを
印加し、プラズマ放電により三フッ化窒素ガスの分解処
理を行った。この時、酸化カルシウム粉末３０グラムを
石英管下部に電極に接触しないように設置しておいた。そして、プラズマ放電領域が酸化カルシウム粉末表面に
もあることを確認した。この時、ガス流出口において、
流出ガス中における三フッ化窒素ガスの流量は、定常状
態で２ＳＣＣＭであった。すなわち、９３％の三フッ化
窒素ガスが分解処理されていた。また、ガス流出口にお
いて、フッ素ガス及びフッ化水素ガスの生成は認められ
なかった。

【００２１】

【発明の効果】実施例１、２及び３より、フッ素ガス及
びフッ化水素ガスの生成を伴うことなく、高濃度・大流
量のフッ素系ガスの効率的な無害化処理が達成されてい
ることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フッ素系ガスを、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ
、Ｓｉ、Ｃ単体、あるいはこれらの元素からなる合金、
あるいはこれらの元素の無機化合物のうち少なくとも１
種を設置したプラズマ放電領域に導入して、プラズマ放
電により分解することにより、無害化することを特徴と
するフッ素系ガスの処理法。