JPH074505B2 - Exhaust gas purification cylinder - Google Patents

Exhaust gas purification cylinder

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JPH074505B2
JPH074505B2 JP62134931A JP13493187A JPH074505B2 JP H074505 B2 JPH074505 B2 JP H074505B2 JP 62134931 A JP62134931 A JP 62134931A JP 13493187 A JP13493187 A JP 13493187A JP H074505 B2 JPH074505 B2 JP H074505B2
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purifying agent
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排ガスの浄化筒に関し、さらに詳細には半導体
製造工程などから排出される有毒成分を含有するガスを
通すことによつて当該ガスを浄化するための排ガスの浄
化筒に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifying column, and more specifically, to a gas containing a toxic component discharged from a semiconductor manufacturing process or the like by passing the gas through the gas. The present invention relates to a purification cylinder for exhaust gas for purification.

近年、半導体製造工業のオプトエレクトロニクス工業の
発展とともに、アルシン、ホスフイン、ジボラン、およ
びセレン化水素などの極めて毒性の強い水素化物系ガス
の使用量が増加している。
In recent years, with the development of the optoelectronics industry, which is a semiconductor manufacturing industry, the use amount of extremely toxic hydride gases such as arsine, phosphine, diborane, and hydrogen selenide has been increasing.

これらの有毒成分は、シリコン半導体や化合物半導体製
造工業あるいは光フアイバー製造工業などにおいて、原
料あるいはドービングガスとして不可決な物質である。
These toxic components are substances that are indeterminate as a raw material or a doving gas in the silicon semiconductor or compound semiconductor manufacturing industry or the optical fiber manufacturing industry.

半導体プロセスあるいは光フアイバー製造プロセスなど
から排出される排ガス中には、未反応の有毒成分が含有
される場合が多い。これらの成分はそれぞれ生物にとつ
て極めて有毒であり、労働衛生上の許容濃度は、アルシ
ンで0.05ppm、ホスフインで0.3ppm、ジボランで0.1pp
m、セレン化水素で0.05ppmとされている。従つて環境を
破壊しないためにガスの排出を先立つてこれらの有毒成
分を除去する必要がある。
In many cases, unreacted toxic components are contained in the exhaust gas discharged from the semiconductor process or the optical fiber manufacturing process. Each of these components is extremely toxic to living organisms, and the allowable concentration for occupational health is 0.05 ppm for arsine, 0.3 ppm for phosphine, and 0.1 pp for diborane.
m and hydrogen selenide are 0.05 ppm. Therefore, it is necessary to remove these toxic components prior to the emission of gas in order not to destroy the environment.

〔従来の技術および解決しようとする問題点〕[Conventional technology and problems to be solved]

これらの有毒成分を除去する方法として、吸着剤を充填
した浄化筒に有毒成分を含有するガスを通すことによつ
て有毒成分を除去する方法が知られている。
As a method of removing these toxic components, a method of removing the toxic components by passing a gas containing the toxic components through a purifying cylinder filled with an adsorbent is known.

例えば硝酸銀などの硝酸塩類を多孔質担体に担持したも
の、あるいは塩化第二鉄などの金属塩化物を多孔質担体
に含浸させたものを吸着剤として用いる方法(特開昭56
−89837号公報)、無機珪酸塩にアルカリ水溶液、酸化
剤水溶液またはアルカリと酸化剤との水溶液をそれぞれ
含浸させた三種の吸着剤を用いる方法(特開昭59−4982
2号公報)および活性炭に銅化合物およびその他の金属
化合物を含浸させた吸着剤を用いる方法(特開昭59−16
0535号公報)などがある。しかしながら前二者について
はいずれも処理ガスを予め湿潤化処理する必要があるた
め装置全体が複雑化するという問題点があり、後者につ
いては除去能力が比較的低くまたアルシンを吸着させた
あと、空気などにふれると発熱し、活性炭が着火する惧
れがあるので、その使用条件が限定されるなどの問題点
があつた。本発明者らは先にこれら従来技術における諸
問題点を解決するために特開昭61−209030号公報におい
て、(1)酸化第二銅、および(2)酸化珪素、酸化ア
ルミニウムおよび酸化亜鉛からなる群から選ばれる少く
とも1種の金属酸化物、を配合、成型してなる浄化剤を
用いる方法を開示した。
For example, a method in which nitrates such as silver nitrate are supported on a porous carrier or those in which a metal chloride such as ferric chloride is impregnated into a porous carrier are used as an adsorbent (JP-A-56).
No. 89837), a method using three kinds of adsorbents obtained by impregnating an inorganic silicate with an alkali aqueous solution, an oxidizing agent aqueous solution or an alkaline and oxidizing agent aqueous solution (JP-A-59-4982).
No. 2) and a method using an adsorbent obtained by impregnating activated carbon with a copper compound and other metal compounds (JP-A-59-16).
No. 0535). However, the former two have the problem that the entire apparatus is complicated because it is necessary to pre-moisten the treated gas, and the latter has a problem that the removal capacity is relatively low and the air after absorbing arsine If you touch it, it will generate heat and the activated carbon may be ignited. Therefore, there are problems such as limited use conditions. In order to solve these problems in the prior art, the inventors of the present invention have disclosed in JP-A-61-209030 that (1) cupric oxide and (2) silicon oxide, aluminum oxide and zinc oxide. A method of using a purifying agent prepared by compounding and molding at least one metal oxide selected from the group consisting of:

この方法は完全な乾式方であるとともに、従来の浄化剤
に比べ、浄化剤の単位重量および単位体積当りの有毒成
分の最大除去量(以下飽和化量と記す)が格段に大きい
という優れた特徴を有している。しかしながらこの浄化
剤を単独に充填した浄化筒を例えば10℃以下のような低
温下で用いると、条件によつては必ずしも十分な活性が
得られないことがある。すなわち、このような浄化筒を
冬期に屋外で使用するような場合などの低温時の高負荷
条件下などでは比較的短時間で浄化筒が破壊し、浄化筒
の出口において低濃度ではあるが有毒成分が検出される
という問題点がある。
This method is a completely dry method, and has an excellent feature that the maximum amount of toxic components removed per unit weight and unit volume (hereinafter referred to as the amount of saturation) of the cleaning agent is significantly larger than that of conventional cleaning agents. have. However, if a purifying cylinder filled with this purifying agent alone is used at a low temperature of, for example, 10 ° C. or lower, sufficient activity may not always be obtained depending on the conditions. That is, under the conditions of high load at low temperature, such as when such a purification column is used outdoors in winter, the purification column breaks in a relatively short time, and at the outlet of the purification column, a low concentration but toxic There is a problem that the component is detected.

〔問題点を解決するための手段、作用〕[Means and actions for solving problems]

本発明者らは前記特開昭61−209030号公報における方法
をさらに改良するために鋭意検討を重ねた結果、前記の
成分にさらに二酸化マンガンを配合することにより、単
位体積当りの最大除去量すなわち飽和浄化量は幾分低下
する代りに低温においても有毒成分を迅速にしかも確実
に除去しうる浄化剤が得られることを見出すとともに、
これを特開昭61−209030号公報における浄化剤と組合せ
て用いることに着目し本発明を完成した。
The present inventors have conducted extensive studies in order to further improve the method in JP-A-61-209030, and as a result, by adding manganese dioxide to the above components, the maximum removal amount per unit volume, that is, While finding that the amount of saturated purification decreases somewhat, it is found that a purifying agent that can rapidly and reliably remove toxic components even at low temperatures can be obtained.
The present invention has been completed, focusing on the use of this in combination with the purifying agent disclosed in JP-A-61-209030.

すなわち、本発明はガスの入口および出口を有し、有毒
成分としてアルシン、ホスフイン、ジボランおよびセレ
ン化水素の1種以上を含有するガスを浄化するための浄
化剤を充填してなる排ガスの浄化筒において、(1)酸
化第二銅、および(2)二酸化珪素、酸化アルミニウム
および酸化亜鉛からなる群から選ばれる少くとも1種の
金属酸化物、の組成物の成型体である第1浄化剤をガス
の入口側に、(1)酸化第二銅、(2)二酸化マンガ
ン、および(3)二酸化珪素、酸化アルミニウムおよび
酸化亜鉛からなる群から選ばれる少くとも一種の金属酸
化物、の組成物の成型体である第2浄化剤をガスの出口
側にそれぞれ充填してなることを特徴とする排ガスの浄
化筒である。
That is, the present invention is an exhaust gas purifying cylinder having a gas inlet and an outlet and filled with a purifying agent for purifying a gas containing one or more of arsine, phosphine, diborane and hydrogen selenide as toxic components. A first purification agent, which is a molded body of a composition of (1) cupric oxide and (2) at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide and zinc oxide. On the gas inlet side, a composition of (1) cupric oxide, (2) manganese dioxide, and (3) at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide and zinc oxide. The exhaust gas purifying cylinder is characterized in that a second purifying agent, which is a molded body, is filled in each of the gas outlet sides.

本発明の排ガスの浄化筒は窒素、水素、アルゴン、ヘリ
ウムおよび空気などに有毒成分としてアルシン、ホスフ
イン、ジボランおよびセレン化水素の1種以上を含有す
るガスの浄化に適用される。
The exhaust gas purifying cylinder of the present invention is applied to purifying a gas containing nitrogen, hydrogen, argon, helium, air and the like, and one or more of arsine, phosphine, diborane and hydrogen selenide as toxic components.

本発明で使用される第1浄化剤および第2浄化剤はいず
れも単なる吸収や吸着と異なり、ガス中の有毒成分を主
に浄化剤との化学反応によつて浄化剤に固定し、除去す
るものである。また、これらの浄化剤は使用後に空気に
触れて発熱することはあつても着火に至る危険性はなく
安全性も高い。
The first purifying agent and the second purifying agent used in the present invention are different from mere absorption and adsorption, and the toxic components in the gas are fixed and removed to the purifying agent mainly by the chemical reaction with the purifying agent. It is a thing. Further, even if these purifying agents generate heat by contact with air after use, there is no risk of ignition and the safety is high.

本発明において浄化筒のガスの入口側に充填される第1
浄化剤は(1)酸化第二銅、および(2)二酸化珪素、
酸化アルミニウムおよび酸化亜鉛からなる群から選ばれ
る少くとも1種の金属酸化物、の組成物の成型体である
浄化剤であり、低温時における浄化速度は後記の第2浄
化剤に比較して若干劣るが、飽和浄化量が大きいもので
ある。
In the present invention, the first is filled in the gas inlet side of the purifying cylinder
The purifying agents are (1) cupric oxide, and (2) silicon dioxide,
A purification agent which is a molded product of a composition of at least one metal oxide selected from the group consisting of aluminum oxide and zinc oxide, and has a purification rate at a low temperature slightly higher than that of the second purification agent described below. Although inferior, the amount of saturated purification is large.

一方、浄化筒のガスの出口側に充填される第2浄化剤は
第1浄化剤における成分の他にさらに二酸化マンガンを
成分とした成型体である浄化剤で、飽和浄化量は第1浄
化剤よりも小さいが、浄化速度が大きく、低温時におい
ても有害成分を確実に除去しうるものである。
On the other hand, the second purifying agent filled in the gas outlet side of the purifying cylinder is a purifying agent that is a molded body that further contains manganese dioxide as a component in addition to the components of the first purifying agent, and the saturation purification amount is the first purifying agent. However, it has a high purification rate and can reliably remove harmful components even at low temperatures.

第1浄化剤の組成は金属の原子比M/(M+Cu)で表わし
た場合に通常は0.02〜0.7、好ましくは0.03〜0.55とさ
れる。また第2浄化剤の組成は金属の原子比M/(M+Cu
+Mn)で表わした場合に通常は0.02〜0.7、好ましくは
0.03〜0.55とされ、このうちの銅とマンガンの割合は金
属の原子比Cu/(Cu+Mn)で通常は0.1〜0.9、好ましく
は0.2〜0.8とされる。上記において、CuおよびMnはそれ
ぞれ銅およびマンガンの原子数を示し、Mは珪素、アル
ミニウムまたは亜鉛の原子数(これらの成分を同時に使
用するときはそれらの原子数の合計)を示す。
The composition of the first purifying agent is usually 0.02 to 0.7, preferably 0.03 to 0.55 when expressed by the atomic ratio M / (M + Cu) of the metal. The composition of the second purifying agent is the atomic ratio of metal M / (M + Cu
+ Mn) is usually 0.02 to 0.7, preferably
The ratio of copper to manganese is usually 0.1 to 0.9, preferably 0.2 to 0.8 in terms of metal atomic ratio Cu / (Cu + Mn). In the above, Cu and Mn represent the numbers of atoms of copper and manganese, respectively, and M represents the number of atoms of silicon, aluminum or zinc (when these components are used at the same time, the total number of those atoms).

浄化剤は各種の方法によつて調製することができる。銅
又は亜鉛についてはそれぞれの硝酸塩、硫酸塩、塩化
物、有機酸塩などの金属塩に苛性ソーダ、苛性カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリウ
ム、重炭酸カリウム、アンモニアなどのアルカリを加え
て酸化物の中間体を沈澱させ、得られた沈澱物を焼成し
て得た銅又は亜鉛の酸化物をその他の金属酸化物と特定
組成となるよう混合し成型してもよく、また金属塩にア
ルカリを加えて得られる沈澱物である水酸化物又は塩基
性炭酸塩の形でその他の金属酸化物と特定組成となるよ
うに混合し、成型した状態で焼成することによつて銅又
は亜鉛の酸化物としてもよいが少くとも第2浄化剤につ
いては後者方法により銅又は亜鉛の水酸化物又は塩基性
炭酸塩を用いて成型後焼成して調製することが好まし
い。この場合にはアルカリとして炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムを用
いて得られる塩基性炭酸銅又は亜塩を用いることが最も
好ましい。
The cleaning agent can be prepared by various methods. Copper or zinc is oxidized by adding alkali salts such as caustic soda, caustic potassium, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate and ammonia to metal salts such as nitrates, sulfates, chlorides and organic acid salts. The intermediate product may be precipitated, and the resulting precipitate may be calcined to form an oxide of copper or zinc, which may be mixed with another metal oxide so as to have a specific composition, and molded. Is added as a precipitate to obtain a hydroxide or basic carbonate in the form of a mixture with other metal oxides so as to have a specific composition, and the mixture is baked in a molded state to oxidize copper or zinc. However, at least the second purifying agent is preferably prepared by the latter method using copper or zinc hydroxide or basic carbonate after molding and then firing. In this case, it is most preferable to use basic copper carbonate or a subsalt obtained by using sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate or potassium bicarbonate as the alkali.

又、アルミニウムおよび珪素の酸化物としては例えばア
ルミナゾルおよびシリカゾルが用いられるが、これらは
アルミン酸ソーダや珪酸ソーダの水溶液を鉱酸で中和し
て生成するゾルから電気透析法で鉱酸のナトリウム塩を
除去する方法あるいはアルミン酸ソーダおよび珪酸ソー
ダの水溶液を陽イオン交換樹脂で処理する方法などによ
つて得ることができる。
Further, as the oxides of aluminum and silicon, for example, alumina sol and silica sol are used. These are sodium salts of mineral acid produced by neutralizing an aqueous solution of sodium aluminate or sodium silicate with mineral acid by electrodialysis. Can be obtained or a method of treating an aqueous solution of sodium aluminate and sodium silicate with a cation exchange resin.

さらに、第2浄化剤に使用される二酸化マンガンについ
ては、例えば過マンガン酸カリを硝酸中で分解する方
法、硫酸マンガンを過マンガン酸カリで酸化する方法、
不活性な二酸化マンガンを熱濃硝酸で処理する方法など
種々の方法を用いることができる。
Further, regarding manganese dioxide used as the second purifying agent, for example, a method of decomposing potassium permanganate in nitric acid, a method of oxidizing manganese sulfate with potassium permanganate,
Various methods such as a method of treating inert manganese dioxide with hot concentrated nitric acid can be used.

また、酸化第二銅、塩基性炭酸銅、二酸化マンガン、酸
化亜鉛、塩基性炭酸鉛、アルミナゾルおよびシリカゾル
などは種々の品種のものが市販されているので、これら
から適宜選択したものを利用してもよい。
In addition, cupric oxide, basic copper carbonate, manganese dioxide, zinc oxide, basic lead carbonate, alumina sol and silica sol are commercially available in various varieties, so use one appropriately selected from them. Good.

成型物の大きさは、球形であれば直径2mm〜12mm程度、
円柱形であれば直径2mm〜12mmで高さが2mm〜12mm程度と
される。また成型品の粒の密度には特に制限はないが、
第1浄化剤に対し、第2浄化剤の密度は小さくすること
が好ましく、通常は第1浄化剤については1.5〜3.5g/m
l、第2浄化剤については0.6〜1.5g/ml程度となるよう
に成型したものを用いることが好ましい。
If the size of the molded product is spherical, the diameter is about 2 mm to 12 mm,
If it is cylindrical, the diameter is 2 mm to 12 mm and the height is about 2 mm to 12 mm. Also, the density of the particles of the molded product is not particularly limited,
It is preferable to make the density of the second purifying agent smaller than that of the first purifying agent, and normally 1.5 to 3.5 g / m 2 for the first purifying agent.
It is preferable to use the first and second purifying agents that are molded to have a concentration of about 0.6 to 1.5 g / ml.

本発明において金属、石英ガラス、硬質プラスチツク製
などでガスの入口および出口を有する筒の入口側に第1
浄化剤が、出口側に第2浄化剤がそれぞれ充填される。
浄化筒に充填される第1浄化剤および第2浄化剤の割合
はガスの流量、有毒成分の濃度および浄化剤とガスとの
接触温度などによつて異り一概に特定は出来ないが、一
般的には第2浄化剤の方が第1浄化剤の量よりも少くす
ることが好ましく、通常は浄化剤の充填長の合計に対
し、第2浄化剤の充填長は2〜40%、好ましくは5〜30
%とされる。
In the present invention, the first side is provided on the inlet side of a cylinder made of metal, quartz glass, hard plastic, etc., having a gas inlet and outlet.
The purifying agent is filled with the second purifying agent on the outlet side.
The ratio of the first purifying agent and the second purifying agent filled in the purifying cylinder differs depending on the flow rate of gas, the concentration of toxic components, the contact temperature between the purifying agent and the gas, etc., but cannot be specified unconditionally. From the viewpoint, it is preferable that the amount of the second purifying agent is smaller than that of the first purifying agent. Usually, the filling length of the second purifying agent is 2 to 40%, preferably the total filling length of the purifying agent. Is 5 to 30
%.

浄化筒の大きさには特に制限はないが実用上通常は内径
が50〜1,000mm、浄化剤の充填長は200〜2,000mmとされ
る。
The size of the purifying cylinder is not particularly limited, but in practice, the inner diameter is usually 50 to 1,000 mm, and the purifying agent filling length is 200 to 2,000 mm.

本発明において有毒成分による浄化筒の破過を検知また
は予知するために浄化剤層とともに検知剤層を設けるこ
とが好ましい。検知剤層は第1浄化剤層と第2浄化剤層
の間または第2浄化剤層の途中に介在させてもよく、第
2浄化剤層の下流側端に接して設けてもよいが、通常は
第2浄化剤層の途中に介在させて設けることが好まし
い。例えば浄化剤および検知剤の総充填長が2,000mmの
ときにはガスの入口側から出口に向つて順に第1浄化剤
層が1,500〜1,940mm、第2浄化剤層が10〜200mm、検知
剤層が20〜100mmおよび第2浄化剤層が30〜200mmの範囲
で充填される。
In the present invention, it is preferable to provide a detection agent layer together with the purification agent layer in order to detect or predict breakthrough of the purification column due to a toxic component. The detection agent layer may be interposed between the first purification agent layer and the second purification agent layer or in the middle of the second purification agent layer, or may be provided in contact with the downstream side end of the second purification agent layer. Usually, it is preferable to interpose it in the middle of the second cleaning agent layer. For example, when the total filling length of the purifying agent and the detecting agent is 2,000 mm, the first purifying agent layer is 1,500 to 1,940 mm, the second purifying agent layer is 10 to 200 mm, and the detecting agent layer is in order from the gas inlet side to the outlet side. 20 to 100 mm and the second cleaning agent layer are filled in the range of 30 to 200 mm.

浄化筒の形状は通常は円筒形で単一の筒とされるが、設
置スペースなどによつては複数の筒で構成されていても
よく、例えば第1浄化剤が充填された第1筒と第2浄化
剤および検知剤が充填された第2筒が配管などで直列に
接続された形態とすることもできる。
The shape of the purifying cylinder is usually a single cylinder, but it may be composed of a plurality of cylinders depending on the installation space or the like. For example, a first cylinder filled with the first purifying agent and a single cylinder. The second cylinder filled with the second purifying agent and the detecting agent may be connected in series with a pipe or the like.

検知剤はガス中の有毒成分を感度よく検知しうるもので
あればよく、例えば本出願人が特開昭61−296268号公報
で開示した変色成分として塩基性炭酸銅を担体に担持し
て得られる検知剤はアルシン、ホスフイン、ジボランお
よびセレン化水素に共通して感度よく検知できるので好
適である。
The detection agent may be any as long as it can detect a toxic component in gas with high sensitivity, for example, obtained by supporting basic copper carbonate on a carrier as a discoloring component disclosed by the applicant in JP-A-61-296268. The detection agents that are suitable are common to arsine, phosphine, diborane, and hydrogen selenide and are preferable because they can be detected with high sensitivity.

本発明の排ガスの浄化筒に適用される被処理ガス中の有
毒成分の濃度およびガスの流速には特に制限はないが、
一般的には濃度が高い程流速を小さくすることが好まし
い。すなわち排ガスが浄化筒内を通過する空筒線速度を
acm/sec、有毒成分の濃度をb vol%とするとき、操作パ
ラメーターをyとして、下式の範囲で操作するのが好ま
しい。
There is no particular limitation on the concentration of the toxic component in the gas to be treated and the gas flow velocity applied to the exhaust gas purifying cylinder of the present invention,
Generally, the higher the concentration, the smaller the flow velocity. That is, the empty cylinder linear velocity at which exhaust gas passes through the purification cylinder is
When acm / sec and the concentration of the toxic component are b vol%, it is preferable to operate in the range of the following formula with the operation parameter as y.

0.0005<y<200 ただしy=a×b yが0.0005を下廻るような条件では、浄化筒の寸法が大
きくなりすぎて経済的に不利であるし、それが200を上
廻るときには、発熱量が大きくなつて、冷却器などを用
いる必要が生じる。
0.0005 <y <200 However, under the condition that y = a × by is less than 0.0005, the size of the purification column becomes too large, which is economically disadvantageous. As it becomes larger, it becomes necessary to use a cooler or the like.

例えば、被処理ガスが水素ベースの場合には、含有され
る有毒ガスの濃度が10%以上で、流速が20cm/sec以上に
なると発熱によつて浄化剤の水素による還元が生じ、活
性が失われることもあるので、このような場合には浄化
筒を冷却するなどの処置を講じて操作することが好まし
い。
For example, when the gas to be treated is hydrogen-based, if the concentration of the toxic gas contained is 10% or more and the flow rate is 20 cm / sec or more, heat generation causes the reduction of the purifying agent by hydrogen and the activity is lost. In such a case, it is preferable to take measures such as cooling the purifying cylinder for operation.

本発明の浄化筒に適用し得る被処理ガスは、通常は乾燥
状態であるが、湿潤状態であつても、浄化筒内で結露す
るほど湿つていなければよい。
The gas to be treated that can be applied to the purification column of the present invention is usually in a dry state, but even in a wet state, it does not have to be wet enough to cause dew condensation in the purification column.

本発明の排ガスの浄化筒は通常は常温乃至室温で使用さ
れるが、実用上は−20〜100℃で十分な能力を有し、特
に加熱や冷却を必要としない。
The exhaust gas purifying cylinder of the present invention is usually used at room temperature to room temperature, but in practice, it has a sufficient ability at −20 to 100 ° C. and does not particularly require heating or cooling.

浄化筒に流されるガスの圧力は常圧、減圧、加圧のいず
れでもよいが、通常は20kg/cm2ahs以下であり、好まし
くは0.001〜10kg/cm2ashの範囲である。
The pressure of the gas passed through the purification column may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure, but it is usually 20 kg / cm 2 ahs or less, preferably 0.001 to 10 kg / cm 2 ash.

次に本発明の排ガスの浄化筒の1例を図面によつて具体
的に説明する。
Next, one example of the exhaust gas purifying cylinder of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図は排ガスの浄化筒の縦断面図である。第1図にお
いて、ガスの入口1および出口2を有するステンレス製
で円筒形の容器3に上から順に見て第1浄化剤が充填さ
れた第1層4、第2浄化剤が充填された第2層5、検知
剤が充填された第3層6および第2浄化剤が充填されそ
の下端が目皿板7で支持された第4層8がそれぞれ設け
られ、また容器3の側面の第3層6すなわち検知剤層の
該当位置には強化ガラス製の覗き窓9が設けられて排ガ
スの浄化筒とされている。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an exhaust gas purifying cylinder. In FIG. 1, a stainless steel cylindrical container 3 having a gas inlet 1 and a gas outlet 2 is seen from the top in order of a first layer 4 filled with a first purifying agent, and a first layer 4 filled with a second purifying agent. A second layer 5, a third layer 6 filled with a detecting agent, and a fourth layer 8 filled with a second purifying agent and the lower end of which is supported by a perforated plate 7 are respectively provided, and the third layer on the side surface of the container 3 is provided. A sight glass 9 made of tempered glass is provided at a corresponding position of the layer 6, that is, the detection agent layer, and serves as an exhaust gas purifying cylinder.

浄化筒は半導体プロセスなどから導かれた排ガスの排出
配管に接続して用いられる。半導体プロセスなどから配
管通つて導かれた有毒成分を含有するガスは、ガスの入
口1から浄化層内に入り、このガスは先ず第1層4で飽
和浄化量の大きい第1浄化剤と接触することによつてガ
ス中の有毒成分の大部分は除去される。しかしながら冬
場のような低温条件下などではガスは十分に浄化されな
いまま第2層5に至り、ここで除去速度の大きい第2浄
化剤と接触することによつてガス中に残留する有毒成分
はほぼ完全に除去されるので短時間での破過が防止され
る。このようにしてガスは浄化され、さらに第3層およ
び第4層を経由して出口2か外部に出る。時間経過と共
に有毒成分の除去量が増加し、浄化剤が飽和状態に近づ
き、第1層4および第2層5が破過し、有毒成分が第3
層6を通過するガス中に混入し始めると検知剤は着色す
る。この時点では有毒成分は検知剤層を通過しても第4
層8の第2浄化剤によつて除去されるので外部には排出
されない。この間に別の浄化筒に切替えることにより、
有毒成分の外部への排出を防止することができる。
The purifying cylinder is used by connecting it to an exhaust gas exhaust pipe introduced from a semiconductor process or the like. A gas containing a toxic component introduced from a semiconductor process or the like through a pipe enters the purification layer from the gas inlet 1, and this gas first comes into contact with the first purification agent having a large saturated purification amount in the first layer 4. As a result, most of the toxic components in the gas are removed. However, under low temperature conditions such as in winter, the gas reaches the second layer 5 without being sufficiently purified, and by contacting the second purification agent having a high removal rate, the toxic components remaining in the gas are almost eliminated. Since it is completely removed, breakthrough in a short time is prevented. In this way, the gas is purified and further exits the outlet 2 via the third and fourth layers. With the passage of time, the amount of toxic components removed increases, the purifying agent approaches saturation, the first layer 4 and the second layer 5 break through, and the toxic components become third.
The sensing agent becomes colored when it begins to mix in the gas passing through layer 6. At this point, even if the toxic component passes through the detection agent layer,
It is not discharged to the outside because it is removed by the second purifying agent of the layer 8. By switching to another purification tube during this time,
It is possible to prevent the discharge of toxic components to the outside.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の排ガスの浄化筒は有毒成分の除去量が大きい第
1浄化剤および低温下においても除去速度の大きい新し
い第2浄化剤が充填されているため、浄化能力が大きく
しかも冬場屋外に設置された場合などにおいても優れた
浄化性能が得られる。
Since the exhaust gas purifying column of the present invention is filled with the first purifying agent having a large amount of toxic components removed and the new second purifying agent having a large removal rate even at low temperature, it has a large purifying ability and is installed outdoors in winter. Excellent purification performance can be obtained even in cases such as when

また、本発明の浄化筒を用いた場合には被処理ガスの湿
潤化処理(通常浄化筒の前に設けたバブラーによる処
理)が不要なので、被処理ガスを吸引する真空ポンプの
上流側に本浄化筒を設置することができ、その場合には
減圧下で処理することが可能となる。このようにするこ
とにより、有毒成分が除去された後に真空ポンプを通過
することになり、ポンプのオイルが有毒成分により汚さ
れないのでメインテナンスが容易になるなどの利点も有
している。
Further, when the purifying cylinder of the present invention is used, no moistening treatment of the gas to be treated (treatment by a bubbler usually provided in front of the purifying cylinder) is required, and therefore, the gas is not provided on the upstream side of the vacuum pump for sucking the gas to be treated. A purification tube can be installed, in which case it is possible to process under reduced pressure. By doing so, the toxic components are removed before they pass through the vacuum pump, and the oil of the pump is not polluted by the toxic components, so that maintenance is facilitated.

〔実施例〕〔Example〕

(1)浄化剤に用いる各成分はそれぞれ次の方法で準備
した。
(1) Each component used for the purifying agent was prepared by the following method.

酸化第二銅;硫酸銅の20wt%水溶液に炭酸ソーダの20wt
%水溶液をpH9〜10になるまで加え、塩基性炭酸銅の結
晶を析出させた。この結晶を繰り返し過、洗浄して得
た塩基性炭酸銅を得、この一部を第2浄化剤用の原料と
し、残りを空気中130℃で乾燥した後、300℃で5時間焼
成して酸化第二銅とし、これを第1浄化剤の原料とし
た。
Cupric oxide; 20 wt% aqueous solution of copper sulfate and 20 wt% of sodium carbonate
% Aqueous solution until pH 9 to 10 was added to precipitate crystals of basic copper carbonate. This crystal was repeatedly filtered and washed to obtain basic copper carbonate. A part of this was used as a raw material for the second purifying agent, the rest was dried in air at 130 ° C, and then calcined at 300 ° C for 5 hours. Cupric oxide was used as a raw material for the first purifying agent.

二酸化マンガン;塩素酸バリウムの10wt%水溶液に硫酸
マンガン10wt%水溶液を化学量論量で混合した。沈澱し
た硫酸バリウムを過によつて除去した後、この溶液を
50℃で10時間蒸発させて粗二酸化マンガンを得た。この
粗二酸化マンガンを熱濃硝酸中で5時間攪拌した後、イ
オン交換水で洗浄し、別後、120℃で5時間乾燥して
活性二酸化マンガンを得た。
Manganese dioxide: A 10 wt% aqueous solution of barium chlorate was mixed with a 10 wt% aqueous solution of manganese sulfate in a stoichiometric amount. After removing the precipitated barium sulfate by filtration, the solution is
Evaporation at 50 ° C. for 10 hours gave crude manganese dioxide. The crude manganese dioxide was stirred in hot concentrated nitric acid for 5 hours, washed with ion-exchanged water, and then dried at 120 ° C. for 5 hours to obtain active manganese dioxide.

アルミナゾル;触媒化学工業(株)製のCataloid−AS−
2を用いた。
Alumina sol; Cataloid-AS- manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.
2 was used.

シリカゾル;日産化学(株)製、スノーテツクスを用い
た。
Silica sol: Snowtex manufactured by Nissan Kagaku Co., Ltd. was used.

酸化亜鉛;硫酸亜鉛の20wt%水溶液に炭酸ソーダの20wt
%水溶液をpH9〜10になるまで加えて塩基性炭酸亜鉛の
結晶を析出させた。この結晶を過、洗浄し、130℃で
乾燥した後、300℃で5時間焼成して酸化亜鉛を得た。
Zinc oxide; 20 wt% aqueous solution of zinc sulfate and 20 wt% of sodium carbonate
% Aqueous solution was added until the pH reached 9 to 10 to precipitate crystals of basic zinc carbonate. The crystals were filtered, washed, dried at 130 ° C., and calcined at 300 ° C. for 5 hours to obtain zinc oxide.

(2)第1浄化剤の調整;(1)酸化第二銅と(2)ア
ルミナゾル、シリカゾルおよび酸化亜鉛をそれぞれ所定
の金属の原子比M/(M+Cu)となる割合で混合し、ニー
ダーで混練した後、350℃で3hr焼成し、次いで打錠成型
によつて直径5mm、長さ4mmのペレツト状で粒の密度が約
2.55g/ml、充填密度約1.66g/mlの種々の第1浄化剤を調
製した。
(2) Preparation of first purifying agent; (1) Cupric oxide, (2) Alumina sol, silica sol, and zinc oxide are mixed in a ratio of the atomic ratio M / (M + Cu) of predetermined metals, and kneaded with a kneader. After that, it is baked for 3 hours at 350 ° C, and then it is tableted to form pellets with a diameter of 5 mm and a length of 4 mm, and the grain density is about
Various first clarifiers with 2.55 g / ml and packing density of about 1.66 g / ml were prepared.

(3)第2浄化剤の調整;(1)塩基性炭酸銅、(2)
二酸化マンガン、(3)アルミナゾル、シリカゾルをそ
れぞれ所定の金属原子比M/(M+Cu+Mn)およびCu/(C
u+Mn)となる割合で混合し、ニーダーで混練した後、
押出し成型し、次いで250℃で2時間焼成することによ
り、直径2mm、長さ3〜10mmのペレツト状で、充填密度
が約0.67g/mlの種々の浄化剤を調製した。
(3) Preparation of second purifying agent; (1) basic copper carbonate, (2)
Manganese dioxide, (3) alumina sol, and silica sol are each provided with a predetermined metal atom ratio M / (M + Cu + Mn) and Cu / (C
u + Mn), and after kneading with a kneader,
Various purifying agents having a diameter of 2 mm and a length of 3 to 10 mm and a packing density of about 0.67 g / ml were prepared by extrusion molding and then firing at 250 ° C. for 2 hours.

(4)検知剤の調整;硫酸銅の20%の水溶液を攪拌しな
がら炭酸ナトリウムの20重量%の水溶液を滴下し、塩基
性炭酸銅の沈澱物を生成させた。この沈澱物を過、洗
浄した後、100℃で乾燥させて青色を呈する塩基性炭酸
銅の粉末を得た。
(4) Preparation of detection agent: A 20% by weight aqueous solution of sodium carbonate was added dropwise while stirring an aqueous solution of 20% copper sulfate to form a precipitate of basic copper carbonate. The precipitate was filtered, washed, and dried at 100 ° C. to obtain a basic copper carbonate powder showing blue color.

この粉末を比表面積0.005〜0.040m2/gのα−アルミナ
(ノートン社、SA5218)にまぶして担持(約4wt%)さ
せ検知剤を調製した。
This powder was sprinkled on α-alumina having a specific surface area of 0.005 to 0.040 m 2 / g (SA5218, Norton Co.) and supported (about 4 wt%) to prepare a detection agent.

(5)浄化筒;第1図に示したと同様な形態で第1浄化
剤、第2浄化剤および検知剤を充填することにより、次
のような排ガスの浄化筒を製作した。
(5) Purifying cylinder: The following purifying cylinder for exhaust gas was manufactured by filling the first purifying agent, the second purifying agent and the detecting agent in the same form as shown in FIG.

内径110.1mm、長さ800mmのステンレス製で検知剤充填部
側壁に強化ガラス製の覗窓および下部に浄化剤層を支持
するための目皿板が設けられた筒に、下から順に第4層
として第2浄化剤を0.32Kg(充填長50mm)、第3層とし
て検知剤を0.39Kg(充填長40mm)、第2層として第2浄
化剤を0.32Kg(充填長50mm)および第1層として第1浄
化剤4.1Kg(充填長265mm)をそれぞれ充填し、浄化筒と
した。このようにして第1表に示したような浄化剤が充
填された浄化筒をそれぞれ製作した。
A cylinder with an inner diameter of 110.1 mm and a length of 800 mm, which is made of stainless steel and has a tempered glass viewing window on the side wall of the detection agent and a perforated plate for supporting the purification agent layer at the bottom, and a fourth layer in order from the bottom. The second purifying agent is 0.32 kg (filling length 50 mm), the third layer is detecting agent 0.39 kg (filling length 40 mm), the second purifying agent is 0.32 kg (filling length 50 mm) and the first layer is 4.1 kg of the first purifying agent (filling length 265 mm) was filled into each to make a purifying cylinder. In this way, the purification tubes filled with the cleaning agent as shown in Table 1 were manufactured.

(6)浄化能力の測定 5℃のチヤンバー内に浄化筒を設置し、これに0.5〜1
%の有毒成分を含有する水素又は窒素を28.5l/min(空
筒線速度5cm/sec)で流通させ、検知剤が変色するまで
の時間、有毒成分の除去量および浄化筒出口で有毒ガス
が検出されるまでの時間を測定した。なお浄化筒出口に
おける有毒成分の検出は水銀の冷原子吸光法を原理とす
る吸光光度計(日本酸素(株)製、HD−1)を用い、こ
れによつて有毒成分が明瞭に確認しうる濃度、すなわ
ち、アルシンについては25ppm、ホスフインについては3
1ppm、ジボランについては27ppmをそれぞれの検出基準
点とした。またセレン化水素については上記の測定器に
は基準が定められていないため、浄化筒に充填したと同
じ検知剤(検知限界50ppb)を用いて出口ガスをモニタ
ーした。それぞれのテストの結果は第2表に示す。
(6) Measurement of purification capacity A purification tube was installed in the chamber at 5 ° C, and 0.5 to 1
Hydrogen or nitrogen containing 2% toxic components is circulated at 28.5 l / min (vacuum linear velocity 5 cm / sec), the time until the detection agent changes color, the amount of toxic components removed and the toxic gas at the purification cylinder outlet The time until detection was measured. To detect toxic components at the outlet of the purifying cylinder, an absorptiometer (HD-1 manufactured by Nippon Oxygen Co., Ltd.) based on the cold atomic absorption method of mercury is used, which allows the toxic components to be clearly confirmed. Concentration: 25 ppm for arsine, 3 for phosphine
The detection reference points were 1 ppm and 27 ppm for diborane. Also, for hydrogen selenide, the standard is not specified in the above measuring instruments, so the outlet gas was monitored using the same detection agent (detection limit 50 ppb) that was filled in the purification column. The results of each test are shown in Table 2.

このように本発明の排ガスの浄化筒は5℃のような低温
下においても優れた浄化能力が得られた。
As described above, the exhaust gas purifying cylinder of the present invention has an excellent purifying ability even at a low temperature such as 5 ° C.

〔比較例〕[Comparative example]

第1浄化剤と第2浄化剤を組合せて充填する代りに第1
浄化剤(CuO+Al2O3;金属の原子比M/(M+Cu)=0.0
7)のみ又は第2浄化剤(CuO+MnO2+Al2O3;金属の原
子比M/(M+Cu+Mn)=0.30、Cu/(Cu+Mn)=0.42)
のみを第1層、第2層および第4層に充填した他は実施
例と同様な浄化筒を製作し、それぞれについて実施例で
説明したと同様な条件で浄化能力を測定した。それぞれ
の結果を第3表に示す。
Instead of filling the first purifying agent and the second purifying agent in combination,
Purifying agent (CuO + Al 2 O 3 ; atomic ratio of metal M / (M + Cu) = 0.0
7) Only or second purifying agent (CuO + MnO 2 + Al 2 O 3 ; atomic ratio of metal M / (M + Cu + Mn) = 0.30, Cu / (Cu + Mn) = 0.42)
Purification cylinders similar to those of the example were manufactured except that only the first layer, the second layer, and the fourth layer were filled, and the purification ability of each was measured under the same conditions as described in the example. The respective results are shown in Table 3.

このようにいずれも本発明の浄化筒に比較し、浄化能力
は小さい。
As described above, each of them has a smaller purification capacity than the purification column of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は第1浄化剤および第2浄化剤が充填された本発
明の排ガスの浄化筒の縦断面図である。 図面の各番号は下記の如くである。 1…ガスの入口、2…ガスの出口、3…容器、4…第1
層、5…第2層、6…第3層、8…第4層、および9…
覗き窓
FIG. 1 is a vertical sectional view of an exhaust gas purifying cylinder of the present invention filled with a first purifying agent and a second purifying agent. The numbers in the drawings are as follows. 1 ... Gas inlet, 2 ... Gas outlet, 3 ... Container, 4 ... First
Layer, 5 ... Second layer, 6 ... Third layer, 8 ... Fourth layer, and 9 ...
Peep window

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 20/06 B 7202−4G B01D 53/34 ZAB ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 20/06 B 7202-4G B01D 53/34 ZAB

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガスの入口および出口を有し、有毒成分と
してアルシン、ホスフイン、ジボランおよびセレン化水
素の1種以上を含有するガスを浄化するための浄化剤を
充填してなる排ガスの浄化筒において、(1)酸化第二
銅、および(2)二酸化珪素、酸化アルミニウムおよび
酸化亜鉛からなる群から選ばれる少くとも1種の金属酸
化物、の組成物の成型体である第1浄化剤をガスの入口
側に、(1)酸化第二銅、(2)二酸化マンガン、およ
び(3)二酸化珪素、酸化アルミニウムおよび酸化亜鉛
からなる群から選ばれる少くとも一種の金属酸化物、の
組成物の成型体である第2浄化剤をガスの出口側にそれ
ぞれ充填してなることを特徴とする排ガスの浄化筒
1. An exhaust gas purifying cylinder having a gas inlet and outlet and filled with a purifying agent for purifying a gas containing one or more of arsine, phosphine, diborane and hydrogen selenide as toxic components. A first purification agent, which is a molded body of a composition of (1) cupric oxide and (2) at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide and zinc oxide. On the gas inlet side, a composition of (1) cupric oxide, (2) manganese dioxide, and (3) at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide and zinc oxide. An exhaust gas purifying cylinder characterized by being filled with a second purifying agent, which is a molded body, at each of the gas outlet sides.
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