JPH10137522A - Method for judging time to replace chemical filter - Google Patents

Method for judging time to replace chemical filter

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JPH10137522A
JPH10137522A JP8303079A JP30307996A JPH10137522A JP H10137522 A JPH10137522 A JP H10137522A JP 8303079 A JP8303079 A JP 8303079A JP 30307996 A JP30307996 A JP 30307996A JP H10137522 A JPH10137522 A JP H10137522A
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JP
Japan
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chemical filter
bypass
filter
measuring
ion exchange
Prior art date
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Application number
JP8303079A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunio Fujiwara
邦夫 藤原
Takeshi Takai
雄 高井
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To judge the time to replace a chemical filter by providing a bypass packed with the same material as that in a chemical filter to the air cleaning chemical filter using an ion exchanger and measuring the physical quantity of the material in the bypass. SOLUTION: The chemical filter consists of an air cleaning part 1 having a frame for setting a filter and a reticular part 10 and a box measuring part 2 besides the cleaning part, and the rear of the air cleaning part 1 and measuring part 2 is sucked by an exhauster through a duct. The temp. and humidity are controlled in the measuring part 2 having a measuring bypass 3. The rear of the bypass 3 ia detached from the rear wall of the measuring part 2, freely projected and opened, and the front is opened in the measuring part 2 and horizontally supported. An opening 4 is formed in the front wall of the measuring part 2 at a position corresponding to the bypass 3, and a dust removing filter 5 is laid over the front of the opening 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体産業などの
精密電子工業や医薬品製造業において、最近とみにクリ
ーンルームで用いられるようになったイオン交換体を用
いた空気清浄用ケミカルフィルターの交換時期判定方法
に関するものである。即ち、本発明は、ケミカルフィル
ターの清浄素材として用いるイオン交換体の残留交換容
量や消費交換容量等の情報により、ケミカルフィルター
を破壊することなく、交換時期を判定する方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for determining the replacement time of a chemical filter for air cleaning using an ion exchanger which has recently been used in a clean room in the precision electronics industry such as the semiconductor industry and the pharmaceutical manufacturing industry. It is about. That is, the present invention relates to a method for determining a replacement time without destroying the chemical filter based on information such as a residual exchange capacity and a consumed exchange capacity of an ion exchanger used as a clean material of the chemical filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】空気中のガス成分を除去するケミカルフ
ィルターとして、活性炭粒子や活性炭素繊維、或は、そ
れらに酸やアルカリを添着したフィルターが知られてい
る。また、担体に酸化物や金属を担持したフィルターも
知られている。一方、イオン交換体を用いたケミカルフ
ィルターは、ppbレベルのガス成分の除去率が高いば
かりでなく、被吸着物の再放出がないので、近年特に半
導体関連の業界で使用され始めた。
2. Description of the Related Art As a chemical filter for removing gas components in air, there are known activated carbon particles and activated carbon fibers, or a filter obtained by impregnating them with acid or alkali. Further, a filter in which an oxide or a metal is supported on a carrier is also known. On the other hand, a chemical filter using an ion exchanger not only has a high ppb level gas component removal rate but also has no re-emission of an adsorbed substance, and has recently begun to be used particularly in the semiconductor-related industry.

【0003】ケミカルフィルターに用いるイオン交換体
の形状としては、除去率が高く、軽量で成形加工が容易
な不織布や織布にしたものがよく使われている。イオン
交換基としては、スルホン酸基やカルボキシル基のよう
なカチオン交換基と、第四級アンモニウム基や第三級ア
ミノ基のようなアニオン交換基などが多く利用されてい
る。これらイオン交換基によるガス成分の除去機構は、
主として中和反応である。従って、このフィルターを使
用し続けるとイオン交換容量は徐々に減少する。イオン
交換容量の消費が大きくとなると、ガス成分の除去率が
悪くなり、フィルターを交換しなければならない。
[0003] As a shape of an ion exchanger used for a chemical filter, a non-woven fabric or a woven fabric which has a high removal rate, is lightweight, and is easily formed is often used. As the ion exchange group, a cation exchange group such as a sulfonic acid group and a carboxyl group, and an anion exchange group such as a quaternary ammonium group and a tertiary amino group are often used. The mechanism of removing gas components by these ion exchange groups is as follows:
It is mainly a neutralization reaction. Thus, as the filter continues to be used, the ion exchange capacity gradually decreases. If the consumption of the ion exchange capacity becomes large, the removal rate of the gas component becomes poor, and the filter must be replaced.

【0004】フィルターの交換時期については、HEP
AフィルターやULPAフィルターなど微粒子除去フィ
ルターについては圧力損失で知ることができるが、ケミ
カルフィルターはガス成分を除去対象とするので、圧力
損失等では、全く知ることができなかった。かろうじて
入口と出口の非対象ガス成分の濃度測定を行い除去性能
が低下したことを確認して交換時期を知るのみであっ
た。
[0004] Regarding the time to replace the filter, see HEP
A filter for removing fine particles such as an A filter or a ULPA filter can be known by a pressure loss, but a chemical filter is intended to remove a gas component, and thus cannot be known at all by a pressure loss or the like. Only the concentration of non-target gas components at the inlet and outlet were barely measured, and it was confirmed that the removal performance had decreased, and only the replacement time was known.

【0005】しかし、ケミカルフィルターを必要とする
ほどの環境では、除去対象ガスの濃度は極めて希薄で濃
度測定にはインピンジャーによる長時間吸引と、吸引後
の液の細心の分析が必要である。そのため、結果が出た
時には除去対象ガス成分がケミカルフィルターで除去さ
れずに長時間流出し続け、例えば半導体製品の表面を汚
染するといった事態も懸念される。さらに、微量ガス成
分のサンプリングは非常に難しく、分析値が正しくと
も、そのサンプリング地点がフィルター性能を代表して
いるか否かを知るには、何点ものサンプリングを行う必
要がある。また、このような分析は人手と手間がかか
る。
However, in an environment where a chemical filter is required, the concentration of the gas to be removed is extremely low, and measurement of the concentration requires long-term suction by an impinger and careful analysis of the liquid after suction. Therefore, when the result is obtained, there is a concern that the gas component to be removed continues to flow out for a long time without being removed by the chemical filter, thereby contaminating the surface of the semiconductor product, for example. Furthermore, it is very difficult to sample a trace gas component, and even if the analysis value is correct, it is necessary to perform a number of samplings to know whether or not the sampling point is representative of the filter performance. In addition, such an analysis takes time and labor.

【0006】ガス体の吸着機構についても、活性炭のよ
うな物理吸着とは異なり、イオン交換体による吸着は化
学吸着であるので、イオン交換容量を所定の数値に決め
ると、入口濃度から比較的簡単に寿命が算出できる。そ
こで、寿命に近づくと前述の濃度測定を行うという方法
もあるが、入口濃度が安定していることはめったにな
い。その場合、除去性能が悪くなるまで定期的にガス濃
度を分析しなければならず、前述の問題を解消したこと
にはならない。それで、一定期間使用したフィルター
は、イオン交換容量、即ちガス成分の除去能力があるに
も拘らず交換してしまうという方法もよくとられる。こ
のような方法は、省資源・省エネルギーの時代にそぐわ
ないだけでなく、コストの上昇を招く。
[0006] Also with respect to the gas adsorption mechanism, unlike physical adsorption such as activated carbon, adsorption by an ion exchanger is chemisorption. Therefore, when the ion exchange capacity is determined to a predetermined value, it is relatively simple from the inlet concentration. The life can be calculated. Therefore, there is a method of performing the above-described concentration measurement when the life is approached, but the inlet concentration is rarely stable. In that case, the gas concentration must be analyzed periodically until the removal performance deteriorates, and the above-mentioned problem is not solved. Therefore, a method is often used in which a filter used for a certain period of time is replaced despite having an ion exchange capacity, that is, an ability to remove gas components. Such a method is not suitable for the era of resource saving and energy saving, but also causes an increase in cost.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
に述べたような事情から、ケミカルフィルター前後の空
気中の微量ガス成分の濃度を分析し、間接的にフィルタ
ーの交換時期を決めるというような煩雑さを伴うことな
く、また、ケミカルフィルターを破壊したり、接触した
りすることなく、除去対象ガス成分の吸着により生ず
る、イオン交換体からなる清浄素材の物理量の変化を指
標として、直接的にしかも遅滞なく交換時期を判定する
方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to analyze the concentration of trace gas components in the air before and after a chemical filter based on the circumstances described above, and indirectly determine when to replace the filter. Without such complication and without breaking or contacting the chemical filter, the change in the physical quantity of the clean material consisting of the ion exchanger caused by the adsorption of the gas component to be removed is directly used as an index. It is an object of the present invention to provide a method for judging the replacement time in a timely manner without delay.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明者ら
の鋭意研究の結果、以下の本発明により達成された。即
ち、本発明は、(1)イオン交換体を用いた空気清浄用
ケミカルフィルターに該ケミカルフィルターと同一の素
材を充填したバイパスを設け、該バイパス内の素材の物
理量を測定することにより、該ケミカルフィルターの交
換時期を判定することを特徴とするケミカルフィルター
の交換時期判定方法、(2)前記バイパス内の素材の測
定対象となる物理量が重量、含水率、電気抵抗および高
周波インピーダンスより選ばれたものである(1)記載
の方法、(3)前記バイパスに充填した素材のイオン交
換容量消費速度が空気清浄用ケミカルフィルターのイオ
ン交換容量消費速度と同一である(1)、(2)記載の
方法、
The above objects have been achieved by the present invention as a result of the inventors' earnest studies. That is, the present invention provides (1) an air-purifying chemical filter using an ion exchanger, a bypass filled with the same material as the chemical filter, and measuring the physical quantity of the material in the bypass to obtain the chemical. A method for determining a time for replacing a chemical filter, wherein a time for replacing the filter is determined; (2) a physical quantity to be measured for the material in the bypass is selected from weight, water content, electric resistance, and high-frequency impedance (3) The method according to (1) or (2), wherein the consumption rate of the ion exchange capacity of the material filled in the bypass is the same as the consumption rate of the ion exchange capacity of the chemical filter for air cleaning. ,

【0009】(4)前記空気清浄用ケミカルフィルター
が放射線グラフト重合法により製造されたものである
(1)〜(3)のいずれか1つに記載の方法、(5)前
記ケミカルフィルターは単繊維、単繊維の集合体、それ
らの加工品である織布・不織布やさらにその成形加工
品、粉末・粒子、それらの加工品、膜、中空糸膜それら
の加工品、発泡体などの空隙性材料やその加工品より選
ばれたものである(1)〜(4)のいずれか1つに記載
の方法、(6)前記バイパス内の素材が温度および湿度
の管理された空間に置かれたものである(1)〜(5)
のいずれか1つに記載の方法、及び、(7)前記バイパ
ス内の素材の上流にイオン交換体でないフィルターを設
置した(1)〜(6)のいずれか1つに記載の方法であ
る。
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the chemical filter for air cleaning is produced by a radiation graft polymerization method. (5) The chemical filter is a single fiber. , Monofilament aggregates, processed products such as woven and non-woven fabrics, and further processed products, powders and particles, processed products, membranes, hollow fiber membranes, processed products, and porous materials such as foams (1) The method according to any one of (1) to (4), wherein the material in the bypass is placed in a space where temperature and humidity are controlled. (1) to (5)
And (7) the method according to any one of (1) to (6), wherein a filter that is not an ion exchanger is installed upstream of the material in the bypass.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明は、イオン交換体の重量、
含水率、電気抵抗、高周波インピーダンス等の物理量が
化学吸着したガス成分の量により変化するという知見を
得てなされたものである。イオン交換体を用いた空気清
浄用ケミカルフィルターによるガス成分の除去は、化学
吸着であるため、吸着量の増加に伴い、重量、含水率、
電気的性質など種々の物性変化が起こる。この物性変化
の主たる要因は吸着水分量の変化である。上記のような
物性変化を実際に使用しているケミカルフィルターにつ
いて測定し、その結果により交換時期を判定することも
想定されるが、ケミカルフィルターの実際の設置場所
は、配管や壁面などに強固に取り付けられ、さらにフィ
ルターとフィルターの接合部やダクトとフィルター部の
接合部にはシール材が用いられ、空気の漏洩が生じない
ように対策が施されていて、フィルターの集合体やフィ
ルター個々の重量変化を監視することは、究めて困難で
ある。従って、斯かる手法の採用は困難である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining the weight of an ion exchanger,
This is based on the knowledge that physical quantities such as water content, electric resistance, and high-frequency impedance change depending on the amount of chemically adsorbed gas components. Removal of gas components by a chemical filter for air cleaning using an ion exchanger is a chemical adsorption, so the weight, water content,
Various physical property changes such as electrical properties occur. The main factor of this change in physical properties is a change in the amount of adsorbed moisture. It is also conceivable to measure the change in physical properties as described above for the chemical filter actually used, and determine the replacement time based on the results.However, the actual installation location of the chemical filter is firmly attached to pipes and walls. The seal is used at the joint between the filter and the filter or between the filter and the duct, and measures are taken to prevent air leakage. Monitoring change is extremely difficult. Therefore, it is difficult to adopt such a method.

【0011】また、重量以外の物性の測定についても、
測定装置をクリーンルームのような管理された空間に常
設することは、ケミカルフィルターの形状やスペースが
限定されるため、装置がコンパクトであるとはいえ常時
測定することは困難である。本発明においては、上記の
事情から、少なくともイオン交換体を用いた空気清浄用
ケミカルフィルターの清浄対象空気流内に、前記清浄素
材に同一の素材を充填する測定カラムを設けたものであ
り、この測定カラムに清浄対象空気を通過させることに
より、空気中の除去対象ガス成分を清浄素材(イオン交
換体)に吸着させ、この吸着に起因して生ずる物理量の
変化を情報としてケミカルフィルターの交換時期を迅速
かつ的確に判定するものである。このような測定カラム
の設置は、比較的小容積の空間になされるので、温度、
湿度等の環境条件のコントロールや計測機器を併設した
りすることが容易になり、安定して連続または不連続の
測定ができることになる。イオン交換体を用いたケミカ
ルフィルターが除去対象ガスを化学吸着することにより
引き起こす物性変化の主たる要因は、吸着水分量の変化
である。本発明において、前記ケミカルフィルターに吸
着されるガスとしては、アンモニア、トリメチルアミン
などの塩基性ガス、塩化水素、フッ化水素、硝酸などの
酸性ガスなどがある。
[0011] Further, regarding the measurement of physical properties other than weight,
When the measuring device is permanently installed in a controlled space such as a clean room, the shape and space of the chemical filter are limited, so that it is difficult to always measure even though the device is compact. In the present invention, in view of the above circumstances, at least in the air stream to be cleaned of the chemical filter for air cleaning using an ion exchanger, a measurement column for filling the same material into the clean material is provided. By passing the air to be cleaned through the measurement column, the gas component to be removed from the air is adsorbed on the clean material (ion exchanger), and the change in the physical quantity resulting from this adsorption is used as information to determine the timing for replacing the chemical filter. A quick and accurate determination is made. Since the installation of such a measuring column is performed in a space having a relatively small volume, temperature,
It becomes easy to control environmental conditions such as humidity and to attach a measuring device, so that continuous or discontinuous measurement can be performed stably. The main factor of the physical property change caused by the chemical adsorption of the gas to be removed by the chemical filter using the ion exchanger is a change in the amount of adsorbed moisture. In the present invention, the gas adsorbed on the chemical filter includes a basic gas such as ammonia and trimethylamine, and an acidic gas such as hydrogen chloride, hydrogen fluoride and nitric acid.

【0012】以下において、種々の物性変化を、例え
ば、イオン交換基として代表的なスルホン酸基を有する
強酸性カチオン交換体からなる繊維物を用い、対象ガス
としてアンモニアを吸着する場合について説明する。ス
ルホン酸基を有する強酸性カチオン交換体とアンモニア
との反応は次式で示される。 R−SO3 H+NH3 → R−SO3 NH4 この式に示すとおり、スルホン酸基を有する強酸性カチ
オン交換体にアンモニアが吸着すると、スルホン酸基に
アンモニアが結合してアンモニアの分子量17に相当す
る重量の増加が起こると考えられる。事実、アンモニア
吸着前後の重量変化を乾燥状態で調べると、あらかじめ
イオン交換容量より計算した重量増加と一致することが
認められる。
In the following, various changes in physical properties will be described, for example, in the case of using a fibrous material composed of a strongly acidic cation exchanger having a typical sulfonic acid group as an ion exchange group and adsorbing ammonia as a target gas. The reaction between the strongly acidic cation exchanger having a sulfonic acid group and ammonia is represented by the following formula. R-SO 3 H + NH 3 → R-SO 3 NH 4 As shown in this formula, when ammonia is adsorbed on the strongly acidic cation exchanger having a sulfonic acid group, the ammonia is bonded to the sulfonic acid group and corresponds to a molecular weight of ammonia of 17. It is believed that an increase in weight occurs. In fact, when a change in weight before and after ammonia adsorption is examined in a dry state, it is recognized that the change corresponds to the weight increase calculated in advance from the ion exchange capacity.

【0013】しかし、通常の温度、湿度の条件下におい
ては、アンモニアを吸着するとかえって重量が減少する
という逆の現象を現わすことが判明した。このような現
象を踏まえ、一定のイオン交換容量を有するスルホン酸
型強酸性カチオン交換体からなる不織布の恒温、恒湿の
条件下におけるアンモニア吸着量とそれに伴う重量変化
を測定すると、残留イオン交換容量と重量の間に図1に
示す関係のあることが認められた。即ち、図1から、未
使用のスルホン酸型強酸性カチオン交換体からなる不織
布の重量は、アンモニア吸着後の重量に比べて10%以
上も重いことが判る。この現象は、図2に示すようなモ
デルを考えると理解が容易になる。このモデルは、空気
中における、強酸性カチオン交換体のイオン交換基であ
るスルホン酸基と水分子との関係をアンモニアが吸着し
た場合と吸着しない場合について示したものであり、ア
ンモニアが吸着しない状態においては、スルホン酸基の
周りに比較的強固に吸着した結合水の層(ゾーンI)が
あり、その外側にさらに弱く吸着した付着水の層(ゾー
ンIII)がある。そして結合水の層(ゾーンI)と付着
水の層(ゾーンIII)との間に中間層(ゾーンII)を考
えることもできる。付着水の量は、空気中の温度、湿度
によって容易に変化する。
However, it has been found that under normal conditions of temperature and humidity, the opposite phenomenon that the weight is reduced instead of adsorbing ammonia appears. Based on these phenomena, the amount of ammonia adsorbed under non-uniform temperature and humidity conditions of a non-woven fabric consisting of a sulfonic acid type strongly acidic cation exchanger having a certain ion exchange capacity and the accompanying weight change were measured. It has been recognized that there is a relationship shown in FIG. That is, it can be seen from FIG. 1 that the weight of the unused nonwoven fabric made of the sulfonic acid type strongly acidic cation exchanger is 10% or more heavier than the weight after adsorption of ammonia. This phenomenon can be easily understood by considering a model as shown in FIG. This model shows the relationship between the sulfonic acid group, which is the ion exchange group of the strongly acidic cation exchanger, and the water molecule in the case of the case where ammonia is adsorbed and the case where ammonia is not adsorbed. In, there is a layer of bound water relatively strongly adsorbed around the sulfonic acid group (Zone I), and a layer of adhered water (Zone III) adsorbed more weakly outside. An intermediate layer (Zone II) can also be considered between the layer of bound water (Zone I) and the layer of attached water (Zone III). The amount of the attached water easily changes depending on the temperature and humidity in the air.

【0014】一方、アンモニア等のガスが吸着すると結
合水は減少し、その程度は吸着量によって変化する。ま
た、水は誘電率が高いので電気抵抗などの電気的性質も
アンモニア等の吸着量によって変化する。したがって、
直流抵抗もある条件では使用可能であるが、特に高周波
インピーダンスは含水率との相関性が高い。なお、ここ
で高周波インピーダンスと一括して示したものの内には
インピーダンス関連パラメーター、即ち、インピーダン
スの絶対値、インダクタンス、容量、損失係数、Q(Qu
ality factor)、リアクタンスおよび位相角θ等のいずれ
かを意味している。以上のような物性変化、即ち、重量
変化、含水率や電気抵抗などの変化を、イオン交換容量
の残交換容量を知るのに利用するには、恒温・恒湿の空
間が必要であるが、測定カラムは小型のものなので、温
度・湿度をコントロールすることは容易である。なお、
半導体産業等のクリーンルームは温度・湿度が常に一定
にコントロールされているので、測定カラムをその中に
置けば特に温度・湿度をコントロールする必要がない場
合が多い。
On the other hand, when a gas such as ammonia is adsorbed, the amount of bound water is reduced, and the extent varies depending on the amount of adsorption. In addition, since water has a high dielectric constant, electric properties such as electric resistance also change depending on the amount of adsorption of ammonia or the like. Therefore,
Although DC resistance can be used under certain conditions, particularly high-frequency impedance has a high correlation with water content. Here, the parameters related to impedance, that is, the absolute value of impedance, inductance, capacity, loss coefficient, Q (Qu
quality factor), reactance, phase angle θ, and the like. To use the above physical property changes, that is, weight changes, changes in water content and electrical resistance, to know the remaining exchange capacity of the ion exchange capacity, a constant temperature and constant humidity space is required. Since the measurement column is small, it is easy to control the temperature and humidity. In addition,
In a clean room in the semiconductor industry or the like, the temperature and humidity are constantly controlled at a constant level. Therefore, it is often unnecessary to control the temperature and humidity if a measuring column is placed in the room.

【0015】ケミカルフィルター素材のイオン交換容量
の消費量を知り、これにより交換時期を判定するには、
ケミカルフィルター素材のイオン交換容量の消費速度
が、測定カラムに充填した同素材のイオン交換容量の消
費速度に一致しなくてはならない。ケミカルフィルター
の面風速と同一の面風速となるよう測定カラム内に平膜
を設置してもよいし、のり巻状にしたものを設置しても
よい。特に、高周波インピーダンスによりケミカルフィ
ルター素材のイオン交換容量の消費量を知る場合には、
測定セル内にのり巻状にしたものを充填した方が、測定
端子を十分に囲繞するので好ましく、また、近赤外水分
計による場合には、近赤外線の反射を利用するので、平
膜状のものを充填することが好ましい。被清浄空気の中
に混在する微粒子などが、測定カラムに充填した清浄素
材に付着すると着色や重量増加をもたらして、イオン交
換容量消費量の測定結果に誤差を与え、誤った判定をも
たらすことになるので、前記測定カラム内清浄素材の上
流にケミカルフィルター以外の前記微粒子等の除塵用フ
ィルターを設置すると、より精度の高い測定結果が得ら
れるので好ましい。
In order to know the consumption amount of the ion exchange capacity of the chemical filter material and determine the replacement time based on the consumption amount,
The consumption rate of the ion exchange capacity of the chemical filter material must match the consumption rate of the ion exchange capacity of the same material packed in the measurement column. A flat membrane may be installed in the measurement column so that the surface wind speed becomes the same as the surface wind speed of the chemical filter, or a spirally wound filter may be installed. In particular, when knowing the consumption of ion exchange capacity of the chemical filter material by high frequency impedance,
It is preferable to fill the measurement cell with a rolled-up material because it sufficiently surrounds the measurement terminal, and in the case of using a near-infrared moisture meter, the reflection of near-infrared light is used. Is preferably filled. If fine particles and the like mixed in the air to be cleaned adhere to the clean material packed in the measurement column, it will cause coloring and increase in weight, causing errors in the measurement results of the ion exchange capacity consumption, resulting in incorrect judgment. Therefore, it is preferable to install a filter for removing the fine particles and the like other than the chemical filter upstream of the cleaning material in the measurement column, since a more accurate measurement result can be obtained.

【0016】ケミカルフィルターに用いるイオン交換体
からなる素材の形状としては、単繊維、単繊維の集合
体、それらの加工品である織布・不織布あるいはその成
形加工品、粉末・粒子、それらの加工品、膜、中空糸膜
それらの加工品、発泡体などの空隙性材料やその加工品
が挙げられるが、いづれの形状のものでも用いることが
できる。また、イオン交換体の母体の構造については、
放射線グラフト重合法よって製造したものは、通常の重
合法によって製造したイオン交換体の母体のように架橋
構造を持たないので、イオン交換基へのガス成分の吸着
や温度・湿度の変化に伴い水分子の吸・脱着がより速や
かに起こり、ケミカルフィルターの素材としては最適で
ある。
The material of the ion exchanger used for the chemical filter may be in the form of a single fiber, an aggregate of single fibers, a woven or non-woven fabric which is a processed product thereof, a processed product thereof, a powder or a particle, and a processing thereof. Products, membranes, hollow fiber membranes, processed products thereof, and porous materials such as foams and processed products thereof can be used, but any shape can be used. Also, regarding the structure of the base of the ion exchanger,
The product produced by the radiation graft polymerization method does not have a crosslinked structure unlike the base of the ion exchanger produced by the ordinary polymerization method, so water is absorbed due to the adsorption of gas components to the ion exchange group and changes in temperature and humidity. The absorption and desorption of molecules occur more quickly, making it ideal as a material for chemical filters.

【0017】グラフト重合体は、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアクリロニトリルなどのポリオレ
フィンやハロゲン化ポリオレフィンなどの幹ポリマーと
メタクリル酸グリシジル、アクリル酸、スチレンスルホ
ン酸等の枝ポリマーとの共重合体が挙げられる。このよ
うなグラフト共重合体は、具体的には放射線グラフト重
合法により製造されるものが好ましい。放射線グラフト
重合法に用いられる放射線としては、電子線やγ線が好
ましく、電子線やγ線により処理された幹ポリマーは公
知の方法により、枝ポリマーとなるコモノマーとグラフ
ト重合反応に供されるが、好ましくは電子線やγ線処理
された幹ポリマーをコモノマー溶液に浸漬して反応させ
ることが挙げられる。このグラフト重合反応の条件、例
えば、温度、コモノマーの溶液における溶剤の種類、コ
モノマーの濃度、反応時間等は適宜選定される。また、
グラフト率は前記反応条件等を選定することにより適宜
選定され得るが、通常20〜300%の範囲である。ま
た、得られた共重合体にイオン交換基を形成する反応
は、従来公知の方法を適宜用いることができる。
The graft polymer is, for example, polyethylene,
Examples include copolymers of a backbone polymer such as polyolefin such as polypropylene and polyacrylonitrile and a halogenated polyolefin and a branch polymer such as glycidyl methacrylate, acrylic acid and styrene sulfonic acid. Specifically, such a graft copolymer is preferably produced by a radiation graft polymerization method. The radiation used in the radiation graft polymerization method is preferably an electron beam or γ-ray, and the stem polymer treated with the electron beam or γ-ray is subjected to a graft polymerization reaction with a comonomer to be a branch polymer by a known method. Preferably, the electron beam or γ-ray-treated stem polymer is immersed in a comonomer solution to cause a reaction. Conditions for the graft polymerization reaction, for example, temperature, type of solvent in a comonomer solution, comonomer concentration, reaction time, and the like are appropriately selected. Also,
The graft ratio can be appropriately selected by selecting the above reaction conditions and the like, but is usually in the range of 20 to 300%. In addition, the reaction for forming an ion exchange group in the obtained copolymer can be appropriately performed by a conventionally known method.

【0018】ケミカルフィルターに用いるイオン交換体
の種類としては、交換基がスルホン酸基の強酸性カチオ
ン交換体、カルボキシル基の弱酸性カチオン交換体、第
四級アンモニウム基の強塩基性アニオン交換体および第
三級、第二級、あるいは第一級アミノ基の弱塩基性アニ
オン交換体の他に、両性イオン交換体、中酸性カチオン
交換体、中塩基性アニオン交換体等が挙げられ、その
他、ガス成分を吸着できるイオン交換体で、液状以外の
ものであれば、如何なる種類のものでも適用できる。
The types of ion exchangers used in the chemical filter include a strongly acidic cation exchanger having a sulfonic acid group as an exchange group, a weakly acidic cation exchanger having a carboxyl group, a strongly basic anion exchanger having a quaternary ammonium group, and Tertiary, secondary, or in addition to the weakly basic anion exchanger of the primary amino group, amphoteric ion exchangers, medium acidic cation exchangers, medium basic anion exchangers, and the like, other, gas Any type of ion exchanger capable of adsorbing components other than liquid can be used.

【0019】また図3に、本発明のケミカルフィルター
の交換時期判定方法を適用するためのケミカルフィルタ
ーユニット装置の一例を示す。図3に示す装置は、フィ
ルターをセットするための図示しない枠と網目構造部分
10を有する空気清浄部1と、空気清浄部1の側部に設
けるボックス型の測定部2からなり、空気清浄部1と測
定部2の後方は、図示しないダクトを介して排風機によ
り吸気されている。測定部2内は、温度、湿度のコント
ロールができるようになっていて、測定バイパス部3を
有している。測定バイパス部3は、後方部を測定部2の
後壁から取り外し自在に突出して開口し、前方部を測定
部2内に開口して、水平状に支持される。測定部2の前
壁には、測定バイパス部3の位置に相当して開口4があ
り、この開口4の前面には除塵用フィルター5が張られ
ている。 測定バイパス部3内には、図4に示すよう
に、長径方向にのり巻状に巻いた試験片7等が充填さ
れ、測定器8に接続する測定端子9を前記後方部の開口
を通して試験片7に挿入セットされている。
FIG. 3 shows an example of a chemical filter unit device to which the method for judging the replacement time of a chemical filter according to the present invention is applied. The apparatus shown in FIG. 3 includes an air purifying section 1 having a frame (not shown) for setting a filter and a mesh structure section 10, and a box-type measuring section 2 provided on a side of the air purifying section 1. 1 and the rear of the measuring unit 2 are sucked by a blower through a duct (not shown). The inside of the measuring section 2 can be controlled for temperature and humidity, and has a measuring bypass section 3. The measurement bypass unit 3 has a rear portion that is detachably protruded from the rear wall of the measurement unit 2 and opens, and a front portion that opens in the measurement unit 2 and is supported horizontally. On the front wall of the measuring section 2, there is an opening 4 corresponding to the position of the measuring bypass section 3, and a dust removing filter 5 is provided on the front surface of the opening 4. As shown in FIG. 4, the measurement bypass section 3 is filled with a test piece 7 or the like which is wound in a long diameter direction and a measurement terminal 9 connected to a measuring instrument 8 is passed through the opening in the rear part. 7 is set.

【0020】[0020]

【実施例】以下本発明を実施例について説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。 強酸性カチオン交換繊維不織布の製造 目付50g/m2 、厚み0.4mm、繊維径約20μm
のポリエチレン製不織布を窒素雰囲気で電子線(1Me
V,1mA)を100kGy照射した。次いで、この不
織布をメタクリル酸グリシジル溶液に浸漬し、グラフト
重合反応を行いグラフト率148%の不織布とした。こ
の不織布をさらに、亜硫酸ナトリウム水溶液で処理して
スルホン化し、塩酸で再生後乾燥したところ、中性塩分
解容量が2.8meq/gの強酸性カチオン交換不織布
(以下、単に不織布ともいう)ができた。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Manufacture of strongly acidic cation exchange fiber non-woven fabric Weight per unit area: 50 g / m 2 , thickness: 0.4 mm, fiber diameter: about 20 μm
Electron beam (1 Me)
V, 1 mA) was irradiated at 100 kGy. Next, this nonwoven fabric was immersed in a glycidyl methacrylate solution and subjected to a graft polymerization reaction to obtain a nonwoven fabric having a graft ratio of 148%. The nonwoven fabric was further treated with an aqueous sodium sulfite solution to be sulfonated, regenerated with hydrochloric acid, and then dried. As a result, a strongly acidic cation exchange nonwoven fabric having a neutral salt decomposition capacity of 2.8 meq / g (hereinafter simply referred to as nonwoven fabric) was obtained. Was.

【0021】アンンモニアの流通試験 図3に示す装置により、上記で得た強酸性カチオン交換
不織布を用いてアンモニアの流通試験を行なった。上記
装置において、空気清浄部1の図示しない枠と網目構造
10の部所に、同部所のサイズ(30cm×20cm)
に合わせて切断した上記強酸性カチオン交換不織布6を
張りつけ固定し、前記不織布を6cm×4cmに切断し
て長径方向にのり巻状に巻いた試験片7を測定バイパス
部3内に充填し、図4に示すように、測定器8に接続す
る高周波インピーダンスの測定端子9を前記後方部の開
口を通して試験片7に挿入セットし、測定部2内の温度
を23℃、湿度を55%のコントロールして、アンモニ
アの濃度0.1ppmのアンモニア混合空気を空気清浄
部1と測定部2にそれぞれ前記不織布6、除塵用フィル
ター5を通して通気させながら測定器8で高周波インピ
ーダンスの連続測定を行なった。なお図示してはいない
が、空気清浄部1の不織布6の手前には、測定バイパス
部3の開口4に設けたものと同一素材の除塵用フィルタ
ーを設けることは、当然行われた。
A flow test of ammonia The flow test of ammonia was performed using the strongly acidic cation-exchange nonwoven fabric obtained above with the apparatus shown in FIG. In the above device, the size of the frame (30 cm × 20 cm) is placed on the frame (not shown) of the air cleaning unit 1 and the network structure 10.
The strongly acidic cation exchange non-woven fabric 6 cut in accordance with the above is stuck and fixed, the non-woven fabric is cut into 6 cm × 4 cm, and a test piece 7 wound in a longitudinal direction and wound into a roll is filled in the measurement bypass portion 3. As shown in FIG. 4, a high-frequency impedance measuring terminal 9 connected to the measuring instrument 8 is inserted into the test piece 7 through the rear opening, and the temperature in the measuring section 2 is controlled at 23 ° C. and the humidity is controlled at 55%. Then, a high frequency impedance was continuously measured by the measuring device 8 while passing the ammonia mixed air having an ammonia concentration of 0.1 ppm through the nonwoven fabric 6 and the dust removing filter 5 through the air cleaning section 1 and the measuring section 2 respectively. Although not shown, a dust filter made of the same material as that provided in the opening 4 of the measurement bypass unit 3 was naturally provided in front of the nonwoven fabric 6 of the air cleaning unit 1.

【0022】予め、前記不織布6については、温度を2
3℃、湿度を55%とした環境下で、アンモニアの吸着
による消費イオン交換容量と高周波インピーダンスの値
との関係を表わす検量線を作成しておき、高周波インピ
ーダンスの値が、消費イオン交換容量70%に対応する
値を指示した時点でアンモニア混合空気の通気を停止し
て、直ちにフィルターを分解し湿式分析により消費イオ
ン交換容量を測定したところ、73%という高周波イン
ピーダンスによる値70%とほぼ対応した値が得られ
た。このことから、測定カラムにより与えられる情報に
よりケミカルフィルターの交換時期を的確に判定できる
ことが知られた。
The temperature of the non-woven fabric 6 was previously set at 2
In an environment of 3 ° C. and a humidity of 55%, a calibration curve representing the relationship between the consumed ion exchange capacity due to the adsorption of ammonia and the value of the high-frequency impedance is prepared. When the value corresponding to% was indicated, the ventilation of the ammonia mixed air was stopped, the filter was immediately disassembled, and the consumed ion exchange capacity was measured by wet analysis. The value was obtained. From this, it was known that the time to replace the chemical filter can be accurately determined based on the information provided by the measurement column.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、イオン交換体を清浄素
材として用いるケミカルフィルターの清浄対象空気流内
に、この清浄素材に同一の素材を試験片として充填する
測定カラムを設けたことにより、環境の影響を受けるこ
となく、通気による前記測定カラム内素材の消費又は残
留イオン交換容量を、重量、含水率、電気抵抗或は高周
波インピーダンス等の物理量を測定することにより容易
に知ることができ、この情報により、的確で迅速なケミ
カルフィルターの交換時期の判定をもたらすので、従来
のように、使用中のフィルターの入口、出口の微量ガス
成分の濃度測定を度々行なうとか、使用中ケミカルフィ
ルターの一部採取により、消費又は残留イオン交換容量
の測定を度々行なう等の手法に伴う煩雑さや非即応性を
排し、ケミカルフィルターの使用を合理的にし、作業性
を大きく改善する。
According to the present invention, by providing a measurement column for filling the same material as a test piece into the air stream to be cleaned of a chemical filter using an ion exchanger as a cleaning material, Without being affected by the environment, consumption or residual ion exchange capacity of the material in the measurement column by aeration can be easily known by measuring physical quantities such as weight, water content, electric resistance or high-frequency impedance, This information can be used to accurately and quickly determine when to replace the chemical filter, so that the concentration of trace gas components at the inlet and outlet of the filter in use is frequently measured, or the chemical filter in use is not used. Partial sampling eliminates the complexity and non-responsiveness associated with techniques such as frequent measurement of consumption or residual ion exchange capacity. The rational use of Luther, greatly improves the workability.

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

【図1】スルホン酸基を有する強酸性カチオン交換不織
布のアンモニア吸着量と重量変化の関係を示すグラフで
ある。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the ammonia adsorption amount and the weight change of a strongly acidic cation exchange nonwoven fabric having a sulfonic acid group.

【図2】空気中における、強酸性イオン交換体のイオン
交換基であるスルホン酸基と水分子との関係を、アンモ
ニアが吸着した場合と吸着しない場合について示したモ
デルである。
FIG. 2 is a model showing the relationship between a sulfonic acid group, which is an ion exchange group of a strongly acidic ion exchanger, and a water molecule in air, when ammonia is adsorbed and when it is not adsorbed.

【図3】本発明の実施例に用いたケミカルフィルターユ
ニット装置の1例を示す図面である。
FIG. 3 is a drawing showing an example of a chemical filter unit device used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例に用いる試験装置において、測
定バイパス部によるイオン交換不織布のイオン交換容量
の変化を測定する一態様を説明する図面である。
FIG. 4 is a drawing for explaining one mode of measuring a change in ion exchange capacity of an ion exchange nonwoven fabric by a measurement bypass unit in a test apparatus used in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気清浄部 2 測定部 3 測定バイパス部 4 開口 5 除塵用フィルター 6 強酸性カチオン交換不織布 7 試験片 8 測定器 9 測定端子 10 網目構造部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air purification part 2 Measurement part 3 Measurement bypass part 4 Opening 5 Dust removal filter 6 Strong acid cation exchange nonwoven fabric 7 Test piece 8 Measuring instrument 9 Measurement terminal 10 Network structure

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン交換体を用いた空気清浄用ケミカ
ルフィルターに該ケミカルフィルターと同一の素材を充
填したバイパスを設け、該バイパス内の素材の物理量を
測定することにより、該ケミカルフィルターの交換時期
を判定することを特徴とするケミカルフィルターの交換
時期判定方法。
1. A chemical filter for cleaning air using an ion exchanger, a bypass filled with the same material as the chemical filter is provided, and the physical quantity of the material in the bypass is measured to determine when to replace the chemical filter. A method for determining the timing of replacing a chemical filter, comprising:
【請求項2】 前記バイパス内の素材の測定対象となる
物理量が重量、含水率、電気抵抗および高周波インピー
ダンスより選ばれたものである請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the physical quantity to be measured for the material in the bypass is selected from weight, moisture content, electric resistance, and high-frequency impedance.
【請求項3】 前記バイパスに充填した素材のイオン交
換容量消費速度が空気清浄用ケミカルフィルターのイオ
ン交換容量消費速度と同一である請求項1又は2記載の
方法。
3. The method according to claim 1, wherein the consumption rate of the ion exchange capacity of the material filled in the bypass is the same as the consumption rate of the ion exchange capacity of the chemical filter for air cleaning.
【請求項4】 前記空気清浄用ケミカルフィルターが放
射線グラフト重合法により製造されたものである請求項
1〜3のいずれか1項に記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the chemical filter for air cleaning is produced by a radiation graft polymerization method.
【請求項5】 前記ケミカルフィルターは単繊維、単繊
維の集合体、それらの加工品である織布・不織布やさら
にその成形加工品、粉末・粒子、それらの加工品、膜、
中空糸膜それらの加工品、発泡体などの空隙性材料やそ
の加工品より選ばれたものである請求項1〜4のいずれ
か1項に記載の方法。
5. The chemical filter is a single fiber, an aggregate of single fibers, a woven or non-woven fabric which is a processed product thereof, a molded product thereof, a powder / particle, a processed product thereof, a membrane,
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane is selected from a processed product thereof, a porous material such as a foam, and a processed product thereof.
【請求項6】 前記バイパス内の素材が温度および湿度
の管理された空間に置かれたものである請求項1〜5の
いずれか1項に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the material in the bypass is placed in a space where temperature and humidity are controlled.
【請求項7】 前記バイパス内の素材の上流にイオン交
換体でないフィルターを設置した請求項1〜6のいずれ
か1項に記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein a filter that is not an ion exchanger is provided upstream of the material in the bypass.
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