JPH10174838A - ケミカルフィルター - Google Patents

ケミカルフィルター

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JPH10174838A
JPH10174838A JP8348710A JP34871096A JPH10174838A JP H10174838 A JPH10174838 A JP H10174838A JP 8348710 A JP8348710 A JP 8348710A JP 34871096 A JP34871096 A JP 34871096A JP H10174838 A JPH10174838 A JP H10174838A
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ion
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和夫 岩木
Mari Katsumine
万里 勝峰
Kunio Fujiwara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ケミカルフィルターが使用できる環境の相対湿
度を下げることにより、湿度の管理を緩和すると共に処
理効率を向上させ、かつ処理環境の微生物の繁殖を効果
的に防止することができるケミカルフィルターを提供す
ること。 【解決手段】少なくともイオン交換体を含むイオン交換
体ケミカルフィルター材および該イオン交換体ケミカル
フィルター材を使用する環境を相対湿度20%以上に制
御する手段を具備したことを特徴とするケミカルフィル
ター。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
ルームに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に関するものである。
【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、またそれ
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。その他の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。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
連業界で使用され始めた。
【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、軽量で成型加工が容易な
不織布や織布にしたものがよく使われている。イオン交
換基はスルホン酸やカルボキシル基などのカチオン交換
基、四級アンモニウム基、三級アミノ基などのアニオン
交換基などが利用されている。空気中のガス成分の多く
は、炭化水素系の中性ガスを除き、水に溶解し酸性やア
ルカリ性を示す。イオン交換基による空気中のガス成分
の除去機構は水中で使用する場合と同じように水が関与
した中和反応であると主に考えられている。即ち、酸化
イオウ等の酸性ガスはアニオンとなり、アニオン交換繊
維に吸着され、アンモニア等の塩基性ガスはカチオンと
なりカチオン交換繊維に吸着される。
【0004】従って、ケミカルフィルターの使用環境で
は、十分な水、即ち湿度が必要である。これがないと、
十分な除去率、交換容量利用率の向上は望めず、相対湿
度を通常、50%以上に管理する必要がある。これま
で、クリーンルームへの外気取り入れラインに湿式スク
ラバーを設け、外気中のガス成分や粒子を洗浄除去する
例があり、その下流に設置したケミカルフィルターに十
分な湿度を有する空気が流入している場合があった。し
かし、この例はたまたま高湿度の空気がケミカルフィル
ターに流入したにすぎず、ケミカルフィルターの性能向
上を意図したものではなかった。それは、例えば、湿式
スクラバーに使用する水の管理が十分でないことにも表
れている。塩類濃度の高い水道水を用いた場合、その飛
沫がケミカルフィルターに流入し、イオン交換容量を不
経済に消費したり、溜まり水や水蒸気の凝縮部にカビ等
の微生物類が成育し、ケミカルフィルターに入り込み圧
力損失が上昇するなどの問題点が指摘されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ケミカルフ
ィルターが使用できる環境の相対湿度を下げることによ
り、湿度の管理を緩和すると共に処理効率を向上させ、
かつ処理環境の微生物の繁殖を効果的に防止することが
できるケミカルフィルターを提供することを課題とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともイ
オン交換体を含むイオン交換体ケミカルフィルター材お
よび該イオン交換体ケミカルフィルター材を使用する環
境を相対湿度20%以上に制御する手段を具備したこと
を特徴とするケミカルフィルターである。本発明はケミ
カルフィルターによる処理環境の相対湿度を20%以上
に制御するとイオン交換体ケミカルフィルター材の処理
効率が極めて向上することを見出したものである。
【0007】即ち、相対湿度が20%以上でないと、該
フィルター材の吸着容量が小さく、交換容量利用率が小
さくなる。相対湿度20%という数値はかなり小さい値
であり、半導体工場のように管理された空間ではほとん
ど20%以上に制御されていることから、相対湿度の管
理はほとんど必要ないかまたは極めて容易である。ま
た、冬場に外気を取り入れる場合や工場内の特殊な空間
等が問題となるが、この場合も従来に比べ相対湿度の管
理は容易である。
【0008】本発明に使用されるイオン交換体は、従来
公知のカチオン交換体およびアニオン交換体を用いるこ
とができる。また、イオン交換体ケミカルフィルター材
は、カチオン交換体およびアニオン交換体の中の少なく
とも1種を単独または組み合わせて用いることができ
る。各々のイオン交換体のイオン交換基自体は従来公知
のものが使用され、例えば、カチオン交換基としてはス
ルホン酸やカルボキシル基などの、アニオン交換基とし
ては四級アンモニウム基、三級アミノ基などが挙げられ
る。
【0009】本発明において、特に好ましいイオン交換
体は、イオン交換基の周りに水分子を十分吸着できる空
間が形成されるようにイオン交換基が担体樹脂に連結さ
れたものである。担体樹脂としては、グラフト共重合体
が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオ
レフィン等の幹ポリマーとポリメタクリル酸グリシジル
(GMA)、ポリアクリル酸、ポリスチレン等の枝ポリ
マーとのグラフト共重合体が挙げられる。ポリアクリル
酸は、イオン交換基を有するモノマーを重合させたもの
であり、GMAやスチレンはグラフト重合の後でイオン
交換基を導入できるモノマーである。枝ポリマーは、グ
リシジル基等の例えば、亜硫酸塩と反応してイオン交換
基であるスルホン酸を形成可能な官能基を有したものが
好ましい。また、スチレンを濃硫酸等でスルホン化した
ものが好ましい。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。
【0010】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、γ線が好ましく、幹ポリマーの種類
に応じて適宜その照射量を設定することができる。放射
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、好ましくは放射線照射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−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設定され得るが、通常、20
〜250%の範囲である。
【0011】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。放射線グラフト重合法を利用したイオン交換体
は、イオン交換基が非常に運動性の良いグラフト鎖にペ
ンダント状にぶら下がっており、イオン交換基の周りに
十分な水分子を吸着している。そのため、相対湿度の下
限が20%という低い相対湿度においても性能を十分に
発揮することができる。ところが、従来のイオン交換体
は、通常、架橋構造を有しているため、イオン交換基の
周りに、十分な水分子を吸着することができない。従っ
て、性能を発揮させるためには、相対湿度を約50%以
上に管理しなければならなかった。
【0012】従って、本発明に用いられるイオン交換体
は、相対湿度を従来より低くすることができるので、殺
菌対策上も有利である。ところで、いずれのイオン交換
体を使用する場合でも加湿する場合は、水を加湿用水槽
に入れ使用する。また、除湿する場合は凝縮水をドレン
パンなどの受水槽に導いた後、排出する。このような溜
り水には微生物が成育しやすい。特に、水道水などの塩
類を含む水は栄養塩類なども多く、微生物の温床になり
やすい。また、塩類を含む飛沫などがケミカルフィルタ
ーに付着すれば、イオン交換容量を消費する。
【0013】処理空間の相対湿度を制御するために純水
を使用すれば、このような問題点がかなり改善するが、
完全ではない。ここで、純水とは、電導度が5μS以下
のものを指す。従って、別に殺菌を行う方が好ましい。
殺菌方法には、数々の方法があり、いずれも適用できる
が、紫外線照射が適している。殺菌効果ばかりでなく、
空気中の中性ガスである炭化水素などが紫外線照射によ
り酸化され、有機酸などケミカルフィルターに除去され
やすい成分に変化すためである。窒素酸化物などの無機
ガスについても除去しやすい成分への変化が期待でき
る。紫外線照射の対象は、特に制限はないが、上記水周
りや本発明のケミカルフィルターによる処理空間自体ま
たは該空間内に配備されたケミカルフィルターを含む各
種装置等が挙げられる。
【0014】さらに、加湿器内の水と空間との接液部の
表面が抗菌剤で処理されているとさらに殺菌効果が発揮
される。イオン交換体の形状は短繊維、短繊維の集合
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(例えば、フィルター等)、粉末・粒子、それ
らの加工品(例えば、樹脂等)、膜、中空糸膜それらの
加工品(例えば、中空糸モジュール等)、発泡体などの
空隙性材料やその加工品(例えば、スポンジ等)より選
ばれたものなどの空隙の多い材料が湿度の制御をやりや
すく、また放射線グラフト重合法を適用できるので好ま
しい。特に、繊維の集合体である織布・不織布が軽量で
圧力損失が小さく、成型加工も容易であり好ましい。
【0015】本発明に使用されるイオン交換体ケミカル
フィルター材は、上記イオン交換体と共に公知のフィル
ター材を併用することができる。併用できるフィルター
材としては、前記したような従来公知のもの、例えば、
活性炭粒子、活性炭素繊維、またはそれらに酸やアルカ
リを添着したもの、その他の担体、例えば、ゼオライ
ト、アルミナ、活性炭等に酸化物や金属を担持したもの
などが挙げられる。これらフィルター材の形状は、上記
したイオン交換体と同様なもの等が挙げられ、特に制限
はない。
【0016】また、上記イオン交換体と公知のフィルタ
ー材との使用割合は、相対湿度の大きさと処理効率を勘
案して適宜調整され得る。本発明のケミカルフィルター
は、イオン交換体ケミカルフィルター材を有するフィル
ター部および上述のような相対湿度制御手段から少なく
とも構成される。相対湿度制御手段は、通常、純水を含
む加湿器と相対湿度計とそれらを連絡した制御装置とか
ら構成される。また、フィルター部は、通常、例えば、
フィルター部材とフィルター部材を保持すると共に処理
空気を通過させる枠体、空気をフィルター材に透過させ
るためのポンプ等の吸引手段から少なくとも構成され
る。そして、該フィルター部材は、枠部材等のイオン交
換体ケミカルフィルター材を担持する手段および枠体に
固定する保持機構を有し、該枠部材は複数を多段に連結
可能な構造とすることが好ましい。更に、前記制御装置
はケミカルフィルターのポンプ等の吸引手段と連絡して
相対湿度、フィルター材の種類等に応じてポンプのオン
・オフ、風量を制御するように構成することができる。
【0017】加湿器は、電極式、超音波式、高圧スプレ
ー式等の公知の方法が採用できる。また、加湿器および
相対湿度計はフィルター部の枠体内部でも外部に配備し
てもどちらでもよい。
【0018】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
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 、厚味0.4mm、繊維径約20μm
のポリエチレン製不織布2m2 を窒素雰囲気で電子線
(1MeV、1mA)を100kGy照射した。つい
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%を得
た。さらに、亜硫酸ナトリウム水溶液でスルホン化し、
塩酸で再生後乾燥したところ、中性塩分解容量2.81
meq/gの強酸性カチオン交換不織布ができた。 アンモニアの流通テスト 強酸性カチオン交換不織布を5cm□に切り、図1に示
すガス流通試験装置を用い相対湿度を変えてアンモニア
の流通テストを行った。該不織布をサンプル装着部に装
着し、アンモニアは、乾燥空気と共にパーミエータを通
過させ、一方、相対湿度は純水を入れた加湿器具、流量
計、ポンプおよび制御装置(不図示)により0〜80%
に変化させ、アンモニアと前記相対湿度の空気を混合し
て、この混合ガスをガスサンプリングライン入口から採
取したもの及びサンプルを経由したガスをガスサンプリ
ングライン出口から採取したもののアンモニア濃度の経
時変化を測定し、サンプルの強酸性カチオン交換不織布
における10%破過時点での相対湿度とイオン交換容量
消費の関係を求めた。10%破過時点は、(100×出
口濃度/入口濃度=10)より求めた。結果は表1の通
りであり、相対湿度20%以上ではアンモニアの吸着性
能は比較的安定していた。相対湿度20%未満では吸着
容量が激減した。尚、ガスサンプリングライン入口にお
けるアンモニア濃度は、10ppm程度であった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明により、イオン交換体ケミカルフ
ィルター材のガス成分の除去性能が安定化し、除去率、
イオン交換消費量の向上が可能となった。また、処理環
境の相対湿度管理が緩和され、かつ処理環境の微生物繁
殖による問題も解消しただけでなく、炭化水素系の中性
ガスの除去率も向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に使用されるガス流通試験装置の構成を
示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01D 39/08 B01D 39/14 L 39/14 39/16 A 39/16 C 53/04 A 53/04 69/08 69/08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともイオン交換体を含むイオン交
    換体ケミカルフィルター材および該イオン交換体ケミカ
    ルフィルター材を使用する環境を相対湿度20%以上に
    制御する手段を具備したことを特徴とするケミカルフィ
    ルター。
  2. 【請求項2】 前記相対湿度を制御する手段と殺菌する
    手段を併設したことを特徴とする請求項1記載のケミカ
    ルフィルター。
  3. 【請求項3】 前記相対湿度を制御する手段として、水
    を利用する場合に純水を利用するものであることを特徴
    とする請求項1または2記載のケミカルフィルター。
  4. 【請求項4】 前記殺菌する手段として、紫外線照射を
    利用することを特徴とする請求項2記載のケミカルフィ
    ルター。
  5. 【請求項5】 前記相対湿度を制御する手段として、水
    を利用する場合に接続部に抗菌剤を使用したものである
    ことを特徴とする請求項3記載のケミカルフィルター。
  6. 【請求項6】 前記イオン交換体ケミカルフィルター材
    の形状が短繊維、短繊維の集合体、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
    ことを特徴とする請求項1記載のケミカルフィルター。
  7. 【請求項7】 前記イオン交換体は放射線グラフト重合
    方法を利用して製造されたものであることを特徴とする
    請求項1記載のケミカルフィルター。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000046400A (ja) * 1998-07-29 2000-02-18 Taisei Corp クリーンルーム用外気処理装置
JP2001170423A (ja) * 1999-12-17 2001-06-26 Shinwa Corp フィルターユニット
WO2004094040A1 (ja) * 2003-04-24 2004-11-04 Organo Corporation ケミカルフィルター
JP2010505613A (ja) * 2006-10-02 2010-02-25 グローバル リサーチ テクノロジーズ,エルエルシー 空気から二酸化炭素を抽出するための方法および装置
US11737398B2 (en) 2018-02-16 2023-08-29 Carbon Sink, Inc. Fluidized bed extractors for capture of CO2 from ambient air

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