JPH11192418A

JPH11192418A - 有機溶剤を含む排ガスの処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH11192418A
Application number: JP10000540A
Authority: JP
Inventors: Terushi Inoue; 昭史井上; Yoichi Nagasaki; 洋一長崎
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】排ガスから有機溶剤を高効率で除去して排ガ
スを洗浄することができると共に、処理コスト及び設備
コストが低い有機溶剤を含む排ガスの処理方法及び処理
装置を提供する。【解決手段】排ガス洗浄部１において、有機溶剤を含
有する排ガスに、光触媒を含む洗浄液を散布又は噴射し
て前記排ガスを洗浄する。洗浄後の排ガスは排気管３か
ら排出する。一方、洗浄後の有機溶剤を含む洗浄液に
は、光触媒反応部６において、光触媒の存在下で紫外線
発光体９から紫外線を照射し、有機溶剤を光分解して無
害化する。洗浄液は配管を介して循環供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程又は塗装ブース等において排出される有機溶剤を含有
する排ガスから有機溶剤を除去し、清浄ガスとして装置
外に排出する有機溶剤を含む排ガスの処理方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロン及び塩素系有機溶剤の大気汚染に
よるオゾン層破壊、発ガン性塩素系有機溶剤による土壌
汚染、塗装・印刷に使用される石油系溶剤による中毒・
悪臭公害等々、各種の有機溶剤は環境汚染物質であり、
これを、水・塩類・水素・酸素等の無害物質に分解する
必要がある。

【０００３】しかし、通常、有機溶剤は常温揮発性を有
し、空気中に容易に蒸発拡散する。このため、有機溶剤
の回収効率は一般に低く、また回収後の有機溶剤は燃焼
により処理されている。この燃焼方式は燃費効率が悪い
上に、燃焼ガスがまた有害物質になるケースもある。

【０００４】そこで、例えば、半導体装置の製造工程等
において、排気中から有機溶剤を除去し、回収する方法
として、有機溶剤含有ガスを活性炭で吸着して濾過する
工程と、その活性炭から有機溶剤を水蒸気で脱着する工
程と、その水蒸気を凝縮液化する工程と、凝縮液を油水
分離して水に難溶又は不溶性の有機溶剤を再利用すると
共に、水溶性有機溶剤含有分離水を分解して分離水を清
浄化処理する工程とを有する有機溶剤回収方法が提案さ
れている（特開平５−１３１１１３号公報）。有機溶剤
を分解する手段としては、活性汚泥によるもの又はアー
ク放電によるものが開示されている。この方法が従来一
般的に有機溶剤の回収に使用されている。

【０００５】しかし、この方法は、各工程が個別的に実
施されるため、装置の設備コストが高いと共に、全体的
な処理効率を上げにくいという欠点がある。特に、この
方法においては、最終的に有機溶剤を分解する工程にお
いて、活性汚泥という生物処理では処理量と濃度レンジ
の管理に厳密なものが必要である。また、燃焼により有
機溶剤を分解することも考えられるが、この場合は燃費
コストがかかると共に、燃焼により有害物質（ダイオキ
シン等）が発生する虞があり、二次的な問題がある。

【０００６】これに対し、特開平５−２８５３４２号公
報に記載された排ガス処理装置においては、排ガスに光
触媒を供給し、分解塔内で光触媒を含む排ガスに紫外線
を放射して有機溶剤を分解し、分解ガス中から光触媒を
回収し、更に分解ガス中のオゾンを分解する。

【０００７】また、特開平９−１７４０６７号公報にお
いては、屎尿処理施設の凝集沈殿処理水等の廃水に酸化
チタン等の粉末状光触媒と水酸化鉄微粒子及び／又は水
酸化アルミニウム微粒子とを共存させ、紫外線を照射し
た後、高分子凝集剤を添加して沈降分離し、分離スラッ
ジを光照射工程に光触媒として返戻する粉末状光触媒に
よる水の浄化方法が開示されている。

【０００８】更に、特開平８−２５７３６４号公報にお
いては、有害成分及び臭気成分を有する空気を、このよ
うな成分を可溶し、且つ光触媒を分散した水溶液に混合
し、前記成分を水溶液中に溶解すると共に、この水溶液
に光を照射することにより、水溶液中に溶解した成分を
光触媒の存在下で分解する空気浄化方法が開示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２８５３４２号公報に記載された方法においては以
下に示す問題点がある。即ち、光触媒と排ガスとを直接
接触させる場合には、その接触面積を最大にすると共
に、その表面に十分紫外線が照射されるようにすること
が、処理効率上、重要である。この場合に、触媒の比表
面積を上げるには、粒径が小さい触媒粒子を多孔体に固
定することが有力であるが、フィルタ等を基体としてこ
れに触媒を固定すると、紫外線の照射に制限を与えてし
まうという問題点がある。そこで、触媒粒子単体のまま
使用するために、ガス中に触媒粒子を浮遊させる方法が
考えられるが、処理後のガス排出のときに、フィルター
で触媒粒子を回収する工程が必要であり、処理が煩雑で
ある。また、一般に塗装ブースの場合の有機溶剤の濃度
レベル（悪臭防止基準：数ｐｐｍ）及び流量レベル（数
ｍ³／分）では分解効率が上がらないという問題点があ
る。

【００１０】特開平５−２８５３４２号公報及び特開平
９−１７４０６７号公報に記載された方法においては、
有害成分が固溶した水溶液に光触媒の存在下で紫外線を
照射し、水溶液中に溶解した成分を分解するので、有害
成分と光触媒との接触は十分であるが、有機溶剤の大半
は水に不溶性又は難溶性であるため、有機溶剤を高効率
で除去することができない。

【００１１】なお、排気ガスから有機成分を除去する洗
浄手段として、水蒸気を使用することも考えられるが、
この場合は、水蒸気の熱源が別途必要であり、また水蒸
気の凝縮装置が必要であり、設備コストが極めて高くな
る。また、有機溶剤の洗浄手段として、活性炭に吸着さ
せる方法が考えられるが、活性炭を使用すると、その吸
着量が飽和するという現象があり、吸着量の飽和によ
り、活性炭を再生処理する必要があり、処理コストが高
いという難点がある。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、排ガスから有機溶剤を高効率で除去して排
ガスを洗浄することができると共に、処理コスト及び設
備コストが低い有機溶剤を含む排ガスの処理方法及び処
理装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る有機溶剤を
含む排ガスの処理方法は、有機溶剤を含有する排ガス
に、光触媒を含む洗浄液を散布又は噴射して前記排ガス
を洗浄する工程と、洗浄後の排ガスを排出すると共に、
洗浄後の有機溶剤を含む洗浄液に前記光触媒の存在下で
紫外線を照射して前記有機溶剤を分解する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００１４】本発明に係る有機溶剤を含む排ガスの処理
装置は、排ガス洗浄部と、光触媒反応部とを有する。前
記排ガス洗浄部は、排ガスを導入する給気口、排ガスに
光触媒を含有する洗浄液を散布又は噴射する洗浄液噴射
部及び洗浄後の排ガスを排出する排気口を有する。ま
た、光触媒反応部は、洗浄後の有機溶剤を含む洗浄液に
前記光触媒の存在下で紫外線を照射して前記有機溶剤を
分解するものである。

【００１５】本発明においては、洗浄液中に粒子状等の
光触媒を直接混入させ分散させており、この光触媒粒子
を含む洗浄液を排ガスに向けて散布又は噴射する。この
ため、排ガス中の有機溶剤を高効率で洗浄液にトラップ
させ、排ガス中から高効率で除去することができる。従
って、洗浄液としての水に不溶性又は難溶性の有機溶剤
でもこれを排気中から除去することができる。

【００１６】また、本願請求項３に係る発明において
は、光触媒粒子を含有する洗浄液を循環させているの
で、光触媒粒子を回収するためにフィルタ等を設ける必
要がなく、その回収工程が不要である。このため、シス
テムの自律性が高まり、排ガス処理量及び有機溶剤の濃
度変化に対し、柔軟に処理条件を変更することができ
る。有機溶剤を吸着しやすくすることにより、洗浄液に
とりこみやすくすることができる。

【００１７】更に、請求項５に記載のように、光触媒粒
子を例えば活性炭等の多孔質のガス吸着材に坦持させる
ことにより、効率的に有機溶剤を光触媒近傍に吸着する
ことができ、従って、高効率で有機溶剤を光分解するこ
とができるため、吸着能力が飽和することを回避し、継
続的な運転を可能にする。

【００１８】更にまた、請求項４のように、マイクロ波
を紫外線発光体に向けて発信して紫外線を発光させるよ
うにすることにより、電源配線を光触媒反応部の内部に
施す必要性を回避することができ、装置全体をコンパク
トにできると共に形状設計の自由度を著しく向上させる
ことができ、光源の配置と流路形状の設計を、より効果
的に紫外線照射できるようなものにすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る排ガス処理装置を示すブロック図であ
る。図１に示すように、本実施例においては、排ガス洗
浄部１と、沈殿槽４と、酸化促進剤供給部５と、光触媒
反応部６と、洗浄液循環ポンプ７とを有し、更にガス洗
浄液をこれらの各装置に前述の順で循環させる配管８
ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを有する。

【００２０】洗浄液は、例えば水であり、この水中に光
触媒としてのＴｉＯ₂粉と、酸化促進剤としてのＨ₂Ｏ₂
液と、ガス吸着材等が分散されている。排ガス洗浄部１
においては、チャンバ１ａの給気口及び排気口に夫々給
気管２及び排気管３が連結されており、チャンバ内に給
気管２を介して半導体装置製造工程等から送られてくる
有機溶剤を含む排ガスを導入し、排気管３を介して洗浄
後の排ガスをチャンバから排出し、例えば、大気中に放
散させる。この排ガス洗浄部１においては、チャンバ１
ａ内の上部にスプレイノズル１ｂが配置されており、チ
ャンバ１ａ内の排ガスにスプレイノズル１ｂから洗浄液
を散布又は噴射するようになっている。これにより、排
ガス中の有機溶剤は散布又は噴射された洗浄液にトラッ
プされて洗浄液と共にチャンバ１ａ内の底部に落下す
る。

【００２１】この有機溶剤を含む洗浄液は配管８ａを介
して沈殿槽４に供給され、この沈殿槽４において、洗浄
液中のゴミ及び生成物等を沈殿させ、これらの不要成分
を洗浄液から除去する。その後、洗浄液は配管８ｂを介
して光触媒反応部６に送給されるが、その途中で酸化促
進剤供給部５から酸化促進剤としてＨ₂Ｏ₂液又はＯ₃気
体等が洗浄液中に供給される。

【００２２】光触媒反応部６においては、反応槽６ａ内
を洗浄液がその下部から上部に向けて通流する。そし
て、反応槽６ａの外部には、その周囲に紫外線発光体９
が配置されており、洗浄液が反応槽６ａ内を上昇する間
に、紫外線発光体９から紫外線が発信されて洗浄液に照
射されるようになっている。この紫外線の照射により、
洗浄液中に分散している有機溶剤が同様に洗浄液中に分
散している光触媒の存在下で光分解され、無害成分とな
る。有機溶剤が光分解された洗浄液は配管８ｃ、８ｄを
介して排ガス洗浄部１に送られる。配管８ｃと配管８ｄ
との接続部には、洗浄液を循環させるポンプ７が配置さ
れている。

【００２３】次に、このように構成された排ガス処理装
置の動作について説明する。有機溶剤を含む排ガスは排
気管２を介して排ガス洗浄部１に送られてくる。そし
て、排ガスはこの排ガス洗浄部１のチャンバ１ａ内でス
プレイノズル１ｂから洗浄液を散布又は噴射される。こ
れにより、排ガス中の有機溶剤が洗浄液にトラップされ
て洗浄液と共に、チャンバ１ａの下部に落下する。この
洗浄液には光触媒粒子が添加されており、洗浄液内に光
触媒粒子と有機溶剤が分散した状態で、沈殿槽４内に送
られる。この沈殿槽４にて洗浄液中のゴミ及び生成物等
が沈殿除去された後、洗浄液と、有機溶剤及び光触媒粒
子は途中で酸化促進剤（Ｈ₂Ｏ₂等）を添加された後、光
触媒反応部６に導入される。この光触媒反応部６にて、
洗浄液中の有機溶剤は洗浄液中の光触媒粒子の存在下で
紫外線発光体９から紫外線の照射を受け、有機溶剤が光
分解する。これにより、有機溶剤が無害の成分に分解さ
れる。その後、光触媒粒子を含む洗浄液は排ガス洗浄部
に返戻され、排ガス洗浄に循環使用される。

【００２４】本実施例においては、排ガス中に洗浄液を
散布又は噴射しているので、排ガス中の有機溶剤が水に
不溶性又は難溶性であっても、これを高効率で洗浄液に
トラップさせて排ガス中から除去することができる。更
に、有機溶剤吸着物質である多孔性物質又は界面活性剤
を混合することにより、孔又は親油基に有機溶剤を吸着
し、効率よく洗浄液にとりこむことができる。また、有
機溶剤を含む排ガスを洗浄液で洗浄して有機溶剤を洗浄
液に取り込むので、排ガスに直接光触媒を噴出する場合
と異なり、洗浄後の排ガスを排出する際のフィルタが不
要となる。更に、有機溶剤を含む排ガスを洗浄液で洗浄
し、洗浄後の排ガスはそのまま排ガス洗浄部１から外部
に排気するので、排気に時間を要しない。更にまた、光
触媒反応部６の反応槽６ａ内の洗浄液に紫外線を照射す
るので、この紫外線照射部には洗浄の対象となる排ガス
が存在しない。このため、反応槽６ａ内は透明度が高
く、高効率で紫外線を照射することができる。

【００２５】一方、有機溶剤を含む排気ガスの給気及び
排気プロセスでは、ある一定速度以上の流速が必要であ
る。しかし、本実施例においては、配管８ａ〜８ｄを介
して光触媒を含む洗浄液を循環させているので、給気・
排気プロセスで限界となる流速よりも遅い流速で光触媒
を循環させることができる。従って、洗浄液中に分散さ
れた有機溶剤を長時間光触媒と接触させることができ
る。また、循環により光触媒が停滞しないので、有機溶
剤と光触媒との接触の機会を増やすことができる。

【００２６】この場合に、光触媒粒子をガス吸着材に坦
持させて洗浄液中に分散させておくと、このガス吸着材
が洗浄液内で環流し、回転するため、更に一層有機溶剤
と光触媒粒子との接触の機会を増やすことができる。こ
のようなガス吸着材として、ゼオライト等の多孔性物
質、活性炭及び活性炭炭素繊維等がある。

【００２７】また、本実施例においては、沈殿槽４を設
け、洗浄液中のゴミ及び生成物を沈殿させるため、洗浄
液中に異物が増大することを防止し、洗浄液中に有用組
成物を最適条件で循環させておくことができるため、洗
浄液の交換頻度が少なくて済む。

【００２８】更に、本実施例においては、洗浄液中にオ
ゾン及び過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）等の酸化促進剤を導入す
るので、補助的に有機溶剤の酸化分解反応を促進するこ
とができる。

【００２９】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
について説明する。本実施例が図１に示す実施例と異な
る点は、光触媒反応部６の構成のみであり、他の部分の
構成は図１に示す実施例と同一であるので、同一機能物
には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。光触
媒反応部６においては、反応槽６ａの外側周囲に紫外線
発光体１０が配置されており、この反応槽６ａの上方に
はマイクロ波発信器１１が配置されている。このマイク
ロ波発信器１１から発信したマイクロ波を紫外線発光体
１０に照射することにより、発光体１０から紫外線が発
光し、反応槽６ａ内の洗浄液に紫外線が照射される。

【００３０】本実施例においては、マイクロ波発信器１
１が反応槽６ａの外部例えば上方に配置されているの
で、電源配線を光反応部６の内部に施す必要が無くな
り、光触媒反応部６の反応槽６ａの形状の自由度が増す
ため、光触媒反応槽６ａ内の洗浄液のいずれの場所にも
紫外線が照射されるような位置に光源としての紫外線発
光体１０を配置することができる。例えば発光体を反応
槽内に配置し、発信器を反応槽の周囲に設けることによ
り、紫外線の照射効率を高めることができる。

【００３１】この紫外線発光体１０としては、通常円筒
状のイオン化ガス封入管が使用される。しかし、本実施
例においては、例えば球状、輪状の各種異形状のイオン
化ガス封入管も使用できる。また、本実施例において
は、電場励起型発光体粉末（エレクトロルミネッセン
ス）も使用できる。マイクロ波発信器１１はマイクロ波
を発信し、紫外線発光体１０を励起して紫外線を発光さ
せるものであり、種々のものを使用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機溶剤を含む排ガスに光触媒を含む洗浄液を散布又は
噴射して有機溶剤を洗浄液中にトラップするから、水等
に不溶性又は難溶性の有機溶剤でも排ガス中から除去し
て排ガスを清浄化することができ、更に、洗浄液中に光
触媒が分散しているので、光触媒と有機溶剤との接触効
率も高い。また、この光触媒を含む洗浄液を循環供給
し、循環使用するので、光触媒を回収する必要がなく、
更に、洗浄液の通流速度を遅くして、有機溶剤が光触媒
と接触する時間を十分長くすることができ、有機溶剤の
光分解効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：排ガス洗浄部、１ａ：チャンバ、１ｂ：スプレイノ
ズル、２：給気管、３：排気管、４：沈殿槽、５：酸化
促進剤供給部、６：光触媒反応部、６ａ：反応槽、７：
循環ポンプ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：配管、９，１
０：紫外線発光体、１１：マイクロ波発信器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機溶剤を含有する排ガスに、光触媒を
含む洗浄液を散布又は噴射して前記排ガスを洗浄する工
程と、洗浄後の排ガスを排出すると共に、洗浄後の有機
溶剤を含む洗浄液に前記光触媒の存在下で紫外線を照射
して前記有機溶剤を分解する工程とを有することを特徴
とする有機溶剤を含む排ガスの処理方法。
【請求項２】排ガスを導入する給気口、排ガスに光触
媒を含有する洗浄液を散布又は噴射する洗浄液噴射部及
び洗浄後の排ガスを排出する排気口を有する排ガス洗浄
部と、洗浄後の有機溶剤を含む洗浄液を反応槽内に通流
させ、前記光触媒の存在下で紫外線発光体により紫外線
を照射して前記有機溶剤を分解する光触媒反応部と、を
有することを特徴とする有機溶剤を含む排ガスの処理装
置。
【請求項３】前記洗浄液を前記排ガス洗浄部から前記
光触媒反応部を経て前記排ガス洗浄部に返戻するように
循環させる循環手段を有することを特徴とする請求項２
に記載の有機溶剤を含む排ガスの処理装置。
【請求項４】前記光触媒反応部がマイクロ波を発信し
て前記紫外線発光体を励起し発光させるマイクロ波発信
器を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の有
機溶剤を含む排ガスの処理装置。
【請求項５】前記洗浄液中に、有機溶剤吸着物質が混
合されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれ
か１項に記載の有機溶剤を含む排ガスの処理装置。
【請求項６】前記洗浄液中にガス吸着材が混合されて
おり、前記光触媒は前記ガス吸着材に担持されているこ
とを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の
有機溶剤を含む排ガスの処理装置。
【請求項７】前記排ガス洗浄部を出た洗浄液から異物
を沈殿分離する沈殿槽を有することを特徴とする請求項
２乃至６のいずれか１項に記載の有機溶剤を含む排ガス
の処理装置。
【請求項８】前記光触媒反応部の上流側に酸化促進剤
を洗浄液中に供給する酸化促進剤供給部を有することを
特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の有機
溶剤を含む排ガスの処理装置。