JPS63137749A - ガス純化剤及びそれを用いたガス精製方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルゴン＜Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）。

ネオン（Ｎｅ）、クリア（ヘン（Ｋｒ）、ゼノン（ＸＯ
）、ラドン（Ｒｎ）Ｗの希ガス及びメタン（ＣＦ１４）
等の一部の炭化水素ガス中に微ａに含有される不純物を
除去できる新規なガス純化剤およびその純化剤を使用し
たガス精製方法に関する。

〔従来の技術〕

前記希ガスやＣｔ−１ｓＷは、例えばＡｒは半導体製造
プロセスにＪ３ける雰囲気ガスやキャリアガスとして、
ＣＨ４は太陽電池用アモルファスの製造用ガスとして、
Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅは電球用封入ガスとして、また
、Δｒ、１−１ｃはガスクロマトグラフィー用のキャリ
アガスとして種々の産業分野で、使用されている。そし
て前記の分野では、その使用態様から極めて高Ｉ１１！
度のガスが求められるが、前記ガスは、その装ｊΔ過稈
において窒素（Ｎ２）、′Ｍ素（０２）、一酸化炭素（
Ｇｏ）。

二酸化炭素（ＣＯ２）、水素（Ｈ２）、水分等の不純物
を含むので、これら不純物の除去が必要になる。

従来この種ガス中の前記不純物の除去はチタン（Ｔ　ｉ
　）の多孔７１物（Ｔｉスポンジ）及びジルコニウム（
Ｚｒ）の多孔？１物（Ｚｒスポンジ）等の純化剤に前記
ガスの所定の温度下で接触ざぜることにより該不純物を
除去していた。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記Ｔｉスポンジ、Ｚｒスポンジでは前
記不純物のうら化学的に安定なＮ２を除去するためには
８００℃〜１０００℃の温度下Ｃ接触させねばならず耐
熱手段、加熱コストのＩｎで設備的、経済的に不都合で
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記不都合に鑑み、化学的に安定な前記不純物
Ｎ２の除去を従来より低い温度で実現することにより、
実用的に右利なガス純化剤とその製造方法に係るもので
あり、リチウム（Ｌｉ）ガス純化剤として新規に採用し
たものである。即ち、第１発明の特徴は金属、もしくは
セラミックスでなる固型担体にリチウムを蒸着したガス
純化剤であり、第２発明は窒素、酸素、一酸化炭素、二
酸化炭素、水素、水分等を不純物として含有する希ガス
またはメタンガスを、金属もしくはセラミックスでなる
固型担体にリチウムをｆ！！着してなるガス純化剤に１
５０℃〜３００℃、望ましくは２００℃−、２５０℃で
接触させることにより前記不純物を除去するガス精製方
法にある。

〔実施例〕

以下に本発明に係るガス純化剤と、それの製造方法の実
施例について説明する。

Ｌｉは銀白色で固体の単体中量も軽いアルカリ金属であ
り、その性質として高温下でＮ２と接触させると窒化リ
チウムを生ずることはよく知られている。従ってこれを
純化剤として使用することが考えられる金属塊を使用し
ようとしても、■　単位小吊当りの表面積が小さ、いの
で反応量が少なく、また、常温では反応性が低いので、
１５０℃〜２００℃として、より反応性を高めて使用す
るのが好ましいが、Ｌｌの融点である１７９℃以上の使
用ではＬｌの金属塊が液状どなって流動し、これが純化
されたガスに同伴されて純化したガスを汚す不都合があ
る。

■　ｌｉの金属塊は水に接触すると急激な反応を起すの
で安全上極めて取扱いにくい。

等の問題点がある。従ってＬｌをガス純化剤として採用
するにはこれらの問題点を解決せねばならない。

本発明者はこのようなことから種々考究した結果、Ｔｉ
スボン７にＬｉを魚信させたものでは、（４１Ｌｉの表
面積が増加すること、反面水との反応は緩慢になること 圓　１５０℃〜３００℃という従来のＴ１スポンジ、Ｚ
ｒスポンジに比べて遥かに低い接触温度でＮ２を除去で
き、しかも前記接触温度内でＬｉの融点温度以上の使用
でもＴｉスポンジに蒸着させたｌ−ｉは放散することが
なくガス純化剤として充分に使用しく！すること 等を知見した。本発明は前記（イ）、（ロ）の知見に基
づくものであり、その構成は金属もしくはセラミックス
でなる固型担体にリチウムを蒸着したものである。

このように本発明に係るガス純化剤は、固型担体にリチ
ウムを蒸着して４１ろことを特徴とするものであるが、
以下にての製造方法について説明する。

第１図は本発明に係るガス純化剤をラツ造するための製
造管のＩＵ断面図で、筒状容器体１の内部を多孔板２で
上下に仕切って上室３．下室４を区画し、イして該上室
３に上室管５を、又下室４に該下室４内底部で開口端が
上方に突出覆るよう配置して、王室管６を連設して形成
されている。

このように構成した製造管を用いてまず、上室３内にｌ
ｉの金属塊を入れ、上′デ管５から加熱したＡｒガスを
導入して下！管６に流通させることによってｌ−ｔを加
熱溶融させる。

この結果溶融した液状１−ｉは多孔板２を通って下室４
に落下し部室４の底部に貯留する。次いで上室３内にＴ
ｉスポンジ８を充填した後、王室管６から８００℃〜ｉ
　ｏｏｏ℃に加熱したＡｒガスを導入し上′室管５に流
通させることによってｌｉを蒸発させるととｂに該１−
ｉ蒸発蒸気を同伴して上室３に搬送しＴｉスポンジ８に
蒸着させて本発明のガス純化剤を１！する。

尚、前記製造方法は単なる一例を示したもので、他の方
法、例えば王室４内にｌ　ｉの金属塊を入れ該下室４の
側壁にｌｉ溶融用のガス導入管を設けて該下室４内でＬ
ｉを溶解し、前記例の如く上室３内にＴｉスポンジを充
填して、王室４１つ上室３に向けて加熱△ｒを流してｌ
ｉ蒸気を上室３に搬送して本発明の純化剤を１ｑる方法
や、Ｌｉ溶解用のガスを導入する方法に台えて直空中で
ｌ−ｉを蒸着される笠適宜な製造方法を行なうことがで
きる。

以上の如く￥Ｊ造された本発明のガス純化剤は、水中に
投下してもト１２の泡が生ずるのみで、ｌｉの金属塊の
場合の如き急激な反応の起きないことが確認できた。こ
れにより本Ｋｉ１発明のガス純化剤は取扱いが安全容易
である。

次に本発明の第２発明は、Ｎ’？　、０２　、Ｃｏ。

ＣＯ２、’　１−１２　、８２０等を不純物として含有
する希ガスまたはメタンガスを前記ガス純化剤に１５０
℃〜３００℃、望ましくは２００℃〜２５０℃で接触さ
せることにより前記不純物を除去するガス精製方法に関
する。

次にこのガス精製方法の一実施例に゛ついて説明すると
、８〜１０メツシユのＴｉスポンジ６０びにｌｉを３ｇ
烹Ｗさせて１ｑたガス純化剤を２５０℃の温度に保持し
、Ｎ２−１０３１）Ｉ）ｍ　、　０２−１０．４ｐｐｍ
　　、Ｇｏ−１０，３１１１）ＩＩＩ　　、ＣＯ２・・
・１０゜７ｐＨＩＩｌ　　、　　Ｈ２−９、９ＤＩ）ｍ
　　、　　Ｈ２（１・・３．　２１）ｌ）ｍの不純物を
合む１」ｅガスを接触させ経時により各不純物の除去率
の変化を求めた。

このとき１（０ガスの流量は２．１３Ｎｆ／１ｌｉｎと
し、前記各成分ａ度の測定方法はＮ２．０２を濃縮ガス
クロマトグラフィー分析法で、Ｃｏ、ＣＯ２をメタン化
ＦＩＤガスクロマトグラフィー分析法で、１−１２を四
重極ガスクロマトグラフィー質吊分析法で、Ｈ２０を水
晶発振式水分８１法でそれぞれ行なった。この結果、第
２図の如きグラフが得られた。

第２図から明らかなように、１」２は導入後２時間を経
過した時点まで１００％除去が持続し２時間後８８．５
％の除去率となりその後時間の経過と共に除去率は低下
して行くが約１６時間に亘って除去作用を保持していた
。

Ｎ？は導入後約１０時間まで１００％の除去率を持続し
、１２時間後では９０％の除去率となるが、２０時間経
てもその除去作用が保持された。

またＣＯも図の如＜Ｎ２とほぼ同様に除去率の変動を示
した。更に０２　、ＣＯ２についてら図示されている如
く前記Ｈ２、Ｎ２　、Ｃｏより秀れた除去率で除去され
ることを示した。なお、Ｈ２０は良好に除去され２２時
間経過後もほとんど検出されず１００％除去されている
ことが認められた。

尚、本ガス純化剤はｌｉの融点温度以上で使用してｂＬ
ｉを同伴せずに純化し１ｔすることを該ガス純化用通過
後の純化ガス中のｌｉ濃度をＩＣＰ発光分析法により測
定して確認した。

尚、本実施例では、Ｈｅガス中の不純物除去の例で説明
したが、Ｈｅ以外の希ガス及びＣＨ４等の場合でも同様
の効果を示し、一般に本ガス純化剤と反応しない任意の
ガス中に含まれる前記不純物を除去可能である。

また、ｌ−ｉを蒸着させる固型担体としては本実施例の
Ｔｉスポンジの如き多孔質物に限定されるものではない
が、多孔質物の方がｌ　ｉを多聞に蒸着でき反応表面積
が増加するので有利である。更に、具体的な固型担体と
しは前記Ｔｉスポンジに限定せず一般にｌ　ｉと反応せ
ずＬｉの融点より高い融点を有する任意の物質、例えば
鉄（Ｆｅ）。

銅（Ｃｕ）等の金属またはガラス等のセラミックスを用
いても良いが、入手し易さ、多孔質物である等の点でＴ
ｉスポンジ、Ｚｒスポンジが好ましい。尚、本発明に係
るガス純化剤を使用する温度は任意で良いが、１５０℃
〜３００℃の温度、より望ましくは２００℃〜２５０　
’Ｃの温度下で被純化ガスと接触させて該被純化ガス中
の不純物を除去することが好ましい。叩ら、本ガス純化
剤は１５０℃以下の使用温度では不純物除去性能が１（
いので１５０℃以上で使用する。そして使用温度を上ｙ
７する程不純物除去性能が上昇し、２００℃〜２５０℃
で良好である。更に３００℃で使用すると除去性能は更
に上昇するが、上昇の程度は２００℃〜２５０℃の使用
温度に比べて大差なり、一方、本ガス純化剤を段重）る
設備としては使用湿度が高くなる稈設備の耐熱性、加熱
コス］・の点で不利なので３００℃以下での使用がＩＴ
ましい。

〔発明の効宋〕

前記した如く、本発明のガス純化剤によれば、Ｌｉの金
属塊に比べ反応表面積が大きいので、多けの不純物を除
去でき実施効果が大きい。又Ｎ？の如き従来高温下での
除去を要した不純物ｔｚ１５０℃〜３００℃という比較
的低温下で処理し１するので加熱費用が軽減され経済的
である。更にしｉと水との反応を緩慢にして安全で取扱
い易くしたことによってｌｉをガス純化剤として実用的
に使用し１ｑるようにした点でＵ、　Ｒがあり、新規な
ガス純化剤を提供するものである。

又、本発明のガス精製方法によれば、希ガスまたはメタ
ンガスに含有している不純物を容易に取除くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス純化剤の装造方法の一例を承り製
造管の縦断面図、第２図は本発明のガス純化剤を用いた
ガス精製方法の不純物除去率を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属もしくはセラミックスでなる固型担体にリチウ
   ムを蒸着してなることを特徴とするガス純化剤。 ２、前記固型担体がチタン、またはジルコニウムの多孔
   質物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のガス純化剤。 ３、窒素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水分
   等を不純物として含有する希ガスまたはメタンガスを、
   金属もしくはセラミックスでなる固型担体にリチウムを
   蒸着してなるガス純化剤に１５０℃〜３００℃、望まし
   くは２００℃〜２５０℃で接触させることにより前記不
   純物を除去することを特徴とするガス純化剤を用いたガ
   ス精製方法。 ４、前記固型担体がチタン、またはジルコニウムの多孔
   質物であることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載のガス純化剤を用いたガス精製方法。