JPS63283752A - 有害ガスの除去触媒 - 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〕 本発明は有害ガスの除去触媒に関し、さらに詳細には有
害ガスボンベなどから高濃度の有害ガスが急激に漏洩し
たような場合にこれを効率よ（除去するための有害ガス
の除去触媒に関する。

近年半導体工業の発展とともにアルシン、ホスフィン、
シランおよびジボラン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。これらの有害ガス°は
シリコン半導体や化合物半導体の製造プロセスにおいて
、原料ガスあるいはドーピングガスとして不可欠なもの
であるが、いずれも極めて毒性が高く、それぞれの許容
濃度嬬アルシン（ＡｓＨ３）で０　、０５ｐｐｍ−ホス
フィン（ＰＨ３）で０．３ｐｐｍ、シラン（ＳｉＨ＋　
）で５ｐｐｍ、ジボラン（８２Ｈ６）で０．ｌｐｐｍと
されている。これらの有害ガスは通常は例えば第１表に
示したようＫＯ０１〜５０ｇ程度のガスボンベに充填し
て市販されている。

第１表　市販のガス充填ボンベ ＡｓＨ３４７１０水素　・７５ ＰＨ３１０１０ｓ　　　　　５０ ＳｉＨ４１０１００（＃）　　　２００＃（現３１Ｍ）
Ｂ２Ｈ６４７３７ｔにル　　　２０ これらのボンベはガスが漏洩した場合に直接外部の空気
を汚染することを防止するため１通常はボンベボックス
と呼ばれる換気ダクトに接続されたボンベ収納容器内に
収納された状態で半導体製造プロセスなどへガス供給配
管に接続して使用される。このようなボンベボックス内
に収納されていても思わぬ事故などにより１例えは５〜
１０分程の短時間でボンベが空になるような急激なガス
の漏洩が発生する危険性が皆無とはいえず、このような
事故に対処しつる安全対策が強（要望されている。

〔従来の技術〕

空気中のアルシン、ホスフィンなどの有害ガスを除去す
るために、化学戦争においては活性炭を充填したガスマ
スクが知られており、また。

この活性炭の吸着力を利用し、さらに種々の物質を添着
して、除去能の向上を企てる試みも行なわれている。例
えば特開昭６０−７１０４０号公報にはヨウ素またはヨ
ウ素化合一と金属硫酸塩などを活性炭に含浸させた吸着
剤が開示されている。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記のような吸着剤は比較的低濃度のア
ルシン、ホスフィンのどの有毒ガスを除去することは可
能であるが、高濃度で流速の大きいガス中の有害ガスに
対しては活性が低く過ぎ、またこれらの水素化物系ガス
によって還元されたヨウ素が飛散し易いという問題点が
ある。

このように大量の有害ガスが漏洩するような緊急時など
においては通常の除害設備では対処することができない
ため、さらに除去性能の優れた除去触媒の出現が望まれ
てきた。

〔問題点を解決するための手段１作用〕本発明者らはこ
れらの問題点を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、パ
ラジウムを多孔質担体く担持させた触媒によって空気中
などに漏洩した高濃度の有害ガスを極めて効率よく除去
しうろことを見出し本発明に到達した。

すなわち本発明は有害ガスとしてアルシン。

ホスフィン、シラン、ジボランの一種以上を含有するガ
スから当該有害ガスを除去する有害ガスの除去触媒であ
って、多孔質担体にパラジウムを担持させたことを特徴
とする有害ガスの除去触媒である。

本発明の有害ガスの除去触媒はボンベから漏洩するなど
でガス中１通常は空気中に含有されるアルシン、ホスフ
ィンなどの有害ガスの除去。

特に多量で比較的濃度の高い有害ガスの迅速な除去に適
用される。

本発明で使用される多孔質担体は、一般に触媒などの担
体として知られているもので例えば活性炭、珪藻土、ア
ルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、シリコンカーバイド、硫酸、バリウムなどであり、
破砕法。

押出し成型法、打錠成型法などくよって製造されるもの
であるが、これらのうちでも活性炭。

アルミナ、シリカ、シリカアルミナなどが好ましい。な
お、自然発火や燃焼などの惧れがあるような条件下にお
いては、活性炭以外の無機担体を用いることが好ましい
。担体の形状には特に制限はないが、たとえば球形１円
柱形１円筒形などとされ、また寸法は球形であれば直径
１〜１０ｆｌ程度１円柱および円筒形などでは直径が１
〜１０闘、長さが１〜１０１１１１程度とされる。

寸法がこれらより小さくなりすぎると触媒充填層におけ
る圧力損失が増大し、一方寸法が大きすぎるとガスと触
媒との接触か悪くなり、それぞれ除去効率の低下を招く
ことがある。

担体の比表面積は通常は０．１〜２０００ｒｒＬ”／１
．好ましくは５０〜２００　ｏｒｎ”／１１とされ。

除去筒などに充填したときり充填密度は０．３〜１．５
ｊｌ／ｓｌ程度、好ましくＦｌｏ、３〜１゜０１７Ｍ１
とされる。

本発明において多孔質担体にはパラジウムが担持させら
れる。パラジウムの担持量としては実用上通常ｔ！０．
０１〜５％、好ましくは０゜１〜１％とされる。

担体にパラジウムを担持させるための原料物質には一般
的にパラジウムの可溶性塩が用いられる。可溶性塩の代
表例としては、塩化パラジウム、硫酸パラジウムおよび
酢酸パラジウムなどが挙げられる。これらの塩を水溶液
などとして多孔負担体に含浸させ１次いでそのままある
いはアンモニア水などで中和した後ヒドラジン還元性、
ホルマリン還元法などくよって直接還元するか、あるい
はアンモニア水などで中和した後水素ガスなどの還元性
ガス中で処理することによって、パラジウム塩は多孔質
担体Ｋｌｆｉ持された状態で金属パラジウムに還元され
本発明の有害ガスの除去触媒を得ることができる。

本発明の除去触媒は通常は有害ガスの除去筒内に充填さ
れて固定床として用いられるが、移動床として用いるこ
とも可能である。除去触媒は例えば第１図のフロシート
で示されたような除去筒１に充填され、除去筒１はガス
ボンベ２が収納された前記のボンベボックス３内の空気
を連続的に吸引換槃、するためのブ、ロアー４に接続さ
れた換気ダク）５に介在させて使用される。

本発明の除去触媒をこのような状態で使用する場合には
、有害ガスの濃度が１％を超えるような高濃度では発熱
が大きくなるため除熱手段が必要となる。しかしながら
このような設備では有害ガスの急激な漏洩が生じても空
気との混合によってその湿度が１％以下に稀釈されるに
十分な容量のプロマーが設けられているのが通常である
。具体的には換気容量が５〜６０ｍ″／ｍｌｎ程度のも
のが多く用いられており１例えば前記の第１表で示され
たような市販のガスボンベが５〜１０分で空くなるよう
な大量の漏洩が生じた場合の空気中の有害ガスの含有量
は５０〜１０００　ｐｐｍ程度であると想定される。

除去筒内の除去触媒の充填長はガスの流量および有害ガ
スの濃度などによって異り、−概に特定はできないが実
用上通常Ｆｉ５０〜５００關！！ｒ１度とされ、除去筒
内の径は筒内を流れるガスの空筒線速度が０．−３〜１
．５１１７ｓｅｃ程度となる大きさとされる。一般的に
はこれらは触媒充填層の圧力損失、空気との接触効率お
よび有害ガスのＩｋすどＫよって定められる。除去触媒
との接触時の温度には特に制限はないが１００℃以下が
好ましく１通常は１０℃〜６０℃の常温乃至室温とされ
る。有害ガス含有空気の湿度は触媒との接触時に結露す
る程高くなければ特に制限はなく、また圧力は一般的に
は常圧付近で使用されることが多いが、０．５〜２気圧
糧度の範囲であれば特に支障は生じない。

（発明の効果〕 本発明の有害ガスの除去触媒はガス中に含有される有害
ガス、特に大量で比較的高一度の有害ガスを効率よくし
かも極めて迅速に除去することができるので、ガスボン
ベから有害ガスが急激に漏洩するなどの緊急時の除害処
置に対して優れた効果が得られる。

以下１本発明の除去触媒の性能を実施例によって示す。

実施例　１〜４ 塩化パラジウム８．５５１を濃塩酸２０１１１Ｚと水５
００１１７Ｋｐ！解した塩化パラジウム水溶液を。

γ−アルミナ（３φｘ５１．円柱形、充填密度１．０．
９／ＩＩＩ１ｇ−比表面積２５０ビ／ｇ）１〜に含浸さ
せた。このものをホルマリン−苛性ソーダ溶液で還元し
１次いで温水で洗浄した後、１１０℃で５時間乾燥し、
０．５％のパラジウムが担持された除去触媒を調棗した
。

この除去触媒を内径１９１ａ、ｊｌさ４００關の石英製
の除去筒に充填（充填長２００ｍ、充填量５６．７７）
Ｌ、これにガスボンベから各種の有害ガスの急減な漏洩
などが生じたときに想定される濃度および空筒線速度で
有害ガスを含有する空気を流してそれぞれの有効処理時
間を調べた。アルシン、ホスフィンおよびジポランにつ
いては水銀を用いる冷原子吸光法による測定器（日本酸
素■製、ＨＤ−Ｉ２！ｉ）！用いて。

除去筒出口ガス中の有毒ガスの濃度をモニターし、測定
器の指針がフルスケール（アルシンでは２５　ｐＰｂ　
、ホスフィンでは５１　ＰＰｂ　、ジボランでは２６　
ｐｐｂ　）に達しない範囲を出口ガス濃度の許容範囲と
し、有効な処理（除去）が行なわれたものとした。そし
てガスを流し始めてから測定器の指針がフルスケールに
達するに！！する時間を有効処理時間とした。またシラ
ンについては変色性分として塩基性炭酸＠ｆ：担体に担
持させた検知剤によって除去筒出口のガスをモニターし
、ガスを流し始めてからこの検知剤（検出下限濃度１　
ｐｐｍ　）が変色するまでの時間を有効処理時間とした
。

それぞれの結果を第２表に示す。

第２表 実施例　５〜９ 塩化パラジウム８　、５５ＩＹｔ媛Ｉ：Ｘ酸２０１１１
／と水１．５１ｔＣｆｆ１！させた塩化パラジウム水溶
液を、やしから活性＃！（８〜１２メツシユ、充填密度
ａ、ａｌｔ／ｄ、比表面積１２００ｍ”／１１　）Ｉ　
Ｎｐに含浸させた。このものをアンモニア水で中和し、
ヒドラジンで還元し１次いで温水で洗浄した後、１１０
℃で５時間乾燥させて、０゜５％のパラジウムが担持さ
れた除去触媒を調製した。

この除去触媒を用い、実施例１〜４で行なったと同様に
して各種有害ガスの除去能力を調べた。

それぞれの結果ｔ−第３表に示す。

第６表 以上のようにいずれの場合にもガス流の空筒線速度が１
　ｍ　／　Ｉ＠ｌ！と大きい状態で比較的高濃度の有害
ガスが除去できる。

比較例　１〜５ 五酸化ヨウ素ｓ　ｏｙｔ水１．５１に溶解した水溶液を
実施例５〜９で用いたと同種の活性炭１ｊｌｌＫ含浸さ
せた。このものｔ１１０℃で５時間乾燥させることによ
り除去部課を調製した。

この除去触媒を用い実施例１〜９と同様にしてアルシン
、ホスフィンについて除去能力を調べた。

それぞれの結果を第４表に示す。

嬉４表 活性炭にヨウ素を担持させた従来公知の触媒では空筒線
速度０．５ｍ／ｓ・Ｃにおいても、ガスを流し始めてか
ら５秒で冷原子吸光法による測定器のフルスケールに達
し、有害ガスの除去処理はほとんど不可能であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の有害ガスの除去触媒が除去筒に充填さ
れ、ガスの流路に介在させられた例を示すフローシート
である。 図面の各番号は以下の如くである。 ｔ　除去筒　　　２．　ガスボンベ 五　ポンベボックス　　　４．　ブロアーおよび　５．
換気ダクト 特許出願人　日本バイオニクス株式会社代表者高崎文夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有害ガスとしてアルシン、ホスフィン、シラン、ジボラ
   ンの一種以上を含有するガスから当該有害ガスを除去す
   る有害ガスの除去触媒であつて、多孔質担体にパラジウ
   ムを担持させたことを特徴とする有害ガスの除去触媒