KR100469178B1

KR100469178B1 - 폐기의 처리 방법

Info

Publication number: KR100469178B1
Application number: KR10-2002-0062406A
Authority: KR
Inventors: 남연우
Original assignee: 남연우
Priority date: 2002-10-14
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2005-02-02
Also published as: KR20020087035A

Abstract

반도체 제조공장에서는 과거 알 수 없었던 물질의 생성으로 인하여 심한 악취가 발생하여 작업환경을 오염시켜 왔던 바, 본 발명자 등은 그 악취의 원인이 F₂임을 알아내게 되었으며, 본 발명은, 이러한 F₂의 제거를 위한 것으로, 일반의 폐기처리 방법에서 보는 바와 같이, 오염된 공기인 폐기와 물을 접촉증진체층으로 통과시켜 격렬하게 접촉시켜 폐기를 정화시키는 제1공정 외에, F₂가스를 함유하는 폐기의 처리를 위하여 수산화나트륨과 소석회로부터 선택된 반응물질로 F₂가스를 처리하는 제2공정을 제공함으로써 F₂가스를 함유하는 폐기의 처리 방법을 제공하는 것임.

Description

폐기의 처리 방법{pollutant decontaminating method}

본 발명은, 반도체 제조 공장에서 발생하는 폐기를 정화시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.

반도체 제조공장에서는, 150여종의 PFC계의 물질을 프라스마(Plasma)로 파괴하는 공정에서 과거 알 수 없었던 물질이 생성되어 대기 중으로 방산됨으로써, 공장 내부에 심한 악취가 발생하여 작업환경을 오염시켜 왔었으나, 악취를 발생시키는 물질의 검출이 극히 곤란하여 오염된 공기를 처리하지 못하여 왔다.

이에, 본 발명자 등은 드디어 그 악취의 원인이 F₂임을 알아내게 되었으나, 악취의 원인이 되는 F₂는 확산력이 낮아 그 처리가 극히 곤란함을 알게 되었다.

이에 본 발명은 이러한 F₂가스를 제거할 수 있는 방법을 제공함으로써 반도체제조공장의 작업 환경을 개선할 수 있도록 하기 위한 것이다. 현재까지 F₂가스가 혼합된 폐기가스는 이를 처리할 방법이 알려진 바 없었으며, 상술한 바와 같이 폐기가스로부터 발생하는 악취의 원인조차 규명을 하지 못하고 있었던 것이다. 이에 본 발명자는 상기의 폐기가스를 처리함에 있어서, 특히, F₂가스의 처리를 가능하게 하는 처리방법을 제공하려 하는 것인 바, 이와 같은 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 실시예1을 수행하는 장치 설명도

도 2 는 본 발명의 실시예2를 수행하는 장치 설명도

도 3 은 실시예2의 실시 결과 성적 표시 도표

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 2, 3, 4, 5, 6 ‥‥‥‥‥ 처리조

7 ‥‥‥ 가열장치

20 ‥‥‥ 물

30 ‥‥‥ 기수접촉증진체

40 ‥‥‥ 소석회충전층

본 발명은, 일반의 폐기처리 방법에서 보는 바와 같이, 오염된 공기인 폐기를 물과 혼합하되 폐기와 물의 혼합효과를 증진시키기 위하여 물과 폐기가 격렬한 충돌을 일으키면서 접촉되게 하는 접촉증진체층을 통과시켜 폐기를 정화시킴에 있어서, 액기비를 5l/㎥이상으로 하여 물의 양을 증가시킴과 동시에 물과 폐기를 격렬하게 충돌시켜 그 접촉을 증대시키어 폐기에 함유된 HF, HCl, Cl_2,SiO₂를 제거하는 제1공정을 포함한다. 폐기와 혼합하는 물은 고온의 김(수증기)인 것이 더욱 바람직하다. 공기와 김(수증기)의 접촉이 더욱 효과적이기 때문이다. 이 경우에 있어서의 습도는 100%인 것이 바람직하다. 이와 같은 제1공정에 의하여, F₂가스는 물과 반응하여 HF가 되기도 한다. 즉, F₂가스는 F₂+ 2H₂O →2HF+O₂와 같이 반응하여 비교적 처리가 쉬운 HF가 되기도 한다. 이러한 제1공정은 2차례 정도 수행하는 것이 바람직하다.

그러나, 이와 같은 제1공정만에 의해서는 불화수소로 변화되는 F₂가스의 양이 많지 아니하니 결국 F₂가스는 다른 물질과의 화학반응으로 변화시키지 않을 수 없다.

그리하여 본 발명자는 F₂가스를, NaOH와 Ca(OH)₂로부터 선택된 반응물질과 반응시켜 이를 제거시키는 제2공정을 제공한다.

본 발명자가 선택한 첫 번째 수단은 NaOH와의 화학반응이다. 즉, 위와 같이하여 HF, HCl, Cl_2,SiO₂가 제거된 폐기로부터 잔존 F₂가스를 제거하기 위하여 폐기 가스를 수산화나트륨수용액으로 된 처리수를 접촉시켜 반응시키되 처리수의 산성도를 pH 12 이상으로 한다. 실험에 의하면 NaOH와의 화학 반응은 NaOH 수용액의 pH가 12 이상인 경우 바람직한 것으로 평가되었다. 즉, 일반적으로 폐기를 처리하는 처리수의 산성도는 pH 11이하인 바, 본 발명에 있어서는 그 산성도를 pH 12 이상으로 함에 제1의 특징을 가진다. 이와 같은 강 알카리 수산화나트륨용액에 폐기를 접촉시키되, 그 접촉효과를 증진시킴으로써, 그에 함유된 F₂가스는 비로소 충분히 제거될 수 있음을 알았다. 그리하여, 본 발명은 위와 같은 격렬 접촉과 함께, 액기비를 5l/㎥이상으로 하며, 처리수와 폐기 접촉시간을 3초 이상으로 하여 혼합시킴으로써, 그에 함유된 F₂가스는 비로소 충분히 제거될 수 있음을 알았다. F₂가스와 NaOH와의 반응식은 2NaOH + F₂→2NaF + H₂O₂로 표현된다.

그리고, 본 발명은 이에서 나아가, 물과의 반응에 의한 제1공정에 의해 처리되고 남은 F₂가스의 처리를 위하여 둘째번의 수단을 제공한다. 즉, 폐기를 물과 강력히 접촉시켜 제1공정에 의한 처리를 한 후, 처리된 폐기를 다시 소석회를 충전시킨 소석회충전층으로 통과시켜 잔류 F₂가스가 소석회와 반응하여 폐기로부터 F₂가스가 제거되도록 하는 공정을 제공한다. F₂가스와 소석회의 반응식은 Ca(OH)₂+ F₂→CaF₂+ H₂O₂로 표현된다. 폐기와 소석회의 충분한 반응을 위하여 폐기의 소석회충전체층(40) 체류시간을 2초 이상으로 하는 것이 바람직함을 알았다. 그리고, 폐기를 소석회충전체층으로 통과시킴에 앞서 폐기를 가열장치(7)로 가열하여 폐기가스 중에 포함된 수증기가 불포화상태에 이르도록 함으로써 F₂가스와 소석회와의 반응이 촉진됨을 알았다.

이와 같은 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 장치에 의한 실시예에 따라 이를 설명하면 다음과 같다.

실시예 1.

반도체 제조공장에서 발생하는 폐기에는 상기 F₂가스를 비롯하여 HF, HCL, Cl₂, SiO₂를 포함하고 있으므로, 폐기로부터 이들을 제거하기 위하여 첨부된 도1의 폐기가스처리장치에서 보는 바와 같이, 처리조(1, 2)에 폐기가스(10)를 유입시키고 물(20)을 분사하되, 폐기가스와 처리수의 액기비가 5l/㎥가 되게 하여 그 접촉효율을 증대시킨다. 그리고 폐기가스와 처리수의 접촉효율을 향상시키기 위하여 폐기가스와 물이 미세한 통공으로 된 기수접촉증진체(30)를 통하여 함께 통과하게 한다. 처리조(1, 2)로 된 이와 같은 기수접촉장치는 폐기처리장치로서 이미 공지된 것이므로 여기 그 구조에 대한 상세한 설명은 이를 생략한다.

이와 같은 처리에 의해 F₂가스의 일부는 HF가 되며, F₂가스로부터 변화된 HF를 포함한 HF, 기타, HCl, Cl_2,SiO₂가 제거됨을 확인하였다.

그러나, 상술한 바와 같은 제1공정에 의해서는 F₂가스가 충분히 제거된 것이 아니므로, 처리조(2)에 의하여 처리된 폐기를 또다시 처리조(3)으로 투입하되, 처리조(3)으로 유입되는 폐기가스에 NaOH 수용액으로 된 처리수를 분사시켰다. 분사시킨 처리수의 pH가 12가 되게 하였으며, 그 액기비는 5l/㎥로 하였다.

실시예2

폐기가스를, 첨부된 도면 도2에 도시된 폐기가스처리장치로 처리함에 있어서, 실시예1에서 본 바와 같이, 처리조(4)에 폐가스를 투입하면서 물(20)을 분사시키고, 이어서 처리조(5)에 폐가스를 투입하면서 물(20)을 분사시켜 HF, 기타, HCl, Cl_2,SiO₂를 제거하였다. 처리조(4, 5)에 투입하는 폐기와 물의 비율 즉, 액기비는 실시예1에서와 같이 5l/㎥이었다. 이와 같은 제1공정을 실시한 후, 이어서, 처리조(5)를 통과시킨 폐가스를 가열장치(7)로 가열하여 20℃이었던 폐기 온도를 25℃로 상승시켜 수증기 불포화 상태로 전환시킨 후, 소석회중전체층(40)을 설치한 처리조(6)에 통과시켰는 바, 폐기가 소석회충전체층(40)에 체류하는 시간이 2초 이상이 되게 하였다. 소석회충전체층(40)은 황토 20중량% 에 소석회 80 중량%를 혼합하여 형성시킨 입자체를 폴리프로피렌 부직포로 감싸 형성시켰다.

실시예2에 의한 폐기 처리 결과는 첨부된 도면 도3으로 표현된 도표와 같다.도 3으로 표현된 도표에 의하면, 2002년 4월 16일 F₂가스 농도가 약 1450ppm인 폐기를 정화시킨 결과 F₂가스의 농도가 2ppm으로 나타나게 되었으며, 5월 17일 이후에는 정화된 공기의 F₂가스 농도가 10ppm으로 급 상승하였는 바, 이는 소석회충전층(71)의 교체시기를 나타내는 것으로 판단되었다.

위 도3으로 표현된 도표에서 보는 바와 같이, 본 발명의 방법으로 처리한 실시예2에 의한 폐기 처리 결과는, F₂가스 농도가 약 1600∼2000ppm인 폐기를 정화시키어 F₂가스 농도가 2∼5ppm인 청정 공기로 정화시킬 수 있는 것으로 나타나, 그 처리 효과가 탁월한 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 처리방법으로 반도체 제조공장에서 발생하는 F₂가스로 인한 악취 발생의 문제는 이를 효과적으로 해결할 수 있게 되었다.

Claims

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오염된 공기인 폐기를 NaOH와 Ca(OH)₂로부터 선택된 반응물질과 반응시키되, 오염된 공기인 폐기를 NaOH와 Ca(OH)₂로부터 선택된 반응물질과 반응시키기 이전에, 오염된 공기인 폐기를 물과 혼합하되 폐기와 물의 혼합효과를 증진시키기 위하여 물과 폐기를 접촉증진체층으로 통과시켜 물과 폐기의 충돌로 그 접촉을 증대시키어 폐기에 함유된 오염물질을 제거하는 것에 있어서, NaOH를 반응물질로 하는 경우에 있어서는, NaOH를 물에 혼합하여서 된 처리수를 폐기와 접촉되게 하되 그 처리수의 pH가 12 이상이 되게 하고, 처리수와 폐기의 접촉시간을 3초 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 F₂를 함유하는 폐기의 처리 방법.
제3항에 있어서, 처리수와 폐기의 투입비율 즉, 액기비를 5l/㎥로 한 것을 특징으로 하는 F₂를 함유하는 폐기의 처리 방법
제3항에 있어서, 폐기를 물과 혼합함에 있어서, 물이 김(수증기)인 것을 특징으로 하는 F₂를 함유하는 폐기의 처리 방법
오염된 공기인 폐기를 NaOH와 Ca(OH)₂로부터 선택된 반응물질과 반응시키되, 오염된 공기인 폐기를 NaOH와 Ca(OH)₂로부터 선택된 반응물질과 반응시키기 이전에, 오염된 공기인 폐기를 물과 혼합하되 폐기와 물의 혼합효과를 증진시키기 위하여 물과 폐기를 접촉증진체층으로 통과시켜 물과 폐기의 충돌로 그 접촉을 증대시키어 폐기에 함유된 오염물질을 제거하는 것에 있어서, Ca(OH)₂를 반응물질로 하는 경우에 있어서는, Ca(OH)₂로 소석회충전체층(40)을 형성시키고, 폐기가 소석회충전체층(40)을 체류하는 시간이 2초 이상인 것을 특징으로 하는 F₂를 함유하는 폐기의 처리 방법
제6항에 있어서, 폐기가 소석회충전체층(40)을 통과하는 공정 이전에, 폐기를 가열장치(7)로 가열하는 것을 특징으로 하는 F₂를 함유하는 폐기의 처리 방법