KR101392805B1 - Absorption material for removing PFC and acid gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3와 MgO를 소정의 중량%로 혼합하여 제조한 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합한 후, 파우더 상태의 CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물을 입자 크기가 10~100마이크로메터 크기로 형성하여 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제에 관한 것이다. The present invention is a composition and, in the powder state Al 2 O 3, MgO and SiO 2 prepared by mixing Al 2 O 3 and MgO in the powder state in a predetermined percent by weight given weight in order to process the PFC and the acid exhaust gas % Of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 in a powder state are mixed at a predetermined weight%, and at least one of CuO, NiO and V 2 O 5 in a powder state is selected, The present invention relates to an adsorbent for removing PFC and acid exhaust gas produced by forming a composition having a particle size of 10 to 100 micrometer in size.

Description

피에프씨와 산 배기가스 제거용 흡착제{Absorption material for removing PFC and acid gas}[Background Art] Adsorbents for removing PFC and acid exhaust gases [

본 발명은 PFC(Per Flouro Compound)와 산 배기가스를 효율적으로 처리할 수 있는 흡착제에 관한 것이며, 보다 구체적으로 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3와 MgO를 소정의 중량%로 혼합하여 제조한 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물과, 파우더 상태의 AAl2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합한 후, 파우더 상태의 CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물을 입자 크기가 10~100 마이크로메터(㎛) 크기로 형성하여 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제에 관한 것이다. The present invention relates to a PFC (Per Flouro Compound) and an adsorbent capable of effectively treating acid exhaust gas. More specifically, in order to treat PFC and acid exhaust gas, Al 2 O 3 and MgO in a powder state are mixed with a predetermined weight one prepared by mixing the% composition and, in powder state Al 2 O 3, MgO and SiO 2, the prepared and mixed with a predetermined weight percent composition, in powder state AAl 2 O 3, the MgO and SiO 2 predetermined weight %, And at least one of CuO, NiO, and V 2 O 5 in the powder state is selected and mixed at a predetermined weight%, and the composition is formed into a particle size of 10 to 100 micrometer (탆) And an adsorbent for removing PFC and acid exhaust gas.

PFC(Per Flouro Compound)는 반도체, 에칭용, 클린 가스로 많이 사용되고 있으며, 주로 사용되는 PFC 가스는 CF4, C2F6, C3F8, NF3, SF6, C3F6, 등 "F"를 함유하는 것을 특징으로 한다.PFC (Per Flouro Compound) is widely used for semiconductor, etching, and clean gas. PFC gas mainly used is CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , NF 3 , SF 6 , C 3 F 6 , And "F ".

이 "F" 기가 Si와 결합해서 SiF4의 형태로 식각(에칭)하게 되며, 이 PFC는 반도체 에칭 공정에 사용되지만, 약 20~80% 사용 후 나머지는 미반응 형태로 PFC 가스가 대기 중으로 배출되게 된다.This "F" group is combined with Si to etch (etch) in the form of SiF 4. This PFC is used in the semiconductor etching process, but after about 20 to 80% .

이러한 PFC는 분해가 어려운 물질로 대기 중에 수백년 동안 존재하게 되며 These PFCs are difficult to decompose and exist in the atmosphere for hundreds of years

지구 온난화 정도가 CO2의 수 천 배에 달하여 세계적으로 PFC사용량을 줄이거나 규제하고 있는 상황이다.The global warming level is several thousand times that of CO 2 , reducing or regulating PFC usage globally.

따라서 기존의 PFC의 처리방법은 연소식, 플라즈마 분해, 촉매 연소식 흡착제를 이용한 처리 등이 있다.Therefore, conventional PFC treatment methods include combustion, plasma decomposition, and treatment using a catalytic combustion adsorbent.

배출가스의 가장 큰 문제는 FPC가 낮은 농도로 배출되기 때문에 이를 포집하여, 연소 및 플라즈마로 처리하기 쉽지 않으며, 따라서 배출가스를 플라즈마로 처리하는 것은 사실상 불가능하다.The greatest problem with the exhaust gas is that it is difficult to trap and burn with FPC because it is discharged at a low concentration, and therefore it is practically impossible to treat the exhaust gas with plasma.

촉매 연소식 또한 700℃ 정도의 고온을 필요로 하기 때문에 대량으로 배출되는 가스를 촉매 효율에 의존하여 처리하는 문제점을 가지고 있다.Since the catalyst combustion requires a high temperature of about 700 ° C, there is a problem in that a large amount of exhaust gas is treated depending on the catalyst efficiency.

이러한 PFC 분해 제거하는 여러 가지 방법 중 하나가 일본 특개평 11-70322호 공보 및 일본 특개평 11-319845 공보에 기재되어 있으며, PFC를 촉매를 이용하여 가수분해하고 PFC 분해에 의해 발생하는 분해가스를 포함하는 배기가스를 물로 세정한 후 그 배기 가스를 블로어(blower)를 사용하여 배기하는 방법이 개시되어 있다.One of the various methods of decomposing PFC is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-70322 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-319845, and hydrolysis of PFC with a catalyst is carried out to remove decomposition gas generated by PFC decomposition And then exhausting the exhaust gas using a blower after the exhaust gas is cleaned with water.

위 방법은 촉매를 사용하여 수분 또는 산소 존재하에 PFC를 분해하면 분해가스가 발생하게 되며, 즉 CF4가 분해되면 CO2 및 HF가 발생하고 SF6의 분해에 의해 SO3 및 HF가 발생하여 NF3의 분해에 의해 NOx 및 HF가 발생한다.In this method, when decomposing PFC in the presence of water or oxygen using a catalyst, decomposition gas is generated. That is, when CF 4 is decomposed, CO 2 and HF are generated, and SO 3 and HF are generated by decomposition of SF 6 , NOx and HF are generated by the decomposition of 3 .

CF4 + 2H2O --> CO2 + 4HFCF 4 + 2H 2 O -> CO 2 + 4HF

SF6 + 3H2O --> SO3 + 6HFSF 6 + 3H 2 O -> SO 3 + 6HF

2NF3 + 3H2O --> NO + NO2 + 6HF
2NF 3 + 3H 2 O -> NO + NO 2 + 6HF

이 처리방법은 이론적으로는 문제가 없으나, 상용화하였을 경우에 촉매의 성능 및 촉매 수명에 영향을 미칠 수 있으며 사용이 어려운 단점이 있다.Although this treatment method has no problem in theory, it has disadvantages in that it can affect the performance of the catalyst and the catalyst life when it is commercialized and it is difficult to use.

또한 폐 PFC물질을 분해하거나 제거하여 대기중으로 방출하는 처리기술은 산업현장에서 검증된 기술이기 때문에 폐 PFC 가스를 처리하는 기술이 주종을 이룬다. PFC 물질은 매우 안정화된 물질이기 때문에 반응이나 연소분해 이외의 다른 방법으로는 바로 제거되지 않고, 대부분 두 가지 공정을 연속적으로 지나면서 PFC가 처리된다. In addition, since the disposal technique of decomposing or removing the waste PFC material and discharging it to the atmosphere is a technology proved in the industrial field, the technology of treating the waste PFC gas is the main one. Since the PFC material is a highly stabilized material, it is not immediately removed by any other method than reaction or combustion decomposition, and most of the PFC treatment is carried out through two successive processes.

즉, 이 PFC 물질을 분해하는 공정과 분해로 생성된 산 및 염기성 가스를 처리하는 공정으로 이루어져 있다.That is, it consists of a step of decomposing the PFC material and a step of treating acid and basic gas produced by decomposition.

상기 폐 PFC 물질의 분해는 모두 고온에서 이루어진다. 고온이라 함은 600~1350℃를 의미하는 것으로, 고온을 이용한 분해기술은 두가지 방향으로 발전해 왔다. 고온 달성화 및 분해온도의 상대적 저온화가 그것이다.The decomposition of the waste PFC material occurs at high temperatures. High temperature means 600 ~ 1350 ℃, and decomposition technology using high temperature has developed in two directions. Achieving high temperature and relatively low temperature of decomposition temperature.

PFC 물질은 모두 일정한 온도에서 분해되는 것이 아니고 물질에 따라 상대적 저온(600℃)과 고온(1300℃이상)이 필요한 경우가 있다. PFC materials are not decomposed at a constant temperature, and relatively low temperature (600 ° C) and high temperature (1300 ° C or higher) may be required depending on the material.

상대적 저온일 경우는 문제가 되지 않으나, 고온일 경우 고온 달성과 유지가 기술의 척도가 된다.If the temperature is relatively low, it is not a problem. However, if the temperature is high, achieving and maintaining high temperature is a measure of technology.

이에 따라, 그 동안 고온 달성과 유지를 위한 기술이 발전해왔다. As a result, technologies for achieving and maintaining high temperatures have been developed.

즉, 수소를 사용(미국특허 제5,716,428호)한다거나 플라즈마를 이용하는 기술 등이 개발되었다. 그 외 전기열을 이용하여 고온을 유지하여 분해하는 방법(미국특허 제5955037호/5716428호/5649985호)도 있으나 재질, 경제성, 효율성, 공정의 안전성 및 안정성 등에 많은 문제점들이 나타나고 있으며, 더욱이 이러한 기술들은 장기간 고온을 유지할 수 있는 상용 연소버너기술의 발전에 가려 큰 의미를 잃고 있다.That is, a technique of using hydrogen (U.S. Patent No. 5,716,428) or using plasma has been developed. (US Patent No. 5955037 / No. 5716428 / No. 5649985), there are many problems such as material, economy, efficiency, process safety and stability, and moreover, Have lost much significance due to the development of commercial combustion burner technology capable of maintaining a high temperature for a long period of time.

또한, 공기중의 산소농도를 증가시키거나(대한민국 공개특허공보 제2001-0000569호) 혹은 순수 산소를 이용하는 방안도 개시되었으나, 현재는 버너의 기술발달로 이런 부가적 설비 없이도 고온 유지에 문제가 없기 때문에, 이러한 장치의 효용 가치는 크게 감소하였다. Also, a method of increasing the oxygen concentration in the air (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0000569) or a method of using pure oxygen has been disclosed. However, due to the development of the burner technology at present, Therefore, the utility value of such a device has been greatly reduced.

즉, 최근 연소버너기술의 발전에 힘입어 LNG 혹은 LPG를 연소로 사용하여 1300℃ 이상 고온달성 및 유지는 아무런 문제가 되지 않기 때문에, 운전의 안정성과 장비의 안전성이 큰 걸림돌인 위 기술들은 그 한계에 부딪히고 있다.In other words, since the recent achievement of combustion burner technology has led to the achievement and maintenance of high temperature above 1300 ° C by using LNG or LPG as combustion, there is no problem in terms of stability of operation and safety of equipment. .

한편, 전기열로 분해하는 방법은 저온(700℃)에서 분해되는 폐 PFC 물질을 제거하는데는 이용될 수는 있지만, 고온(1200℃)에서는 재질 문제가 있어 실용화가 어려웠으며. 또한, 플라즈마(Plasma)를 이용하여 고온에서 폐 PFC를 분해시키는 방법은 재질과 처리효율이 시간이 지남에 따라 급격하게 떨어지는 등 실제 적용에 문제점이 많은 것으로 결론이 난 상태이다.On the other hand, although the method of decomposing by electric heat can be used for removing waste PFC material decomposed at low temperature (700 ° C), it was difficult to put into practical use due to material problem at high temperature (1200 ° C). In addition, it has been concluded that the method of decomposing the waste PFC at a high temperature by using plasma is a problem in practical application such as the material and the treatment efficiency are rapidly falling over time.

본 발명이 해결하려는 과제는 PFC와 산 배기가스를 제거하기 위하여 흡착제를 제조하되, 반응효율이 우수한 조성물을 제조하고, 반응표면적을 크게 하여 반응효율을 높이는데 있다. The problem to be solved by the present invention is to prepare an adsorbent for removing PFC and acid exhaust gas, to prepare a composition having a high reaction efficiency, and to increase the reaction surface area by increasing the reaction efficiency.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 PFC가 아주 안정한 화합물이기 때문에 흡착반응을 하기 위하여 700℃ 이상의 고온이 필요하나, PFC의 분해를 용이하도록 하기 위해 금속 촉매에 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 등의 금속화합물을 첨가 사용하여 반응효율을 높이고 반응온도를 낮추는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is that since PFC is a very stable compound, a high temperature of 700 ° C or more is required for the adsorption reaction, but Ni, Cu, Ni, Fe, V, And a metal compound such as Pt, Pd, Ti, or Mn is added to increase the reaction efficiency and lower the reaction temperature.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 제올라이트, 알루미나, 활성탄의 흡착제를 첨가하여 PFC를 흡착한 후, 금속 촉매에 의해 분해하고 MgO와 CuO에 반응시켜 제거 효율을 높이는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to adsorb PFC by adding an adsorbent of zeolite, alumina and activated carbon, decompose by a metal catalyst, and react with MgO and CuO to enhance removal efficiency.

본 발명 과제의 해결 수단은 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3와 MgO를 소정의 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100 마이크로메터(㎛) 크기로 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. In order to treat PFC and acid exhaust gas, PFCs prepared by mixing Al 2 O 3 and MgO in powder state at a predetermined weight% and having a particle size of 10 to 100 micrometer (㎛) And an adsorbent for removing acid exhaust gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100마이크로메터(㎛) 크기로 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of treating PFC and acid exhaust gas by mixing powdered Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 at a predetermined weight percentage to prepare a powder having a particle size of 10 to 100 micrometers (탆) Sized PFC and an adsorbent for removing exhaust gas from the exhaust gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 Al2O3 를 50 중량% 내지 20 중량%로 조성하고, MgO를 20 중량% 내지 50 중량%로 하며, SiO2 를 20중량% 내지 10 중량%로 하고, CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 10중량% 내지 20 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100마이크로메터 크기로 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. Another solving means of the problem of the present invention produces an Al 2 O 3 of 50 wt% to 20 wt%, and the MgO to 20 wt% to 50 wt%, and the SiO 2 of 20% to 10% by weight , CuO, NiO, and V 2 O 5 to 10 wt% to 20 wt% of the PFC and the adsorbent for removing exhaust gases from the PFC.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 제올라이트, 활성알루미나, 감마알루미나, 규조토, 활성탄 등의 담체에 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중 한 개 이상의 금속 성분이 담체와의 중량%로 대비하여 1~10wt% 첨가된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a metal oxide nanoparticle comprising at least one metal component selected from the group consisting of Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, and Mn in a carrier such as zeolite, activated alumina, gamma alumina, diatomaceous earth, By weight of PFC and 1 to 10% by weight of PFC and an adsorbent for removing acid exhaust gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 로 이루어진 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. A further object of the present invention is to provide a method for producing a water-soluble or aqueous solution of Al (OH) 3 or (PFC) composed of Si (OH) 4 and an adsorbent for removing acid exhaust gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 를 담체에 담지시키거나 일정 크기로 성형 제작된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. A further object of the present invention is to provide a method for producing a water-soluble or aqueous solution of Al (OH) 3 or Si (OH) 4 on a carrier or a PFC formed by molding to a predetermined size and an adsorbent for removing exhaust gas from the exhaust gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 를 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중의 한 개 이상의 금속 성분을 선택하여 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 의 중량과 대비하여 중량%로 1 중량%(wt%) 내지 10 중량%를 혼합하여 담체에 담지시키거나 일정 크기로 성형 제작된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다. A further object of the present invention is to provide a method for producing a water-soluble or aqueous solution of Al (OH) 3 or Si (OH) 4 to select the one or more metal components in the Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn Al (OH) 3 or (Wt%) to 10 wt% of PFC in terms of weight% with respect to the weight of Si (OH) 4 is supported on a carrier or molded into a predetermined size, and an adsorbent for removing exhaust gases .

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 Al(OH)3 과 Mg(OH)2 와의 몰비가 2:8 내지 8:2 사이인 혼합물을 300℃ 내지 900℃ 사이의 온도 범위에서 복합 산화물 평균입자계(메디안계)가 10㎛ 내지 2OO㎛ 사이에서 제조하여 질소 혹은 공기 중에서 소성하여 얻어진 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하는데 있다.A further object of the present invention is to provide a method for preparing a composite oxide having a molar ratio of Al (OH) 3 and Mg (OH) 2 in the range of 2: 8 to 8: 2, (Median system) of 10 to 200 mu m and firing in nitrogen or air to obtain an adsorbent for removing PFC and acid exhaust gas.

본 발명은 PFC가 아주 안정한 화합물이기 때문에 흡착반응을 하기 위해서는 700℃ 이상의 고온이 필요하나, PFC의 분해를 용이 하도록 하기 위해 금속 촉매에 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 등의 금속화합물이 첨가되어 사용하여 반응효율을 높이고 반응온도를 낮추는 유리한 효과가 있다.Since the PFC is a very stable compound, it is necessary to have a high temperature of 700 ° C. or higher for the adsorption reaction. However, in order to facilitate decomposition of PFC, Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn and the like are added and used to increase the reaction efficiency and lower the reaction temperature.

본 발명의 또 다른 효과는 PFC를 흡착 제거하기 위하여 흡착제 조성물의 조성비를 최적화시키므로 반응효율을 높이고, 반응온도를 최대한 낮게 하는데 있다.Another effect of the present invention is to optimize the composition ratio of the adsorbent composition to adsorb and remove PFC, thereby increasing the reaction efficiency and minimizing the reaction temperature.

본 발명의 또 다른 효과는 제올라이트, 알루미나, 활성탄의 흡착제를 첨가하여 PFC를 흡착한 후, 금속 촉매에 의해 분해하고 MgO와 CuO에 반응시켜 제거 효율을 높이는데 있다.Another effect of the present invention is to adsorb PFC by adding an adsorbent of zeolite, alumina or activated carbon, decompose by PFC, and react with MgO and CuO to enhance removal efficiency.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명과 관련된 PFC(Per Flouro Compound)는 반도체에 사용되는 에칭용, 클린 가스로 많이 사용되고 있으며 주로 사용되는 PFC 가스는 CF4, C2F6, C3F8, NF3, SF6, C3F6, 이며 "F"를 함유하는 것을 특징으로 한다.The PFC (Per Flouro Compound) related to the present invention is widely used as a clean gas for etching used in semiconductors. The PFC gas mainly used is CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , NF 3 , SF 6 , C 3 F 6 , and "F ".

이 "F" 기가 Si와 결합해서 SiF4의 형태로 식각(에칭)하게 된다.This "F" group is combined with Si to etch (etch) in the form of SiF 4 .

이 PFC 가스는 반도체 에칭공정에 사용되어 약 20~80% 사용 후 나머지는 미 반응 형태로 PFC 가스가 대기 중으로 배출되게 된다.The PFC gas is used in the semiconductor etching process, and after about 20 to 80% of the PFC gas is used, the remaining PFC gas is unreacted and the PFC gas is discharged to the atmosphere.

이러한 PFC는 분해가 어려운 물질로 대기 중에 수백년 동안 존재하게 되며지구온난화 정도가 CO2의 수 천배에 달하여 세계적으로 PFC사용량을 줄이거나 규제하고 있는 상황이다. 또한 PFC 물질은 매우 안정화된 물질이기 때문에, 반응이나 연소분해 이외의 다른 방법으로는 바로 제거되지 않고, 대부분 두 가지 공정을 연속적으로 지나면서 PFC가 처리된다. These PFCs are difficult to decompose and exist in the atmosphere for hundreds of years, and global warming is several thousand times that of CO 2 , reducing or regulating PFC usage worldwide. Since the PFC material is a highly stabilized material, it is not immediately removed by any other method than reaction or combustion decomposition, and most of the PFC treatment is carried out through two successive processes.

즉, 이 PFC 물질을 분해하는 공정과 분해로 생성된 산 및 염기성 가스를 처리하는 공정으로 이루어져 있다. That is, it consists of a step of decomposing the PFC material and a step of treating acid and basic gas produced by decomposition.

따라서 PFC 억제 기술이 세계 여러 나라에서 진행되고 있는 상황이며, 본 발명은 이러한 상황을 인식하여 PFC(Per Flouro Compound) 가스를 효율적으로 처리할 수 있는 흡착제를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.Accordingly, the PFC suppression technology is underway in various countries in the world. The present invention is to provide an adsorbent capable of efficiently treating PFC (Per Flouro Compound) gas by recognizing this situation. A specific embodiment according to the present invention will be described.

<실시 예><Examples>

본 발명은 반응식에 의하여 PFC의 처리가 용이하며, 반응식은 다음과 같다. The present invention facilitates the treatment of PFC by the reaction formula, and the reaction formula is as follows.

CF4 + 2MgO -> 2MgF2 + CO2 CF 4 + 2MgO - > 2MgF 2 + CO 2

MgO를 CF4와 반응시키기 위해서 Mg의 표면적이 넓은 것이 바람직하다.In order to react MgO with CF 4 , it is preferable that the surface area of Mg is wide.

따라서 표면적을 넓히기 위해 Al(OH)3, Al2O3 등의 바인더를 사용하고, 바인Therefore, in order to increase the surface area, Al (OH) 3 , Al 2 O 3 Or the like, and the binder

더 역시 반응에 참여할 수 있다. 반응식은 다음과 같다.You can also participate in the reaction. The reaction formula is as follows.

3CF4 + 4Al(OH)3 -> 4AlF3 + 3CO2 + H2O3CF 4 + 4Al (OH) 3 - > 4AlF 3 + 3CO 2 + H 2 O

PFC는 아주 안정한 화합물이기 때문에 흡착반응을 하기 위해서는 700℃ 이상의 고온이 필요하다. Since PFC is a very stable compound, a high temperature of 700 ° C or more is required for adsorption reaction.

따라서 PFC의 분해를 용이하도록 하기 위해 금속 촉매에 Ni, Cu, Ni, Fe,V, Pt, Pd, Ti, Mn 중에 하나 이상을 첨가하여 반응온도를 낮추고 반응효율을 중가시킬 수 있다.Therefore, in order to facilitate the decomposition of PFC, at least one of Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti and Mn may be added to the metal catalyst to lower the reaction temperature and increase the reaction efficiency.

또한 제올라이트, 알루미나, 활성탄의 흡착제를 첨가하여 PFC를 흡착한 다음 촉매에 의해 분해하고 MgO와 CuO에 반응시켜 제거 효율을 높일 수 있다.In addition, adsorbents of zeolite, alumina, and activated carbon can be added to adsorb PFC, followed by decomposition by a catalyst, thereby reacting with MgO and CuO, thereby increasing removal efficiency.

본 발명에 따른 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위한 흡착제의 바람직한 조성물의 조성비는 아래와 같다.A preferable composition ratio of the PFC and the adsorbent for treating the acid exhaust gas according to the present invention is as follows.

본 발명은 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3와 MgO를 소정의 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100 마이크로메터 크기로 제조된 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100 마이크로메터 크기로 제조된 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합한 후, 파우더 상태의 CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 소정의 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100마이크로메터 크기로 제조된 PFC와 산 배기가스 처리용 흡착제를 제공하는데 있다. The present invention relates to a composition prepared by mixing powdery Al 2 O 3 and MgO at a predetermined weight% to prepare a powder having a particle size of 10 to 100 micrometers and a powdered Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 at a predetermined weight% to prepare a composition having a particle size of 10 to 100 micrometers, and powdered Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 at a predetermined weight% , And at least one of CuO, NiO, and V 2 O 5 in a powder state is selected and mixed at a predetermined weight percentage to provide a PFC having a particle size of 10 to 100 micrometers and an adsorbent for treatment of acid exhaust gas.

또한, 본 발명은 상기 조성물에 제올라이트, 활성알루미나, 감마알루미나, 규조토, 활성탄 등의 담체에 금속성분의 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중의 한 개 이상을 선택하여 담체와의 중량%로 대비하여 1~10중량%(wt%) 첨가된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 포함한다. In the present invention, at least one of metal elements such as Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, and Mn is selected as a carrier of zeolite, activated alumina, gamma alumina, diatomaceous earth, (PFC) added in an amount of 1 to 10% by weight (wt%) relative to the weight of the carrier and an adsorbent for removing exhaust gases.

보다 구체적으로, PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제의 조성물의 조성비는 Al2O3 를 90중량% 내지 10 중량%로 하고, MgO를 10 중량% 내지 90 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100 마이크로메터 크기로 제조할 수 있다.More specifically, the composition ratio of the composition of the PFC and the adsorbent for removing exhaust gases is 90 wt% to 10 wt% of Al 2 O 3 , 10 wt% to 90 wt% of MgO, Micrometer size.

또한, PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제의 조성물의 조성비는 Al2O3 를 60중량% 내지 20 중량%로 하고, MgO를 30 중량% 내지 60 중량%로 하며, SiO2 를 10중량% 내지 20 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100마이크로메터 크기로 제조할 수 있다. The composition ratio of the PFC and the adsorbent for removal of acid gases is 60 to 20 wt% of Al 2 O 3 , 30 to 60 wt% of MgO, 10 to 20 wt% of SiO 2 , By weight, and a particle size of 10 to 100 micrometer.

또 다른 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제의 조성물의 조성비는 Al2O3 를 50 중량% 내지 20 중량%로 하고, MgO를 20 중량% 내지 50 중량%로 하며, SiO2 를 20중량% 내지 10 중량%로 하고, CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 10중량% 내지 20 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10~100 마이크로메터 크기로 제조할 수 있다. The composition ratio of another PFC and an adsorbent for removal of acid exhaust gas is 50 to 20 wt% of Al 2 O 3 , 20 to 50 wt% of MgO, 20 to 10 wt% of SiO 2 , By weight, and at least one of CuO, NiO, and V 2 O 5 is selected and mixed in an amount of 10% by weight to 20% by weight to prepare a particle size of 10 to 100 micrometer.

또 다른 조성물은 상기 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제에 제올라이트, 활성알루미나, 감마알루미나, 규조토, 활성탄 중에서 하나의 담체를 선택하여 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중의 한 개 이상의 금속 성분이 담체와 중량%로 대비하여 1~10wt% 첨가시켜 입자 크기가 10~100 마이크로메터 크기로 제조할 수 있다.In another composition, one carrier selected from the group consisting of zeolite, activated alumina, gamma alumina, diatomaceous earth, and activated carbon is selected as the adsorbent for removing PFC and acid exhaust gas, and a carrier of Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, One or more metal components may be added in an amount of 1 to 10 wt%, relative to the weight of the carrier, so that the particle size may be 10 to 100 micrometers.

또 다른 조성물은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 로 제조할 수 있다. Another composition comprises Al (OH) 3 in the form of a hydrogel or aqueous solution or Si (OH) 4 .

또 다른 조성물은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 를 담체에 담지시키거나 소정 크기로 성형 제작할 수 있다. Another composition comprises Al (OH) 3 in the form of a hydrogel or aqueous solution or Si (OH) 4 can be supported on a carrier or molded into a predetermined size.

또 다른 조성물은 수화겔 또는 수용액 상태의 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 를 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중의 한 개 이상의 금속 성분을 선택하여 Al(OH)3 또는 Si(OH)4 의 중량과 대비하여 중량%로 1 중량% 내지 10 중량%를 혼합하여 담체에 담지시키거나 소정 크기로 성형 제작할 수 있다. Another composition comprises Al (OH) 3 in the form of a hydrogel or aqueous solution or Si (OH) 4 to select the one or more metal components in the Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn Al (OH) 3 or 1% by weight to 10% by weight with respect to the weight of Si (OH) 4 can be mixed and supported on a carrier or molded into a predetermined size.

또 다른 조성물은 Al(OH)3 과 Mg(OH)2 와의 몰비가 2:8 내지 8:2 사이인 혼합물을 300℃ 내지 900℃ 사이의 온도 범위에서 복합 산화물 평균입자계(메디안계)가 10㎛ 내지 2OO㎛ 사이에서 제조하여 질소 혹은 공기 중에서 소성하여 제조할 수 있다.Another composition is a mixture in which the molar ratio of Al (OH) 3 and Mg (OH) 2 is between 2: 8 and 8: 2, and the composite oxide mean particle system (Median system) Mu] m to 200 [mu] m and firing in nitrogen or air.

상기 소정 크기는 알갱이 형태일 경우에 직경이 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜ 사이에서 성형 제작하는 것이 바람직하나, 이 수치를 벗어날 수도 있다. When the predetermined size is a granular form, it is preferable that the diameter is 0.1 mm to 10 mm, but it may be out of this range.

Mg(OH)2 파우더 100gr과 활성알루미나 및 제올라이트를 또는 Al(OH)3 파우더 20 gr을 혼합한 후 수분을 첨가하고 여기에 Si 계열을 10gr 첨가하여 슬러리 성질의 상태(반죽 상태)에서 성형하며. 이때 Mg(OH)2 대신에 MgCO3, MgO를 사용할 수 있다. 100 gr of Mg (OH) 2 powder, 20 g of active alumina and zeolite or Al (OH) 3 powder are added, and water is added thereto, and 10 g of Si series is added thereto to form slurry in a state of a slurry state (kneading state). In this case, MgCO 3 and MgO can be used instead of Mg (OH) 2 .

이때 입자 크기가 10~100마이크로메터(㎛) 정도가 바람직하다.At this time, the particle size is preferably about 10 to 100 micrometers (占 퐉).

또한 CuCl2 , Cu(NO3)2, CuSO4를 5gr 첨가하여 촉매로 사용한다.In addition , 5 gr of CuCl 2 , Cu (NO 3 ) 2, and CuSO 4 are added and used as a catalyst.

[실시 예1] [ Example 1 ]

위 형태로 제조된 촉매 100g 취한 후 외경 1" 인코넬 반응관에 채우고 1ccm CF4와 50ccm N2를 MFC를 이용하여 혼합하여 반응기로 유입한다. 이때 CF4의 농도는 약 2%인 CF4이다. 반응기는 Furnace(반응로)를 이용하여 500℃로 가열하고 처리된 가스는 FTIR을 이용하여 분석하게 된다.After taking the catalyst 100g prepared in the above form are charged in an outer diameter of 1 "Inconel reaction tube and flows into the 1ccm CF 4 and 50ccm N 2 to the reactor and mixed with the MFC. The concentration of CF 4 is about 2% of CF 4. The reactor is heated to 500 ° C using a furnace (reactor) and the treated gas is analyzed using FTIR.

여기서, CF4의 전환율은 다음 수학식 1과 같이 계산되었다. Here, the conversion ratio of CF 4 was calculated by the following equation (1).

Figure 112012060430864-pat00001
(1)
Figure 112012060430864-pat00001
(One)

상기 조건에서의 공간속도를 30hr-1으로 할 때, 흐르는 가스에 포함된 2%의 CF4 가 500℃에서 처리효율은 85%이었다.When the space velocity under the above conditions is 30 hr &lt; -1 &gt;, 2% of CF 4 Treatment efficiency was 85% at 500 ° C.

[실시 예2] [ Example 2 ]

실시예 1에서와 같은 조건으로, Furnace의 온도를 600℃로 가한 후, 처리가스를 FTIR로 분석한 결과 CF4의 처리효율은 95% 이다.Under the same conditions as in Example 1, after the furnace temperature was increased to 600 ° C, the treatment gas was analyzed by FTIR and the treatment efficiency of CF 4 was 95%.

[실시 예3] [ Example 3 ]

실시예 1에서와 같은 조건으로, Furnace(반응로)의 온도를 700℃로 가한 후, 처리가스를 FTIR로 분석한 결과 CF4의 처리효율은 100% 이다.Under the same conditions as in Example 1, the temperature of the furnace (reactor) was increased to 700 ° C, and the FTIR analysis of the treated gas revealed that the treatment efficiency of CF 4 was 100%.

[실시 예4] [ Example 4 ]

실시 예1에서와 같이 제조된 촉매 100g 취한 후 외경 1" 인코넬 반응관에 채우고 1ccm HCl과 50ccm N2를 MFC를 이용하여 혼합하여 반응기로 유입한다. 이때 HCl의 농도는 약 2%인 HCl이다. 반응기는 상온에서 실시하고 처리된 가스는 FTIR을 이용하여 분석하게 된다.100 g of the catalyst prepared as in Example 1 is taken and filled into a 1 "diameter Inconel reaction tube. 1ccm HCl and 50ccm N 2 are mixed using MFC and introduced into the reactor, where the concentration of HCl is about 2%. The reactor is operated at room temperature and the treated gas is analyzed using FTIR.

상기 조건에서의 공간속도는 30hr-1으로 흐르는 가스에 포함된 2%의 HCl은 상온에서 처리효율 97%이었다.The 2% HCl contained in the gas flowing at a space velocity of 30 hr -1 under the above conditions was 97% at a room temperature.

[실시 예5] [ Example 5 ]

실시 예1에서와 같이 제조된 촉매 100g 취한 후 외경 1" 인코넬 반응관에 채우고 1ccm Cl2와 50ccm N2를 MFC를 이용하여 혼합하여 반응기로 유입한다. 이때 Cl2의 농도는 약 2%인 Cl2이다. 반응기는 상온에서 실시하고 처리된 가스는 FTIR을 이용하여 분석하게 된다.100 g of the catalyst prepared as in Example 1 was taken, and then charged into an Inconel reaction tube having an outer diameter of 1 ". 1 cc Cl 2 and 50 cc N 2 were mixed using an MFC and introduced into the reactor. The concentration of Cl 2 was about 2% 2. The reactor is operated at room temperature and the treated gas is analyzed using FTIR.

상기 조건에서의 공간속도를 30hr-1으로 할 때, 흐르는 가스에 포함된 2%의 Cl2 은 상온에서 처리효율이 95%이었다.When the space velocity under the above conditions was 30 hr &lt; -1 &gt;, the treatment efficiency of 95% at the room temperature was 2% Cl 2 contained in the flowing gas.

본 발명은 PFC(Per Flouro Compound)와 산 배기가스를 효율적으로 처리할 수 있는 흡착제에 관한 것이며, 보다 구체적으로 PFC와 산 배기가스를 처리하기 위하여 파우더 상태의 Al2O3와 MgO를 소정의 중량%로 혼합하여 제조한 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물과, 파우더 상태의 Al2O3, MgO 및 SiO2 를 소정의 중량%로 혼합한 후, 파우더 상태의 CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 소정의 중량%로 혼합하여 제조된 조성물을 입자 크기가 10~100마이크로메터 크기로 형성하여 제조된 PFC와 산 배기가스 제거용 흡착제를 제공하여 반응효율을 높이고 반응온도를 낮출 수 있으므로 산업상 이용가능성이 높다.The present invention relates to a PFC (Per Flouro Compound) and an adsorbent capable of effectively treating acid exhaust gas. More specifically, in order to treat PFC and acid exhaust gas, Al 2 O 3 and MgO in a powder state are mixed with a predetermined weight % Of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 in a powder state, and a composition prepared by mixing powders of Al 2 O 3 , MgO and SiO 2 in a predetermined weight %, And at least one of CuO, NiO, and V 2 O 5 in the powder state is selected and mixed at a predetermined weight%, and the composition is mixed with the PFC prepared by forming particles having a size of 10 to 100 micrometers It is possible to increase the reaction efficiency and lower the reaction temperature by providing an adsorbent for removing exhaust gas from the exhaust gas, which is highly likely to be used industrially.

Claims (8)

삭제delete 삭제delete Al2O3 를 50 중량% 내지 20 중량%로 하고, MgO를 20 중량% 내지 50 중량%로 하며, SiO2 를 20중량% 내지 10 중량%로 하고, CuO, NiO, V2O5 중에서 하나 이상을 선택하여 10중량% 내지 20 중량%로 혼합하여 입자 크기가 10㎛ 내지 100㎛ 크기로 제조된 PFC(Per Flouro Compound)와 산 배기가스 제거용 흡착제. Al 2 O 3 is 50 wt% to 20 wt%, MgO is 20 wt% to 50 wt%, SiO 2 is 20 wt% to 10 wt%, and one of CuO, NiO, and V 2 O 5 (PFC) having a particle size of 10 탆 to 100 탆 by mixing 10 wt% to 20 wt% of the above adsorbent. 청구항 3에 있어서,
상기 PFC(Per Flouro Compound)와 산 배기가스 제거용 흡착제에 제올라이트, 활성알루미나, 감마알루미나, 규조토, 활성탄 중에서 하나의 담체를 선택하여 Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, Pd, Ti, Mn 중의 한 개 이상의 선택된 금속 성분이 담체와 중량%로 대비하여 1~10중량% 첨가시켜 입자 크기가 10㎛ 내지 100㎛ 크기로 제조된 PFC(Per Flouro Compound)와 산 배기가스 제거용 흡착제.
The method of claim 3,
The catalyst is selected from the group consisting of PFC (Per Flouro Compound) and an adsorbent for removing exhaust gases from a carrier selected from zeolite, activated alumina, gamma alumina, diatomaceous earth, and activated carbon, and Ni, Cu, Ni, Fe, V, Pt, (PFC) having a particle size of 10 탆 to 100 탆 by adding 1 to 10% by weight of at least one selected metal component selected from the carrier and the weight% of the carrier.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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