TW201444617A - 可中和酸性物質之沸石觸媒製程 - Google Patents

Abstract

一種可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中包括下列步驟：a)準備沸石觸媒和金屬鹽溶液；b)準備潤濕液並將潤濕液噴灑在沸石觸媒上；c)使步驟b)所得之沸石觸媒與步驟a)之金屬鹽溶液進行離子交換並等待一預定時間，藉以將對有害物質吸附力高的離子取代沸石觸媒上原有的鈉/鈣離子；d)對步驟c)所得之沸石觸媒進行煆燒處理；及e)冷卻步驟d)所得之沸石觸媒即得成品，藉上述步驟在沸石觸媒上添加對有害物質吸附力高的離子，可達到提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力之目的，且可在沸石觸媒上形成鈉/鈣離子之氧化物，以達到使沸石觸媒具有中和酸性物質功效之目的。

Description

可中和酸性物質之沸石觸媒製程

本發明係有關於一種可中和酸性物質之沸石觸媒製程，特別是指一種改良沸石觸媒之性能，可提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力，藉以吸附例如廢氣或廢水等廢棄物中的有害物質，且可在沸石觸媒上形成鈉/鈣離子之氧化物，以達到使沸石觸媒具有中和酸性物質功效之可中和酸性物質之沸石觸媒製程。

在半導體工業的製程中，會產生含有鹵化物等有害物質的廢氣，這種含有鹵化物的廢氣不得直接排放到大氣中，必須加以捕捉。例如在蝕刻或化學氣相沈積(CVD)等程序中，會使用如六氟化硫(SF6)之氣體，SF6是一種惰性氣體，因具有無色、無味、無臭及穩定性高等特性，而常被利用，但是其對地球產生的溫室效應係數高(遠高於二氧化碳)，且在大氣中不易分解，對地球環境的影響很大，被認為是構成地球溫室化的主要物質之一，因此在廢氣排放到大氣之前，廢氣中之SF6等有害物質必須捕捉去除。

習知的一種去除廢氣中的有害物質的方法，是利用洗滌法以去除廢氣中之水溶性氣體和反應性氣體，但此法仍然會有產生大量廢水的問題。

另外，有一種利用沸石觸媒吸附有害物質的方法，藉由沸石觸媒本身具有的高表面積、高孔隙率及其成分，可有效捕捉廢氣及廢水中的有害物質，但是一般的鈉/鈣沸石觸媒對於例如SF6等有害物質的吸附量低，必需頻繁地更換，造成處理廢氣之成本增加。

再者，沸石觸媒中的鈉/鈣離子被離子交換析出之後仍然具有中和廢氣中之如氯化氫(HCl)或硫化物(SOX)等酸性物質之功效，若不有效的再利用，將變成廢棄物，增加廢棄物回收處理的費用。因此，如何在提高沸石觸媒的性能之外，再將被取代析出的鈉/鈣離子轉化為具有可中和酸性物質之功效，同時一併解決廢水處理的問題將成為極需要的課題之一。

發明入有鑑於此，積極研究，加以多年從事相關產品研究之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本發明。

本發明之目的在於提供一種可提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力之可中和酸性物質之沸石觸媒製程。

本發明達成上述目的的步驟包括：a)將預定份量的沸石觸媒放在一盤上，並調製預定濃度及預定份量之金屬鹽溶液；b)準備潤濕液，並將潤濕液噴灑在步驟a)之沸石觸媒上；c)使步驟b)所得之沸石觸媒與步驟a)之金屬鹽溶液進行離子交換並等待一預定時間；d)對步驟c)所得之沸石觸媒進行煆燒處理；及e)冷卻步驟d)所得之沸石觸媒即得成品，藉上述步驟在沸石觸媒上添加對有害物質吸附力高的金屬離子，可達到提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力之目的。

本發明的另一目的在於提供一種可提升沸石觸媒對六氟化硫的吸附能力之可中和酸性物質之沸石觸媒製程。

本發明達成上述目的之特徵在於：步驟a)之金屬鹽溶液為含有鈷離子、鋅離子及銅離子中之一種或二種以上混合之金屬鹽溶液，使沸石觸媒與金屬鹽溶液進行離子交換，可達到提升沸石觸媒對六氟化硫的吸附能力之目的。

本發明的再一目的在於提供一種不產生廢水之可中和酸性物質之沸石觸媒製程。

本發明達成上述目的之特徵在於：步驟a)之金屬鹽溶液之預定份量為該沸石觸媒之飽和吸水量；該步驟b)之潤濕液為該步驟a)調製之金屬鹽溶液，因此在進行步驟c)之離子交換時，該金屬鹽溶液全部被沸石觸媒吸收，可達到不產生廢液的目的。

本發明之又一目的在於提供一種可使沸石觸媒具有中和酸性物質功效之可中和酸性物質之沸石觸媒製程。

本發明達成上述目的之特徵在於：該步驟a)之沸石觸媒為鈉沸石觸媒、鈣沸石觸媒及鈉鈣沸石觸媒中之一種或二種以上混合而成，該步驟d)使沸石觸媒進行離子交換後析出之鈉/鈣離子煆燒轉化成氧化物並附著在沸石觸媒上，該氧化物可使沸石觸媒具有中和例如氯化氫或硫化物等酸性物質功效之目的。

本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。

a‧‧‧準備步驟

b‧‧‧潤濕步驟

c‧‧‧離子交換步驟

c1‧‧‧烘乾步驟

d‧‧‧煆燒步驟

e‧‧‧冷卻步驟

圖1為本發明第一實施例之流程圖。

如圖1所示之本發明第一實施例，本發明可中和酸性物質之沸石觸媒製程包括下列步驟：a)準備步驟，準備預定份量的沸石觸媒放在一盤上，並調製預定濃度及預定份量之金屬鹽溶液備用；b)潤濕步驟，準備潤濕液，並將潤濕液噴灑在沸石觸媒上；c)離子交換步驟，使步驟b)所得之沸石觸媒與步驟a)之金屬鹽溶液進行離子交換並等待一預定時間；d)煆燒步驟，對步驟c)所得之沸石觸媒進行煆燒處理；e)冷卻步驟，冷卻步驟d)所得之沸石觸媒即得成品，藉上述步驟在沸石觸媒上添加對有害物質吸附力高的離子，可達到提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力之目的，且可在沸石觸媒上形成鈉/鈣離子之氧化物，達到使沸石觸媒具有中和酸性物質功效之目的。下文將詳予說明。

步驟a)為將預定份量的沸石觸媒放在一盤上，並調製預定濃度及預定份量之金屬鹽溶液。本發明主要利用沸石觸媒的離子交換特性，將對有害物質吸附力高的金屬離子取代沸石觸媒中原有的離子來達到提高吸附廢氣中的有害物質之性能為目的，因此可適用各種沸石，例如可採用鈉離子沸石(Nax[(AlO2)m(SiO2)n]．yH2O)或鈣離子沸石(Cax[(AlO2)m(SiO2)n]．yH2O)或鈉鈣離子沸石(CaxNay[(AlO2)m(SiO2)n]．zH2O)等。金屬鹽溶液之濃度是依沸石觸媒中要交換的離子數量而定，不同沸石觸媒中的離子 數量各異，因此需依欲交換的離子數量調製預定濃度及定體積之金屬鹽溶液。

該金屬鹽溶液可依想要去除的有害物質而選用預定種類的金屬鹽類，藉以在沸石觸媒上添加對有害物質吸附能力高的離子，進而達到提升沸石觸媒對有害物質的吸附能力之目的。例如採用含有鈷離子、鋅離子及銅離子中之一種或二種以上混合之金屬鹽溶液，添加在沸石觸媒上，可達到提升沸石觸媒對六氟化硫的吸附能力之目的。該金屬鹽類可為硝酸根或其他酸根之金屬鹽。

步驟b)為準備潤濕液，並適量地將潤濕液噴灑在沸石觸媒上。由於沸石觸媒吸水會產生發熱反應，因此需先將潤濕液緩慢的噴灑在沸石觸媒上，較佳的狀態是使沸石觸媒因發熱反應而升高的溫度不超過70℃，以避免沸石觸媒產生劇烈的發熱反應而爆裂，該潤濕液可用水或是步驟a)之金屬鹽溶液。若將沸石觸媒攤放在盤上，不但可達到均勻潤濕的效果，還可加快散熱，必要時也可用風扇強制冷卻。

步驟c)為使步驟b)所得之沸石觸媒與步驟a)之金屬鹽溶液進行離子交換並等待一預定時間。沸石觸媒之離子交換之預定時間是依所需交換之離子數量而定，沸石觸媒與金屬鹽溶液之離子交換時間越久，則離子交換的量越多，可使得成品對有害物質之吸附量越高。例如使沸石觸媒與該金屬鹽溶液離子交換10分鐘即可產生效果，若離子交換約24小時，則可使鈉離子與鈷離子之交換量達到總交換量的99%以上。步驟a)之金屬鹽溶液之預定份量可為沸石觸媒之飽和吸水量，且步驟b)之潤濕液採用步驟a)之金屬鹽溶液，如此一來， 金屬鹽溶液全部被沸石觸媒吸收，可達到不產生廢液的目的。

另外，步驟c)可進一步包含步驟c1)烘乾步驟，將沸石觸媒烘乾以減輕步驟d)之煆燒處理負荷。較佳的烘乾溫度約為110℃。當然也可以不經烘乾直接進行煆燒步驟。

步驟d)為對步驟c)所得之沸石觸媒進行煆燒處理。步驟c)所得之沸石觸媒含有金屬鹽溶液，而該金屬鹽溶液內含有因離子交換而釋出的鈉/鈣離子及硝酸根。進行煆燒處理除了可使硝酸根分解外，還可使鈉/鈣離子轉化成氧化物並附著在沸石觸媒上，藉以中和例如氯化氫(HCl)或硫化物(SOX)等酸性物質，達到使沸石觸媒具有中和酸性物質功效之目的，較佳的煆燒溫度為300至600℃。

步驟e)為冷卻步驟d)所得之沸石觸媒即得成品。在冷卻時，將步驟d)所得之沸石觸媒放在室溫環境下自然冷卻即可。若將步驟d)所得之沸石觸媒立即放入密閉桶內冷卻，則可避免吸附空氣中的雜質影響其性能，也可減少吸收空氣中的水分。

a‧‧‧準備步驟

b‧‧‧潤濕步驟

c‧‧‧離子交換步驟

c1‧‧‧烘乾步驟

d‧‧‧煆燒步驟

e‧‧‧冷卻步驟

Claims (10)

1. 一種可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中包括下列步驟：a)將預定份量的沸石觸媒放在一盤上，並調製預定濃度及預定份量之金屬鹽溶液；b)準備潤濕液，並將潤濕液噴在步驟a)之沸石觸媒上；c)使步驟b)所得之沸石觸媒與步驟a)之金屬鹽溶液進行離子交換並等待一預定時間；d)對步驟c)所得之沸石觸媒進行煆燒處理；及e)冷卻步驟d)所得之沸石觸媒即得成品。
2. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟a)之金屬鹽溶液為含有鈷離子、鋅離子及銅離子中之一種或二種以上混合之金屬鹽溶液。
3. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟a)之金屬鹽溶液為硝酸根或其他酸根之金屬鹽溶液。
4. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟b)之潤濕液為水或該步驟a)之金屬鹽溶液。
5. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟a)之金屬鹽溶液之預定份量為該沸石觸媒之飽和吸水量；該步驟b)之潤濕液為該步驟a)調製之金屬鹽溶液。
6. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟c)之離子交換之預定時間依所需交換之離子數量而定。
7. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟a)之沸石觸媒為鈉沸石觸媒、鈣沸石觸媒及鈉鈣沸石 觸媒中之一種或二種以上混合而成，該步驟d)是使經沸石觸媒與金屬鹽溶液之離子交換而析出之鈉/鈣離子轉化成氧化物並附著在沸石觸媒上。
8. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中步驟c)包含步驟c1)將離子交換後之沸石觸媒烘乾，烘乾溫度約為110℃。
9. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中步驟d)之煆燒溫度為300至600℃。
10. 如請求項1所述之可中和酸性物質之沸石觸媒製程，其中該步驟e)包含將步驟d)所得之沸石觸媒立即放入密閉桶內冷卻。