TW522042B - Devices and methods for chemical reactive filtration - Google Patents

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五、發明說明（1) 此申請案申請20 00年1 〇月π曰 _ [仙F1]之優先權。 日所申請之PCT/US0 0 /28 680 tig範疇{tc\lln發日月^} 本發明係關於一種過濾器系統 液體反應物之系統。 特別係關於利用固體和 憂J5背景Uc\lln發明 慣例熟知使用活性木炭和i仙仏， 流中移除雜質。隨著有效之二唯;斗作為吸附元件自空氣 部份空心之纖維。特別有效：以的出…能製造係 伸之T形葉片之截面如美國專截面疋具有自一 ΐ央核怒延 利案係發證給Largman等旦=ΐ，，368中所述（此專 面之單絲)，以提及…三葉形或四葉形截 過濾介質（係使用固體或液體物中。習見之濾裔使用 欲被移除之粒子附著；=用4;賴：吸收而非吸附。： 吸附。而於利用分子運;件的表面上時，發生 動不需要之粒子自一個&至、以一種非機械之方式移 多葉形纖維作為芯吸之情況’則發生吸收。 移除污染物之液體或固體於此情況下’將某些 將使用固體過濾之粒子所填充纖維内之空洞中。 性空氣過濾和移除氣味等雍田 夕葉形纖維使用在吸附 用聲#早、破 未4應用中。此等過濾之粒子包括使 之^體（夂間石、’、碳酸氫鈉、-環糊精及可吸附某些污染物 2國專利案5,759,394，以提及之方式併入 夕葉形型纖維作為芯吸纖維之其他應用亦

五、發明說明（2) 包括經填充在纖 - 妒！！山垃★ 隹的空洞以内之某些液體的吸收性質。一 为又遠擇此等液體 ^ . ^ ^ W —種可逆方式自受污染之空氣流中輕微 及收軋味和氣體八7 > ^ 泣士 , ☆扣·、,刀子而協助最後分散此等分子入第二空氣 10 ^ 六131 辱利案5, 891，221 及5, 704, 966 案中，以 k及之方式併入本文中）。 曰於衣造積體電路時，維持環境免於污染物特別重要因為 曰曰圓極易感叉小粒子和低含量之某些化學劑。此可經由在 具有經過渡之空氣的淨室内製造晶圓而為之。使用過濾器 以Ϊ少粒^和化學劑含量至極低含量（少於1 ρργ十億分 之幾））。半導體工具有時亦配置環境控制設備，’在加工處 理期間，它提供局部超清潔空—氣、動。然而，習用之化學 過濾裔具有極短使用期限、需要經常更換、且在有效 濾出某些化學劑後變成無效。 優先權申請案教導使用具有縱向延伸之内部空洞之 來過濾碱性氣體，此内部空洞中含有與碱性氣體化與。、、、 反應之反應物。較佳之反應物包括酸、配位劑、錯二^起 潮解劑，並可有利地浸潰入'一種吸附性固體中。=二剖和 經公認：碱性氣體亦可使用氧化劑予以過滤，或^ ’未 或中性氣體以類似方式來過濾。因此，仍^要提:將峻性 濾各種氣體之裝置和方法。 &用於過 發明總羞i tc \ 1 Γ發明组钴} 本發明提供裝置和方法其中將泉體污染物使用夏 空洞（其中含有化學反應性氧化劑、氳離子受體/ μ有内部 體、配位‘劑、錯合劑或潮解劑）之纖維來過$版2給予

522042 五、發明說明（3) 氣體污染物可能是酸性、碱性或pfj中性。於污染物是碱、 性之情況時，反應物可能是任何酸，但較佳是一 ^重氧化 劑。於污染物是酸性之情況時，反應物較佳是碱性，而更 佳包括第1族或第2族金屬陽離子；較佳具有下列陰離子·· 磷酸鹽、脫乙醯之甲殼質、次氯酸鹽、硼酸鹽、碳酸趟、 氫f化物或氧化物。於，染物是中性之情況5，反應二較 佳是錯合劑、配位劑、氧化劑或潮解劑。 2佳具體實施例中’反應物包括—種金屬陽離子，特 ::弟1族或第2族金屬陽離子。反應物亦可有利地包括磷 ,二、脫乙醯之甲殼質、次氯酸鹽、硼酸碳、 乳化物或氧化物。 ^ ^ 較佳將反應物浸潰入一種吸附性固體中 碳，、沸石、氧化紹或石夕石。 '.中舉例而吕包括 佳：Ϊ較：2㈣，而最佳是三葉形或四葉形。亦屬較 可為·纖維含有許多Τ形之葉片。 早乂 體ί::月I之各種目❸、特徵、觀點和優點自本發明較佳且 圖:組份)將變成更顯然可見。 中相同數子代表 叫式之簡述 ;2領^ ·由個別之多葉形纖維的詳細戴面圖。 物之各多葉形由纖具难有經配置在每一多葉形纖維以内之反摩 圖3領示· 、、隹所造成之纖雉-塾近視圖。 ％ 圖4續二:^的纖維塾之闊幅圖。 …使用經酸浸潰之多葉形纖維過濾器供使用 522042 五、發明說明（4) 於過濾空氣流之一具體實施例中之一個室 $ 5:員示具有多層之多葉形纖維過濾器之圖$的 同之圖式中使用相同參考數字指示相似或相： 細敘沭 1 員目。 y顯示：—個別多葉形纖維2截面之詳圖。 合物所造成並經由習用之形成纖維之技：戶二 =^的纖維，例如將一種纖維組合物紡絲通過—習^ =嘴如上述之美國專利案5，Q57,3 = 一個核芯4 ’三個葉片6自它纖f包括 :蓋，為終端其係垂直附著至葉片丄端上。 14接鄰盍8間之空洞沿著多、葉#纖雄2的全成茱 形成縱向狹槽1 0。容瑩祀祕处〇 又而延伸 (例如於狀y、誠、准2工具有保持粉狀顆粒物質 ^ 8 Z 反）之此力。可將碳粉末..機械式維持在經由夂袖 截留之狹槽10以内而不須使用任何液體。截留/末 ΐ=Γ經由撒粉末入纖維中，然後振動掉過量粉末 或使用電扇吹除掉過量粉末。 千I里柘末 纖維2較佳通過毛細力而可維持液 顯不：纖維墊m之近視圖，其中將 J = 的狹槽10中。經由再將纖維2之表μ填真壓充緊在 i反纖維塾1〇〇並怒吸入狹槽10中而可利用液 速聚：入各换么ΐ狹槽10。在液滴冲擊纖維2後，彼等快 二中同時留下開口空隙在纖維2間並容許 t之工軋流通過纖維墊1〇〇。另種方 毛細力經由浸潰纖維2入反應㈣中並移除過=應物12 522042 五、發明說明（5) 而芯吸反應物12直接至狹槽1〇以内。 可將反應物1 2經由不同方法开j 、 物1 2通過一具機械式霧化器或=二，滴，例如強制反應 滴器。反應物12其範圍可來自么二，由使用習用之液體點 劑、還源劑、錯合劑、配位劑；以例如酸、驗、氧化 供使用作為反應物1 2之酸，裘你丨品一 如硼酸而較佳是碟酸或硫酸。除去無各=j = 機酸。舉例而t，有機酸包括單m酸、二_酸和二=有 此等型式之有機酸包括椁檬酸、;;二， 果酸、丙二酸、酒石•丄酸:i酸 t頻果酸。在另外具體實施例—中〜亦可使用粉末酸代替液 肢酸亚以相似於關於碳粉末者所述之方法浸潰入狹槽10 中。_在另外具體實施例♦，亦可使用粉末狀鹼來過濾非碱 性污染物。此等粉末狀鹼可包括，例如碳酸氫鈉（焙用 碱）、碳酸納、氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鉀、氫氧化卸 和四侧酸納。又’反應物丨2可包括配位劑（其包括各種過 渡金屬例如銅、錫、鐵、辞和鈦，及錯合劑（其包括截留 劑例如環狀糊精）。 ^ 供使用作為反應物1 2之驗，舉例而言，包括第1族或第2 族金屬陽離子。亦可有利地包括磷酸鹽、脫乙醯之曱殼 質、次氣酸鹽、硼酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物或氧化物。特 別所意欲之驗是氫氧化納和鉀、鱗酸鉀和納、氧化或氣氧 化鈣或鎂，碳酸鈉或鉀。 此處所考慮之氧化劑包括第1族或第2族金屬過猛酸鹽、

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過ί ί以及其他無機和有機過氧化物；第1或第2族金屬 次氣酸鹽、久接人 谷種金屬氧化物包括鋅、錫、鐵、鈦等。 此處所考；t > 人十 心之錯合劑包括脲、環狀糊精，冠醚等。 此地所考慮之配位劑包括醋酸鋅和錫等。 此處所考慮之潮解劑包括函化鋰和鉀（包括溴化物和氯 化物），果糖，丙二醇和乙二醇等。

、圖3顯不·纖維墊1 0 〇之闊幅圖。可將纖維2打褶或形成 為各層而形成（具有）各種構型之纖維墊100。通常，狹槽 1=以内=體積組成大約一半的多葉形纖維2之體積並以污 染物之被度為基準，纖維2可獲得大約1 〇 〇%重量’的液體污 染物及無論何處，自25。/◦至125Τ。奚量的固體粉末在狹槽10 以内。利用多葉形纖維2性質來「捕捉」液體或固體污染 物’使用反應物1 2供吸附性和吸收.性過濾應用之用。有咅 將=應物1 2浸潰在狹槽丨〇以内且可能是一種反應性液體^ 固體反應物，較佳兩者是酸，並使用纖維墊1 〇 〇作為支持 性網路而維持反應物1 2呈極分散之構型以使吸附性和吸、 性移除分子污染物。多葉形纖維2不僅可保持液體或固體 (酸）反應物1 2，而且於保持液體反應物和固體顆粒的組人 體亦有效。可將固體吸附劑例如沸石，氧化鋁，活性碳σ (經浸潰者和新鮮者兩者）及經化學改質之矽石與呈液^ 固體形式之酸反應物12之聯合，並浸潰入多葉形纖維/的或 狹槽1 0内。亦可將固體吸附劑連同碱性反應物丨2 '、， 浸潰在狹槽1 〇中。 t 纖維墊Γ0 0於過渡來自通過之液體流的酸性或驗性、一九

522042 五、發明說明（7) 物是化學技藝中習慣上~ 括氳離子給予體和電子 染物被認為是化學技藝 合物，包括氫離子受體 考慮之酸性污染物是無 硫酸，各種有機酸。特 〇 所述之發明技術予以過 化物及其衍生物、醇 等中性污染物之特別考 合劑。 維墊100於自通過之液 特別有效；此等酸性污 括含有氮或硫之酸，硫 示之舉例說明中，為硫 當污染物通過經浸潰 之多葉形纖維2上時， 發性硫酸鈉鹽。然後纖

物時特別有效。所考慮之酸性污$ 視為酸之任何化學劑或化合物，= 受體（路以士酸）。所考慮之鹼性= 中習慣上視為鹼之任何化學劑化 和電子給予體（路以士鹼）。特別 機酸和有機酸 '特別包括氫氯酸、 別所考慮之鹼性污染物是氨和胺類 、亦可將pH中性污染物使用本文中 濾。特別考慮之pH中性污染物 類、烴類、和氧化型烴類。適合此 慮之反應物是配位劑、氧化劍〜和^ 經浸潰以液體鹼性反應物丨2之纖 體&L中特別吸收各種酸性污染物時 染物例如無機酸或有機酸，特別包 氧化物、氮氧化物，硫化氫。在例 酸所污染之空氣流通經纖維墊丨〇 〇。 一種驗性反應物1 2 (例如氫氧化納） 酸和鹼起化學反應而形成水及無揮 維2保留一些或全部的鹽。 可將利用驗性反應物1 2在多葉形纖維2中之纖維墊丨〇 〇使 用於各種應用用途，例如將多葉形纖維2打褶或舖網而形 成纖維墊1 〇 〇。在一具體實施例中，可使用纖維墊丨〇 〇在過 渡室1 0 2中作為過濾元件如圖4中所示。室1 〇 2係由一外殼 1 8所組成、可將此外殼自習用之金屬例如鋁所造成以便""容

第12頁 522042 發明§兒日月~' ' 一 ' ----- 納處理4 一種为；:現場裝置。將打褶或多層之纖維墊1 〇 0較佳利用 實施：I ΐ劑或低除氣之膠而附著至外殼18上。纟另外具體 出1中，亦可能將纖維墊1 00附著至一個框架（框架未示 可六’施、^4後可將連同纖維墊1〇〇之此框架安裝在外殼18中或 六耸* 1移除。外设1 8亦具有一個入口 1 4和一個出口 1 6而 二1工虱流2 0通經過濾室10 2同時通過纖維墊1 〇 〇被過濾。 1使用室102提供粒子及/或化學過濾。 〜 =5顯示：纖維塾1〇〇之另外具體實施例。除去用多層之 圖4中之二=代f :墊1〇°以外，在許多方面，，圖5相似於 組点夕、Μ / 夕ί之纖維墊1〇 〇’是由許多個別接鄰層所 括成之過濾。將每一個別晷良漬上述反應物之任何一 個別層（每-層具有—種不同之反應物）聯合成 g. ® I 1 ^ α ^ :L之:力f ί為基準’、纖維墊100,可含有各層和各種反應 奶的任何組合。 :此，t已揭示：化學反應性過濾之裝置和方法 屬歧實施例和應用。然％，對於精於該項技藝之人士：库 :::然可…要不脫離本文中之發明概 ； ”卜亦2許多更多修正1此，除去所附隨之申以 ^的/、思以外’本發明論題並非限制性ii^是岐^

Claims (1)

1. 522042 六、申請專利範圍 1. 一種氣體過濾器，包括： ' 許多伸長之纖維，每一纖維界定許多縱向延伸之内部 空洞；及 經配置在纖維的内部空洞内之反應物，此反應物係由 _ 下列各化合物中選出：氧化劑和驗。 · 2. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中反應物包括 驗。 3. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中反應物包括一 種金屬陽離子。 ψ 4. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中反應物包括第1丨_ 族或第2族金屬陽離子。 —^〜 5. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中反應物包括磷 酸鹽、脫乙醯之甲殼質、次氯酸鹽：·、硼酸鹽、碳酸鹽、氫 氧化物或氧化物。 6. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中將反應物浸潰 入一種吸附性固體中。 7. 如申請專利範圍第6項之過濾器，其中吸附性固體包 括碳粉末。 8. 如申請專利範圍第6項之過濾器，其中吸附性固體係 由下列各化合物中選出：沸石、氧化鋁和矽石。 9. 如申請專利範圍第1項之過濾器，其中許多纖維的每 一者是三葉形。 _ 1 0.如申請專利範圍第1項之過濾器，其中許多纖維的每 一者是四葉形。 .

   第15頁 522042 六、申請專利範圍 11.如申請專利範圍第1項之過濾器，其中許多纖維的4 一者含有許多τ形狀之葉片。 1 2. —種使用過濾器自氣體中過濾酸性或pH中性氣態污 染物之方法，包括： * 提供過濾器以許多縱向延伸之内部空洞；及 . 配置一種反應物在内部空洞以内，此反應物與污染物 起反應，該反應物係由下列各化合物中選出：氧化劑、 驗、配位劑、錯合劑和潮解劑。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中污染物是酸 性。 · 14.如申請專利範圍第12項之吝法，其中污染物是pH中 性。 1 5.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中反應物是氧化 劑。 1 6.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中反應物是一種 碱。 1 7.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中反應物是一種 錯合劑。 1 8.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中反應物是一種 _ 潮解劑。 1 9.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中反應物包括磷 酸鹽、棚酸鹽、破酸鹽、氫氧化物或氧化物。 2 0.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中將反應物浸潰 入一種吸掄性固體中。

   第16頁 522042 六、申請專利範圍 2 1.如申請專利範圍第2 0項之方法，其中該吸附性固體 包括一種粉末。 2 2.如申請專利範圍第1 2項之方法，其中空洞係由多葉 形過濾、器所界定。 2 3.如申請專利範圍第2 2項之方法，其中許多纖維的每 一者含有許多T形之葉片。

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