TWI611831B - 室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置及方法 - Google Patents

Description

室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置及方法

本發明係有關一種室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化方法，尤指一種藉由冷凝室內空氣中的水氣微霧形成次微米或微米級水滴或灑水洗滌，進而利用水滴吸收室內空氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，俾於室內在地淨化之設計者。

按，TFT-LCD及半導體之顯影、清洗、蝕刻及蒸鍍…等製程，經常會使用有機化合物進行塗佈或清洗，但有部分有機化合物(如：丙酮Acetone/異丙酮IPA/丙二醇單甲基醚PGME/丙二醇單甲基醚酯PGMEA/乙酸正丁酯BA/醋酸Acetic Acid…等)會逸散在無塵室作業環境內，而成為濃度約為數十至數千ppb的氣態分子汙染物(airborne molecular contamination，AMC)，操作人員長時間處在此低濃度氣態分子汙染物的環境下，仍可能引發不適；其中，丙酮具有薄荷/水果甜味而嗅覺閾值為0.4-800ppm，異丙酮具有乙醇和丙酮混和味而嗅覺閾值為0.442-610ppm，丙二醇單甲基醚具有乙醚味而嗅覺閾值為0.003-10ppm，丙二醇單甲基醚酯具有強烈之特殊味道而嗅覺閾值為0.025-1ppm，乙酸正丁酯具有強烈之水果味而嗅覺閾值為0.0063-368ppm，醋酸具有強烈醋味、催淚味而嗅覺閾值為0.01ppm。

次按，如〔圖1〕所示，無塵室70的基本結構係將具有通氣孔之地板71墊高設置，而自地板隔室72抽吸空氣送入天花板73與樓層板間所形成之天花板隔室74，並經由天花板73的風機過濾系統(Fan Filter Unit，FFU)75將過濾後的空氣再送入無塵室70內，致使循環送入無塵 室70內的空氣藉由風機過濾系統75持續過濾，進而維持無塵室70的清淨度，但由於風機過濾系統仍不足以淨化前述之氣態分子汙染物，故有人自地板隔室72直接抽吸空氣送入無塵室外部的處理設備80進行氣態分子汙染物的淨化，藉以有效淨化氣態分子汙染物，但無塵室之空調設計除了前述內部循環的部分之外還有外氣補充的部分，故直接自地板隔室72抽吸空氣送到外部淨化的設計，因無塵室要補充大量的外氣，造成無塵室空調之耗能大幅增加；於是，如〔圖2〕所示，有人進一步於地板隔室72內設置濃縮器90，先將氣態分子汙染物濃縮後再送入無塵室外部的處理設備80進行氣態分子汙染物的淨化，藉以降低無塵室外氣的補充量，進而減少無塵室因抽吸空氣送到外部淨化所造成的空調耗能。然而，若氣態分子汙染物中含有丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)的成份，在含有水氣的狀態下(如相對濕度>50%RH)，風機過濾系統75或濃縮器90易因吸附材同時吸附水氣及丙二醇單甲基醚酯，而產生水解反應為低閾值極臭的醋酸，進一步若無塵室作業環境循環空氣中含有無機酸(如鹽酸、硝酸、氫氟酸…等)，因被吸附材吸附而造成濃度增高，將促使於較酸性環境下水解為醋酸的程度越高，更加引發作業環境的不適感，尤其是濃縮器90經吸附後的脫附高溫，更進一步於較高溫環境下加劇丙二醇單甲基醚酯水解成醋酸。

本發明之主要目的，係欲解決先前技術外部淨化造成空調耗能之問題，而具有在地淨化降低空調耗能之功效。

本發明之另一目的，則具有藉由控濕降低丙二醇單甲基醚酯於較高濕環境水解成醋酸的濃度。

本發明之又一目的，乃具有藉由降低無機酸(如鹽酸、硝酸、氫氟酸…等的無機酸水溶性氣態分子汙染物)被吸附材吸附的濃度，降低丙二醇單甲基醚酯於酸性環境水解成醋酸的濃度。

本發明之再一目的，遂具有藉由採用高矽鋁比ZSM-5沸石的疏水性吸附材，降低丙二醇單甲基醚酯於較高濕環境因吸附水氣而促使水解成醋酸的濃度。

為達上述功效，本發明淨化裝置之結構特徵，係包括有：一旋轉式吸脫附器，區分有一吸附區、一脫附區及一隔離區，相對該吸附區設置有吸附進氣通道與吸附排氣通道，相對該脫附區與該隔離區設置有隔離排氣/脫附進氣循環通道與脫附排氣/隔離進氣循環通道；一吸附壓差產生器，設置於該吸附進氣通道或該吸附排氣通道，俾令待淨化氣體通過該吸附區而將所含之氣態分子汙染物予以吸附淨化，吸附淨化後的氣體乃回到室內中；一脫附熱源，設置於該隔離排氣/脫附進氣循環通道；一脫附壓差產生器，設置於該隔離排氣/脫附進氣循環通道，俾令經該脫附熱源加熱後之脫附氣流通過該脫附區，而將所吸附之氣態分子汙染物予以脫附出來；以及一吸收單元，設置於該脫附排氣/隔離進氣循環通道，藉由冷凝脫附排氣中的水氣微霧或洗滌吸收脫附排氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，吸收淨化後的氣體通過該隔離區進行熱回收後成為脫附/隔離循環氣流。

此外，進一步於該脫附排氣/隔離進氣循環通道設置一控濕單元，且令該控濕單元位於該吸收單元之下游處，控制隔離進氣氣流的相對濕度在50%以下，較佳為相對濕度在30%以下；或者，進一步於該吸附進氣通道設置一控濕單元，且令該控濕單元控制吸附進氣氣流的相對濕度在50%以下，較佳為相對濕度在30%以下；再者，該吸收單元為降 溫洗滌器、冷凝器或冷凝凝核成長吸收器；又，該旋轉式吸脫附器為轉輪式或轉環式。

另，該旋轉式吸脫附器為轉輪式或轉環式，而採用高矽鋁比ZSM-5沸石的疏水性吸附材(如UOP Hisiv 3000)，以降低吸附水氣。

然而，本發明之淨化方法，係令室內空氣先經過旋轉式吸脫附器予以吸脫附後，再通過一吸收單元，而該吸收單元藉由冷凝室內空氣中的水氣微霧形成次微米或微米級水霧滴或灑水或淋浴洗滌，進而利用水霧、水滴或水膜吸收室內空氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，俾於室內在地淨化室內空氣中所含的水溶性氣態分子汙染物。

10‧‧‧旋轉式吸脫附器

11‧‧‧吸附區

111‧‧‧吸附進氣通道

112‧‧‧吸附排氣通道

12‧‧‧脫附區

123‧‧‧脫附排氣/隔離進氣循環通道

13‧‧‧隔離區

132‧‧‧隔離排氣/脫附進氣循環通道

20‧‧‧吸附壓差產生器

30‧‧‧脫附熱源

40‧‧‧脫附壓差產生器

50‧‧‧吸收單元

60‧‧‧控濕單元

70‧‧‧無塵室

71‧‧‧地板

72‧‧‧地板隔室

73‧‧‧天花板

74‧‧‧天花板隔室

75‧‧‧風機過濾系統

80‧‧‧處理設備

90‧‧‧濃縮器

〔圖1〕係自無塵室抽氣至外部進行處理之先前技術示意圖。

〔圖2〕係先濃縮再自無塵室抽氣至外部進行處理之先前技術示意圖。

〔圖3〕係本發明之結構示意圖。

首先，請參閱〔圖3〕所示，本發明之淨化裝置係包括有：一旋轉式吸脫附器10，可為圖示之轉輪式或圖未示之轉環式，而區分有一吸附區11、一脫附區12及一隔離區13，相對該吸附區11設置有吸附進氣通道111與吸附排氣通道112，相對該脫附區12與該隔離區13設置有隔離排氣/脫附進氣循環通道132與脫附排氣/隔離進氣循環通道123；一吸附壓差產生器20，設置於該吸附進氣通道111或該吸附排氣通道112，俾令待淨化氣體通過該吸附區11而將所含之氣態分子汙染物予以吸附淨化，吸附淨化後的氣體乃回到室內中；一脫附熱源30，設置於該隔離排氣/脫附進氣循環通道132；一脫附壓差產生器40，設置於該隔離排氣/脫附進氣 循環通道132，俾令經該脫附熱源30加熱後(約加熱至180~200℃)之脫附氣流通過該脫附區12，而將所吸附之氣態分子汙染物予以脫附出來(脫附後溫度約65℃)；一吸收單元50，設置於該脫附排氣/隔離進氣循環通道123，藉由冷凝脫附排氣中的水氣微霧或洗滌吸收脫附排氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，吸收淨化後的氣體通過該隔離區13進行熱回收(兼具隔離及冷卻效果)後成為脫附/隔離循環氣流，而該吸收單元50可為降溫洗滌器、冷凝器或冷凝凝核成長吸收器。

基於如是之構成，本發明係相對旋轉式吸脫附器10之脫附區12與隔離區13設置有隔離排氣/脫附進氣循環通道132與脫附排氣/隔離進氣循環通道123，且將該吸收單元50設置於該脫附排氣/隔離進氣循環通道123，而可進行脫附、吸收與隔離之循環淨化作業，藉以將是室內的水溶性氣態分子汙染物濃縮後直接在地吸收淨化，不必再由室內抽氣到室外進行處理，可降低室內空調的損耗；因此，以本發明取代〔圖2〕所示濃縮器90，具有在地淨化降低空調耗能之功效；再者，進一步於該脫附排氣/隔離進氣循環通道123設置一控濕單元60，且令該控濕單元60位於該吸收單元50之下游處，或/及進一步於吸附進氣通道111設置一控濕單元60，而藉該控濕單元60控制隔離進氣氣流或/及吸附進氣氣流的相對濕度在50%以下，較佳為相對濕度在30%以下，乃藉由控濕降低丙二醇單甲基醚酯水解成醋酸的濃度。

然而，有關該旋轉式吸脫附器採用親水性吸附材(如UOP Hisiv 1000 Y型沸石)或疏水性吸附材(如UOP Hisiv 3000 ZSM-5型沸石)，對於丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)水解反應為醋酸的影響性，在PGMEA於吸附入口的濃度為10ppmv、吸附及隔離入口溫濕度為25℃/85%RH、吸附面風速為3.0m/s、吸脫附濃縮倍率20倍、脫附溫 度180~200℃的操作條件下，可得知採用疏水性吸附材可大幅降低產生醋酸的濃度，若採用疏水性吸附材同時進行脫附、吸收與隔離之循環淨化作業，還可進一步降低產生醋酸的濃度，請參見下列的測試結果：

再者，有關控制隔離進氣氣流或/及吸附進氣氣流的相對濕度，對於丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)水解反應為醋酸的影響性，在PGMEA於吸附入口的濃度為10ppmv、吸附及隔離入口溫濕度為25℃、吸附面風速為3.0m/s、吸脫附濃縮倍率20倍、脫附溫度180~200℃且進行脫附、吸收與隔離之循環淨化作業的操作條件下，可得知控制隔離進氣氣流或/及吸附進氣氣流的相對濕度在50%以下，即可大幅降低產生醋酸的濃度，若控制隔離進氣氣流或/及吸附進氣氣流的相對濕度在30%以下，還可進一步降低產生醋酸的濃度，請參見下列的測試結果：

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包 括在本案申請專利範圍內。

10‧‧‧旋轉式吸脫附器

11‧‧‧吸附區

111‧‧‧吸附進氣通道

112‧‧‧吸附排氣通道

12‧‧‧脫附區

123‧‧‧脫附排氣/隔離進氣循環通道

13‧‧‧隔離區

132‧‧‧隔離排氣/脫附進氣循環通道

20‧‧‧吸附壓差產生器

30‧‧‧脫附熱源

40‧‧‧脫附壓差產生器

50‧‧‧吸收單元

60‧‧‧控濕單元

Claims (9)

1. 一種室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，係包括有：一旋轉式吸脫附器，區分有一吸附區、一脫附區及一隔離區，相對該吸附區設置有吸附進氣通道與吸附排氣通道，相對該脫附區與該隔離區設置有隔離排氣/脫附進氣循環通道與脫附排氣/隔離進氣循環通道；一吸附壓差產生器，設置於該吸附進氣通道或該吸附排氣通道，俾令待淨化氣體通過該吸附區而將所含之氣態分子汙染物予以吸附淨化，吸附淨化後的氣體乃回到室內中；一脫附熱源，設置於該隔離排氣/脫附進氣循環通道；一脫附壓差產生器，設置於該隔離排氣/脫附進氣循環通道，俾令經該脫附熱源加熱後之脫附氣流通過該脫附區，而將所吸附之氣態分子汙染物予以脫附出來；以及一吸收單元，設置於該脫附排氣/隔離進氣循環通道，藉由冷凝脫附排氣中的水氣微霧或洗滌吸收脫附排氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，吸收淨化後的氣體通過該隔離區進行熱回收後成為脫附/隔離循環氣流。
2. 如申請專利範圍第1項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，該旋轉式吸脫附器採用高矽鋁比ZSM-5沸石的疏水性吸附材。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，進一步於該脫附排氣/隔離進氣循環通道設置一控濕單元，且令該控濕單元位於該吸收單元之下游處，控制隔離進氣氣流的相對濕度在50%以下。
4. 如申請專利範圍第3項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，進一步令該控濕單元控制隔離進氣氣流的相對濕度 在30%以下。
5. 如申請專利範圍第3項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，進一步於該吸附進氣通道設置一控濕單元，控制吸附進氣氣流的相對濕度在50%以下。
6. 如申請專利範圍第5項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，進一步令該控濕單元控制吸附進氣氣流的相對濕度在30%以下。
7. 如申請專利範圍第5項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，該吸收單元為降溫洗滌器、冷凝器或冷凝凝核成長吸收器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化裝置，其中，該旋轉式吸脫附器為轉輪式或轉環式。
9. 一種室內水溶性氣態分子汙染物之在地淨化方法，係令室內空氣先經過旋轉式吸脫附器予以吸脫附後，再通過一吸收單元，而該吸收單元藉由冷凝室內空氣中的水氣微霧形成次微米或微米級水霧滴或灑水或淋浴洗滌，進而利用水霧、水滴或水膜吸收室內空氣中所含的水溶性氣態分子汙染物，俾於室內在地淨化室內空氣中所含的水溶性氣態分子汙染物。