TWM604665U - 揮發性有機物去除之水洗濾材結構 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種水洗濾材之結構，其包含一殼體，其係設有一入氣口及一出氣口，一第一多孔元件，其係設置於該殼體內，位於該入氣口之一側，該第一多孔元件上設置一第一觸媒材料，一離子吸附元件，其係設置於該第一多孔元件與該出氣口之間，其中，一吸收液體連續進入該出氣口並通過該離子吸附元件及該多孔元件，該第一多孔元件使該液體產生複數個氫氧自由基，一污染氣體由該入氣口進入該殼體內穿過該第一多孔元件並接觸到該些個氫氧自由基，使該污染氣體之鍵結被部份破壞，以增加污染氣體溶解於水中之比率。

Description

揮發性有機物去除之水洗濾材結構

本創作係關於一種結構，特別是一種水洗濾材之結構。

揮發性有機氣體污染物或稱揮發性有機物（Volatile Organic Compounds, VOCs），係指在一大氣壓下，沸點在250℃以下之有機化合物之空氣污染物總稱，其所造成的環境污染問題，廣泛地存在於各類型工業中。

在高科技產業中，尤其是半導體製造業及光電業中，因產品製造所產生之揮發性有機物主要來源為光阻劑、顯影液與清洗液，而主要有機物種以丙酮(Acetone)、異丙酮(IPA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、二甲基亞碸(DMSO)、乙醇胺(MEA)、氮-甲基2-四氫吡咯酮(NMP)、二乙二醇單丁醚(BDG)、四甲基氫氧化銨(TMAH)等成份為多數，其有機廢氣通常具有中低濃度(＜500pmm)、中高風量之特性。

傳統的移除 VOCs 的技術主要分為冷凝法、吸附法、洗滌法、焚燒法以及生物處理技術五種方法種，其中：

冷凝法多用於高濃度、成分單純且具回收價值之 VOCs廢棄處理，冷凝法的優點為處理成本較低，缺點為需於高濃度(濃度需高於5,000ppm)時操作方具一定之效益，且設置及操作成本偏高，因此一般僅應用於高濃度且具回收價值之揮發性有機物，應用較為侷限。

吸附法主要利用高孔隙率、高比表面積之吸附劑，藉由物理性吸附（可逆反應）或化學性鍵結（不可逆反應）作用，將VOCs氣體分子自廢氣中分離，以達成淨化廢氣之目的，吸附法的優點為可創造極高的去除效率，缺點是需時常更換或添加吸收劑或材料，維護成本高且有二次污染問題，且隨著氣體污染物濃度越高，所花費的成本也會不斷升高。

洗滌法利用污染物在水中之溶解度特性，將VOCs 自廢氣中分離去除之技術，洗滌法可分為化學洗滌（化學反應）與物理洗滌（溶解度）二類，VOCs種類極多，不同成份的VOC於水中的溶解度皆不相同，對於較不具溶解度之VOCs，通常採用化學洗滌法，於水中須添加過錳酸鉀、次氯酸或過氧化氫等氧化劑，以增加去除效率，然後化學洗滌法則需時常添加化學藥劑，並有二次污染物之問題，而對於溶解度較佳之VOCs，即可使用物理吸收法，以不添加化學藥劑之水溶液做為去除有機污染物之方法，使物理吸收法為成本相對較低之有機污染物去除法。

焚化法係利用氧化過程將VOCs廢氣轉換成無害之CO ₂與H ₂O，然後卻是各方法中運轉成本最高之方法，考量規模、熱值與廢熱回收設備等需謹慎評估成本與設計。

生物處理技術，是藉由微生物的分解、氧化、轉化等機制，將汙染物分解成無害之無機物，優點為二次污染問題較少且運轉成本較低，但缺點為佔地面積最大且初設成本昂貴，在國內電子產業因佔地面積等問題而較少採用。

其中洗滌法具有設置及操作成本低且操作簡易之優勢，但一般而言，洗滌法對於溶解度較不佳之VOCs而言，去除效率不佳，對於溶解度佳但揮發性高之VOCs而言，又會有溶解後二次逸散以及廢水處理的問題，因此使用洗滌法時需選擇適用物種，具需解決去除效率與二次逸散的問題，如能克服以上問題，即便洗滌法仍需處理廢水的問題，其仍為一低成本、低能耗、且易於維護之去除方法。

如前所述之主要高科技產業使用之有機物種，如丙酮(Acetone)、異丙酮(IPA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、二甲基亞碸(DMSO)、乙醇胺(MEA)、氮-甲基2-四氫吡咯酮(NMP)、二乙二醇單丁醚(BDG)、四甲基氫氧化銨(TMAH)等成份，皆具備一定程度之水溶性，可使用洗滌法加以去除，因此於處理這類特定且大量的揮發性有機污染物使用時，洗滌法可成為適合的廢氣去除手段。

為此，在此類高科技產業的應用場合下，如何製作出一種可充份利用洗滌法之低成本及操作簡單之優勢，又可兼具高效去除，具防止二次逸散等問題之 VOCs 有機氣體及溶劑之結構，為本領域技術人員所欲解決的問題。

本創作之一目的，在於提供一種水洗濾材之結構，以去除高科技產業製程之揮發性有機物，透過水觸媒濾網為轉化媒介，經由離子吸附元件型成吸收液與污染物之吸附介面，使廢氣之氣體污染物更易被水所吸附，而達到去除的目的。

針對上述之目的，本創作提供一種水洗濾材之結構，其包含：一殼體，其係設有一入氣口及一出氣口；一第一多孔元件，其係設置於該殼體內，位於該入氣口之一側，該第一多孔元件上設置一第一觸媒材料；以及一離子吸附元件，其係設置於該第一多孔元件與該出氣口之間；其中，一液體連續進入該出氣口並通過該離子吸附元件及該多孔元件，該第一多孔元件使該液體產生複數個氫氧自由基，一污染氣體由該入氣口進入該殼體內穿過該第一多孔元件並接觸到該些個氫氧自由基，使該污染氣體之鍵結被破壞，使該污染氣體之一汙染物質被該離子吸附元件上之該液體所吸附。

本創作提供一實施例，更包含一第二多孔元件，其設置於該離子吸附元件與該出氣口之間，該第二多孔元件上設置有一第二觸媒材料。

本創作提供一實施例，更包含一噴灑裝置，其係設置於該出氣口之上方，該噴灑裝置係用以噴灑該液體，使該液體由該出氣口進入該殼體。

本創作提供一實施例，更包含一循環液體裝置，其係包含：一液體儲存槽，其係設置於該第一多孔元件之下方；以及一噴灑裝置，其係設置於該出氣口之上方；一抽取裝置，其係設置於該噴灑裝置及該液體儲存槽之間；其中，該抽取裝置抽取該液體儲存槽之該液體，透過一管路將該液體運輸至該噴灑裝置後噴灑至該出氣口。

本創作提供一實施例，其中該第一多孔元件及該第二多孔元件係為不鏽鋼、鈦、鉑等金屬材料。

本創作提供一實施例，其中該第一觸媒材料及該第二觸媒材料係為氧化鈦、氧化矽、氧化鋁或鉑。

本創作提供一實施例，其中該液體係為水、回收水或含有酸液或鹼液之液體。

本創作提供一實施例，其中該離子吸附元件包含複數個氣體流道。

本創作提供一實施例，其中該些個氣體通道相互具有一間距，該間距係為3mm至30mm之間。

本創作提供一實施例，其中該些個氣體通道與該第一多孔元件形成一角度，該角度係為30∘至90∘之間。

為使　貴審查委員對本創作之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

本創作之水洗濾材之結構，其係去除高科技產業製程所使用之揮發性有機物之排氣淨化，透過觸媒濾網轉化及離子吸附元件為媒介，使其反應之生成物容易被水所吸附，而達到去除的目的。

本創作之離子吸附元件，其透過複數個氣體通道，並使通道呈斜角傾斜，並讓吸收液由上往下，污染氣體由下往上，使污染氣體中之污染物可被吸收液所吸收，並可防止二次逸散。

在下文中，將藉由圖式來說明本創作之各種實施例來詳細描述本創作。然而本創作之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。

首先，請參閱第1圖，其為本創作之一第一實施例之裝置示意圖，如圖所示，第一實施例中之過濾裝置係包含一殼體10、一第一多孔元件20及一離子吸附元件30。

其中，本實施例中之該殼體10係設有一入氣口12及一出氣口14，該第一多孔元件20係設置於該殼體10內並位於該入氣口12之一側，該第一多孔元件20上設置一第一觸媒材料22，於該第一多孔元件20一側設有該離子吸附元件30，該離子吸附元件30係設置於該第一多孔元件20與該出氣口14之間。

進一步，本實施例中更包含一第二多孔元件40，其設置於該離子吸附元件30與該出氣口14之間，該第二多孔元件40上設置有一第二觸媒材料42。

且上述之該第一多孔元件20及該第二多孔元件40係為不鏽鋼、鈦、鉑等金屬材料；該第一觸媒材料22及該第二觸媒材料42係為氧化鈦、氧化矽、氧化鋁或鉑；該離子吸附元件30係為塑膠、玻璃纖維、金屬板或是陶瓷填充材料，該離子吸附元件30係可吸附該液體90。

另外，本實施例中更包含一噴灑裝置50，其係設置於該出氣口14之上方，該噴灑裝置50係用以噴灑一液體90，使該液體90由該出氣口14進入該殼體10，進一步，該液體90係為水、回收水或含有酸液或鹼液之液體。

其中，依據第一實施例內載明之結構，一液體90進入該出氣口14並通過該離子吸附元件30及該第一多孔元件20，該第一多孔元件20上的該第一觸媒材料22接觸該液體90使其產生複數個氫氧自由基(未圖示)，一汙染氣體70(該污染氣體流動方向如第1圖之實心箭頭所示)由該入氣口12進入該殼體10內，並穿過該第一多孔元件20後接觸到該些個氫氧自由基，使該汙染氣體70之鍵結被破壞，使該汙染氣體70內含有的一汙染物質72容易與水產生反應，因此，該汙染物質72被該離子吸附元件30上之該液體所吸附，而將該汙染氣體70反應後之乾淨氣體由該出氣口14排出。

透過本創作之揮發性有機物過濾裝置，可去除該汙染氣體70中之揮發性有機物，包含丙酮(Acetone)、異丙酮(IPA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、二甲基亞碸(DMSO)、乙醇胺(MEA)、氮-甲基2-四氫吡咯酮(NMP)、二乙二醇單丁醚(BDG)、四甲基氫氧化銨(TMAH)之任一種或其它類似具水溶性揮發性有機物或其任意之組合。

而本創作之過濾裝置可使用於酸、鹼或有機氣體的單一或混合排放的該汙染氣體70之場合，透過本創作之過濾裝置可使化學製程所產生之該汙染氣體70所含之化學汙染物可以有效的吸附而予以去除，因此透過本裝置可降低化學製程之空氣汙染的排氣汙染物數量。

接著，請參考第2圖，其為本創作之一第二實施例之裝置使用示意圖，如圖所示，可於該殼體10內依序設置複數個第一多孔元件20、一第二多孔元件30及複數個離子吸附元件30，已將該汙染氣體70中的該汙染物質72透過多次的鍵結破壞後被該些離子吸附元件30所吸附，使本裝置可確認排放出去的氣體更乾淨。

另外，第二實施例中更包含一循環液體裝置80，其係包含一液體儲存槽82、一噴灑裝置84以及一抽取裝置86，該液體儲存槽82係設置於該第一多孔元件20之下方，該噴灑裝置84係設置於該出氣口14之上方，而該抽取裝置86係設置於該噴灑裝置84及該液體儲存槽82之間，其中該抽取裝置86係為抽水馬達或加壓抽水馬達，其餘連結關係同於第一實施例，故不再進行贅述。

其中，第二實施例中該抽取裝置86抽取該液體儲存槽82之該液體90，透過一管路88將該液體90運輸至該噴灑裝置84後噴灑出，該液體90通過該離子吸附元件30及該第一多孔元件20，該第一多孔元件20上的該第一觸媒材料22使該液體90產生該些個氫氧自由基，該汙染氣體70(該污染氣體流動方向如第2圖之實心箭頭所示)由該入氣口12進入該殼體10內，並穿過該第一多孔元件20後接觸到該些個氫氧自由基，使該汙染氣體70之部分鍵結被破壞，使該汙染物質72容易與水產生反應被該離子吸附元件30所吸附，而透過該些個第一多孔元件20及該些個離子吸附元件30使該汙染物質72即使無法在第一個該第一多孔元件20及該離子吸附元件30被破壞且吸附，亦可透過後續幾個該第一多孔元件20及該離子吸附元件30進行吸附而予以過濾，使排出該出去口14的氣體是乾淨無有害物質。

另外，請參考第3圖，其為本創作之第三實施例之裝置使用示意圖，如圖所示，本創作之該離子吸附元件30中更包含了複數個氣體通道32，且該些個氣體通道32採取斜向配置採連續轉彎方向，向左或向右傾斜，如此對於已溶解後再次逸散之該汙染氣體70可達再次補集之功效，可有效提高去除率，減少二次逸散之機率。

再者，本創作將該離子吸附元件30設計為該些個氣體通道32，使吸收液體可由上往下順著該離子吸附元件30表面往下流，與該污染氣體70方向相反，且角度可相衝突，可使有機氣體分子污染物(該汙染氣體70)更易被吸收液體所吸附，更可確保已溶解於吸收液體之有機污染物不易再次被釋出於空氣中，以達高效率去除之功效。

其中，該離子吸附元件30係為塑膠、玻璃纖維、金屬板或是陶瓷填充材料或單一或複合材料製成板式波浪狀之平板構造，使板與板之間形成該些個氣體通道32，由上方流下之吸收液在平板表面流動，以吸附空氣中之氣態分子污染物。

同時，本實施例中，該些個氣體通道32相互具有一間距P，該間距P係為3mm至30mm之間，可使該汙染氣體70(如揮發性有機物)易於被該液體90所吸附，同時不易造成氣體壓損過大之問題。

更進一步，透過該些個氣體通道32，使該汙染氣體70經由該些個氣體通道32往上通過(如第3圖中虛線所示)，而該液體90則由該些個氣體通道32之通道往下澆淋，更進一步，該些個氣體通道32與該第一多孔元件20形成一角度θ，該角度θ係介於30∘至90∘之間，可使該汙染氣體70在通過該些個氣體通道32時，更易直接衝擊該液體90，而被該液體90所吸收。

其中，上述該些個實施例中，該離子吸附元件30使用於吸收丙酮(Acetone)、異丙酮(IPA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、乙酸丙二醇單甲基醚酯(PGMEA)、二甲基亞碸(DMSO)、乙醇胺(MEA)、氮-甲基2-四氫吡咯酮(NMP)、二乙二醇單丁醚(BDG)、四甲基氫氧化銨(TMAH)之任一種或其它類似具水溶性揮發性有機物或其任意之組合。

以上所述之實施例，本創作係為一種水洗濾材之結構，其係去除高科技產業製程所使用之酸、鹼、有機化學品之排氣淨化，透過觸媒及離子吸附元件裝置為轉化媒介，使反應造成之汙染化學品容易被水所吸附，而達到去除的目的。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，舉凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10:殼體 12:入氣口 14:出氣口 20:第一多孔元件 22:第一觸媒材料 30:離子吸附元件 32:氣體通道 40:第二多孔元件 42:第二觸媒材料 50:噴灑裝置 80:循環液體裝置 82:液體儲存槽 84:噴灑裝置 86:抽取裝置 88:管路 90:液體 θ:角度 P:間距

第1圖：其為本創作之一第一實施例之裝置示意圖； 第2圖：其為本創作之一第二實施例之裝置使用示意圖；以及 第3圖：其為本創作之第三實施例之裝置使用示意圖。

10:殼體

12:入氣口

14:出氣口

20:第一多孔元件

22:第一觸媒材料

30:離子吸附元件

40:第二多孔元件

42:第二觸媒材料

50:噴灑裝置

70:汙染氣體

72:汙染物質

90:液體

Claims (10)

1. 一種水洗濾材之結構，其包含： 一殼體，其係設有一入氣口及一出氣口； 一第一多孔元件，其係設置於該殼體內，位於該入氣口之一側，該第一多孔元件上設置一第一觸媒材料；以及 一離子吸附元件，其係設置於該第一多孔元件與該出氣口之間； 其中，一液體連續進入該出氣口並通過該離子吸附元件及該多孔元件，該第一多孔元件使該液體產生複數個氫氧自由基，一污染氣體由該入氣口進入該殼體內穿過該第一多孔元件並接觸到該些個氫氧自由基，使該污染氣體之鍵結被破壞，使該污染氣體之一汙染物質被該離子吸附元件上之該液體所吸附。
2. 如請求項1所述之水洗濾材之結構，更包含一第二多孔元件，其設置於該離子吸附元件與該出氣口之間，該第二多孔元件上設置有一第二觸媒材料。
3. 如請求項1所述之水洗濾材之結構，更包含一噴灑裝置，其係設置於該出氣口之上方，該噴灑裝置係用以噴灑該液體，使該液體由該出氣口進入該殼體。
4. 如請求項1所述之水洗濾材之結構，更包含一循環液體裝置，其係包含： 一液體儲存槽，其係設置於該多孔元件之下方； 一噴灑裝置，其係設置於該出氣口之上方；以及 一抽取裝置，其係設置於該該噴灑裝置及該液體儲存槽之間； 其中，該抽取裝置抽取該液體儲存槽之該液體，透過一管路將該液體運輸至該噴灑裝置後噴灑至該出氣口。
5. 如請求項2所述之水洗濾材之結構，其中該第一多孔元件及該第二多孔元件係為不鏽鋼、鈦、鉑或鋁。
6. 如請求項2所述之水洗濾材之結構，其中該第一觸媒材料及該第二觸媒材料係為二氧化鈦、氧化矽、氧化鋁或鉑。
7. 如請求項1所述之水洗濾材之結構，其中該液體係為水、回收水或含有酸液鹼液之液體。
8. 如請求項1所述之水洗濾材之結構，其中該離子吸附元件包含複數個氣體流道。
9. 如請求項8所述之水洗濾材之結構，其中該些個氣體通道相互具有一間距，該間距係為3mm至30mm之間。
10. 如請求項8所述之水洗濾材之結構，其中該些個氣體通道與該第一多孔元件形成一角度，該角度係為30∘至90∘之間。

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