[发明专利]含硫化合物气体净化滤材装置与方法及其使用的催化剂吸附材料

说明书

技术领域

本发明是关于一种含硫化合物的气体净化滤材装置与方法，特别是关于一种针对例如二甲基硫(DMS)、二甲基二硫(DMDS)、硫化氢(H2S)等空气中含硫化合物的气体净化滤材装置与方法。 

背景技术

近来，国际间对于环保议题及工业安全卫生及高科技厂洁净室分子污染物净化的日益重视，考虑工业废气对环境及劳工以至于一般大众身体产生的危害，对于工业废气排放标准日趋严格，国内外法规都制定出浓度及臭味的排放标准；另一方面，近来高科技厂的高阶制程对于含硫化合物等难处理的分子污染物，在外气引入洁净室前的净化程度要求愈为严格。 

例如在半导体晶圆制造厂及TFT-LCD面板光电制造业面板制程中，去光阻程序(stripping process)所使用的去光阻剥离液(stripper)主要成分为高沸点且几乎全溶于水的有机化合物，包括单乙醇胺(MEA)、二甲基亚砜(DMSO)以及乙二醇单丁醚(BDG)等。在去光阻制程中，去光阻剂中的二甲基亚砜虽然是一种高沸点水溶性而且挥发性低的液体，但在处理过程中，极容易形成恶臭的二甲基硫(dimethyl sulfide，DMS)和二甲基二硫(dimethyl disulfide，DMDS)的气态污染物。然而，以传统冷凝法及吸收法并无法完全去除低沸点及低可溶性的二甲基硫与二甲基二硫，而且其在低浓度下即会产生恶臭，极易影响厂房周围生活环境而引发民众抗议，同时也影响到厂房周围其它高科技厂高阶制程的产品良率。 

空气中含硫化合物气体的净化技术可运用物理方法、化学方法及。物理方法是将空气通过采用吸收、分离等物理步骤的净化设备以除去空气中含硫化合物，常用的物理方法有机械分离法、过滤法、吸附法、洗涤法和静电法。常用的化学方法有热氧化法和催化燃烧法等。国内目前最常采用的净化设备是以抽风与简易滤网或一般吸附或水洗洗涤处理，此传统设备及方法无法有效净化如二甲基硫与二甲基二硫等含硫化合物的气体，是造成空气污染臭味陈情的主因；同时，也是造成被污染的外气导引进入如半导体晶圆制造厂及TFT-LCD面板光电制造厂等高阶制程洁净室，影响产品良率的分子污染物主要来源之一。 

此外，尚有运用催化剂催化法来净化处理空气中含硫化合物气体，催化剂催化法的优点为含硫化合物的脱除效率高、反应温度低、能源消耗低、避免生成二次污染物等，是一种环境友好的催化净化技术。然而，此项技术目前最需要突破的是开发低温氧化催化剂，由于含硫化合物的处理效率不佳，所以开发的催化剂必需具有以下特点： 

1.具低温氧化活性的纳米(奈米)催化剂负载技术 

利用纳米催化剂特有的催化特性，小晶粒催化剂载体粒径小、孔道短、晶内扩散阻力小、暴露在外的原子多(高30％)、含有众多的晶间隙(二次孔洞)、具有较强的吸附能力，对于大分子或液相反应有利。反应物与产物能于多孔性催化剂载体孔洞快速扩散，减少阻塞或积碳，而降低催化剂的失活速率，延长催化剂寿命。 

2.具中孔洞特性的吸附/催化基材合成技术 

利用中孔洞的高表面积与孔洞特性，提高含硫化合物的吸附去除效率，由于孔容积和孔隙率均提高，预估可增加三成的吸附量，且因晶间空隙增大可吸附较大分子，总体催化剂效率可提升30％以上。 

3.提升氧化活性的助剂辅助技术 

无论吸附剂或催化剂，均会随使用时间而呈现部分覆盖的现象，设计以低电压激发系统中的氧气或水气使产生具较高氧化活性的氧化助 剂，如：O₂^-、O·、HO·、O₃等，加速催化剂表面的氧化还原循环进行，加速催化剂表面污染物的降解，以达到降低积碳的目的，预计可大幅提升催化剂的寿命。 

发明内容

为了改善上述已知技术所面临的问题，本发明的目的在提供一种含硫化合物的气体净化滤材装置，其包含： 

至少一个催化剂吸脱附单元，其以并联及/或串联设置；及 

一臭氧产生单元，其可提供臭氧给该催化剂吸脱附单元，作为加强催化剂吸附功能或低温氧化分解反应之用。 

本发明的含硫化合物的气体净化滤材装置中，该装置可进一步包含一水气或蒸气产生单元，其可提供水气或蒸气于该催化剂吸脱附单元，与臭氧产生单元所提供的臭氧一并作为催化剂吸附活化再生还原反应之用。 

本发明的含硫化合物的气体净化滤材装置中，可于该装置的下游端进一步设置空气净化处理设备，以作为气流终处理之用。该空气净化处理设备并无特别限制，较佳为臭氧分解催化剂或湿式洗涤塔或吸附床。