[发明专利]无机酸气体的处理方法与装置

说明书

本发明是申请号为：200410092601.6申请日为：2004年11月15日发明名称为：“无机酸气体的处理方法与装置”的分案申请。

技术领域

本发明是关于一种气体处理方法与装置，尤指一种适用于无机酸气体的处理方法与装置。

背景技术

半导体产业由于使用大量无机酸(主要为盐酸、氢氟酸、硫酸及硝酸)进行晶圆的酸洗或蚀刻，导致其制程所排放的废气与废水含有无机酸，易产生环境污染。传统上常使用填充式湿式洗涤塔进行无机酸气体的移除，气体洗涤过程中，大量洗涤液被循环喷洒于填充物上以产生气液接触移除无机酸气的效果。虽然一般于填充式洗涤塔皆设有除雾器以去除洗涤尾气的液滴，但仍难以避免有较微细的液滴随气流而被携出。利用除雾器虽可挡除部分上述尾气的液滴，但挡除的液滴易累积于除雾器上，长时间操作仍有微量无机酸蒸气易因洗涤液本身或挡除的液滴接近气液平衡而随尾气排出。

目前，半导体业者既设的无机酸湿式洗涤设备皆难以达到95％排放削减率的要求，因此在已有适用于湿式洗涤设备后高含水率排气的排放管道无机酸气检测方法后，半导体产业制程低浓度无机酸排气面临严峻的环保压力，也是其它高科技产业，如TFT-LCD液晶显示器产业必须克服的环保问题。

对于这类含无机酸的排气一般皆以添加碱液的水洗方式进行吸收或洗涤处理，虽然溶入液相中的气相污染物(无机酸气体)因迅速进行酸碱中和反应而形成离子态，不致构成气相至液相间质传的阻力(resistance ofmass transfer)。但由于半导体及光电制程排气的无机酸污染物浓度并不高，气相中质传驱动力(浓度差)并不明显，无法通过气相主体与气液界面间的浓度差产生较大的扩散质传效应，因此，传统上利用化学工程气体吸收双膜理论所设计的湿式洗涤塔，在处理低浓度(<10ppmv，特别是<5ppmv)的无机酸排气时效率较差。

对于上述低浓度无机酸气的处理目前并无较佳处理方式，检视已发展用以避免上述湿式洗涤塔缺点的一些技术，如利用潮湿的活性碳吸附热废气中的SO₂与HCl，吸附于活性碳上的SO₂将受其催化而转化成H₂SO₄，再利用水将之洗出，洗出的H₂SO₄水溶液经浓缩后再重新注入于活性碳床将被吸附的HCl置换赶出，并由后置的湿式洗涤塔及碱性水溶液将之吸收洗除；此外，亦可在活性碳上注入碱金属氢氧化物或碳酸盐，于高温下(120至160℃)烘干后使活性碳中的钾浓度达到5.9～9.4％，才能对SO₂及HCN有吸收能力；另外亦有技术提及含20～30wt％钙的活性碳可去除煤气中的含氯或含硫成份的气体；然而，上述技术均未提及低浓度(<10ppmv，特别是<5ppmv)无机酸气体的处理方式，与吸附能力耗竭后活性碳的再生方式。

在吸附剂再生利用的相关技术中，有一处理污水场中硫化氢废气的设备，是利用浸渍氢氧化钠水溶液后的活性碳床做为吸附剂，吸附剂床的厚度3ft；然而，当活性碳床的吸附力耗竭时，需利用另一增设的备用活性碳床，轮流交替上线，同时以离线的方式进行活性碳床吸附力的再生；此必须离线才能进行再生的技术，不利于土地空间有限的地区使用，此外，由于该吸附剂床再生操作需费时五天至十五天，加上该处理方式的活性碳床仅能再生三至四次，再生次数有限，造成吸附剂的使用寿命短暂。

因此亟需提供一长期稳定的无机酸气处理方法及装置，以解决半导体、光电产业处理低浓度无机酸排气的困境。

发明内容

本发明是提供一种无机酸气体的再生性除酸装置，其装置包括：一具有一进气口与一出气口的槽体；至少一含有一吸附剂的吸附剂床体，是位于槽体内；至少一碱液供应单元，位于槽体内，并提供至少一碱液于该至少一吸附剂床体；以及至少一清洗液提供单元，位于槽体内并提供清洗该至少一吸附剂用的液体；其中，碱液供应单元是位于吸附剂床体与该进气口之间。

本发明亦提供一种吸附剂的再生方法，包含以下步骤：(a)以一清洗液清洗一吸附剂；以及(b)将一碱液雾化喷洒或浸泡吸附剂上。

本发明亦提供一种无机酸气体的处理方法，包含以下步骤：(a)将无机酸气体与一雾化碱液形成一混合物，其中雾化碱液可连续性或间歇性产生；(b)将该混合物通过一具有吸附剂的床体，其中该吸附剂是经水清洗、碱液喷洒或浸泡处理；以及(c)排出处理过的气体。