JP2009207969A - 一酸化炭素の除害剤 - Google Patents

Abstract

【課題】不活性雰囲気下で一酸化炭素を効率よく除害処理することができる一酸化炭素の除害剤を提供する。
【解決手段】半導体製造工程等から排出される排ガス中の有害な一酸化端を除害する除害剤であって、主成分となるマンガン酸化物に、金、白金、銀、ロジウムのうち少なくとも一種の金属単体又はこれらの金属化合物を添加した一酸化炭素の除害剤。マンガン酸化物は酸化マンガン(III)又は酸化マンガン(IV)を単独であるいは混合して使用することが望ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、一酸化炭素の除害剤に関し、詳しくは、半導体製造工程等から排出される排ガス中の有害な一酸化端を除害する除害剤に関する。

乾式法による除害剤には、除外対象となるガスに応じて、あるいは、酸素の必要性の有無等の処理条件に応じて多種多様なものが用いられている。例えば、アルシンやセレン化水素等においては、空気中等の酸素の存在下で活性炭に接触させて酸化させる方法や、窒素等の不活性雰囲気下での酸化銅や酸化マンガンをはじめとする金属酸化物との化学反応によって除去する方法等が知られている。これらの方法は、それぞれ一長一短があり、処理条件によって適宜使用されている。

高温下で一酸化炭素を除去するための方法としては、酸化銅、二酸化マンガン等の金属酸化物触媒や、活性炭に銅、マンガン等を添着した添着活性炭を使用し、空気中等の酸素の存在下で酸化して除害する方法が知られている。特に、添着活性炭を用いる方法は、常温付近でも使用されている。また、常温での不活性雰囲気下における一酸化炭素の除害処理については、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする組成物の成形体を用いて除去する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２７１１４６３号公報

しかし、半導体製造工程においては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスがベースガスとして使用され、これらに含有される一酸化炭素を酸化させて除害するためには、空気等の酸素含有ガスを混合する必要があり、空気を送るブロア等の設備等が必要となる。また、二酸化マンガン及び酸化銅を主成分とする成形体を用いて不活性雰囲気下で除害処理を行う方法では、微量の水分でも急激な性能劣化を起こすため、除湿設備も必要となり、使用条件に注意が必要であった。さらに、これらの設備を別途設置する必要があることから、除害設備のコストアップの要因となっていた。

そこで本発明は、不活性雰囲気下で一酸化炭素を効率よく除害処理することができる一酸化炭素の除害剤を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の一酸化炭素の除害剤は、主成分となるマンガン酸化物に、金、白金、銀、ロジウムのうち少なくとも一種の金属単体又はこれらの金属化合物を添加したことを特徴としている。

特に、本発明の一酸化炭素の除害剤は、前記マンガン酸化物が、酸化マンガン(III)又は酸化マンガン(IV)であることが好ましく、前記金属単体又は金属化合物の添加量は、除害剤全重量に占める割合が０．１〜１０％であることが好ましい。

本発明の一酸化炭素の除害剤は、不活性雰囲気下において一酸化炭素の除害能力を有するとともに、水分による急激な除害能力の低下を抑制できる。また、この除害剤は、使用後に空気に触れても発熱することがなく、安全性が高い。

本発明の一酸化炭素の除害剤は、主成分となるマンガン酸化物に、金、白金、銀、ロジウムのうち少なくとも一種の金属単体又はこれらの金属化合物を添加して形成される。マンガン酸化物としては、各種のマンガン酸化物が使用できるが、通常は、酸化マンガン(III)又は酸化マンガン(IV)を単独であるいは混合して使用することが望ましい。また、マンガン酸化物の比表面積は、１００ｍ^２／ｇ以上であれば、水分による劣化を十分に抑えることができる。

金、白金、銀、ロジウムの金属化合物としては、これらの金属のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物をはじめとして、水酸化物、酸化物、硫化物、さらに炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、亜硫酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、過ヨウ素酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、リン酸塩、クロム酸塩、シアン化物、チオ硫酸塩等の塩類や、チオ錯塩、チオスルファト錯塩、スルフィト錯塩、アンモニア錯塩、有機物塩、アンミン錯塩、ピリジン錯塩、フェナントロリン錯塩、ジピリジル錯塩、ピコリン酸錯塩、フルオロ錯塩、過ヨウ素酸錯塩、テルル酸錯塩、エチレンピグアニド錯塩等の各種錯塩を使用できる。

これらの金属単体又はこれらの金属化合物（以下、金属添加物という。）の添加量は、金属添加物の種類によって異なるが、除害剤の全重量に対して金属成分の占める割合が０．１〜１０％である範囲が最適である。この金属添加物の添加量が０．１％未満であると金属添加物を添加した効果を十分に発揮することができず、また、１０％を超えると除害剤中に占めるマンガン酸化物の割合が相対的に低下するため、剤単位体積当たりの一酸化炭素の除害量が減少してしまう。

前記マンガン酸化物に金属添加物を添加した除害剤は、粉末状態で使用することも可能であるが、適当な大きさ、形状に成形して用いることにより、取り扱い性を向上させるとともに、飛散防止を図ることができ、さらに、破過帯の長さを調節して反応による発熱の局部集中を防ぎ、差圧を減少させることができる。

除害剤の成形は、押出造粒、転動造粒、打錠、破砕等の一般的な方法で行うことができる。また、必要に応じて少量の水や溶剤等を使用して成形することも可能である。成形した除害剤の形状には特に制限はなく、球状、円柱状、筒状、破砕状等を選択することができ、その大きさは、最大長が１〜２０ｍｍの範囲、最短長が１〜２０ｍｍの範囲が好適であり、使用条件等に応じて任意に設定することができる。

前記除害剤を使用して一酸化炭素の除害処理を行うには、前記除害剤をカラム等の適当な筒体内に充填し、この筒体内に一酸化炭素を含む除害対象ガスを流通させればよい。このときの筒体内の除害剤の充填密度は、０．５〜１．５ｇ／ｃｍ^３程度が望ましい。充填密度が０．５ｇ／ｃｍ^３より小さい場合には成形物の強度が弱くなり、単位体積当たりの処理量が低下してしまう。また、充填密度が１．５ｇ／ｃｍ^３よりも大きい場合には差圧が上昇して処理に悪影響を及ぼすことがある。

表１に示すように、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）又は三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３）をそれぞれ主成分とし、添加物として金、白金、銀、ロジウムをそれぞれ添加して直径２ｍｍの球状に成形した本発明の各除害剤と、これらの添加物を添加せずに二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）又は三酸化二マンガン（Ｍｎ_２Ｏ_３）を直径２ｍｍの球状に成形した従来の各除害剤とを、５ｃｍ間隔で熱電対を挿入した内径５０ｍｍ、長さ５００ｍｍのステンレス製のカラムにそれぞれ充填した。

前記各充填剤を充填したカラム内に、窒素をベースガスとし、一酸化炭素を１％の濃度で含む試験ガスを２Ｌ／ｍｉｎで流通させ、一酸化炭素の除害能力（破過時間）を測定した。破過時間は、カラム出口に接続した一酸化炭素用のガスモニタ（バイオニクス機器株式会社製：ＴＧ−１２００ＴＥＢ）で出口ガス中の一酸化炭素を測定し、試験ガス導入開始から一酸化炭素が検出されるまでの時間とした。また、一部の試験ガスには水分を加えて相対湿度を７０％に調整した。さらに、各除害剤の比表面積をＢＥＴ１点法による吸着式比表面積測定装置（島津製作所製フローソーブII２３００形）によって測定し、金属成分は、蛍光Ｘ線分析装置（リガク製：ＺＳＸ−１００ｅ）によって分析した。

各除害剤における主成分、比表面積、添加物、添加量、湿度及び破過時間を表１に示す。

Claims (3)

1. 主成分となるマンガン酸化物に、金、白金、銀、ロジウムのうち少なくとも一種の金属単体又はこれらの金属化合物を添加したことを特徴とする一酸化炭素の除害剤。
2. 前記マンガン酸化物が、酸化マンガン(III)又は酸化マンガン(IV)であることを特徴とする請求項１記載の一酸化炭素の除害剤。
3. 前記金属単体又は金属化合物の添加量は、除害剤全重量に占める割合が０．１〜１０％であることを特徴とする請求項１又は２記載の一酸化炭素の除害剤。