JPH10286432A

JPH10286432A - 有害ガスの浄化方法

Info

Publication number: JPH10286432A
Application number: JP9114392A
Authority: JP
Inventors: Kenji Otsuka; 健二大塚; Takashi Shimada; 孝島田; Toshiya Hatakeyama; 俊哉畠山; Hisafumi Kasatani; 尚史笠谷; Chitsu Arakawa; 秩荒川
Original assignee: Japan Pionics Ltd
Current assignee: Japan Pionics Ltd
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造プロセスから排出される排ガスな
どに含まれる一酸化炭素を常温で効率よく浄化しうる浄
化方法を開発する。【解決手段】一酸化炭素を含有する有害ガスを酸化銅
(II)および酸化マンガン(IV)を主成分とする組成物の成
型体にパラジウム塩を添着せしめてなる浄化剤と酸素共
存下で接触させて有害ガスを浄化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有害ガスの浄化方法
に関し、さらに詳細には主として半導体製造工程で使用
されたのち排出される一酸化炭素を含む有害ガスの浄化
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体工業の発展とともに、半導
体製造工程において各種のガスが使用されており、一酸
化炭素も使用されるようになってきた。一酸化炭素は可
燃性であるとともに毒性が高く、人体に有害である。こ
のため、半導体製造工程などから排出される、有害成分
として一酸化炭素を含有する有害ガスは、排出に先立っ
て一酸化炭素を浄化処理した上で大気に放出する必要が
ある。

【０００３】従来から、一酸化炭素を浄化処理する方法
としては、白金やパラジウムをアルミナなどの担体に
担持させた貴金属系触媒を用いる方法や、酸化銅、酸
化マンガンなどの酸化物系触媒による浄化方法などが提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一酸化
炭素を半導体製造工程などへ供給する場合、一般に窒
素、アルゴン、ヘリウムなどのベースガスによって希釈
されるため、半導体製造工程から排出される一酸化炭素
を含む有害ガスもこれらのガスを大量に含んでおり、か
つ無酸素の状態であることが多い。またこれらの工程か
ら排出される有害ガスの温度は室温程度である。

【０００５】このため、用いる触媒の反応開始温度が高
温である場合には、前段に加熱装置を設ける必要があ
り、浄化処理設備が大型化することや、浄化処理装置の
立ち上げに時間がかかることが欠点であった。また、大
気中のような高濃度の酸素が存在する場合は、処理ガス
の組成によっては急激な酸化反応を起こす危険性があっ
た。さらに、用いる浄化剤の処理能力が低い場合には、
多量の浄化剤が必要となり、浄化処理設備が大型化した
り、こまめに浄化剤を交換する必要となるという欠点が
あった。さらに、交換した浄化剤は産業廃棄物として廃
棄されるため、産業廃棄物の増大にもつながっていた。

【０００６】前記のの方法は、浄化活性を十分発揮す
るための温度が３００℃以上と高いことから常温では使
用できず、また触媒反応に酸素が必要であるため半導体
製造工程からの排ガスのような酸素をほとんど含んでい
ない有害ガスを浄化処理する場合には浄化処理能力が低
く、半導体製造工程には不向きであった。の方法は、
酸化物系触媒を用いているため半導体製造工程から排出
されるような無酸素かつ常温の有害ガスの浄化処理を行
なうことができるが、常温で使用した場合には浄化処理
能力が著しく低かった。

【０００７】したがって、半導体製造工程から排出され
る一酸化炭素を含む有害ガスの浄化処理において、常温
で処理能力が高く、かつ安全な浄化方法の開発が望まれ
ていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、一酸化炭素を
含有する有害ガスを浄化剤と接触させて有害ガスを浄化
する方法において、酸化銅、酸化マンガンを主成分とす
る組成物の成型体上にパラジウム塩を添着させてなる浄
化剤を用い、酸素共存下で有害ガスと接触させることに
よって、室温下での浄化剤の処理能力を飛躍的に増大さ
せることができることを見い出し、本発明を完成した。

【０００９】すなわち本発明は、有害成分として一酸化
炭素を含有する有害ガスから一酸化炭素を除去する有害
ガスの浄化方法において、酸化銅(II)および酸化マンガ
ン(IV)を主成分とする組成物の成型体にパラジウム塩を
添着せしめてなる浄化剤を用い、酸素の共存下で該有害
ガスと浄化剤を接触させることを特徴とする有害ガスの
浄化方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、酸化銅(II)、
酸化マンガン(IV)を主成分とする組成物の成型体にパラ
ジウム塩が添着された浄化剤が用いられる。

【００１１】成型体は、酸化銅(II)および酸化マンガン
(IV)を主成分とする組成物から成るが、酸化コバルト(I
II) 、酸化銀(I) 、酸化銀(II)、酸化アルミニウム(II
I) 、酸化ケイ素(IV)などを含むものであっても良い。

【００１２】成型体中の酸化銅(II)および酸化マンガン
(IV)の含有量は、重量比で通常は両者を合わせて６０重
量％以上、好ましくは７０重量％以上である。また、酸
化銅(II)に対する酸化マンガン(IV)の割合は、通常は重
量比で１：０．８〜５．０、好ましくは１：１．２〜
３．０程度である。

【００１３】成型体は、破砕品、押し出し成型品、打錠
成型品などの種々の形状とすることができる。その大き
さとしては特に限定されないが、通常は破砕品であれば
４〜２０メッシュ程度、押し出し成型品であれば直径
１．５〜４ｍｍ、長さ３〜２０ｍｍ程度、打錠成型品で
あれば通常は円柱状であり、直径３〜６ｍｍ、高さ３〜
６ｍｍ程度の大きさのものが好ましい。

【００１４】本発明において、成型体に添着されるパラ
ジウム塩としては、塩化物、硫酸塩、硝酸塩または酢酸
塩などであり、例えば塩化パラジウム、硫酸パラジウ
ム、硝酸パラジウムまたは酢酸パラジウムが挙げられ
る。これらを単独あるいは組み合わせて使用することが
できる。これらのうちでも塩化パラジウムおよび硫酸パ
ラジウムが好ましい。

【００１５】成型体に添着されるパラジウム塩の量は一
酸化炭素の濃度などによって異なり一概に特定はできな
いが、通常は成型体１００重量部に対し、金属パラジウ
ム換算で０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜５重
量部程度とされる。添着量が０．１重量部より少ないと
一酸化炭素の除去効率が低くなり、また２０重量部を越
えると成型体に十分に保持されず、かつ高価にもなる。

【００１６】有害ガスを浄化剤と接触させる際、共存さ
せる酸素の量は、浄化処理される有害ガスに対して６ｖ
ｏｌ％以下である。有害ガスに含まれる一酸化炭素の濃
度が低い場合は、共存させる酸素は一酸化炭素を完全に
酸化させるために必要な酸素量の最低量でよい。また有
害ガスに含まれる一酸化炭素の濃度が高い場合は、添加
する酸素の量が多すぎると爆発を起こす危険性があるこ
とから、６ｖｏｌ％以下とする必要がある。６ｖｏｌ％
程度の酸素があれば、通常は完全に無害化することがで
きる。酸素の供給源としては、純酸素、圧縮空気等、酸
素を含有するものであればいかなる組成のガスを使用し
てもよい。

【００１７】本発明が適用される有害ガス中の一酸化炭
素の濃度としては特に限定されないが、一酸化炭素の爆
発範囲が１２．５ｖｏｌ％（空気中）であり、この値に
近い濃度では爆発する危険性があることから、一酸化炭
素の濃度が高い場合には、窒素などの不活性ガスで希釈
してから浄化剤に接触させたほうがよい。

【００１８】本発明によって一酸化炭素の浄化を行なう
際、有害ガスに含まれる水分が多いと浄化処理能力が低
下することから、有害ガス中の水分は相対湿度で１０％
以下であることが好ましい。

【００１９】浄化剤と有害ガスとの接触開始温度は０〜
７０℃程度であり、通常は室温付近の温度（０〜４０
℃）で操作され、特に加熱や冷却を必要としない。ただ
し、接触開始後は接触させる有害成分の濃度によっては
浄化剤の温度がこの範囲をこえて上昇する場合もある。
また、有害ガスに含まれる水分が多い場合には、相対湿
度を下げるために必要に応じて７０℃付近まで加熱して
もよい。

【００２０】浄化剤は、固定床のほか、移動床、流動床
として用いることもできるが、通常は固定床として用い
られる。浄化剤は浄化筒内に充填され、浄化筒内に誘導
された一酸化炭素を含有するガスが浄化剤と接触して浄
化される。

【００２１】浄化筒は有害ガスの濃度および流量などに
応じて設計されるが、通常は空筒線速度（ＬＶ）が０．
１〜２０ｃｍ／ｓｅｃ、好ましくは０．５〜１０ｃｍ／
ｓｅｃとなるように設計される。また、浄化剤と有害ガ
スの接触時間は０．２秒以上が好ましい。

【００２２】浄化時の圧力は、通常は常圧であるが、減
圧または加圧下で操作することも可能である。

【００２３】

【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例により限定されるもので
はない。実施例１〜３ＣｕＯ４０重量％、ＭｎＯ₂６０重量％の組成で、直
径１．５ｍｍ、長さ３〜２０ｍｍに成型された成型体
（日産ガードラー（株）製、ホプカライト）１００重量
部に対し、塩化パラジウム水溶液を金属パラジウム換算
で０．９重量部となるように散布し、かき混ぜ添着させ
たのち、２００℃で乾燥し、遊離水分が１重量％以下の
浄化剤を得た。

【００２４】次いで、内径４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの
パイレックス製の浄化筒を３本用意し、上記浄化剤をそ
れぞれ５０ｍｍ（６２．８ｍｌ）ずつ充填し、それぞれ
実施例１として一酸化炭素を１．０ｖｏｌ％、酸素を
０．５ｖｏｌ％を含有する乾燥窒素ガス、実施例２とし
て一酸化炭素を１．０ｖｏｌ％、酸素を１．０ｖｏｌ％
含有する乾燥窒素ガス、実施例３として一酸化炭素を
０．１ｖｏｌ％、酸素を０．０５ｖｏｌ％含有する乾燥
窒素ガスを２３℃、常圧下で７５４ｍｌ／ｍｉｎ（空筒
線速度＝１．０ｃｍ／ｓｅｃ）の流量で流通させた。

【００２５】浄化筒出口には、一酸化炭素用検知器（バ
イオニクス機器（株）製、ＴＧ−１２００ＴＡ、検知範
囲０〜１５０ｐｐｍ、検知下限１５ｐｐｍ）およびガス
検知管（ガステック（株）製、検知範囲０〜５０ｐｐ
ｍ、検知下限１ｐｐｍ）を取り付けて一酸化炭素濃度を
測定した。浄化筒出口ガス中の一酸化炭素濃度が５０ｐ
ｐｍを越えたときを破過時間とした。結果を表１に示
す。

【００２６】比較例１、２内径４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパイレックス製の浄化
筒を２本用意し、実施例１〜３と同様にして調製した浄
化剤をそれぞれ５０ｍｍ（６２．８ｍｌ）ずつ充填し、
比較例１として一酸化炭素を１．０ｖｏｌ％含有する乾
燥窒素ガスを、比較例２として一酸化炭素を０．１ｖｏ
ｌ％含有する乾燥窒素ガスをそれぞれ２３℃、常圧下で
７５４ｍｌ／ｍｉｎ（空筒線速度＝１．０ｃｍ／ｓｅ
ｃ）の流量で流通させた。一酸化炭素の破過時間の測定
は、実施例１〜３と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２７】比較例３、４ＣｕＯ４０重量％、ＭｎＯ₂６０重量％の組成で、直
径１．５ｍｍ、長さ３〜２０ｍｍに成型された成型体
（日産ガードラー（株）製、ホプカライト）を２００℃
で乾燥し、遊離水分を１重量％以下の浄化剤を得た。次
いで、内径４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのパイレックス製
の浄化筒を２本用意し、上記浄化剤をそれぞれ５０ｍｍ
（６２．８ｍｌ）ずつ充填し、比較例３として一酸化炭
素を１．０ｖｏｌ％含有する乾燥窒素ガスを、比較例４
として一酸化炭素を１．０ｖｏｌ％、酸素を０．５ｖｏ
ｌ％含有する乾燥窒素ガスをそれぞれ２３℃、常圧下で
７５４ｍｌ／ｍｉｎ（空筒線速度＝１．０ｃｍ／ｓｅ
ｃ）の流量で流通させた。一酸化炭素の破過時間の測定
は、実施例１〜３と同様に行った。結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の浄化方法によれば、半導体製造
工程などから排出される一酸化炭素を含有する有害ガス
を浄化する場合において、常温で高い浄化処理能力が得
られ、加熱や冷却を必要としない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠谷尚史神奈川県平塚市田村5181番地日本パイオニクス株式会社平塚研究所内 (72)発明者荒川秩神奈川県平塚市田村5181番地日本パイオニクス株式会社平塚研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有害成分として一酸化炭素を含有する有
害ガスから一酸化炭素を除去する有害ガスの浄化方法に
おいて、酸化銅(II)および酸化マンガン(IV)を主成分と
する組成物の成型体にパラジウム塩を添着せしめてなる
浄化剤を用い、酸素の共存下で該有害ガスと浄化剤を接
触させることを特徴とする有害ガスの浄化方法。
【請求項２】パラジウム塩が、パラジウムの塩化物、
硫酸塩、硝酸塩または酢酸塩から選ばれる少なくとも一
種である請求項１に記載の浄化方法。
【請求項３】共存させる酸素の量が、有害ガスに対し
て６ｖｏｌ％以下である請求項１に記載の浄化方法。
【請求項４】浄化剤と有害ガスの接触開始温度が０℃
〜７０℃である請求項１に記載の浄化方法。