[发明专利]采用金属化合物的化学过滤器及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2006年3月29日、申请号为200610071493.3、发明名称为“采用金属化合物的化学过滤器及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于过滤除去空气中的化学物质的化学过滤器，更详细地说，涉及用于过滤除去流入到半导体、精密电子部件、医药品及食品制造厂的清洁室内的气相物质，以及流入到一般产业领域的空调器及室内空气净化器的空气中的有害气体的含金属化合物的吸附剂、以及采用该吸附剂的化学过滤器及其制造方法。

背景技术

半导体制造工序及精密产品或电子产品制造工序等，一般在排除了污染物质的清洁室内进行，因此，该清洁室内的污染程度是与被制造出来的产品的产率直接相关的重要因素。

而且，由于最近的半导体装置高度集成化，用于制造这样的半导体装置的晶片口径也在增加，因此，为了防止上述晶片的不良并提高产率，必须隔断导致不合格产品的原因物质例如Cl₂、HCl、NO_x、SO_x、H₂S等酸性气体、气相中存在的NH₃、NMP、三甲胺等碱性气体及挥发性有机金属化合物(VOCs)以微粒状态存在于空气中，而流入清洁室中。

在这里，为了克服上述问题点，可以采用用于除去上述酸性气体、碱性气体及挥发性有机金属化合物等污染物质的各种方法，但作为代表性的方法，可以举出当污染物质浓度低至ppb的低浓度时，可采用设置在清洁室内的化学过滤器，除去污染物质的方法。

另一方面，为了除去有害气体中含有的酸性气体及碱性气体等污染物质，当主要使用活性炭及添载活性炭时，存在因碰撞及磨耗而产生粉尘的二次污染问题，与活性炭和对象气体的化学结合相比，以物理结合为主的吸附反应，存在上述活性炭与气体结合力弱的缺点，因此，当高浓度气体流入到填充活性炭的化学过滤器内时，因流入气体与活性炭气孔内的浓度差，气体被吸附在活性炭气孔内，当低浓度或一般空气流入时，活性炭气孔内的气体浓度比流入空气的气体浓度高，故活性炭气孔内吸附的气体被抽出，因此，通过化学过滤器的空气内污染物的浓度增加的问题产生。

在这里，上述添载活性炭意指是在活性炭中添载KOH、KMnO₄、H₃PO₄等酸性及碱性化学物质的材料，或添载Fe(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、Mn(NO₃)等金属盐后，于300℃以上的温度进行煅烧，向活性炭气孔内添载Fe₂O₃、CuO、MnO₂等金属化合物所制成的材料。例如，把10g KOH溶解在蒸馏水中后，使该溶液与活性炭接触，使上述溶液吸收在活性炭气孔内，把吸收了溶液的上述活性炭干燥，使蒸馏水蒸发，借此仅KOH残留在活性炭气孔内，来制成添载活性炭。这样制成的添载活性炭，具体的意指KOH10％的添载活性炭。

这样的添载活性炭是将酸·碱物质或金属盐添载至活性炭后通过物理·化学结合而去除有害气体的材料，当添载物质的量超过一定水平时，因活性炭比表面积减少而吸附性能同时减少，能够添载至上述活性炭中的污染物质的量是有限的，添载物质诱导有害气体的化学结合，但活性炭本身的物理结合比化学结合优良，故虽然对高浓度有害气体的去除显示有效果，但当有害气体浓度处于低浓度时不能发挥充分的性能。

特别是在添载了酸·碱的添载活性炭的情况，通过酸-碱中和反应除去有害气体，但通过上述酸-碱中和反应，由于H⁺及OH^-离子具有活性，故必需含有一定量水分。因此，当干燥了的空气被持续供给到添载活性炭时，产生上述活性炭内的水分蒸发，添载活性炭的活性急速减少的问题，此外添载了的活性成分与污染物质间通过酸·碱中和反应，在活性炭的气孔及表面生成盐，故产生反应时间愈增加，过滤器的性能越减少，压力损失越增加等的问题。

为了克服因该添载活性炭产生的吸附性能的降低，因磨耗产生粉尘及压力损失等问题，最近有人提出采用小粒子状的离子交换树脂及活性炭纤维等的新型化学过滤器。