[发明专利]化学反应过滤的装置和方法

说明书

本申请是2001年4月11日提交的PCT/US01/11902(其进入中国国家阶段后的 申请号为01817482.5)的分案申请，并享受于2000年10月17日申请的 PCT/US00/28680的优先权。

技术领域

本发明涉及过滤体系，并且具体地涉及利用固体和液体反应物的体系。

背景技术

传统已知的是使用活性炭和其他材料作为吸附元件将杂质从空气流中除 去。由于有效的纤维横截面的出现，有可能制造具有部分中空的纤维。尤其有 效的横截面是一种具有从中心核伸出的三个T形突出部位的横截面，正如在U.S. Patent 5057,368“Filaments Having Trilobal Or Quadrilobal Cross-Sections”to Largman等中所描述的，在此将其引入作为参考。在多种应用中，传统的过滤 器使用涂有固体或液体材料的过滤介质；然而，许多应用依赖于吸收，而不是吸 附。吸附是在待转移的微粒附着在过滤材料元件的表面之处发生；然而，吸收是 发生在将分子运动的迁移率用于以非机械的方式从一个区域到另一个区域移动 多余的微粒之处。当某些除去污染物的液体或固体充填在毛细(wicking)纤维中 所形成的空穴时，多叶片(multilobal)的纤维作为毛细纤维是有特殊效果的。

在吸附空气过滤和除去气味的应用中，使用以固体过滤颗粒充填的多叶片 纤维。这种过滤微粒包括使用碳颗粒，沸石，碳酸氢钠，环糊精和可以吸附某 些污染物的固体(见U.S.Patent 5,759,394，在此将其引入作为参考)。其他利用多 叶片型纤维作为毛细纤维的应用，还包括填充在纤维空穴中的某些液体的吸收 性质。有代表性地选择这些液体以可逆的方式从被污染的空气流中轻微地吸收 气味和气体分子，以帮助这些分子最终分散进入另一个空气流(见U.S.Patents 5,891,221和5,704,966，在此将其引入作为参考)。

在集成电路生产过程中，维持环境免于污染是非常关键的，因为晶片极易 受到小的微粒和某些低浓度的化学药品的影响。这可以通过在具有经过滤的空 气的清洁的房间里面制造晶片来做到。过滤器用来使微粒和化学制品浓度减少 到极低的含量(小于1ppb)。对于环境的控制有时也装配半导体工具，其在处理时 能提供局部的超清洁的气流。然而，传统的化学药品过滤器有极短的使用寿命， 需要频繁的更换，而且在需要有效地去除某些化学药品方面是无效的。

优先权申请教导过使用含有与碱性气体起化学反应的试剂的具有纵向伸展 的内部空穴的纤维来过滤碱性气体。优选的试剂包括酸，配合剂，络合剂，和吸 湿(deliquescing)试剂，并且这些试剂可以方便地浸渍入吸附性的固体中。当时， 还没有认识到用氧化剂也可以过滤碱性气体，或者可以用类似的方式过滤酸性 或者中性气体。因此，其仍然需要提供适合于过滤各种不同气体的装置和方法。

发明内容

本发明提供一些装置和方法，其中，使用具有内部空穴的纤维过滤气体污 染物，该纤维含有化学反应氧化剂，氢离子接受体或提供体，配合剂，络合剂， 或吸湿试剂。

气体污染物可以是酸性的，碱性的，或pH中性的。如果污染物是碱性的，试剂 可以是任何酸，但是优选的是氧化剂。如果污染物是酸性的，优选的试剂是碱 性的，以及更优选的包括I族或II族金属阳离子，下面是优选的阴离子：磷酸盐， 壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢氧化物，或氧化物。当污染物是中性时，优 选的试剂是一种络合剂，配合剂，氧化剂，或者吸湿试剂。

在优选的实施方案中试剂包括一种金属阳离子，尤其是I族或II族金属阳离 子。试剂也可以进一步包括磷酸盐，壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢 氧化物，或氧化物。

试剂优选的是浸渍入一种吸附的固体内，包括例如炭粉，沸石，氧化铝或 硅石。

优选的纤维是多叶片的，最优选的是三叶片或者四叶片的。含有许多T形 叶片的纤维也是优选的。

从下列本发明优选的实施方案详细的描述中，连同附图一起，可以更加明 确本发明的各种不同的目的、特点，各方面和优点，在附图中数字代表各种成 分。

附图说明

图1表示一个单独的多叶片纤维的横断面视图。

图2表示在每个多叶纤维中沉积有试剂的，由多叶片纤维制成的纤维垫的 特写图。