專利名稱：多通道式化學(xué)濾材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濾材，尤其涉及一種由多孔系吸附材直接制作成型出多孔道吸附單體，而把數(shù)多孔道吸附單體陣列定位在邊框內(nèi)部的多通道式化學(xué)濾材。
背景技術(shù)：
用于凈化空氣分子污染物的化學(xué)濾材，常見的結(jié)構(gòu)型態(tài)如圖1所示的瓦楞紙式化學(xué)濾材10，其是以瓦楞紙板做為基體，再將吸附材粉末通過結(jié)合技術(shù)(如浸涂法)附著在瓦楞紙板上；然而，由于前述的瓦楞紙式化學(xué)濾材10，其單位體積的吸附材僅約占濾材整體的30%以下，再者其單位體積的重量也較小，也即短時(shí)間就會(huì)吸附飽和，導(dǎo)致濾材就必須頻繁地更換。其次，極低濃度(數(shù)ppt至ppb)的惡臭、有毒及腐蝕性氣體污染物，目前主要是以吸收塔、干式洗滌吸附器(dryscrubbing adsorptive)及化學(xué)吸附濾材予以去除，且大多有添加化學(xué)藥劑加強(qiáng)其凈化效率，以降低氣體中污染物濃度及增加處理量。而物理吸附、化學(xué)吸附及化學(xué)吸收為去除單元中的主要作用機(jī)制；其中，物理吸附為可逆反應(yīng)，主要以介質(zhì)表面原有的官能基或孔洞性質(zhì)進(jìn)行污染物去除；化學(xué)吸附及化學(xué)吸收作用則在介質(zhì)中添加活性物質(zhì)，使污染物與添加物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(例如酸堿中和)，而對(duì)于所欲去除的污雜物的去除率及去除量做不同程度的改善。例如以活性碳為載體，將金屬鹽類含浸在活性碳上可去除二氧化硫及硫化氫，常使用的金屬鹽類有鉻鹽、銅鹽、銀鹽等；改質(zhì)過的活性碳吸附劑對(duì)于高濃度的污染物氣體具有相當(dāng)?shù)奈饺萘?，但其吸附容量?huì)隨污染物濃度下降而降低， 且當(dāng)線速度增加時(shí)，去除效率及吸附容量都會(huì)大幅降低。再者,一般空氣分子的污染物(Airborne molecular contamination,AMC)包括硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛及異丙醇等化合物，大多存在于周圍環(huán)境中，主要由于交通污染、工地污染、農(nóng)業(yè)污染、動(dòng)植物氧化分解、生活污染物、工廠排放、空氣氣體置換等因素所造成。而近來，國(guó)際間對(duì)于環(huán)保議題及工業(yè)安全衛(wèi)生及高科技廠潔凈室分子污染物凈化的日益重視，考慮工業(yè)廢氣對(duì)環(huán)境及勞工以至于一般大眾身體產(chǎn)生的危害，故對(duì)于工業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)外法規(guī)都已制定出相關(guān)的濃度及臭味的排放標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，近來高科技廠的高階制程對(duì)于含硫化合物等有機(jī)與無機(jī)酸或堿及低沸點(diǎn)有機(jī)化合物等難處理的分子污染物，在外氣引入潔凈室前的凈化程度要求愈為嚴(yán)苛；例如在半導(dǎo)體晶圓制造廠及TFT-LCD面板光電制造業(yè)面板制程中，去光阻程序(stripping process)所使用的去光阻剝離液(stripper)，主要成分為高沸點(diǎn)且?guī)缀跬耆苡谒挠袡C(jī)化合物，包括單乙醇胺(MEA)、二甲基亞砜(DMSO)以及乙二醇單丁醚(BDG)等；而在去光阻制程中，去光阻劑中的二甲基亞砜雖然是一種高沸點(diǎn)水溶性而且揮發(fā)性低的液體，但在處理過程中，極容易形成低沸點(diǎn)且惡臭的二甲基硫(dimethyl sulfide,DMS)和二甲基二硫 (dimethyl disulfide,DMDS)的氣態(tài)污染物。然而，以傳統(tǒng)吸附法、冷凝法及吸收法并無法完全去除低沸點(diǎn)及低水溶性的DMS與DMDS，而且其在低濃度下即會(huì)產(chǎn)生惡臭，極易影響廠房周圍生活環(huán)境而引發(fā)民眾抗議，同時(shí)也影響到廠房周圍其他高科技廠高階制程的產(chǎn)品良率。另因DMS的性質(zhì)與一般含硫氣態(tài)分子污染物不太相同，DMS雖也屬于與甲硫醇等性質(zhì)相似的有機(jī)硫化物，但因其酸堿性質(zhì)不明顯且分子較小，性質(zhì)與硫化氫較接近但更不容易被氧化，故相當(dāng)不易處理；若欲在常溫下將DMS分解，幾乎是不可能的事，僅能將其吸附去除或氧化轉(zhuǎn)化成較易吸附的化合物。還有，空氣中常見的含硫氣態(tài)分子污染物為硫化氫和二氧化硫，去除的方式一般以強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀等為主，其反應(yīng)機(jī)制如下二氧化硫去除反應(yīng)機(jī)制3S02+2KMn04+4K0H — 3K2S04+2Mn02+2H20Mn02+S02+2K0H — K2S04+Mn0+H20Μη0+02 —2Mn02硫化氫去除反應(yīng)機(jī)制3H2S+2KMn04 — 3S+2Mn02+2K0H+2H20然而，一般會(huì)使用顆粒狀、粉狀、球狀、纖維狀等的吸附材經(jīng)改質(zhì)劑予以改質(zhì)而吸附去除硫化物，其改質(zhì)劑的活性組成一般主要為過渡金屬，使用方法有直接使用過渡金屬氧化物，或是將過渡金屬分散在如活性碳的多孔系載體表面，或是兩者相互混用。有關(guān)去除硫化物的改質(zhì)劑專利如下US4075282專利案在活性碳碳床上噴出溶液方式(碘、碘化鉀、硫化鈉、硫化氫鈉、水)，可直接吸收二氧化硫、硫化氫；US4196183專利案則是在活性碳表面含浸氧化銅或三氧化二鐵，對(duì)于中濃度(20至250ppm)的硫化氫具有98%的去除率； US5063196專利案則是在活性碳表面含浸碳酸銅、氫氧化銅、碳酸鋅、硝酸銀、三乙基二胺 (TEDA)及有機(jī)酸(maleic and酒石酸)，而能有效去除氰化氫、氯化氰(氯氣、氯化氫、二氧化硫)、甲醛及硫化氫，其最大特點(diǎn)是不含鉻化合物且加入堿性化合物用以吸收酸性氣體； US5496785專利案是以乙酸鋅、碳酸鉀作為活性碳的主要活性組成，可有效去除氰化氫、四氟化碳、二氧化硫、氯氣、氟化氫及硫化氫；而JP1996-323194中揭露一種將錳離子交換在 X型沸石上，可用于去除硫化氫及甲硫醇等sulfide化合物，在較低的空間流速(3000H!·—1) 下，其起始去除率可達(dá)99.9%。但是，對(duì)于如甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸、醋酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛、丙二醇甲醚醋酸酯及異丙醇等空氣分子污染物的去除，目前尚無較長(zhǎng)效且易更換的移除濾材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種多通道式化學(xué)濾材，解決現(xiàn)有技術(shù)濾材必須頻繁更換及不易更換的問題，而具有增長(zhǎng)濾材使用壽命及方便更換的功效。本發(fā)明的另一目的在于提供一種多通道式化學(xué)濾材，具有利用濾材搭配改質(zhì)技術(shù)進(jìn)而具有有效去除甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸、醋酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛及異丙醇等空氣分子污染物的長(zhǎng)效凈化功效。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，包括有一邊框；以及數(shù)多孔道吸附單體，由多孔系吸附材直接制作成型，而陣列定位在該邊框內(nèi)部。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中多孔道吸附單體的單位面積孔道數(shù)為50至 1600PPI。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中多孔道吸附單體的單位面積孔道數(shù)較佳為150至 400PPI間，且孔道型式為蜂巢狀。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中邊框在內(nèi)部設(shè)置有格架且在前后端設(shè)置有格網(wǎng)。前述多通道式化學(xué)濾材，其中多孔系吸附材包括活性碳、沸石與氧化鋁。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中活性碳多孔道吸附單體可由煤粉、乳化煤焦油、水溶性粘合劑、潤(rùn)滑劑和水，經(jīng)過原料粉碎、配料、捏合、擠出成型、干燥、碳化和活化而得到。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中進(jìn)一步以所述多孔道吸附單體為載體并合成或含浸有改質(zhì)劑。前述的多通道式化學(xué)濾材，其中改質(zhì)劑包括KMn04、Cu-EDTA, Ag或Cu。本發(fā)明多通道式化學(xué)濾材的有益效果，包括有一邊框；以及數(shù)多孔道吸附單體， 由多孔系吸附材直接制作成型，而陣列定位于該邊框內(nèi)部。然而，該多孔道吸附單體的單位面積孔道數(shù)為50至1600PPI (Poles per squareinch ；每英寸孔道數(shù))；其中較佳為150至 400PPI間，且孔道型式為蜂巢狀。此外，該邊框在內(nèi)部設(shè)置有格架且在前后端設(shè)置有格網(wǎng)。再者，該多孔系吸附材包括活性碳、沸石與氧化鋁；其中，該活性碳多孔道吸附單體可由煤粉、乳化煤焦油、水溶性粘合劑、潤(rùn)滑劑和水，經(jīng)過原料粉碎、配料、捏合、擠出成型，干燥、碳化和活化而得到。另，進(jìn)一步以該多孔道吸附單體為載體并合成或含浸有改質(zhì)劑，而該改質(zhì)劑包括KMn04、Cu-EDTA、Ag 或Cu。具有增長(zhǎng)濾材使用壽命及方便更換的功效。其利用濾材搭配改質(zhì)技術(shù)進(jìn)而具有有效去除甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸、醋酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛及異丙醇等空氣分子污染物的長(zhǎng)效凈化功效。


圖1為現(xiàn)有瓦楞紙式化學(xué)濾材結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要標(biāo)號(hào)說明10瓦楞紙式化學(xué)濾材、20邊框、21格架、22格網(wǎng)、30多孔道吸附單體。
具體實(shí)施例方式首先，如圖2、圖3所示，本發(fā)明包括有一邊框20，內(nèi)部設(shè)置有格架21 ；以及數(shù)多孔道吸附單體30，陣列定位于該邊框20內(nèi)部，而該多孔道吸附單體30是由多孔系吸附材直接制作成型，該多孔系吸附材包括活性碳(A.C.)、沸石(Zeolite)與氧化鋁(Al2O3)；其中， 該活性碳多孔道吸附單體30可由煤粉、乳化煤焦油、水溶性粘合劑、潤(rùn)滑劑和水，經(jīng)過原料粉碎、配料、捏合、擠出成型、干燥、碳化和活化而得到。此外，該邊框20的前后端設(shè)置有定位該多孔道吸附單體30的格網(wǎng)22 ；另外，進(jìn)一步以該多孔道吸附單體30為載體并合成或含浸有改質(zhì)劑，該改質(zhì)劑包括Cu-EDTA、Ag或Cu， 借以有效移除DMS、H2S及SO2等污染物?；谇笆龅臉?gòu)成，本發(fā)明是由多孔系吸附材直接制作成型出多孔道吸附單體30， 再將數(shù)多孔道吸附單體30陣列于邊框20內(nèi)部，且搭配格架21與格網(wǎng)22而把多孔道吸附單體30陣列定位；于是，因該多孔道吸附單體30是由多孔系吸附材直接制作成型，也即濾材整體都是具有吸附功能的吸附材，相較于現(xiàn)有的瓦楞紙式化學(xué)濾材10，單位體積的吸附材僅約占濾材整體的30%，本發(fā)明吸附飽和的時(shí)間可提升至三倍以上，且因?qū)⒍嗫紫滴讲闹苯又谱鞒梢子诟鼡Q的單體態(tài)樣，而具有增長(zhǎng)濾材使用壽命及方便更換的功效。又， 另因以該多孔道吸附單體30為載體并合成或含浸有改質(zhì)劑，則具有有效去除甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛、丙二醇甲醚醋酸酯及異丙醇等空氣分子的污染物的功效。借此，本發(fā)明對(duì)于濃度為0. OOOlppm至IOOppm(0. IPPb 至lOOOOOPPb)的空氣分子污染物，具有極為優(yōu)異的長(zhǎng)效凈化功效，尤其是對(duì)于濃度為 0. OOlppm至IOOppm(IPin3至IOOOPPb)的空氣分子污染物，具有更加優(yōu)異的長(zhǎng)效凈化功效。然而，再將改質(zhì)劑的合成方式說明如下(a) (KMn04+K0H) /A. C.取高錳酸鉀79克與氫氧化鉀56克加入1000ml水后充分?jǐn)嚢柚敝粮咤i酸鉀完全溶解，將溶液1000毫升倒入含有500克活性碳充分混合，靜置1小時(shí)后，將樣品以120°C烘干，可得樣品5；34克。(b) Cu-EDTA/A. C.取含結(jié)晶水的硝酸銅36克加入500ml水后充分?jǐn)嚢柚敝料跛徙~完全溶解，將硝酸銅溶液250毫升倒入含有200克活性碳多孔道吸附單體的圓形瓶中，以旋轉(zhuǎn)揮發(fā)儀將水分去除后，再加入剩下的250毫升硝酸銅溶液，再以旋轉(zhuǎn)揮發(fā)儀將水分去除；續(xù)取乙二胺四乙酸(EDTA EthylenediamineTetraacetic Acid) 0. 7克分散于200毫升水中，后加入含有硝酸銅的活性碳多孔道吸附單體中，再以旋轉(zhuǎn)揮發(fā)儀將水分去除；將樣品以120°C烘干，可得樣品234.2克。(c)5wt% Ag/A. C.取硝酸銀結(jié)晶0. 3758克加水10克使其完全溶解，將硝酸銀溶液緩慢滴入含有5g 活性碳的多孔道吸附單體的燒杯中，邊加邊攪拌，待充份攪拌后置于150°C烘箱中干燥。(d) 5wt% Ag/Zeolite取含有30% Y型沸石(CBV-100)的多孔道蜂巢狀吸附單體IOOg加入92. 4ml水后充分?jǐn)嚢璨⑸郎刂?0°C，取硝酸銀結(jié)晶2. 4139克加水15克使其完全溶解，將硝酸銀溶液緩慢滴入含有沸石多孔道蜂巢狀吸附單體的溶液中，攪拌1小時(shí)后過濾并水洗，80°C干燥后以400°C燒結(jié)2小時(shí)，可得5% Ag/沸石多孔道蜂巢狀吸附單體。(e) CuAl2O3取含結(jié)晶水的硝酸銅36克加入500ml水后充分?jǐn)嚢柚敝料跛徙~完全溶解，將硝酸銅溶液250毫升倒入含有200克Al2O3多孔道吸附單體的圓形瓶中，以旋轉(zhuǎn)揮發(fā)儀將水分去除后，再加入剩下的250毫升硝酸銅溶液，再以旋轉(zhuǎn)揮發(fā)儀將水分去除。另，DMS移除率的測(cè)試方法(1)將欲測(cè)試的吸附劑在烘箱中烘干(90至100°C，4hr)后取出，置于干燥皿中待冷卻，秤重所需的樣品(Wl)。(2)將吸附測(cè)試管的兩蓋口互合后以長(zhǎng)尾夾固定，先調(diào)整浮子流量計(jì)至所需的流量，尾端以干式流量計(jì)及濕度計(jì)進(jìn)行氣體流量及濕度測(cè)量，再開啟氣體質(zhì)量流量計(jì)并將尾氣接至總硫分析儀進(jìn)行總硫濃度分析，直至所需的濃度。(3)將吸附劑裝置在測(cè)試管中，并打開恒溫循環(huán)水槽通入恒溫水于恒溫槽夾層中。(4)將測(cè)試管裝至吸附系統(tǒng)上，開始進(jìn)行反應(yīng)，直至尾氣濃度至所設(shè)定為止(時(shí)間為t)。(5)將吸附床取下倒出樣品秤重(W2)。又，飽和吸附量的計(jì)算方法秤重吸附量吸附量wt% (g DMS/g 吸附劑)=(W2-W1)/W1X100%計(jì)算吸附量吸附量wt % (g DMS/g吸附劑)= C X 10-6 X 流量(L/min) XtX 62/24. 5/ffl X 100其中，C為 DMS 濃度(ppm)低濃度吸附測(cè)試結(jié)果如下表1所示
表1為低濃度DMS吸附測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，包括有一邊框；數(shù)多孔道吸附單體，由多孔系吸附材直接制作成型，而陣列定位在該邊框內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述多孔道吸附單體的單位面積孔道數(shù)為50至1600PPI。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述多孔道吸附單體的單位面積孔道數(shù)較佳為150至400PPI間，且孔道型式為蜂巢狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述邊框在內(nèi)部設(shè)置有格架且在前后端設(shè)置有格網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述多孔系吸附材包括活性碳、沸石與氧化鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述活性碳多孔道吸附單體可由煤粉、乳化煤焦油、水溶性粘合劑、潤(rùn)滑劑和水，經(jīng)過原料粉碎、配料、捏合、擠出成型、干燥、碳化和活化而得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，進(jìn)一步以所述多孔道吸附單體為載體并合成或含浸有改質(zhì)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，所述改質(zhì)劑包括KMn04、 Cu-EDTA、Ag 或 Cu。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多通道式化學(xué)濾材，其特征在于，包括有一邊框；以及數(shù)多孔道吸附單體，由多孔系吸附材直接制作成型，而陣列定位在該邊框內(nèi)部；利用濾材搭配改質(zhì)技術(shù)進(jìn)而具有有效去除甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、二甲基硫、氫氟酸、硝酸、醋酸等有機(jī)與無機(jī)酸、氨氣、甲醛及異丙醇等空氣分子污染物的長(zhǎng)效凈化功效，還具有增長(zhǎng)濾材使用壽命及方便更換的功效。
文檔編號(hào)B01J20/08GK102233262SQ20101015336
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者張豐堂 申請(qǐng)人:張豐堂, 杰智環(huán)境科技股份有限公司