專利名稱：吸附材料和使用該吸附材料的氙吸附設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下，從密封了氙的使用過的機(jī)器高效率地直接回收氙的吸附材料和使用該吸附材料的氙吸附設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，作為制造半導(dǎo)體時(shí)在宏觀檢查中的閃光光源和等離子體顯示器的發(fā)光氣體等大多使用氙。另一方面，氙在空氣中的含量極其微小。因此，在從空氣中進(jìn)行分離生成的方法中，需要吸入大量的空氣經(jīng)由復(fù)雜的分離提純(精制)進(jìn)行精制。因此，高純度的氙非常昂貴，對(duì)使用過的氙進(jìn)行回收、提純(精制)、再利用的系統(tǒng)的確立是非常重要的。例如提案有從X線檢查裝置的檢測器內(nèi)的氙，利用沸石吸附層除去水分和二氧化碳。之后，利用吸氣劑(getter)層除去其他的雜質(zhì)氣體。這樣，來對(duì)氙進(jìn)行提純(精制) 進(jìn)行回收的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。另外，還提案有從含有氙和氪的液態(tài)氧中首先用硅膠等來吸附除去水分。于是之后，使用向吸附材料交換了 Li和Ag的X型沸石在低溫下選擇性地吸附氙。通過使氙從該沸石脫離來回收氙的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。另外，作為有效地除去在使用氙等稀有氣體的各種步驟的排氣中所包含的雜質(zhì)的方法，還提案有一種從以稀有氣體和氮?dú)鉃橹鞒煞值幕旌蠚怏w中有效地分離除去氫、水蒸氣、氮氧化合物等微量雜質(zhì)的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4)。另外，作為從在半導(dǎo)體制造工序排出的排氣中功能性地排出水分、二氧化碳等來回收高純度的氙的方法，還提案有一種在利用沸石和分離膜組件除去雜質(zhì)后，在加壓下使氙吸附于細(xì)孔徑5A以上的沸石來進(jìn)行回收的方法(參照專利文獻(xiàn)5)。另外，還提案有一種為了有效利用含有微量放射性氪的排出氙，而使用PSA ·純化法(Pressure Swing Absorption)的回收氙的提純技術(shù)(參照非專利文獻(xiàn)1)。這種回收氙的提純技術(shù)，使用Na-X型或者Ca-X型沸石作為選擇性地吸附氙的吸附材料在加壓下從氙-氪混合氣中吸附氙。目前，密封有氙的機(jī)器(例如，等離子體顯示器和半導(dǎo)體制造裝置等)被廢棄后， 或者在再循環(huán)處理場進(jìn)行分解分別回收，或者進(jìn)行填埋處理。但是，氙在分解時(shí)被釋放到大氣中，幾乎不能回收。另外，被釋放到大氣中的氙被管理在基準(zhǔn)濃度以下。但是，因分解作業(yè)人員有可能吸入微量，故而不予優(yōu)選。因此，在分解機(jī)器之前的或者填埋之前的工序中，優(yōu)選即使沒有特殊的環(huán)境和設(shè)備導(dǎo)入也能在常溫 常壓或者常溫 低氙分壓下從機(jī)器內(nèi)部吸附氙。此外， 還需要能夠再次回收所吸附的氙的技術(shù)。但是，在專利文獻(xiàn)1 5和非專利文獻(xiàn)1的構(gòu)成中，從含有從工廠設(shè)備等排出的雜質(zhì)的氙中除去雜質(zhì)或者在加壓、低溫下使氙吸附于吸附材料來回收氙。因此，難以在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下直接從密封有氙的使用過的機(jī)器中高效率地回收氙?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平4-145921號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-221212號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開2003-342010號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2004-161503號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開2008-137847號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 富來靖等著《循環(huán)機(jī)構(gòu)技報(bào)》No. 15,2002年6月P113-U9

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的吸附材料以具有4.5A以上7.3A以下的細(xì)孔徑的沸石為主成分，是在常溫·常壓或者常溫 低氙分壓下能夠吸附氙的吸附材料。另外，本發(fā)明是具備吸附材料、收納吸附材料的難透氣性材料的容器、將容器和氙密封空間接合并且連通吸附材料和氙密封空間的接合部的氙吸附設(shè)備。因此，能夠在常溫·常壓或者常壓·低氙分壓下從密封有氙的使用過的機(jī)器高效率地回收氙。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的氙回收方法所使用的氙吸附設(shè)備的概略圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施方式2的氙回收方法所使用的氙吸附設(shè)備的剖面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2的氙回收方法所使用的另一氙吸附設(shè)備的剖面圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施方式1)圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的氙回收方法所使用的氙吸附設(shè)備1的概略圖。本實(shí)施方式的氙吸附設(shè)備1具有吸附材料3 ；收納有吸附材料3的盒子 (cassette) 2A.2B ；接合部4，其使盒子2A、2B和作為密封有氙的空間的氙密封空間5連通。 充填有吸附材料3的盒子2A、2B經(jīng)由接合部4與氙密封空間5連通。吸附材料3是以具有4.5A以上、7.3A以下(0. 45nm以上、0. 73nm以下)的細(xì)孔徑的沸石為主成分、并且在常溫 常壓或者常溫 低氙分壓下能夠吸附氙的吸附材料。吸附材料3能夠在常溫 常壓或者常溫·低氙分壓下吸附氙的理由是，相對(duì)于吸附氙的目的，氙的范德瓦耳斯直徑為4.32A。 為了通過與氙分子的相互作用來體現(xiàn)吸附能力，而需要使細(xì)孔徑的大小達(dá)到4.5A以上。但是，若細(xì)孔徑過大則細(xì)孔壁和氙分子的相互作用力下降低下，因而認(rèn)為優(yōu)選其為7.3A以下。此外，這里所說的常溫是-10 40°C左右。常壓是約1個(gè)大氣壓(士5%左右的范圍)， 低氙分壓是指0. OOlPa以上、未滿1000001 的范圍。作為吸附材料3的主成分的沸石含有按沸石的細(xì)孔徑的大小所規(guī)定的AFI型、 BETA型、MOR型、MFI型沸石中的一種。更優(yōu)選含有進(jìn)行了銅離子交換的MFI型沸石。進(jìn)行了銅離子交換的MFI型沸石包含于MFI型沸石，與其他沸石相比氙吸附力高。吸附材料3 既可以是它們的混合物，也可以含有其他能吸附氙的吸附材料。上述沸石的類型是由國際沸石協(xié)會(huì)確定的。上述沸石的細(xì)孔徑互不相同，但是基本的構(gòu)成元素相同。此外，可認(rèn)為細(xì)孔徑是構(gòu)成沸石的分子間的平均值。另外，沸石基本上是粉末體。但是，也可以實(shí)施顆粒化、成形等。吸附材料3被收納于難透氣性材料的容器即盒子2A、2B。由于盒子2A、2B是難透氣性材料，因而在吸附氙之前能夠抑制吸附材料3的劣化。接合部4使盒子2A、2B和氙密封空間5接合，并且使盒子2A、2B和氙密封空間5連通。氙密封空間5例如由收納有使用過的電視機(jī)等的氙密封機(jī)器6的氙回收室構(gòu)成。充填有吸附材料3的盒子2A、2B構(gòu)成相同。但是，以一個(gè)進(jìn)行吸附時(shí)另一個(gè)進(jìn)行脫離的方式具有這兩個(gè)盒子。這些盒子經(jīng)由開閉部7和接合部4與氙密封空間5接合，所述氙密封空間5設(shè)置有使用過的密封有氙的氙密封機(jī)器6。開閉部7使氙密封空間5能與盒子2A或者盒子2B連接，也能不與所有的盒子連接。另外，盒子2A、2B經(jīng)由排出部8與氙提純部11連接。氙提純部11對(duì)吸附的氙進(jìn)行提純。氙密封空間5能夠收納多個(gè)使用過的密封有氙的氙密封機(jī)器6。另外，在氙密封空間5內(nèi)連接有對(duì)室內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)視的壓力計(jì)10和真空泵9。由此，在吸附氙前吸引除去氙密封空間5內(nèi)的空氣直至規(guī)定的壓力。因此，在吸附材料3吸附氙時(shí)抑制作為雜質(zhì)混入空氣。下面，對(duì)本實(shí)施方式的氙回收方法加以說明。首先，在收納氙密封機(jī)器6的氙回收室即氙密封空間5設(shè)置氙密封機(jī)器6。接著，將氙密封空間5密封。而且，使用真空泵9使將氙密封空間5內(nèi)減壓。減壓的條件無特別指定，但是為了防止空氣的混入而優(yōu)選更低的壓力。在該減壓期間，開閉部7處于關(guān)閉的狀態(tài)。接著，通過壓力計(jì)10確認(rèn)氙密封空間5內(nèi)減壓至規(guī)定的壓力，進(jìn)行用于從氙密封機(jī)器6回收氙的操作。該操作的裝置無特別限定。例如，若氙密封空間5減壓至規(guī)定的壓力，則將自動(dòng)開放已密封的氙的閥設(shè)置于氙密封機(jī)器6。另外，也可以在氙密封空間5內(nèi)設(shè)置將氙密封機(jī)器6的一部分破壞以開放氙的機(jī)構(gòu)。接著打開開閉部7使得盒子2A和氙密封空間5連通。此時(shí)，盒子2A內(nèi)的吸附材料3完成氙脫離處理，處于氙吸附活性的狀態(tài)。通過打開開閉部7，吸附材料3吸附氙。該動(dòng)作能根據(jù)壓力計(jì)10的值來進(jìn)行監(jiān)視。若吸附氙，則壓力計(jì)10的值下降。若壓力計(jì)10的壓力值恒定，則判斷為達(dá)到吸附平衡完成吸附，關(guān)閉開閉部7。在由盒子2A吸附氙的期間，在盒子2B內(nèi)的吸附材料3進(jìn)行使吸附的氙脫離的操作。氙的脫離方法無特別限定，能通過加熱或/和真空泵的吸引等進(jìn)行脫離。例如，在盒子 2B的周圍設(shè)置加熱器(未圖示)。然后，氙吸附結(jié)束后，關(guān)閉開閉部7打開排出部8。此時(shí)， 若使加熱器通電，則被吸附的氙從吸附材料3脫離，經(jīng)由排出部8向氙提純部11排出。對(duì)于提純方法，無特別限定。在從使用了高純度氙的機(jī)器回收的氙中，有可能在回收時(shí)混入的空氣成分以外的雜質(zhì)氣體的量比較少。因此，能夠利用現(xiàn)有的雜質(zhì)分離提純方法簡單地進(jìn)行高純度化。在本實(shí)施方式中，通過盒子2A和盒子2B交互地反復(fù)進(jìn)行氙的吸附和脫離，能夠有效地回收氙。但是，也可以設(shè)置一個(gè)盒子實(shí)施吸附和脫離。(實(shí)施方式2)圖2是本發(fā)明實(shí)施方式2的氙回收方法所使用的氙吸附設(shè)備的剖面圖。此外，對(duì)做
5成與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成的部分添加相同的符號(hào)進(jìn)行說明，有時(shí)省略詳細(xì)的說明。在本實(shí)施方式的氙吸附設(shè)備21中，吸附材料3收納于容器2。而且，將使容器2和氙密封空間 5接合的接合部4設(shè)置于氙吸附設(shè)備21。作業(yè)人員通過設(shè)置于容器2前端的接合部4能夠使容器2和氙密封空間5連通。通過這樣地設(shè)置接合部4，能夠?qū)㈦芊饪臻g5和吸附材料 3的收納空間接合。此外，為了防止來自接合部4的外氣侵入，而優(yōu)選通過使用了難透氣性材料等的熔焊、焊接等來將氙密封機(jī)器6和氙吸附設(shè)備21接合。另外，吸附材料3被難透氣性材料密封直至對(duì)氙進(jìn)行吸附。因此，在吸附氙之前，能夠防止吸附材料3的劣化。接著，對(duì)氙吸附設(shè)備21的氙回收方法進(jìn)行說明。首先，使用接合部4使容器2與氙密封空間5連通。通過使吸附材料3和氙密封空間5內(nèi)的氙相接觸，能夠使氙吸附于吸附材料3。而且，通過使氙從吸附材料3脫離，來回收氙。脫離的方法無特別限定，例如有利用加熱或/和真空泵的吸引等。若利用這種氙回收方法來回收氙，則吸附材料3的優(yōu)良的吸附特性恢復(fù)。此外，與氙密封空間5連通前的氙吸附設(shè)備21的狀態(tài)無特別限定，也可以在接合部4的前端設(shè)置橡膠栓，在時(shí)接合部4與氙密封空間5連通時(shí)取下橡膠栓。接著，參照?qǐng)D3來說明本實(shí)施方式的更優(yōu)選的氙吸附設(shè)備。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2的氙回收方法所使用的另一氙吸附設(shè)備的剖面圖。此外，對(duì)采用與實(shí)施方式1和圖2 相同的構(gòu)成的部分添加相同的符號(hào)加以說明。本實(shí)施方式的氙吸附設(shè)備31在圖2的氙吸附設(shè)備21的基礎(chǔ)上還設(shè)置有開閉部7。 開閉部7以使容器2內(nèi)的吸附材料3不與外氣接觸的方式進(jìn)行密封。容器2是以硅酸鹽為主成分的派拉克斯(pyrex glass)(注冊商標(biāo))玻璃制。開閉部7為低熔點(diǎn)玻璃。而且，低熔點(diǎn)玻璃的熔點(diǎn)比容器2的玻璃的熔點(diǎn)低。接著，對(duì)氙吸附設(shè)備31的氙回收方法進(jìn)行說明。首先，使用接合部4使容器2與氙密封空間5連通。然后，對(duì)設(shè)置有開閉部7的部位從容器2的表面上進(jìn)行加熱。此時(shí)，以使構(gòu)成開閉部7的低熔點(diǎn)玻璃達(dá)到比容器2的玻璃的熔點(diǎn)低且比開閉部7的熔點(diǎn)高的溫度的方式進(jìn)行加熱。通過這樣地進(jìn)行加熱，使低熔點(diǎn)玻璃熔化變形使得不堵塞連通路，解除開閉部7的密封。其結(jié)果是，容器2和氙密封空間 5連通。通過使吸附材料3和氙密封空間5內(nèi)的氙接觸，能夠使氙吸附于吸附材料3。由于作為容器2使用透明玻璃，從而可從外部通過目視來確認(rèn)氙密封空間5和收納有吸附材料3 的容器2的連通情況。因此，能夠更可靠地回收氙。而且，通過使氙從吸附材料3脫離，來回收氙。脫離的方法無特別限定，例如有從容器2內(nèi)取出吸附材料3或者對(duì)各容器2進(jìn)行加熱或/和利用真空泵進(jìn)行吸引的方法等。若這樣，則吸附材料3發(fā)揮優(yōu)良的吸附特性，有效地吸附貯藏氙。另外，吸附材料3在從氙密封空間5直接回收氙之前不會(huì)吸附其他氣體。 因此，能夠防止吸附材料3因其他氣體而吸附飽和進(jìn)而非活性化。在本實(shí)施方式中，作為開閉部7使用了低熔點(diǎn)玻璃、作為難透氣性材料的容器2使用了派拉克斯(注冊商標(biāo))玻璃，但是也能夠在開閉部7使用鋁焊料、在容器2使用鋁容器等的組合。另外，還能夠利用設(shè)置于容器2內(nèi)的、被小盒(kapsel)密封的吸附材料3通過熱等外部刺激而開封、并且自動(dòng)連通化的機(jī)構(gòu)等。在本實(shí)施方式中，回收使用過的氙密封機(jī)器6后回收氙時(shí)，將氙吸附設(shè)備21、31與氙密封空間5接合。但是，也可以預(yù)先與氙密封空間5接合。另外，為了防止來自接合部4的外氣侵入，而優(yōu)選通過使用了難透氣性材料等的熔焊、焊接等來接合氙密封機(jī)器6和氙吸附設(shè)備21、31。此外，在以上的說明中以容器2由難透氣性材料構(gòu)成為例進(jìn)行了說明。所謂難透氣性材料是指透氣度為1143 [fm/s· Pa]以下的材料。更優(yōu)選114[fm/s · 1 ]以下的材料。 派拉克斯(注冊商標(biāo))不言而喻，作為一例能使用將玻璃、金屬、金屬箔進(jìn)行層壓而成的層疊薄膜等。其中，若將以硅酸鹽為主成分的玻璃用作容器2，則除氣體透過率低之外，能夠從外部通過目測確認(rèn)氙密封空間5和吸附材料3的連通情況。因此，能夠可靠地回收氙。下面，實(shí)施例1 5表示在本實(shí)施方式中作為多種改變用作吸附材料3的沸石的種類的情況下的氙吸附評(píng)價(jià)結(jié)果。氙吸附特性，是為了對(duì)在大氣壓下的氙吸附量、來自空間容積50cc(50ml)且在氙氣壓30000 下進(jìn)行密封的機(jī)器的氙吸附量和特別是在低壓下的氙吸附進(jìn)行比較，而對(duì)在10 下的氙吸附量進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，將吸附材料3充分吸附了氙后殘留的氙量作為殘留氙分壓(相當(dāng)于能吸附氙的臨界壓力)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，將沸石的細(xì)孔徑不足4.5A大于7.3A的作為比較例1 3，使用與實(shí)施例1 5不同的沸石進(jìn)行了評(píng)價(jià)。此外，容器2的大小為約50cc。容器2中密封用作吸附材料3的沸石約0.5g進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如下述的表1和表2所示。(實(shí)施例1)作為實(shí)施例1，是在實(shí)施方式2的氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑7.3A的AFI型沸石市場銷售產(chǎn)品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為30cc/g，在 30000Pa下為10cc/g，在101 下大致為Occ/g。另外，殘留氙分壓為401^。(實(shí)施例2)作為實(shí)施例2，是在氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑為7.IA的BETA型沸石市場銷售商品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為40cc/g，在30000Pa 下為18cc/g，在101 下大致為Occ/g。另外，殘留氙分壓為201^。(實(shí)施例3)作為實(shí)施例3，是在氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑為6.8A的MOR型沸石市場銷售商品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為50cc/g，在30000 下為40cc/g，在101 下大致為Occ/g。另外，殘留氙分壓為lOI^a。(實(shí)施例4)作為實(shí)施例4，是在氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑為5.5A的MFI型沸石即MFI市場銷售商品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為55cc/g，在 30000Pa下為35cc/g，在101 下為0. lcc/g。另外，殘留氙分壓為3Pa。(比較例1)作為比較例1，是在氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑為7.4A的Na-X型沸石市場銷售商品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為18cc/g，在30000Pa 下為9cc/g,在IOPa下為Occ/g。另外，殘留氙分壓為800Pa。(比較例2)作為比較例2，是在氙吸附設(shè)備31使用細(xì)孔徑為4.1A的A型沸石市場銷售商品作為吸附材料3而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為3cc/g，在30000 下為約 lcc/g，在IOPa下為Occ/g。另外，殘留氙分壓為28000Pao
(比較例3)作為比較例3，是在氙吸附設(shè)備31中使用細(xì)孔徑為7.4A的Y型沸石市場銷售商品作為吸附材料3進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其結(jié)果是，氙吸附量在大氣壓下為30cc/g，在30000 下大致為10cc/g，在101 下為Occ/g。另外，殘留氙分壓為lOOOI^a。評(píng)價(jià)結(jié)果如(表1)所示。表 權(quán)利要求
1.一種吸附材料，其特征在于以具有4.5A以上、7.3A以下的細(xì)孔徑的沸石為主成分， 在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下能夠吸附氙。
2.如權(quán)利要求ι所述的吸附材料，其特征在于 所述沸石為粉末或者顆粒。
3.如權(quán)利要求1所述的吸附材料，其特征在于所述沸石含有AFI型、BETA型、MOR型、MFI型沸石中的一種。
4.如權(quán)利要求3所述的吸附材料，其特征在于所述MFI型沸石含有進(jìn)行了銅離子交換的MFI型沸石。
5.一種氙吸附設(shè)備，其特征在于，具備以具有4.5A以上、7.3A以下的細(xì)孔徑的沸石為主成分，并且在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下能吸附氙的吸附材料；收納所述吸附材料的難透氣性材料的容器；和接合部，其將所述容器和氙密封空間接合，并連通所述吸附材料和所述氙密封空間。
6.如權(quán)利要求5所述的氙吸附設(shè)備，其特征在于 所述氙密封空間由收納氙密封機(jī)器的氙回收室構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求5所述的氙吸附設(shè)備，其特征在于 在所述接合部還具備開閉部。
8.如權(quán)利要求7所述的氙吸附設(shè)備，其特征在于 所述容器由以硅酸鹽為主成分的玻璃構(gòu)成，所述開閉部由低熔點(diǎn)玻璃構(gòu)成，所述低熔點(diǎn)玻璃的熔點(diǎn)比所述玻璃的熔點(diǎn)低。
全文摘要
是以具有以上、以下的細(xì)孔徑的沸石為主成分，并且能夠在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下吸附氙的吸附材料。另外，具有吸附材料、收納吸附材料的難透氣性材料的容器、使容器和氙密封空間接合的接合部，并且構(gòu)成使吸附材料和氙密封空間連通的氙吸附設(shè)備。由此，提供在常溫·常壓或者常溫·低氙分壓下從密封有氙的使用過的機(jī)器高效率地直接回收氙的吸附材料和使用該吸附材料的氙吸附設(shè)備。
文檔編號(hào)B01J20/18GK102482088SQ20108004020
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者湯淺明子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社