以钙系粉末乾式反应移除半导体业排放之氟气试验与动力研究.PDF

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 以鈣系粉末乾式反應移除半導體業排放之氟氣：實驗與動 力研究(第 2年) 研究成果報告(完整版) 計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-151-009-MY2 執 行 期 間 ：99年08月01日至 100年10月31日 執 行 單 位 ：國立高雄應用科技大學化學工程與材料工程系 計 畫 主 持 人 ： 蔡政賢 共 同 主 持 人 ： 王雅玢 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：楊宗霖 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 公 開 資 訊 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2年後可公開查詢 中 華 民 國 101 年 01月 30 日 中 文 摘 要 ： 現今半導體廠排放的含氟廢氣多以濕式方法處理，若能直接 乾式去除，可延長輸送管件的使用年限，並減少廢水處理廠 的負荷。 故本研究先探討以氧化鈣去除氟氣的效率，實驗結 果顯示：當F2(0.2%)/N2進流混合氣體，在總流量200 sccm 下，氟氣的最高去除效率於常溫時約30%，115 ℃下為40%， 200 ℃時可達60%，至300 ℃時幾近完全去除。因此，以氧 化鈣去除氟氣應是一可行之乾式現地移除技術。 BET分析比 表面積顯示在200℃下，反應前粉末比表面積為4.01 m2/g， 反應後明顯下降至0.68 m2/g。 XPS的分析則顯示Ca-F的鍵 結存在，且Ca/F原子數比接近1:2，顯示主要固體產物為 CaF2。 另外，以氫氧化鈣移除氟氣之實驗結果則顯示：在氟氣進流 濃度 = 0.8%或0.2%、總流量200 sccm，Ca(OH)2 = 102 mg 時，於25℃, 115℃及200℃下，氟氣之最高移除效率在反應 起始時，分別可達 60%, 85%以及接近100%。而且較高的氟 氣進流濃度與反應溫度可以提升氫氧化鈣最終轉化率，在 200℃下可達100%。 除此之外，氫氧化鈣與氟氣的反應動力 顯示：以冪次定律 (Power law) 及阿瑞尼士方程式 (Arrhenius equation) 計算反應階數及活化能，發現氫氧化 鈣與氟氣的反應屬於一階反應，反應活化能平均為3.64 kJ/mole。反應動力模擬結果顯示，反應速率決定步驟主要由 顆粒內部氣體反應物的擴散所控制。 總結，以氧化鈣與氫氧 化鈣，均可在相對的低溫下，以接近100%的去除率乾式移除 氟氣。 中文關鍵詞： 氟氣、氧化鈣、氫氧化鈣、去除效率、乾式移除、氟化鈣、 反應動力 英 文 摘 要 ： Because of the high solubility of fluorine (F2) that emitted from the manufacture of integrated circuits, the gas can usually be removed by wet scrubbin