JPH10277331A

JPH10277331A - 気体中の極性物質除去法および装置

Info

Publication number: JPH10277331A
Application number: JP10084197A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kanchiku; 嘉彦寒竹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】気体中の極性物質を電気的に長時間安定して除
去する方法および装置を開発する。【解決手段】（１）陰極室側のカチオン交換膜と陽極室
側のアニオン交換膜に囲まれた空間に、含水イオン交換
体を両イオン交換膜との接触と気体通過性とを確保して
配し、直流電圧を印加しつつ、被処理気体を通過せしめ
ることを特徴とする気体中の極性物質の除去法、および
（２）脱塩室に代わる「極性物質捕集室」を有する電気
透析装置であって、該室には運転時においてイオン交換
体が、含水状態で両端のイオン交換膜と接触を保ち、か
つ導入される気体と直接あるいは水を介して接触できる
状態で装着されてなる気体中の極性物質除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気体中の極性物質を電気
的に長時間安定して捕集できる新規な装置に関し、特に
微量の極性物質を効率よく捕集できるので半導体製造工
場の環境浄化などに有効である。

【０００２】

【従来技術】半導体製造工程の作業環境では、塩基性ガ
ス、酸性ガス、およびこれらの塩などの極性物質が金属
などに作用し製品の品質や歩留まりに影響するため、こ
れらの極性物質を精度よく除去する必要がある。この目
的に対し、スルホン酸基などの酸性基を交換基とする繊
維状カチオン交換体および第４級アンモニウム基などの
塩基性基を交換基とする繊維状アニオン交換体が使用さ
れている。繊維状イオン交換体は同じ官能基を有するイ
オン交換樹脂に比べ、比表面積が大きく、特にフェルト
状に加工されたものは大量の空気との接触もスムースで
あり、ケミカルフィルターとしてこうした用途に使用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ケミカ
ルフィルターに使用される繊維状イオン交換体は、その
原料が高価であることに加え、生産性の低い多くの工程
を経るためあまりにも高価となっており、価格面での改
善が強く望まれている。また、イオン交換体による極性
ガスなど極性物質の吸着においては、吸着に比例してイ
オン交換基が失活していくため、性能は徐々に低下する
ことが避けられない。現状ではこうした性能低下を見越
して繊維状イオン交換体を多量に使用しているがこれも
コスト高の要因となっている。

【０００４】本発明者はかかる現状に鑑み、気体中の極
性物質に対する優れた初期吸着性能を維持し続けられる
装置を目標に研究中のところ、電気透析装置の合理的な
メカニズムに着目して、電気透析装置の脱塩室を改造し
てここに極性物質を含有する気体を導入したところ、極
めて好ましい結果が得られることを見出し、更にその詳
細について追求を重ねて遂に本発明を完成した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１）陰極室側のカチオン交換膜と陽極室側のアニオン
交換膜に囲まれた空間に、含水イオン交換体を両イオン
交換膜との接触と気体通過性とを確保して配し、直流電
圧を印加しつつ、被処理気体を通過せしめることを特徴
とする気体中の極性物質の除去法。および（２）脱塩室
に代わる「極性物質捕集室」を有する電気透析装置であ
って、該室には運転時においてイオン交換体が、含水状
態で両端のイオン交換膜と接触を保ち、かつ導入される
気体と直接あるいは水を介して接触できる状態で装着さ
れてなる気体中の極性物質除去装置に関する。

【０００６】本発明によれば気体中の極性物質は、「極
性物質捕集室」を通過する際、イオン交換体およびイオ
ン交換膜にイオンとなって吸着され、イオン交換体を通
じて隣の濃縮室に運ばれ隔離される。同時にイオン交換
体は再生されるため、イオン交換体は常に活性化された
初期状態すなわち初期の優れた性能を永続的に維持し続
けることができる。常時高い吸着性能を発揮できること
により、極く微量の極性物質や比較的極性の弱い物質の
除去に対しても優れた効果があり、装置の小型化も可能
である。さらに負荷の変動、例えば極性物質濃度の増減
に対しては、電圧や電流変化など電気的に対応できるな
どこれまでのケミカルフィルターにない特徴を備えてい
る。

【０００７】以下、本発明を、本発明装置の一例である
図１に基ずき説明するが、本発明はこの説明にのみ限定
されるものではない。図面はケーシング（１０）内の両
端に陽極室（１６）と陰極室（１７）が相対峙し、その
間に複数の「極性物質捕集室」（９）と濃縮室（１３）
が設けられ、これらの部屋はカチオン交換膜（Ｃ）とア
ニオン交換膜（Ａ）により区切られ、「極性物質捕集
室」に極性物質を含む気体が送り込まれ清浄気体として
取り出される様になっている。なお、本発明の「極性物
質捕集室」は、図面からも明らかなように、純水製造用
電気透析装置の「脱塩室」に相当している。

【０００８】保湿用水導入管（１）より保湿用水散布ノ
ズル（２）を通じ保湿用水を導入し、濃縮水導入管
（３）より濃縮水を導入し、電極水導入管（４）および
（５）より電極水を導入する。陽極（６）と陰極（７）
の間に直流電流を通し、被処理気体導入口（８）より被
処理気体を導入する。

【０００９】保湿用水散布ノズル（２）を通じて供給さ
れた保湿用水は各「極性物質捕集室」（９）に流入し、
そこに装着されているイオン交換体（２０）を濡らしな
がら流れ下り、保湿用水流出管（１１）により回収され
る。回収される保湿用水は流れ下る間いイオン交換体に
よりイオン性物質が除去され、高純度の脱イオン水とな
っており、保湿用水として循環使用でき、消耗分は濾過
した上水あるいは純水でもって補給することができる。

【００１０】気体導入管（８）より導入された被処理気
体は、下降流で各「極性物質捕集室」（９）に入り、該
室に装着されているイオン交換体（２０）の間を通過す
る間に、含まれている極性物質が直接あるいは水を介し
てイオン交換体に吸着除去されて清浄気体となり、水と
分離され下方の清浄気体取り出し口（１２）を通じてケ
ーシングより取り出される。ここで、イオン交換体の間
には気体の通路を確保するための気体流路形成材（２
１）を、必要に応じて、用いることができる。

【００１１】一方、濃縮水導入管（３）より流入した濃
縮水は各濃縮室（１３）を上昇流で上昇する。「極性物
質捕集室」（９）で極性物質はイオンとなってイオン交
換体（２０）に吸着され、電気エネルギーによりイオン
交換体およびイオン交換膜（Ａ、Ｃ）を移動して濃縮室
（１３）に運び込まれる。濃縮室（１３）内では濃縮水
がアニオン交換膜からアニオン、カチオン交換膜からは
カチオンを受け取り、これらのイオンを蓄積した濃縮水
として濃縮水流出管（１５）より流出する。

【００１２】同様に電極水導入管（４）、（５）より流
入した電極水は上昇流により陽極室（１６）および陰極
室（１７）を通り、電極水流出管（１８）、（１９）よ
り流出する。ケーシングより出た両電極水は合流し電極
水として循環使用できる。なお、濃縮水と電極水とは兼
用することもできる。濃縮室（１３）には「極性物質捕
集室」（９）よりイオンと共に水が浸透してくるので、
当初ある程度の濃度の電解質水溶液を使用いていても、
その濃度が低下し電導性が低下する傾向にある。極性物
質濃度の低い気体を処理する場合にこうした傾向が顕著
であり、濃縮水および電極水の循環使用、およびこれら
に対する塩の補給により塩濃度を維持することは電力コ
スト低減につながる。なお、濃縮水および電極水の流れ
は下降流であってもよい。

【００１３】本発明装置において、被処理気体と「極性
物質捕集室」に装着されたイオン交換体との接触が効果
的に行われることが肝要であり、このためにイオン交換
体の構造とイオン交換体に供給される水量がポイントと
なる。イオン交換体の構造としては湿潤状態においても
気体の通過性を確保でき、かつ物質の吸着性を助ける多
孔構造が望ましい。一方、水の供給はイオン交換体を湿
潤さすことによりイオン電導のメカニズムを機能させる
ためであり、多すぎると気体流路を塞ぎ好ましくない。
したがって水の最低供給量はイオン交換体が湿潤状態を
保てる量であり、通常上これをやや上回り気体流路が保
てる範囲に設定して供給する。

【００１４】ここで極性物質とは酸、塩基、および塩
（えん）であって、再生状態にあるアニオン交換体およ
びカチオン交換体にイオンとして吸着される物質を意味
し、これらは気体のみならず、微粒または超微粒の液体
や固体であっても良い。かかる極性物質は一般にアンモ
ニア、ピリジン類、アルキルアミン類などに代表される
塩基性ガス、硫化水素、亜硫酸、亜硝酸、フッ化水素、
塩化水素などに代表される酸性ガス始め、本来固体ない
し液体であるが微粒化され気体中に「ミスト」あるいは
「超微粒子」状となって浮遊する酸や塩基性物質および
これらの「塩」を含む。さらに脂肪酸、硼酸、砒酸、亜
砒酸、炭酸ガス、酸化珪素、水酸化カルシュウム、酸化
カルシュウム、酸化マグネシウムなどの酸性あるいは塩
基性が弱い物質も含まれる。また、本発明に於ける気体
としては、通常の大気をはじめ、大気に特定気体が付加
されたり、逆に特定成分が除かれたりして本来の組成と
異なったもの、さらに単独または複数の成分よりなる特
定用途向けのガス体も含まれる。

【００１５】「極性物質捕集室」に装着されるイオン交
換体は気体中のこうした極性物質をイオンとして捕捉す
る機能と、捕捉したイオンを電気エネルギーの作用によ
り隣接する濃縮室に運ぶ機能が基本的に必要である。こ
うした機能を持つイオン交換体は、酸性基を有するカチ
オン交換体と塩基性基を持つアニオン交換体に大別で
き、これらはスルホン酸基などの強酸性基やカルボキシ
ル基などの弱酸性基を有するカチオン交換体および第４
級アンモニウム基などの強塩基性基や第１〜３級アミノ
基を有する弱〜中塩基性基を持つアニオン交換体があ
る。本発明にはいずれも使用できるが、極性物質に対す
る捕捉力の強さから一般的に強酸性基を交換基とする強
酸性カチオン交換体および強塩基性基を交換基とする強
塩基性アニオン交換体が特に好ましく、さらにこれらの
イオン交換体は単独で用いるより、カチオン交換体とア
ニオン交換体とを混用すると除去効果が向上する。こう
した場合のカチオン交換体とアニオン交換体の混用比率
は、通常イオン交換体の交換容量比で９／１から１／９
の範囲より選ぶことができ、酸性物質が多い場合にはア
ニオン交換体、塩基性物質が多い場合にはカチオン交換
体の使用比率を高めることが好ましい。

【００１６】かかるイオン交換体としては球状あるいは
破砕粒状をしたイオン交換樹脂と呼ばれるもの、繊維形
態をした繊維状イオン交換体、繊維基材、スポンジなど
の多孔体にイオン交換体型性物質を塗布または含浸して
得られる多孔性イオン交換体および中空濾過膜などが対
象となる。使用できるイオン交換体としてまずイオン交
換樹脂が挙げられる。直径１ｍｍ弱の球形または顆粒状
をしたこのイオン交換体は「極性物質除去室」の中で移
動し易く均一にしかも安定した状態に装着するのが難し
い。このために脱塩室内を複数の小部屋に仕切る持具を
用いたり、プラスチック製ネットにイオン交換樹脂を固
定して装着するなどの、工夫が必要である。

【００１７】繊維状イオン交換体は、長く連続してお
り、吸着したイオンの電気的移動に適した特徴を備えて
いる上に、他の繊維素材との混用により好ましい特性を
付与できる素材である。すなわち、繊維状イオン交換体
の単独または他の繊維素材との混用品よりなる不織布、
編織布、紙などシート状材料、特に腰のある合成繊維な
どと混用してなるこれらの材料は湿潤状態でも好ましい
反発弾性を有し、「極性物質捕集室」のイオン交換膜の
間に容易に装着でき運転中のトラブルも少ない。さらに
気体流路を確保できるハニカム構造やコルゲート加工が
でき好都合である。

【００１８】また、理想的構造の繊維基材にイオン交換
体形成物質を塗布または含浸して得られる多孔性イオン
交換性構造物も上記繊維状イオン交換体より構築した構
造物と同様、長くて連続ししかも多孔性でクッション性
が得られる特徴を備えており本発明装置に優れた材料と
して使用できる。この場合、繊維基材としては投錨効果
が期待できる紡績糸、マルチフィラメント糸あるいはこ
れらを用いて得られた編織布などを基材として、１）強
酸性カチオン交換樹脂、あるいは強塩基性アニオン交換
樹脂の粉砕微粒子とポリビニルアルコールとの混合水溶
液を用い繊維基材に付与後乾燥熱処理しポリビニルアル
コールに耐水性を与える方法；２）ポリスチレンスルホ
ン酸とポリビニルアルコールあるいはポリジメチルジア
リルアンモニウムクロライドとポリビニルアルコールと
の混合水溶液を付与乾燥した後酸触媒の存在下でポリビ
ニルアルコールの脱水反応を起こさせ水不溶化せしめる
方法、さらには３）架橋性の官能基を導入した高分子電
解質水溶液を繊維基材に塗布または含浸した状態で架橋
せしめる方法を利用できる。

【００１９】これらのイオン交換体を「極性物質捕集
室」に装着するに際し、気体の流路形成材としてプラス
チックあるいは合成繊維製のスペイサーを必要に応じ用
いることができる。こうしたスペイサーは多くの場合
イオン交換膜と平行にイオン交換体をスライスする配置
になるため、イオン交換体のイオン電導を妨げないよう
配置や構造面からの配慮が必要である。この場合スペイ
サー自体を上記のような繊維状イオン交換体で構築する
ことは好ましい解決策となる。また次に述べるイオン交
換性中空濾過膜も流路形成材として好ましい。

【００２０】イオン交換体がポリオレフィンをマトリッ
クスとしてカチオン交換性微粒子およびアニオン交換性
微粒子が混成されてなるイオン交換性中空濾過膜も極め
て好ましい材料である。断面がマカロニ状の中空で太さ
０．５〜３ｍｍのイオン交換性中空濾過膜は「極性物質
捕集室」内の空間において上下方向に並べ高密度で装着
でき、この中空部を気体通路、外側の中空濾過膜間を水
の流路とする使用ができる。なお、こうした中空濾過膜
は本発明者による特願平９−４４８４４号記載の方法に
より製造できる。

【００２１】本発明装置を運転するに際し、濃縮水がイ
オン交換膜を浸透して「極性物質捕集室」に逆流するこ
とを阻止するためにも、「極性物質捕集室」圧力が常に
濃縮室圧力より高いことが好ましい。この場合「極性物
質捕集室」側からみてイオン交換膜が外側に拡がる作用
を受けるため、装着されているイオン交換体とイオン交
換膜の間に隙間が生じ絶縁を招く虞れがでてくる。こう
した虞れ無くすには、「極性物質捕集室」に装着するイ
オン交換体として室の伸縮に追随できる弾力性を備えた
ものを用いると共に、濃縮室はできるだけスリムで、か
つ外圧により体積減少を受けない剛直なスペーサーを挿
入する。濃縮室の厚さは１〜１０ミリ、好ましくは１〜
５ミリであり、用いるスペイサーは剛直なプラスチック
製の網状のものなどがよい。ここで濃縮室のスペイサー
としても繊維状イオン交換体またはこのものを混用した
スペイサーを用い、電気抵抗を下げ電力コストの低減を
計ることができる。

【００２２】本発明装置に用いるイオン交換膜として
は、脱塩、濃縮、イオンの回収などの目的に使用される
一般的な電気透析装置で使用されるイオン交換膜であれ
ば優れた選択イオン透過性と電気抵抗のバランスもよく
問題なく使用できる。また、本発明の使用では選択イオ
ン透過性および水の（電気）浸透現象に対し妥協できる
面があり、膜構造的には不均質膜も十分対象とすること
ができる。特にポリエチレンをマトリックスとする不均
一膜には、丈夫で乾湿両状態での取り扱いに耐え、かつ
熱接着やある程度の熱成形ができるなど均一膜には見ら
れない特徴があり好ましい。すなわち、こうした膜は鞘
部にポリエチレンを使用した鞘芯タイプの熱接着用繊維
と繊維状イオン交換体との混用不織布、あるいは本発明
者による特願平９−４４８４４号明細書に記載のポリエ
チレンをマトリックスとする繊維状イオン交換体よりな
る布帛などと容易に熱接着でき、あらかじめこうした材
料を用い「極性物質捕集室」にとって最適構造に設計加
工した繊維状イオン交換体構造物をイオン交換膜と局所
的あるいは全面で接着でき、しかも形成される接着には
優れた耐水性があり極めて好都合である。かかるイオン
交換膜はＵＳ，Ａ，４１６７５５１、特表平８−５０４
２２４号公報、および宮松らによる繊維学会誌，３９，
Ｔ−１７３（１９８３）記載の方法により調整できる。

【００２３】本発明装置の「極性物質捕集室」および濃
縮室は、通常の電気透析装置のように数室から十数室あ
ってもよく、また１室のみであってもよい。また、電極
室に隣接する濃縮室は省略することができる。したがっ
て「極性物質捕集室」１室を中央に配し、カチオン交換
膜を介して陰極室、アニオン交換膜を介して陽極室より
なる構造が最もシンプルである。また、特開平６−７６
４５号明細書に記載のようなスパイラル構造をしたもの
であってもよい。スパイラル構造はは入り口および出口
システムが少なく簡単でコンパクトであり、それでいて
漏れや電流損失が少ないメリットがある。反面「極性物
質捕集室」の幅（または厚み）を構造上大きく取り難い
ので、ここに装着するイオン交換体の間に気体流路を設
けるのに工夫が必要である。このケースでは先述したイ
オン交換性中空分離膜や、繊維状イオン交換体よりなる
コルゲート加工したシートなど気体流路が確保できるイ
オン交換体が好適に使用される。こうした装置の構造に
より「極性物質捕集室」の適切な厚みは異なるが、「極
性物質捕集室」が１室のみの場合で３〜５００ｍｍ、ス
パイラル構造および「極性物質捕集室」が複数の場合で
１〜１００ｍｍが適当であり、この範囲より選択でき
る。

【００２４】電極材料はアノードが貴金属で被覆された
グラファイトまたはチタン鋼が、またカソードはステン
レス鋼が標準的に使用できる。本発明装置は気体中の極
性物質をイオン交換体によりイオンとして捕捉し、この
イオンをイオン交換膜の外側より印加した直流電場で引
き抜くもので、その力は極めて強いものであるが、電流
が「限界電流密度」を越えて流れるとイオン交換膜を痛
めるので、予めこれを越えないような低めの電圧に設定
する定電圧方式か、電気抵抗の変化を感知しながら電圧
の変動により限界電流密度を越えないようにする「自動
電圧調整方式」により運転をする。

【００２５】本発明装置の前置装置として、水を霧状に
噴霧して被処理気体に水洗効果を与えるエアウォッシャ
ー装置を設けることも可能である。この前置装置により
極性物質を溶解した水は、そのまま処理することもでき
るが、洗浄気体と共に「極性物質捕集室」に導き脱塩水
として再使用することができる。また総合的な気体浄化
を目的とするために、活性炭や触媒酸化などによる非極
性ガス処理装置を前置装置あるいは後置装置として併用
することもできる。

【００２６】

【実施例】

実施例１（イオン交換体の調整）スチレン１００部、純分５５％
のジビニルベンゼン５部、重合開始剤としてのアゾビス
イソブチロニトリルを0.5部、およびポリエチレンに対
する膨潤抑制剤としてジオクチルフタレート５０部を含
んでなる混合液を調整し、この中に円形断面で空孔率が
６５ｖｏｌ％で１６２デニール／２４フィラメントの高
密度ポリエチレン製多孔質フィラメント糸を天竺組織の
筒編みとした編み地を浸漬した。この筒編み布をモノマ
ー混合液にしばらく浸漬した後、引き上げて余剰のモノ
マー混合液を自然落下させ、これを７０℃に保持された
１０％の硫安水中に浸漬し、この状態を１時間保持して
繊維内にあるモノマーを重合せしめた。このものを水
洗、乾燥した後、７０℃の発煙硫酸に浸漬処理しスルホ
ン酸基を導入後、硫酸の除去、水洗を行って筒編み状の
繊維状強酸性カチオン交換体を得た。さらに繊維外に
形成された重合体を除くため、編み布をパンチングプレ
ート製ドラムを背に上方より高圧ウォータージェットを
表面および裏面より当てた。編み布を解編して得た繊維
は３６０デニールに増加しており、乾強度が０．７ｇ／
ｄ、破断伸度は２８％であり、中性塩分解能は２．４ｍ
ｅｑ／ｇ−Ｎａ・ｆｏｒｍであった。

【００２７】また、スチレン−ジビニルベンゼン共重合
体を繊維内に導入した筒編み状の多孔質繊維を、スルホ
ン酸基の導入の代わって、クロルメチルエーテルによる
クロルメチル化、脱液洗浄、トリメチルアミンによるア
ミノ化、脱液洗浄を順次行いビニルベンジルタイプの第
４級アンモニウム基を交換基とする繊維状強塩基性アニ
オン交換体を得た。さらに繊維外に形成されたイオン交
換性重合体を取り除くために、表裏両面よりウォーター
ジェット処理をした後、編み布を解編して得た繊維は２
７０デニールに増加しており、乾強度が０．８ｇ／ｄ、
破断伸度は３３％あり、中性塩分解能は１．８ｍｅｑ／
ｇ−ＣＬ・ｆｏｒｍであった。

【００２８】かくして得た二種類の繊維状イオン交換体
はいずれも表面にポリエチレンが露出しており互いに熱
接着が可能である特徴を備えている。遊離型に調整した
フィラメント状カチオン交換体３本とやはり遊離型に調
整したフィラメント状アニオン交換体３本の計６本を合
わせ、メートルあたり５０回のＳ撚りを加えさらに熱セ
ットすることにより、１４４フィラメントの繊維状イオ
ン交換体よりなる２，０００デニール近いバルキーな
「混床」タイプの糸を得た。この糸を緯糸として、経糸
に３０デニールのナイロンモノフィラメント糸を用い、
経糸は１センチ１本、緯糸は１ｃｍ５本の密度の簾（す
だれ）状の織布を作成した。この織布を熱セットした
後、切断予定ラインをハンダこてで熔断した。この結
果、ほつれや繊維くずの発生がなく、形態安定性も優
れ、バルキーで気体や水の透過性のよい混床タイプのシ
ート状イオン交換体を得た。

【００２９】（本発明装置の組立て）分析サンプルの脱
塩処理用卓上電気透析装置（商品名：マイクロアシライ
ザーＧ１、旭化成株式会社製）とこれの専用イオン交換
膜カートリッジであるＡＣ−２２０−１０（有効膜面積
１０ｃｍ２）を、本発明装置とするために、以下のよ
うに改造した。まず、上記方法により作成した簾状のイ
オン交換体を、アニオン交換膜、スペイサーおよびカチ
オン交換膜より構成されているカートリッジＡＣ−２２
０−１０の通電部分となっている、スペイサー中央のく
り抜き部分（長さ約５ｃｍ、幅２約ｃｍ）の厚さ１ｍｍ
弱の僅かな隙間に挿入して装着した。なお、この簾状イ
オン交換体は、気体のスムースな通過を図るため、経糸
に比べ遥かに太い繊維状イオン交換体で構成された緯糸
の方向を通電部分の長さ方向に一致させた。次に、本来
の使用ではサンプル液循環用であったキャピラリーに被
処理気体送り込みおよび処理済み清浄気体の回収を可能
とし、さらにカートリッジ内のイオン交換体の水分保持
のため、脱塩水をシュリンジにより上部キャピラリーを
脱塩水注入口（４０）を通してカートリッジ内に注入で
きるようにした。これらの改造により「極性物質捕集
室」が完成し本発明装置として機能するようになった。

【００３０】（空気中の極性物質の除去試験）作成した
本発明装置の能力を確認するため、図２のレイアウトの
試験設備により代表的な極性ガスを混合した空気による
試験を行った。図２において、（３１）はフッ素樹脂フ
ィルムよりなる容積約１０００リットルのバッグであ
り、これに極性ガスまたは極性ガス発生物質注入口（３
２）、大気取り入れ口兼被処理空気サンプリング口（３
３）が設けてあり、（３４）は極性ガス発生物質を置く
皿である。極性ガスと大気は外部のマグネットで駆動す
る撹拌翼（３５）により混合され、被処理空気としてフ
ッ素樹脂管（３６）を通り、ポンプ（３７）によって電
気透析装置（３８）に付けられた改造カートリッジ内部
の「極性物質捕集室」（９）内に送り込まれ、ここで極
性ガスが除かれ、フッ素樹脂管によりバッグに戻る機構
となっている。（Ａ）はアニオン交換膜、（Ｃ）はカチ
オン交換膜、（６）は陽極、（７）は陰極である。処理
された清浄空気は採取口（３９）よりサンプリングされ
る。なお、被処理空気の供給は毎分６リットルとし、脱
塩水注入口（４０）からの脱塩水の注入は間欠的に行
い、試験の経過に伴うバッグ内部の極性ガスの減少を極
性ガスまたは極性ガス発生物質を注入口（３２）より補
充し、極性ガス濃度を１０ｐｐｍ以上５０ｐｐｍ以下の
範囲に維持しながら、本発明装置の運転を少なくとも３
時間継続した後、被処理空気と清浄化空気の極性ガス濃
度を比較した。結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例２実施例１において簾状の繊維状
イオン交換体に代わり、均一粒径を特徴とするカチオン
交換樹脂（ダウケミカル社製、商品名：モノスフィアー
６５０Ｃ、Ｈ形に調整済み、粒径６５０±５０μｍ）お
よびアニオン交換樹脂（ダウケミカル社製、商品名：モ
ノスフィアー５５０Ａ、ＯＨ形に調整済み、粒径５９０
±５０μｍ）を用い、亜硫酸ガスをモデル物質とする吸
着試験を実施した結果、被処理空気中３５ｐｐｍであっ
たものが清浄化空気中では０．１ｐｐｍ以下であった。

【００３３】

【発明の効果】本発明装置によれば気体中の極性物質は
「極性物質除去室」を通過する際、イオン交換体および
イオン交換膜にイオンとして吸着され、電気エネルギー
によりイオン交換体を通じて隣の濃縮室に隔離される。
同時にイオン交換体は再生されるため、イオン交換体は
常に活性化され初期性能を維持し続けることができる。
また、イオン交換体が常時湿潤状態であることはこうし
た極性物質の吸着を円滑に行う効果をもたらしている。
このように常に高い吸着性能で運転できることにより、
本発明装置は極く微量の極性物質や比較的極性が弱く捕
集が難しかった極性の弱い物質の捕集に対しても優れた
効果があり、装置の小型化も可能である。さらに負荷の
変動、例えば極性物質濃度の増減に対しては、電圧や電
流変化など電気的に対応できるなどこれまでのケミカル
フィルターにない特徴を備えている。本発明装置は、化
学工場などの高濃度のガス対策から、半導体工場など極
く微量の極性ガスの除去、さらに従来効果的な方法がな
かった気体中の微量アルカリ土類金属や硼素化合物の除
去、さらには他の手法と併用することにより広く臭気対
策、環境浄化に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例である。

【符号の説明】

８被処理気体導入口９「極性物質捕集室」１３濃縮室１６陽極室１７陰極室Ｃカチオン交換膜Ａアニオン交換膜２０イオン交換体２１気体流路形成材

【図２】実施例で用いた実験装置の構成図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極室側のカチオン交換膜と陽極室側のア
ニオン交換膜に囲まれた空間に、含水イオン交換体を両
イオン交換膜との接触と気体通過性とを確保して配し、
直流電圧を印加しつつ、被処理気体を通過せしめること
を特徴とする気体中の極性物質の除去法。
【請求項２】脱塩室に代わる「極性物質捕集室」を有す
る電気透析装置であって、該室には運転時においてイオ
ン交換体が、含水状態で両端のイオン交換膜と接触を保
ち、かつ導入される気体と直接あるいは水を介して接触
できる状態で装着されてなる気体中の極性物質除去装
置。
【請求項３】イオン交換体がイオン交換樹脂である請求
項２記載の気体中の極性物質除去装置。
【請求項４】イオン交換体が繊維状イオン交換体であっ
て、単独または他の繊維または多孔体との混用により構
成されたシート状物である請求項２記載の気体中の極性
物質除去装置。
【請求項５】イオン交換体が、繊維基材にイオン交換体
形成物質を塗布または含浸して形成されたシート状イオ
ン交換性構造物である請求項２記載の気体中の極性物質
除去装置。
【請求項６】気体流路形成材を用いる請求項２、３、４
および５記載の気体中の極性物質除去装置。
【請求項７】イオン交換体がイオン交換性中空濾過膜で
ある請求項２記載の気体中の極性物質除去装置。
【請求項８】イオン交換膜がポリエチレンをマトリック
スとする不均一膜であり、かつイオン交換体がポリエチ
レンをマトリックスとして含むか、ポリエチレン系熱接
着性繊維との混用物であって、両者が該膜の片面あるい
は両面において熱接着されてなることを特徴とする請求
項１、４および５記載の気体中の極性物質除去装置。