傳統洗滌塔之效率研究

在過去的研究中發現，傳統填充塔在去除無機酸鹼時的整體效果不 佳，尤其在進口濃度不到1 ppm 時，所有的去除效率均會大幅下降而無法 接近法定的95%的去除率標準。本研究在進行改善之前特別針對傳統填充 塔的許多操作條件進行研究瞭解。

4.1.1 循環水質及進口濃度對去除效率之影響

傳統的填充塔是利用內含的填充物的比表面積上所覆蓋的洗滌水來對污 染氣體進行吸收的作用，以達到去除的效果。而現行的許多半導體業工廠 均會為了節省成本而無法時常的更換洗滌水，以保持一定的乾淨程度。所 以我們對於洗滌水的水質對去除效率的影響亦有相當大的興趣。

我們利用在實驗室建立的新式洗滌系統模場中的填充塔部分(下半部) 更換不同導電度的水質進行效率測試。我們總共測試了三種不同導電度 0.35、5、10 ms/cm 的洗滌水，其相對應之氯離子濃度如表 4.1 所示。實驗 在循環水量25 lpm、pH=7、滯留時間為 0.71 秒的條件下，得到三條進口

濃度對去除效率的曲線，如圖4.1。由圖中顯示，在高進口濃度(大於 1000 ppb)時，其間的差距並不大，約在 5%以內，且在 1000 ppb 後都會達到一 個吸收的平衡，即去除效率不再增加。但當濃度降到1000 ppb 以內時，去 除效率的差距則逐漸拉大，且隨著濃度愈低差距愈大，在100 ppb 時導電 度0.35 ms/cm 與 10 ms/cm 所產生的去除效率會相差到約 20 %。

由此實驗結果可得知，一般工廠在處理低濃度 HCl 氣體污染時，水質 的需求相對於高濃度是要重要的許多，但在一般工廠的成本考量下是比較 難達到的。

4.1.2 循環水 pH 質對去除效率之影響

在一般傳統填充塔中均會利用酸鹼中和的原理來去除污染物，且在

「半導體製造業空氣污染管制及排放標準中」法規中也明確規定了洗滌循 環水需要pH 值大於 7。故我們亦需要針對循環水 pH 值對填充塔的去除效 率影響多寡做一研究。

在本研究中利用模廠中的填充塔比較了中性 pH 為 7 的清水及填加 NaOH 後 pH 值為 10 的兩種條件下對 HCl 的去除效率，同時控制條件在循 環水量為25 lpm 及滯留時間為 0.71 sec 的情況下，得到結果如圖 4.2。在 圖中我們可以看到在HCl 進口濃度大於 1000 ppb 時，去除效率達到一個平 衡不再隨濃度增加而增加，此時pH 7 與 pH 10 的差異僅有約 2~3%，而在 250~1000 ppb 的範圍內的去除效率亦不超過 10%，而在更低濃度時，增加 pH 值似乎就沒有改善的效果了。

由此實驗可知道，在傳統填充塔的操作下且洗滌循環水質很髒時，增 加pH 值並無法得到很好的改善效果。

4.1.3 除霧器(demister)之影響

本研究模場中的出口部分安裝有一個除霧器，其中阻擋水霧的材質為 一3 公分厚的多孔性塑膠纖維。其交錯的纖維可以將排放氣體中的水霧阻 擋下來，以免水霧逸散到大氣後又揮發，而將其吸收的污染物再一次釋放 出來而達不到去除的效果。但其多孔性卻會使許多水存在其中，因此為免 我們的實驗結果受到除霧器的影響，故特別針對除霧器的部分進行效率測 試。

我們分別在填充塔進口、填充塔出口(除霧器前方)及除霧器後方進行 採樣，觀察除霧器前後的去除效率差別，所得結果如圖 4.3。圖中顯示除 霧器中的多孔性塑膠纖維確實有些許吸收污染的效果，但有無除霧器的效 率差距亦非常有限，僅在低濃度(150 ppb 以下)時顯現約 5-15%的影響力，

其餘在高濃度時差距都在 2%以內。由此得知以後在和其他數據比較時，

由除霧所產生的誤差是可以忽略的。

4.1.4 滯留時間對去除效率之影響

在經過4.1.1 及 4.1.2 節的實驗後，我們可以了解到傳統的填充塔對於 低濃度的 HCl 去除效率不佳的現象，於是我們嚐試將填充塔的洗滌水 pH 值向上調升為 10，並固定 HCl 之進口濃度在效率較差的 220 ppb 下(如圖 4.3 效率約 65%)，將滯留時間由 0.75 秒逐步增加至 2.5 秒，觀察填充塔效 率是否可提升以達到要求。

圖 4.4 為滯留時間對去除效率的實驗結果。圖中顯示當填充塔的滯留 時間由0.75 秒延長至 2.5 秒時，填充塔對 HCl 的去除效率是可以因此而有 所增加的。但為了延長滯留時間而把風速降低為三分之一卻只換來由70 到81 %的效率提升，這樣的成效似乎並不夠顯著，也不足以讓系統來滿足 法規的要求。於是尋求噴霧塔的協助去除便成為我們接下來的研究重點。