(57)【要約】【課題】処理槽交換時等であっても処理を継続でき、設置スペースがより小さい排ガス処理装置を提供する。【解決手段】処理剤が充填された処理槽に、被処理ガスを含む排ガスを通過させることにより被処理ガスを処理する排ガス処理装置１０ａであって、排ガスを通過させる主処理槽１１と、主処理槽１１に充填され被処理ガスを処理する第１の処理剤１２と、排ガスを通過させる、主処理槽１１よりも容量が小さい予備処理槽２１と、予備処理槽２１に充填され、被処理ガスを処理する、第１の処理剤１２とは異なる第２の処理剤２２と、排ガスの流れを主処理槽１１と予備処理槽２１との間で切り替える切替装置３１〜３６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理剤が充填された処理槽に、被処理ガスを含む排ガスを通過させることにより前記被処理ガスを処理する排ガス処理装置であって；
前記排ガスを通過させる主処理槽と；
前記主処理槽に充填され、前記被処理ガスを処理する第１の処理剤と；
前記排ガスを通過させる、前記主処理槽よりも容量が小さい予備処理槽と；
前記予備処理槽に充填され、前記被処理ガスを処理する、前記第１の処理剤とは異なる第２の処理剤と；
前記排ガスの流れを前記主処理槽と前記予備処理槽との間で切り替える切替装置とを備える；
排ガス処理装置。
【請求項２】
前記第１の処理剤は、複数種類の前記被処理ガスを処理する処理剤であり；
前記第２の処理剤は、前記複数種類の被処理ガスのうちその一部の種類のガスを処理する処理剤である；
請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記主処理槽または前記予備処理槽に導入される前記排ガスを予熱する共通の熱交換器を備える；
請求項１または請求項２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記第１の処理剤と第２の処理剤は、酸性ガスを処理する処理剤である；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
【請求項５】
前記第１の処理剤は、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を含む処理剤である；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の排ガス処理装置。
【請求項６】
前記Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、平均粒子系（メディアン系）５５μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ) ３と、Ｃａ(ＯＨ) ２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られる複合酸化物である；
請求項５に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス処理装置に関する。特に予備の処理槽を備えることにより、主処理槽の交換時であっても継続処理が可能な排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶パネルを製造する過程で使用する排ガス処理装置において、排ガス処理装置の処理槽に処理剤を充填し排ガスを通過させ、排ガス中に含まれる被処理ガスと処理剤を接触させることにより被処理ガスを処理する形態の装置では、処理槽に充填された処理剤を定期的に交換する必要がある。例えば、排ガス中に含まれる被処理ガスを、処理剤を用いて化学反応により分解除去する方法や、吸着剤（処理剤）により吸着除去する方法があるが、これらの方法で被処理ガスを処理する装置では、処理剤が破過（処理能力の終点に至ること）した段階で排ガス処理装置から処理槽を取り外し、処理槽自体を交換する。そのため、処理槽の交換中は排ガス処理装置を稼動させることができず、排ガスの流入を止めるかまたは排ガス中の被処理ガスを未処理の状態で放出させなければならない。特に、排ガス処理装置の上流側に位置する半導体や液晶パネルの製造装置、例えばエッチング装置等は、そのロットの処理が終了するまで運転を停止できない場合があり、その間は連続的に排ガスが排出される。また、排ガス処理装置の処理槽に充填される処理剤によっては処理槽内の温度を高温に保つ必要があり、処理槽内の温度の昇温、降温時は、同様に排ガスの流入を止めるかまたは排ガス中の被処理ガスを未処理の状態で放出させなければならない。
【０００３】
こうした問題を解決するため、例えば特許文献１に開示された排ガス処理装置では、２筒の処理槽を直列に接続し、排ガスの流れに対して上流側の処理槽内の処理剤が破過した場合であっても、下流側の処理槽で処理を継続させる。よって、上流側の処理槽交換時においても、排ガス処理装置を停止させることなく処理を継続でき、排ガス中の被処理ガスが未処理の状態で放出されることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１８５２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、実際の半導体や液晶パネルの製造工場では、排ガス処理装置の設置スペースに限りがあり、２筒の処理槽を有するようなより大型化した装置を設置できない場合がある。その場合には、処理槽を単槽にせざるを得ず、上記のように排ガス処理装置を停止しなければならない場合は、排ガスの流入を止めるかまたは排ガス中の被処理ガスを未処理の状態で放出させることを余儀なくされる。
そこで本発明は、処理槽交換時等であっても、排ガス中の被処理ガスの処理を継続でき、かつ従来の２筒の処理槽を備える排ガス処理装置よりも設置スペースを必要としない排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る排ガス処理装置は、例えば図１に示すように、処理剤が充填された処理槽に、被処理ガスを含む排ガスを通過させることにより被処理ガスを処理する排ガス処理装置１０ａであって、排ガスを通過させる主処理槽１１と、主処理槽１１に充填され、被処理ガスを処理する第１の処理剤１２と、排ガスを通過させる、主処理槽１１よりも容量が小さい予備処理槽２１と、予備処理槽２１に充填され、被処理ガスを処理する、第１の処理剤１２とは異なる第２の処理剤２２と、排ガスの流れを主処理槽１１と予備処理槽２１との間で切り替える切替装置３１〜３６とを備える。なお、「異なる」とは、主処理槽１１に充填された処理剤と予備処理槽２１に充填された処理剤の種類が異なる場合の他、主処理槽１１もしくは予備処理槽２１に複数の種類の処理剤を充填した結果、処理剤の組合せが主処理槽１１と予備処理槽２１で異なる場合を含む。
【０００７】
このように構成すると、主処理槽の交換時等、主処理槽で処理が行えない場合であっても、切替装置で排ガスの流れを切り替え予備処理槽内に流入させることにより、継続して排ガス中の被処理ガスを処理することができる。例えば、予備処理槽内に有害ガス除外剤を充填すると、被処理ガスが有害ガスの場合でも未処理の状態で排出されることはない。さらに、主処理槽と予備処理槽に異なる処理剤を充填し同一の被処理ガスを処理する構成とすることにより、主処理槽に充填する処理剤が高価な場合でも、予備処理槽には安価な処理剤を充填できるため、排ガス処理装置のランニングコストを低減させることができる。その上、予備処理槽は主処理槽よりも容量が小さいため、排ガス処理装置の設置スペースを十分確保できない場合でも設置が可能になる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る排ガス処理装置は、上記本発明の第１の態様において、第１の処理剤１２は複数種類の被処理ガスを処理する処理剤であり、第２の処理剤２２は複数種類の被処理ガスのうちその一部の種類のガスを処理する処理剤である。
【０００９】
このように構成すると、第１の処理剤で処理される被処理ガスのうち、例えば未処理の状態で排出することができないガス（例えば人体に有害な酸性ガス）に特化した処理剤を予備処理槽に充填する等、予備処理槽で被処理ガスを選択的に処理することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る排ガス処理装置は、例えば図４に示すように、上記本発明の第１または第２の態様において、主処理槽１１または予備処理槽２１に導入される排ガスを予熱する共通の熱交換器９２を備える。
【００１１】
このように構成すると、共通の熱交換器により、主処理槽の有する余熱を利用して、予備処理槽に導入する排ガスだけでなく、主処理槽に導入する排ガスも予熱することができる。なお、予備処理槽に用いる処理剤によっては予備処理槽の加熱が不要な場合もある。例えば予備処理槽にゼオライトまたは金属酸化物を用いた場合は、予備処理槽の加熱は不要である。その場合は、共通の熱交換器により、予備処理槽に導入する排ガスの有する熱が主処理槽に導入する排ガスに移動するため、結果として、予備処理槽に導入する排ガスを冷却する役目を果たす。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る排ガス処理装置は、上記本発明の第１乃至第３のいずれか１の態様において、第１の処理剤１２と第２の処理剤２２は、酸性ガスを処理する処理剤である。
【００１３】
このように構成すると、第１の処理剤と第２の処理剤は異なる処理剤であるが、主処理槽で処理が行えない場合であっても、予備処理槽において酸性ガスを処理することができる。
【００１４】
本発明の第５の態様に係る排ガス処理装置は、上記本発明の第１乃至第４のいずれか１の態様において、第１の処理剤１２は、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を含む処理剤である。
【００１５】
このように構成すると、第１の処理剤としてＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いているため、排ガス中に含まれるＰＦＣガスを効率よく分解処理することができる。なお、「ＰＦＣ」とはパーフルオロ化合物を意味し、「パーフルオロ化合物」とはＣＦ４もしくはＣ２Ｆ６などのパーフルオロカーボン類、ＣＨＦ３もしくはＣＨ２Ｆ２などのハイドロフルオロカーボン類、六弗化硫黄（ＳＦ６）、または三弗化窒素（ＮＦ３）のいずれかの化合物をいう。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る排ガス処理装置は、上記本発明の第５の態様において、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、平均粒子系（メディアン系）５５μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ) ３と、Ｃａ(ＯＨ) ２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られる複合酸化物である。
【００１７】
このようにすると、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の原材料であるＡｌ(ＯＨ) ３の平均粒子系が適した値となり、Ａｌ(ＯＨ) ３とＣａ(ＯＨ) ２との混合比（モル比）および焼成時の温度が適正範囲内となるので、より処理効率のよいＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の排ガス処理装置では、主処理槽の交換時や、主処理槽内温度の昇温もしくは降温時等、主処理槽で排ガス中の被処理ガスの処理ができない場合であっても、予備処理槽を備えているため処理を継続できる。さらに、予備処理槽は主処理槽よりも容量が小さいため、排ガス処理装置が大型化することなく、設置スペースが限られる場合であっても設置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａの構成図（模式的縦断面図）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａの運転方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｂの構成図（模式的縦断面図）である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｃの構成図（模式的縦断面図）である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｄを用いた場合の、主処理槽交換時のフローを示す図であり、（ａ）は通常運転時における排ガスの流れを、（ｂ）は第１の処理剤１２が破過した後の排ガスの流れを、（ｃ）は主処理槽１１の降温が終了した後の排ガスの流れを示す図である。
【図６】ＰＦＣ分解処理剤を調製するために使用する焼成装置の概略図である。
【図７】ＰＦＣ分解処理剤を調製するために使用する別の態様での焼成装置の概略図である。
【図８】比較例１で用いたガス処理装置における試料の採取箇所を示す模式図である。
【図９】ＣＦ４処理システムを示す概略図である。
【図１０】ＰＦＣ分解処理剤のＸＲＤ分析データである。
【図１１】ＸＲＤ分析による結晶性Ａｌ２Ｏ３のライブラリーピークデータである。
【図１２】ＰＦＣ分解処理剤のフッ素固定を示すＸＲＤ分析データである。
【図１３】比較例１で用いた対照系のＸＲＤ分析データである。
【図１４】ＣＦ４通ガス後の比較例１で用いた対照系のＸＲＤ分析データである。
【図１５】ＣＦ４通ガス後のＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物のＸＲＤ分析データである。
【図１６】Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の製造に使用するロータリーキルンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａの構成図（模式的縦断面図）である。図１を参照して排ガス処理装置１０ａの構成について説明する。なお、図１中の破線部は、排ガス処理装置１０ａのハウジング部分を示している。図１に示すように、排ガス処理装置１０ａは、第１の処理剤１２を充填し排ガスを通過させる円筒状の主処理槽１１を備える。主処理槽１１はその外周に、主処理槽１１内の温度を調節するためのヒーター１３を有する。さらに、排ガス処理装置１０ａは、第１の処理剤１２とは異なる第２の処理剤２２を充填し排ガスを通過させる円筒状の予備処理槽２１を備える。
図１に示すように、予備処理槽２１はその容量が主処理槽１１の容量よりも小さい小型の処理槽である。例えば、主処理槽１１の容量が３３Ｌの場合、予備処理槽２１の容量はその約６分の１にあたる５〜６Ｌであることが好ましい。
なお、予備処理槽２１に充填する処理剤によっては、予備処理槽２１内の温度を上昇させる必要がある。その場合は、予備処理槽２１の外周にヒーター（不図示）を有してもよい。また、主処理槽１１および予備処理槽２１は、第１の処理剤１２および第２の処理剤２２を充填し排ガスを通過させることができればよく、必ずしも円筒状でなくてもよい。
【００２２】
排ガス処理装置１０ａは、主処理槽１１に排ガスを流入させ、主処理槽１１内を通過した排ガスを流出させる配管５１を備える。さらに、主処理槽１１の上流側で配管５１から分岐し主処理槽１１の下流側で配管５１と合流する配管５２を備える。つまり、配管５２は、排ガスの流れを主処理槽１１からバイパスさせる。
また、排ガス処理装置１０ａは、配管５１と配管５２の合流点７２の下流側で再び配管５１から分岐し配管５１と合流する配管５３を備える。配管５３上には、予備処理槽２１が設置される。つまり、配管５３は、排ガスを予備処理槽２１に流入させ予備処理槽２１内を通過し流出した排ガスを再び配管５１に戻す。
【００２３】
さらに、排ガス処理装置１０ａは、切替装置としてのバルブ３１〜３６を備える。バルブ３１は、配管５１上であって、配管５１と配管５２の分岐点７１と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３２は、配管５１上であって、配管５１と配管５２の合流点７２と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３３は、配管５１上であって、配管５１と配管５３の分岐点７３と合流点７４の間に配置される。バルブ３４は、配管５２上に配置される。バルブ３５は、配管５３上であって予備処理槽２１の上流側に配置される。バルブ３６は、配管５３上であって予備処理槽２１の下流側に配置される。
バルブ３１は、主処理槽１１内への排ガスの流入を開始／停止させ、バルブ３２は、主処理槽１１からの排ガスの流出を開始／停止させる。また、バルブ３３は、主処理槽１１の下流側において配管５１内の排ガスの流れを開始／停止させる。バルブ３４は、主処理槽１１をバイパスする配管５２内の排ガスの流れを開始／停止させる。バルブ３５は、予備処理槽２１内への排ガスの流入を開始／停止させ、バルブ３６は、予備処理槽２１からの排ガスの流出を開始／停止させる。
なお、通常は主処理槽１１で排ガスの処理を行うため、バルブ３１、３２、３３を開け、バルブ３４、３５、３６を閉じる。そのため、図１では、バルブ３１、３２、３３を白色で示し、バルブ３４、３５、３６を黒色で示している。
【００２４】
排ガス処理装置１０ａは、配管５１と配管５３の合流点７４の下流側に、例えばブロワまたはエジェクタといったガス吸引装置４１を備える。ガス吸引装置４１は、排ガスを主処理槽１１内および予備処理槽２１内に導く。なお、合流点７４とガス吸引装置４１の間に、排ガス中に含まれる被処理ガスの除去効率を知るためのガス検知器（不図示）を設けてもよい。ガス検知器により、被処理ガスの除去効率を判断する指標となるガス（例えば処理されずに排出された被処理ガス、または、被処理ガスとは異なるが処理剤の能力が衰えてくるにつれて排出量が増加するガス等）の有無およびその濃度を測定する。
なお、排ガス処理装置１０ａの形成材料は特に制限されず、ニッケル系合金などこの種のガス処理装置に通常用いられる材料を適宜用いることができる。
【００２５】
主処理槽１１には、第１の処理剤１２としてＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物が充填される。Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物とは、本出願人によりすでに出願された発明（特願２００８−０７１３３６）であり、排ガス中に含まれるＰＦＣガスを分解しフッ素を回収するのに適した処理剤である。なお、ＰＦＣとは、パーフルオロ化合物を意味し、「パーフルオロ化合物」とはＣＦ４もしくはＣ２Ｆ６などのパーフルオロカーボン類、ＣＨＦ３もしくはＣＨ２Ｆ２などのハイドロフルオロカーボン類、六弗化硫黄（ＳＦ６）、または三弗化窒素（ＮＦ３）のいずれかの化合物をいう。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)３）と水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)２）の混合物を焼成することにより得られる化合物であり、ＰＦＣガスを分解し、ＰＦＣガス中に含まれるフッ素（Ｆ）をフッ化カルシウム（ＣａＦ２）として回収することができる。また、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いて排ガス中に含まれるＰＦＣガスを分解処理する場合には、処理槽１１内の温度は約６５０℃〜約７５０℃が最も好ましい。なお、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の詳細については後述する。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａを、例えばエッチング装置の下流に設置した場合、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、ＰＦＣガスの他にさらに排ガス中に含まれるＣＯガスの他、フッ素含有酸性ガスであるＣＯＦ２ガス、ＳｉＦ４ガス、ＨＦガス、Ｆ２ガス等も処理することができ、これらの有害ガスを分解し無害化する。
【００２８】
予備処理槽２１には、第２の処理剤２２としてゼオライト（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２．５ＳｉＯ２）が充填される。ゼオライトは、その吸着力により排ガス中に含まれる酸性ガス（ＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２等）を吸着除去できるため好ましい。さらに、ゼオライトは常温でも上記ガスを吸着除去でき、予備処理槽２２を加熱するヒーターを備える必要がないため、予備処理槽２２の製造が容易となる。
【００２９】
または、第２の処理剤２２としてＣａ(ＯＨ) ２またはＭｇ(ＯＨ) ２を主成分とするアルカリ剤を用いていもよい。これらのアルカリ剤により、排ガス中に含まれる酸性ガスを分解処理できる。特にＣａ(ＯＨ) ２またはＭｇ(ＯＨ) ２を予め焼成してそれぞれＣａＯ、ＭｇＯの状態で用いることが好ましい。例えばＣａ(ＯＨ) ２を焼成することによりＣａＯが精製され、以下の化学式で示すようにＣａＯによりＳｉＦ４が分解処理され、ＣａＦ２としてフッ素を回収することができる。    
ＳｉＦ４＋２ＣａＯ  →  ２ＣａＦ２＋ＳｉＯ２
これらのアルカリ剤を用いると、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いた場合の処理温度（６５０〜７５０℃）よりも低い５００℃近傍でも十分に酸性ガスを分解処理することができる。しかし、これらのアルカリ剤を用いた場合は、予備処理槽２１に処理槽内の温度を昇温、降温させるヒーター２３（図４参照）を備えることが好ましい。なお、予備処理槽２１は小型のため、処理槽の昇温、降温を容易に行うことができる。
これらのアルカリ剤を用いることにより、人体に有害な酸性ガスのうち、ＳｉＦ４、ＨＦやＦ２などを除去できる。
さらに、第２の処理剤２２として金属酸化物（例えばＦ２Ｏ３）を用いることもできる。金属酸化物を用いると、常温で酸性ガスを除去することができる。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａの運転方法を説明するフロー図である。図１に示すように、主処理槽１１と予備処理槽２１を直列に配置した排ガス処理装置１０ａにおいて排ガス中の被処理ガスを処理する場合、通常はバルブ３１、３２、３３を開け、バルブ３４、３５、３６を閉じ、ガス吸引装置４１により排ガスを主処理槽１１に導入し予備処理槽２１には導入せずに被処理ガスを処理する（ＳＴ０１）。第１の処理剤１２にはＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いて、ＰＦＣガス等の処理を行う。第１の処理剤１２の処理能力が衰え主処理槽１１の交換が必要になったら（ＳＴ０２：Ｙ）、バルブ３１、３２、３３を閉じ、バルブ３４、３５、３６を開け、排ガスを予備処理槽２１に導入し処理を継続させる（ＳＴ０３）。予備処理槽２１に充填されたゼオライトにより、酸性ガスであるＳｉＦ４、ＨＦ等を吸着除去する。主処理槽１１の交換が終了し（ＳＴ０４：Ｙ）、主処理槽１１を加熱し（ＳＴ０５）主処理槽１１内が処理に適した温度（６５０℃以上）になったら（ＳＴ０６：Ｙ）、バルブ３１、３２、３３を開け、バルブ３４、３５、３６を閉じ、主処理槽１１での処理を再開（ＳＴ０７）させる。
なお、主処理槽１１内の第１の処理剤１２が破過した後、主処理槽１１の交換前に主処理槽１１を冷却する間は、バルブ３１、３２、３５、３６を開け、バルブ３３、３４を閉じ、排ガスを主処理槽１１および予備処理槽２１の両方に導入してもよい。このようにすると、主処理槽１１を冷却しつつ主処理槽１１の余熱と第１の処理剤１２の余力で被処理ガスを処理し、さらに予備処理槽２１で酸性ガスを処理できる。よって、予備処理槽２１の第２の処理剤２２の寿命を長くすることができる。さらに、主処理槽１１の余熱を使用しているため、予備処理槽２１を加熱する必要がある場合、予備処理槽２１の有するヒーター（例えば図４のヒーター２３）の出力を少なくすることができる。
【００３１】
上記のとおり、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａでは、主処理槽１１に充填される第１の処理剤１２としてのＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、安定性の高いＰＦＣガスの他に、一部の酸性ガスも分解処理することができる。そのため、主処理槽１１の交換時等主処理槽１１での処理が継続できない場合、ＰＦＣガス自体は人体に有害なものではないため、主処理槽１１で処理していた被処理ガスのうち少なくとも有害ガスを処理可能な、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物とは異なる処理剤を予備処理槽２１に充填し処理を継続させる。このようにすると、排ガス処理装置１０ａを停止させることなく処理を継続させることができる。さらにＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は高価なため、予備処理槽２１で処理される被処理ガスに特化した安価な処理剤（ゼオライト、ＣａＯもしくはＭｇＯを主成分とするアルカリ剤、または金属酸化物等）を用いることにより、排ガス処理装置１０ａのランニングコストを低減させることができる。また、予備処理槽２１を小型化できるので、排ガス処理装置１０ａが大型化するのを抑えることができる。
さらに、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａでは、予備処理槽２１に充填する第２の処理剤２２は、主処理槽１１において処理される被処理ガスの中から選択したガスに特化した処理剤を充填することができる。そのため、排ガス処理装置１０ａの上流側に位置する半導体製造装置等（不図示）から排出されるガスの種類が異なる場合（例えば種々のエッチング装置から排出される場合等）であっても、排出されるガスに合わせて選択的に処理剤を充填することができる。
なお、排ガス処理装置１０ａの運転時には、例えば、主処理槽１１にＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の他にアルカリ剤を充填し、予備処理槽２１にアルカリ剤を充填すると、主処理槽１１における酸性ガスの処理能力をあげることができる。このように、主処理槽１１または予備処理槽２１に複数種類の処理剤を充填し、主処理槽１１で処理する複数種類の被処理ガスのうち、その一部の種類のガスを予備処理槽２１で処理してもよい。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｂの構成図（模式的縦断面図）である。排ガス処理装置１０ｂでは、主処理槽１１と予備処理槽２１が並列に配置される。なお、図３中の破線部は、排ガス処理装置１０ｂのハウジング部分を示している。図３に示すように、排ガス処理装置１０ｂは、主処理槽１１に排ガスを流入させ、主処理槽１１内を通過した排ガスを流出させる配管５４を備える。配管５４上には、主処理槽１１が設置される。さらに、主処理槽１１の上流側で配管５４から分岐し主処理槽１１の下流側で配管５４と合流する配管５５を備える。配管５５上には、予備処理槽２１が設置される。つまり、配管５５により予備処理槽２１に排ガスを流入させ、さらに予備処理槽２１を通過した排ガスを流出させる。
また、排ガス処理装置１０ｂは、切替装置としてのバルブ３１、３２、３５、３６を備える。バルブ３１は、配管５４上であって、配管５４と配管５５の分岐点７５と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３２は、配管５４上であって、配管５４と配管５５の合流点７６と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３５は、配管５５上であって予備処理槽２１の上流側に配置される。バルブ３６は、配管５５上であって予備処理槽２１の下流側に配置される。
排ガス処理装置１０ｂにおいて排ガス中の被処理ガスを処理する場合、通常はバルブ３１、３２を開け、バルブ３５、３６を閉じ、ガス吸引装置４１により排ガスを配管５４に通して主処理槽１１のみに導入し被処理ガスを処理する。主処理槽１１から排出される排ガスは、配管５４を通り排出される。第１の処理剤１２の処理能力が衰え、処理槽１１の交換が必要になったら、バルブ３１、３２を閉じ、バルブ３５、３６を開け、排ガスを配管５４から分岐した配管５５を通して予備処理槽２１に導入し処理を継続させる。予備処理槽２１から排出される排ガスは、配管５５および配管５５と合流する配管５４を通り排出される。主処理槽１１の交換が終了し、主処理槽１１内の温度を処理に適した温度（６５０℃以上）まで加熱したら、バルブ３１、３２を開け、バルブ３５、３６を閉じ、主処理槽１１での処理を再開する。
【００３３】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｃの構成図（模式的縦断面図）である。なお、図４中の破線部は、排ガス処理装置１０ｃのハウジング部分を示している。図４に示すように、排ガス処理装置１０ｃは、主処理槽１１に排ガスを流入させ、主処理槽１１内を通過した排ガスを流出させる配管５６を備える。配管５６上には、主処理槽１１が設置される。さらに、主処理槽１１の下流側で配管５６から分岐し再び配管５６と合流する配管５７を備える。配管５７上には、予備処理槽２１が設置される。さらに、主処理槽１１の上流側で配管５６から分岐し、主処理槽１１をバイパスして予備処理槽２１の排ガス流入側に接続される配管６１を備える。
また、排ガス処理装置１０ｃは、熱交換機９２を備える。熱交換器９２は、主処理槽１１の上流側であって処理前排ガスが流れる配管５６と、主処理槽１１の下流側であって処理済の排ガスが流れる配管５６を二重管熱交換し、主処理槽１１に流入する排ガス（処理前排ガス）を予熱し、また処理済の排ガスを冷却する。
さらに、排ガス処理装置１０ｃは、切替装置としてのバルブ３１、３２、３５、３６、４０を備える。バルブ３１は、配管５６上であって、配管５６と配管６１の分岐点８３と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３２は、配管５６上であって、配管５６と配管５７の分岐点７７と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３５は、配管５７上であって予備処理槽２１の上流側に配置される。バルブ３６は、配管５７上であって予備処理槽２１の下流側に配置される。バルブ４０は、配管６１上に配置される。
配管５６は、主処理槽１１内に排ガスを流入させ、主処理槽１１を通過した排ガスを流出させる。配管５７は、分岐点７７で配管５６から分岐し、予備処理槽２１内に排ガスを流入させ、予備処理槽２１を通過した排ガスを流出させ、合流点７８で配管５６に合流する。配管６１は、分岐点８３で配管５６から分岐し、排ガスを予備処理槽２１内に流入させる。
【００３４】
このように構成すると、バルブ３５、３６、４０を閉じ、バルブ３１、３２を開けることにより、熱交換器９２により予め予熱された排ガスを主処理槽１１内へ導入することができる。さらに、主処理槽１１の交換時等、主処理槽１１での処理ができないときは、バルブ３１、３２、３５を閉じ、バルブ３６、４０を開けることにより、排ガスを予備処理槽２１内へ導入することができる。主処理槽１１内の第１の処理剤１２が破過した後、主処理槽１１の交換前の冷却時、または主処理槽１１の交換後の加熱時には、バルブ３１、３２、３５、３６開け、バルブ４０を閉じることより、主処理槽１１の余熱により予熱された排ガスを予備処理槽２１内へ導入することができる。その結果、予備処理槽２１を加熱する必要がある場合に、別途熱交換機を備えることなく予備処理槽２１へ予熱された排ガスを流入させることができる。さらに、主処理槽１１よりも予備処理槽２１は小容量であるため予熱されやすい。また、予備処理槽２１がヒーター２３を備える場合であってもヒーター２３の消費電力を節約することができる。特に、予備処理槽２１に充填する処理剤に、ＣａＯまたはＭｇＯを主成分とするアルカリ剤を用いた場合には、予備処理槽２１内を５００℃程度まで昇温させる必要があるため、主処理槽１１の余熱を利用することは有効である。
【００３５】
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ｄを用いた場合の、主処理槽１１の交換時のフローを示す図である。まず、排ガス処理装置１０ｄの構成について説明する。なお、図５中の破線部は、排ガス処理装置１０ｄのハウジング部分を示している。図５（ａ）に示すように、排ガス処理装置１０ｄは、主処理槽１１および予備処理槽２１を備える。主処理槽１１はその外周にヒーター１３を有し、予備処理槽２１はその外周にヒーター２３を有する。
【００３６】
さらに、排ガス処理装置１０ｄは、主処理槽１１に排ガスを流入させ、主処理槽１１内を通過した排ガスを流出させる配管５８を備える。さらに、主処理槽１１の上流側で配管５８から分岐（分岐点７９）し、主処理槽１１の下流側で配管５８と合流（合流点８０）する配管５９を備える。配管５９上に予備処理槽２１は配置される。つまり、配管５８と配管５９により、主処理槽１１と予備処理槽２１は排ガスの流れに対して並列に配置される。
また、排ガス処理装置１０ｄは、主処理槽１１の下流側でありかつ合流点８０より上流側で配管５８から分岐（分岐点８１）し、予備処理槽２１の上流側で配管５９と合流（合流点８２）する配管６０を備える。つまり、配管５８、配管６０および配管５９により、主処理槽１１と予備処理槽２１は排ガスの流れに対して直列に配置され、主処理槽１１が上流側に予備処理槽２１が下流側に配置される。
【００３７】
さらに、排ガス処理装置１０ｄは、切替装置としてのバルブ３１、３７、３８、３９を備える。バルブ３１は、配管５８上であって、配管５８と配管５９の分岐点７９と、主処理槽１１の間に配置される。バルブ３９は、配管５９上であって、配管５８と配管５９の分岐点７９と、配管６０と配管５９の合流点８２の間に配置される。バルブ３７は、配管６０上に配置される。バルブ３８は、配管５８上であって、配管５８と配管６０の分岐点８１と、配管５８と配管５９の合流点８０の間に配置される。バルブ３１は、主処理槽１１内への排ガスの流入を開始／停止させる。また、バルブ３７は、配管６０内への排ガスの流れを開始／停止させる。バルブ３８は、開いた状態では配管５８内に排ガスを通し、閉じた状態では配管５８から配管６０および５９に排ガスをバイパスさせる。バルブ３９は、配管５９内への排ガスの流れを開始／停止させる。
【００３８】
排ガス処理装置１０ｄは、配管５８と配管５９の合流点８０の下流側に、排ガス中に含まれる被処理ガスの除去効率を知るための破過検知装置としてのガス検知器９１を備える。ガス検知器９１により、被処理ガスの除去効率を判断する指標となるガス（例えば処理されずに排出された被処理ガス、または、被処理ガスとは異なるが処理剤の能力が衰えてくるにつれて排出量が増加するガス等）の有無およびその濃度を測定する。さらに排ガス処理装置１０ｄは、ガス吸引装置としてのエジェクタ４１を備える。エジェクタ４１は、排ガスを主処理槽１１内または予備処理槽２１内に導く。
【００３９】
さらに、排ガス処理装置１０ｄの主処理槽１１には第１の処理剤１２としてＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を充填し、予備処理槽２１には第２の処理剤２２としてのＣａＯまたはＭｇＯを主成分とするアルカリ剤を充填する。また、被処理ガスの除去効率を判断する指標となるガスをＣＦ４とし、ガス検知器９１としてＣＦ４センサー９１を用いる。ＣＦ４センサー９１によりＣＦ４の濃度が５０ｐｐｍ以上検知されたら、主処理槽１１内の第１の処理剤１２（Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物）が破過したと判断する。
【００４０】
図５（ａ）は、排ガス処理装置１０ｄの通常運転時における排ガスの流れを示す図である。図５（ａ）に示すように、通常運転時はバルブ３１とバルブ３８を開け、バルブ３９とバルブ３７を閉じる。これにより、排ガスは配管５８を通り主処理槽１１に導入され、主処理槽１１を通過した排ガスは配管５８を通り排出される。つまり、排ガス中に含まれる被処理ガスは主処理槽１１単独で処理される。なお、主処理槽１１内の温度は、ヒーター１３により約６５０〜約７５０℃となっている。このように、通常運転時は、主処理槽１１により、排ガス中に含まれるＰＦＣガス、およびフッ素含有酸性ガスであるＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２等が処理される。
なお、バルブ３８を閉じ、バルブ３７を開け、主処理槽１１と予備処理槽２１を直列に配置し、主処理槽１１を通過した排ガスをさらに予備処理槽２１（ヒーター２３：オフ）に導入してもよい。このようにすると、主処理槽１１交換時のバルブの開閉の手間を省くことができる。
【００４１】
図５（ｂ）は、ＣＦ４濃度が５０ｐｐｍ以上検知された（第１の処理剤１２が破過した）後の、排ガス処理装置１０ｄにおける排ガスの流れを示す図である。第１の処理剤１２が破過した場合は、主処理槽１１を交換するため、まずヒーター１３を切り、約６５０〜約７５０℃である主処理槽１１内の温度を約３００℃まで下げるとともに、予備処理槽２１内の温度を加熱し約５００℃まで上げる。降温および昇温には数時間を要するため、図５（ｂ）に示すように、この間、バルブ３８を閉じバルブ３７を開け、主処理槽１１と予備処理槽２１を直列に配置し、排ガスを主処理槽１１と予備処理槽２１に導入させる。このように、降温中の主反応槽１１および昇温中の予備処理槽２１に排ガスを通す。第１の処理剤１２は、破過した後であっても十分ではないが処理能力を備えているため、主処理槽１１で排ガス中に含まれるＰＦＣガス、およびフッ素含有酸性ガスであるＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２等が処理される。さらに、予備処理槽２１で、フッ素含有酸性ガスであるＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２等が処理される。なお、予備処理槽２１の下流にフッ素含有酸性ガスを検知するガス検知器（不図示）を別途配置し、検知されるこれらのガスの濃度をＴＬＶ−ＴＷＡ（時間荷重平均限界値）以下にすることが好ましい。
【００４２】
図５（ｃ）は、主処理槽１１の降温が終了した後の排ガス処理装置１０ｄにおける排ガスの流れを示す図である。図５（ｃ）に示すように、主処理槽１１の降温が終了したら、バルブ３１およびバルブ３７を閉じ、バルブ３９を開け、排ガスを予備処理槽２１のみに導入する。この間に、主処理槽１１を交換し、新たに設置された主処理槽１１の温度を上昇させる。このように、主処理槽交換時は、予備処理槽２１により、フッ素含有酸性ガスであるＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２等が処理される。
なお、予備処理槽２１の交換は主処理槽１１の交換に合わせて引続き行い、予備処理槽２１を常に処理能力を十分に有する状態にしておくことが好ましい。
【００４３】
以上、本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る排ガス処理装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、および１０ｄを用いると、予備処理槽２１の容量は、主処理槽１１の容量よりも小さいため、設置スペースを十分に確保できない場合でも排ガス処理装置の設置が可能になる。さらに、排ガス処理装置の稼動時において、主処理槽１１での処理ができない場合でも予備処理槽２１により被処理ガスの処理を継続できる。よって、排ガス処理装置の上流側に位置する半導体製造装置等（例えばエッチング装置）の運転が停止できない場合に備えて、処理能力に余裕がある処理剤を新しい処理剤に交換しておく必要がなく、処理能力を有する処理剤を無駄にすることがない。また、予備処理槽２１には、主処理槽１１と異なる処理剤を充填するため、処理される被処理ガスのうち、特に未処理の状態で排出することができないガス（例えば人体に有害な酸性ガス）に特化した処理剤を予備処理槽２１に充填し、これらのガスを選択的に処理することができる。その結果、排ガス中に人体に有害なガスが含まれる場合であっても、これらのガスが未処理の状態で排出されるのを防ぐことができる。また、主処理槽１１に充填する処理剤よりも安価な処理剤を選択でき、排ガス処理装置のランニングコストを低減させることができる。
【００４４】
以下に、本発明の第１乃至第４の実施の形態で用いた第１の処理剤１２としてのＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物について詳細に説明する。Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物とは、水酸化アルミニウム（Ａｌ(ＯＨ)３）と水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)２）の混合物を所定の温度範囲で焼成して得られる複合酸化物である。
【００４５】
主処理槽１１に充填される処理剤は、平均粒子径（メディアン径）５５μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ)３と、Ｃａ(ＯＨ)２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成して得られるＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物が用いられる。
または、平均粒子径（メディアン径）６０μｍ以上１６０μｍ以下のＡｌ(ＯＨ)３と、Ｃａ(ＯＨ)２とのモル比が３：７〜５：５である混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成することにより得られるＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物が用いられる。なお、焼成温度は、排ガスを処理する処理温度と同程度かそれより低くすることが好ましい。
【００４６】
なお、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、「ＰＦＣ分解剤」および「フッ素固定剤」としての機能を有する。よって以後、「ＰＦＣ分解剤」というときはＰＦＣの分解までを行うことを意味し、「フッ素固定剤」というときはさらにフッ素をＣａＦ２などの固形物として回収することまでを包含する概念として使い分ける。ただし、「ＰＦＣ分解剤」と「フッ素固定剤」の構成成分は同一であり、両者を包含する場合、つまりＰＦＣを分解しさらにフッ素で固定することを意図する場合には、以後、「ＰＦＣ分解処理」および「ＰＦＣ分解処理剤」と表現する。
【００４７】
［Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の原材料］
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の原材料であるＡｌ(ＯＨ)３は、その平均粒子径が５５μｍ以上、好ましくは６０μｍ以上１６０μｍ以下、より好ましくは９０μｍ以上１２０μｍ以下である。ここで、平均粒子径とは、メディアン径を意味し、粒子径ごとに頻度（含有量）を積算し、含有量の累積が最小粒子径からはじめて５０％になる点での粒子径である。なお、メディアン径の測定では、レーザ回折・散乱法を使用し、体積基準でＤ５０を測定する。その他の測定方法として、ガス吸着法による比表面積／細孔分布測定、水銀圧入法による細孔分布測定、定容積膨張法による乾式密度測定を用いても良い。
【００４８】
平均粒子径が上記範囲外であると、ＰＦＣ分解処理剤としての所望の処理性能が得られず、試験例により後述するように、短時間でＣＦ４除去率が９５％以下に劣化してしまい、実用に耐えない。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の原材料であるＣａ(ＯＨ)２の平均粒子径はＡｌ(ＯＨ)３の平均粒径によって変動するが、Ａｌ(ＯＨ)３よりもＣａ(ＯＨ)２の平均粒子径（メディアン径）は小さい方が好ましい。Ｃａ(ＯＨ)２の平均粒子径（メディアン径）としては、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上８μｍ以下、最も好ましくは４μｍ以上６μｍ以下である。
【００５０】
Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２とは、平均粒子径の大きいＡｌ(ＯＨ)３を核にして、その表層にＣａ(ＯＨ)２が効率よく配置されることで活性が維持されると考えられる。よって、Ｃａ(ＯＨ)２の粒径がＡｌ(ＯＨ)３の平均粒径に比べて小さすぎるとＡｌ(ＯＨ)３の表面全体を隙間なく覆い、ＰＦＣとの接触を阻止して結果的にＰＦＣの分解を阻害し、逆にＣａ(ＯＨ)２の粒径がＡｌ(ＯＨ)３の平均粒径に比べて大きすぎるとＰＦＣ分解時のＦとの接触効率が低下し結果的に分解が不充分となり、何れの場合もＰＦＣの分解効率を下げると考えられる。
【００５１】
上記混合物におけるＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２とのモル比は、３：７〜５：５、好ましくは３：７〜４：６である。Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２とのモル比が上記範囲外であると、ＰＦＣ分解処理剤としての所望の処理性能が得られず、試験例により後述するように、短時間でＣＦ４除去率が９５％以下に劣化してしまい、実用に耐えない。
【００５２】
［Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の調製方法］
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、上記混合物を４３０℃以上８９０℃以下の温度範囲、好ましくは５８０℃〜８５０℃、より好ましくは６５０℃〜７８０℃の温度範囲で、窒素流又は空気流中で焼成することにより得られる。
【００５３】
Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物の焼成温度は、脱水可能な温度であってかつ失活しない温度範囲であることが必要になる。Ａｌ(ＯＨ)３の脱水温度は約２７０℃であり、Ｃａ(ＯＨ)２の脱水温度は約４３０℃であるから、少なくとも４３０℃以上であることが好ましい。温度範囲が８９０℃を超えると、試験例により後述するように、ＣＦ４除去率が低下する。これは、高熱処理により酸化アルミニウムが結晶化してしまい、活性が劣化することによると考えられる。なお、焼成温度は、排ガスを処理する処理温度と同程度かそれより低くすることが好ましい。
【００５４】
Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物は、窒素流又は空気流中で焼成する。窒素流又は空気流は一定時間で流入方向を逆転させることが好ましい。焼成により進行する脱水反応の結果、発生する水分を混合物周囲に滞留させず、速やかに蒸発・除去させるためである。高熱高湿雰囲気でＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物を焼成し続けると、水分の存在により酸化アルミニウムが結晶化（活性点における微細構造レベルでの結晶化を意味する）してしまい、活性が劣化すると考えられる。よって、Ａｌ(ＯＨ)３や焼成により得られる酸化アルミニウムなどの周囲に不活性ガスを流すことによって、発生する水分を速やかに除去することが必要である。窒素流又は空気流の向流気流は、例えば、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物をカラムに充填して、カラムの上下から窒素流又は空気流を送るなどして与えることができる。
【００５５】
焼成時間は特に限定されず、使用するＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との量によっても変動するが、一般的に６〜１２時間とするのが脱水効果やエネルギー消費効率の点で好ましく、８〜１０時間とするのがさらに好ましい。技術的にはＣａ(ＯＨ)２が脱水する温度（約４３０℃）まで昇温した後、さらに１〜２時間焼成することで充分であると考えられる。焼成温度に達するまでの昇温速度が速すぎると脱水が不充分な場合が生じ、遅すぎると経済的理由（エネルギーや時間を消費する）から好ましくない。通常は、１００℃／ｈｒの昇温速度が最適である。また、焼成時間が長すぎると、ＰＦＣ分解処理剤が焼成中に燃料から発生するＣＯ２を過吸着してしまい、フッ素吸着性能が低下するので好ましくない。
【００５６】
上記の調製方法により得られるＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、後述するＸＲＤ（Ｘ線回折）分析により示されるように非晶質Ａｌ２Ｏ３とＣａＯとの複合酸化物である。上記複合酸化物における非晶質Ａｌ２Ｏ３とＣａＯとの含有比は、モル比でＡｌ２Ｏ３：ＣａＯ＝１：１０．５〜１：１２．５であるのが、ＰＦＣ分解処理剤としての活性維持の点で好ましく、１：１０．５〜１：１２であるのが更に好ましい。
【００５７】
［Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の特性］
また上記の製法により得られるＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、その水分含量が５ｗｔ％よりも低いことが好ましく、０．８ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることがより好ましく、１．５ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下であるとさらに好ましい。なお、最も好ましくは、２．７ｗｔ％以下である。水分含量が高くなると、後述するようにＣＦ４除去率が低下する。従来、水分含量が高いほどＣＦ４除去率は高くなると考えられており、フッ素含有被処理物の処理時には水分を添加していたことを考え合わせると、このＰＦＣ分解処理剤において水分含量が少ないほどＣＦ４除去率が高くなるという知見は特異的である。
【００５８】
ＰＦＣ分解処理剤には、さらに耐熱性向上剤を混合することもできる。耐熱性向上剤としては、ＺｒＯ２、Ｌａを好ましく挙げることができる。耐熱性向上剤の配合比率は、好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．０１〜０．５モルであり、より好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．０５〜０．４モルであり、最も好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．０８〜０．３５モルである。耐熱性向上剤の配合比率が上記範囲外であると、その使用温度においてＰＦＣ分解処理剤の結晶化が徐々に進んで、長期に渡る活性の維持が困難となる。
【００５９】
ＰＦＣ分解処理剤は、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２の混合物の焼成品のＮａ含有量が０．０３ｗｔ％以下であることが好ましい。Ｎａが多量に存在すると、ＰＦＣの分解作用を起こす活性点にＮａ＋が選択的に吸着してしまい、ＰＦＣの分解反応を阻害するので好ましくない。
【００６０】
ＰＦＣ分解処理剤には、さらに酸化力向上助剤を混合することもできる。酸化力向上助剤としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕなどを好ましく挙げることができる。酸化力向上助剤の配合割合は、好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．００５〜０．１モルであり、より好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．０１〜０．０７モルであり、最も好ましくはＡｌ(ＯＨ)３１モルに対して０．０２〜０．０５モルである。酸化力向上助剤の配合比率が上記範囲外であると、ＰＦＣのうち炭素数の多いＣ２Ｆ６やＣ４Ｆ８等の分解が進まず、比較的早期に除去性能の低下が始まる。
【００６１】
ＰＦＣ分解処理剤により処理することのできるフッ素含有化合物としては，ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３などのパーフルオロ化合物等を挙げることができる。このようなパーフルオロ化合物（ＰＦＣ）を含むガスとしては、半導体工業で半導体製造装置の内面等をドライクリーニングする工程や、各種成膜をエッチングする工程で排出される排ガスなどを挙げることができる。
【００６２】
また、ＰＦＣ分解処理剤は、ＰＦＣなどに加えて、酸化性ガス、酸性ガスなども分解処理することができる。半導体製造工程から排出される排ガス中には、ＰＦＣばかりでなく、他にＦ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２等の酸化性ガス、ＨＦ、ＳｉＦ４、ＣＯＦ２、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＳｉＣｌ４、ＳｉＢｒ４等の酸性ガスなどが含まれる場合がある。従来、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２等の酸化性ガスを湿式処理する方法があるが、水だけでは完全に処理することができず、アルカリ剤や還元剤を併用するため管理や装置が複雑になる上にコストがかかる等の問題点があった。ＰＦＣ分解処理剤によれば、これらの酸化性ガスや酸性ガスも、ＰＦＣ等のフッ素含有化合物と共に分解処理することができる。
【００６３】
［Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物の構造と反応］
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物は、以下のように酸素を介して緩やかに結合していると考えられる。
【００６４】
【化１】
2010158643.tif 000003
【００６５】
Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物をフッ素化合物と接触させると、（Ａｌ＿Ｏ）部分の触媒作用により
ＣＦ４→Ｃ＋４Ｆ
の分解反応が進み、（Ｏ＿Ｃａ）部分からの酸素（Ｏ）とカルシウム（Ｃａ）とにより
Ｃ＋２Ｏ→ＣＯ２
４Ｆ＋２Ｃａ→２ＣａＦ２
の酸化還元反応が進むと考えられる。
【００６６】
このように、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いてフッ素含有化合物を含む排ガスを処理すると、ＰＦＣが分解されて、反応途中にＨＦ等の中間生成物が生成されることなく、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が生成する。フッ化カルシウムは、フッ素製造の原料として知られる蛍石の主成分であり、酸で処理することによってフッ素ガスを発生させることができる。したがって、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を用いると、極めて効率的にフッ素含有化合物を含むガスからフッ素を再利用可能な形態で回収することができる。
【００６７】
また、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物と、フッ素含有化合物を含む被処理ガスとを接触させることを特徴とする、フッ素含有化合物を含む被処理ガスからのフッ素回収方法が提供される。このとき、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物と、フッ素含有化合物を含む被処理ガスとを５５０℃〜８５０℃の温度で接触させることが好ましく、より好ましくは６００〜８００℃の範囲であり、約６５０℃〜７５０℃が最も好ましい。
【００６８】
以下に、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物を更に具体的に説明する。
［試験例１］
【００６９】
［ＰＦＣ分解処理剤１］
以下の調製例は、いずれも発生する水分を焼成容器内から速やかに排出させ、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物と水分との接触を回避する調製方法を採用した。
【００７０】
図６に示すように、均一に加熱できるように外部ヒーターを全周に具備する小型のカラ
ム（寸法：径１５０ｍｍ×高さ８５０ｍｍ）に、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物（Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径９０μｍ、Ｃａ(ＯＨ)２の平均粒子径５μｍ、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との配合割合３：７）１４Ｌを充填して、カラム内部に多量の水蒸気が滞留しないようにＮ２流量：５０Ｌ／ｍｉｎを上向流と下向流とで与えた。外部ヒーターの温度を調整して、最初にＮ２上向流を５〜６時間流してＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物層のうち上層の半分を４２０℃以上で焼成し、次にＮ２下向流を２〜３時間流してＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物層のうち下層の半分を４２０℃以上に焼成した。
なお、上記調整方法において、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２のモル比は３：７であり、焼成により得られた試料は、表１の試料Ｎｏ．１−１である。
【００７１】
各焼成温度で得られたＰＦＣ分解処理剤１について、水分含有量とＣＦ４除去率を測定した結果を表１に示す。ＣＦ４除去率は、ＰＦＣ分解処理剤４９ｍｌを図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）のミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充填して、ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で３時間、通ガスした後の除去率を求めた。なお、試料Ｎｏ．１−０は焼成前のＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物を意味する。また、濃度１．０％とは体積パーセントを意味する。
【００７２】
表１は、焼成温度と水分含有量およびＣＦ４除去率との関係を示す。
【表１】
2010158643.tif 000004
焼成温度は、充填されたＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物層の温度を内部に挿入した熱電対により実測した値である。また、表中の記号「＞」は、例えば９９．９％を超えることを示す（以下同様）。
【００７３】
表１より、４２０℃でも水分含有量が１２ｗｔ％と低下しているが、Ｃａ(ＯＨ)２の脱水温度は約４３０℃であるから、少なくとも４３０℃以上であることが好ましく、５００℃以上がより好ましいことがわかる。また、９１０℃の焼成温度では、水分含有量が１．６ｗｔ％でＣＦ４除去率が９６．８％と低下していることがわかる。これは、熱劣化の影響と思われる。
【００７４】
表１より焼成温度は５８０℃〜７８０℃が好適であることがわかる。焼成処理コストを考慮して６００℃の焼成温度で焼成したＰＦＣ分解処理剤について、水分含有量とＣＦ４除去率との関係をさらに検討した。
【００７５】
Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物（Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径９０μｍ、Ｃａ(ＯＨ)２の平均粒子径５μｍ、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２とのモル比での混合割合３：７）をミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充填し、これをセラミックス製管状炉に装着させ、窒素を４１０ｍｌ／ｍｉｎで送り込みながら６００℃に昇温した。水分調整は、焼成時間を調整することによって行った。具体的には、焼成時間５時間で水分含有量２．７ｗｔ％、焼成時間１１時間で水分含有量１．６ｗｔ％、焼成時間２４時間で水分含有量０．８ｗｔ％のＰＦＣ分解処理剤が得られた。
【００７６】
こうして得たＰＦＣ分解処理剤１−８〜１−１０を各４９ｍｌ、図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）のミニカラムに充填し、ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で５時間通ガスした後（ＣＦ４ガス出し３時間後にＣＦ４の供給を一旦止め、窒素昇温（窒素のみで４１０ｍｌ／ｍｉｎ、７５０℃加熱）を１２時間行い、その後、ＣＦ４ガス出し（ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃）を２時間再開した。この通ガス方法によれば、初期性能と寿命の両方を評価することができる。）のＣＦ４除去率を求めた。結果を表２に示す。
【００７７】
【表２】
2010158643.tif 000005
【００７８】
表２から、水分含有量が０．８ｗｔ％〜２．７ｗｔ％の間で有意差がなく、水分含有量１ｗｔ％以下でも高いＣＦ４除去率が達成されることがわかる。
得られたＰＦＣ分解処理剤（表１の試料Ｎｏ．１−３）のＸＲＤ分析チャートを図１０に示す。上段のピークデータは得られたＰＦＣ分解処理剤（試料Ｎｏ．１−３）の生データからの解析ピークであり、下段のカードピークはライブラリーデータからのＣａＯの特性ピークである。得られたＰＦＣ分解処理剤（試料Ｎｏ．１−３）のピークはＣａＯのライブラリーデータピークと完全に一致する。参考として図１１に結晶性アルミナの標準Ｘ線回折スペクトルを示すが、上記で得られたＰＦＣ分解処理剤（試料Ｎｏ．１−３）にはＡｌ２Ｏ３の特性ピークが見られない。また、後述する比較例のＸＲＤチャートではＣａ(ＯＨ)２のピークが観察されることとの対比から、Ｃａ(ＯＨ)２は全量が焼成によりＣａＯに変化しているといえる。これらのことから、ＰＦＣ分解処理剤には、焼成により発生する水分がすべて除かれ、水熱反応が進まないため、結晶性Ａｌ２Ｏ３が生じていないと考えられる。すなわち本ＰＦＣ分解処理剤は、非晶質のＡｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物である。
［ＰＦＣ分解処理剤２］
図７に示すように、箱体の内部に収納棚を有する直接燃焼炉を用いて、各収納棚にＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物を厚さ１０ｍｍに広げて２０ｋｇとなるように充填し、空気を２０ｍ３／ｍｉｎで流し、１００℃／ｈｒの昇温速度で６時間かけて６００℃まで昇温させ、さらに６００℃で６時間焼成し、ＰＦＣ分解処理剤２を得た。得られたＰＦＣ分解処理剤２の水分含有率は２．８ｗｔ％であった。
【００７９】
このＰＦＣ分解処理剤２の４９ｍｌを図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）のミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充填し、ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で３時間、通ガスした後のＣＦ４除去率を求めたところ９９．９％以上と高い除去率を示した。
［ＰＦＣ分解処理剤３］
図１６に示すようにロ−タリキルンは片側に投入口を設け、反対側に排出口を設けた円筒形の内筒（径約６０ｃｍ×長さ４〜５ｍ）を有し、これの下側の半周に内筒に接することなく、隙間を設けてヒ−タ−を設置している。内筒は投入口から排出口に向かって緩やかな下降傾斜があり、内筒を回転させることで、投入した剤を排出口に移動させている。移動する間に、剤はヒ−タで加熱された内筒の内側で、間接的に加熱される。内筒の中にはガスの強制送気は行わず、内部で発生したガスの上昇気流により、大気が排出口から自然吸引され、剤の流れとは逆方向に排気される構造となっている。このようなロ−タリ−キルンに、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物（Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径９０μｍ、Ｃａ(ＯＨ)２の平均粒子径５μｍ、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２とのモル比での混合割合３：７）を２０ｋｇ／ｍｉｎの量で投入し、６２０℃±２０℃で約１時間焼成して、ＰＦＣ分解処理剤３を得た。ロータリーキルンを用いて間接的に加熱することによって燃料から発生するＣＯ２の過吸着を避けた。得られたＰＦＣ分解処理剤３の水分含有率は２．６ｗｔ％であった。
【００８０】
このＰＦＣ分解処理剤３の４９ｍｌを図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）のミニカラムに充填し、ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で３時間通ガスした後のＣＦ４除去率を求めたところ９９．９％以上と高い除去率を示した。
［ＰＦＣ分解処理試験］
［ＰＦＣ分解処理剤１］でミニカラムにより焼成したＰＦＣ分解処理剤(表１の試料Ｎｏ．１−３)を図８に示すガス処理装置に充填し、ここにＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＯ、ＣＯＦ２、ＳｉＦ４、ＨＦ、Ｆ２を含む模擬ガスを通ガスした。図８に示すガス処理装置は、カラム外周と中心部にヒーターを具備し、焼成カラム内を均一な温度に昇温しやすく構成されている。ＰＦＣ分解処理剤層の処理温度は７５０℃に制御し、排ガス流量は１５０Ｌ／ｍｉｎとした。
【００８１】
表３は、入口ガス組成および８時間処理後の出口ガス組成を示す。
【表３】
2010158643.tif 000006
なお、表中の記号「＜」は、例えば０．２ｐｐｍ未満であることを示す（以下同様）。
【００８２】
表３より、８時間後のガス処理装置出口でＰＦＣ、ＣＯ、酸性ガスはすべて検出限界以下に良好に処理されていた。上記ガスを処理した後に、ＰＦＣ分解処理剤(試料Ｎｏ．１−３)のＸＲＤ分析を行った。図１２に示すＸＲＤチャートから、ＣａＯの特性ピークのほかにＣａＦ２のＸ線回折ピークが出現しており、ＰＦＣ分解処理剤中のＣａにＦが固定されたことが確認された。
［比較例１］
【００８３】
比較例として、図８に示すガス処理装置（大型カラム。径３５０ｍｍ×高さ８５０ｍｍ）にＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物を９４Ｌ充填して、Ｎ２流量：６０Ｌ／ｍｉｎを下向流に流し、３００℃で８時間、５００℃で９時間、次いで７５０℃で８時間かけて焼成した。図８の大型カラム内の混合物を縦方向に９等分し、上からＮｏ．１〜Ｎｏ．９とし、焼成後、図８に示す各層ごとに一定量を採取して、熱分析により水分含有量を測定し、ＸＲＤ分析により結晶性化合物を同定した。
図１３に、試料Ｎｏ．５についてのＸＲＤ分析チャートの例を示す。ＣａＯとＣａ(ＯＨ)２のピークが観察された。
【００８４】
また、得られた焼成体４９ｍｌを図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）のミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充填して、ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で３時間、通ガスした後の除去率を求めた。結果を表４に示す。なお、表中、試料Ｎｏ．とは図８に示す採取した層の位置を示す。また、試料Ｎｏ．０は、未焼成のＡｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との混合物を意味する。
【００８５】
表４は、対照系焼成条件および水分含有量、ＸＲＤ分析結果、ＣＦ４除去率を示す。
【表４】
2010158643.tif 000007
【００８６】
表４より、採取位置によって水分含有量およびＸＲＤ分析結果に差異が見られ、均一な焼成が行われていないことがわかる。特に中段層〜下段層から採取した焼成体のＣＦ４除去率が非常に低くなっている。これは、７５０℃以上の高温条件下で焼成を行う際に発生する水分が混合物の周囲に滞留して高温多湿条件を創製し、水熱合成反応が生じ、結晶化を促進させ、活性を低下させたものと考えられる。
【００８７】
また、ＣＦ４除去後の試料についてＸＲＤ分析を行った。例として、表４中の試料Ｎｏ．５のＸＲＤ分析チャートを図１４に示す。図１３のＸＲＤ分析チャートと比較すると、Ｃａ(ＯＨ)２が消失し、代わりにＣａＦ２のピークが観察される。
［試験例２］
【００８８】
図９に示す構成のガス処理システムを用いて、７５０℃で１．５時間焼成したＰＦＣ分解処理剤の処理性能を調べた。外周にセラミックス製管状炉を取り付けたＳＵＳ製ミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）２本を直列に接続させて、各ミニカラムにＰＦＣ分解処理剤４９ｍｌを充てんし、ＰＦＣ分解処理剤層が７５０℃で安定したところでＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎでＣＦ４の通ガスを開始した。性能の比較は、ミニカラムの２筒目の出口でＣＦ４除去率が９５％を下回るまでの処理時間を計測し、処理時間が長いほど性能が良好であると判断した。表５には、平均粒子径１２０μｍのＡｌ(ＯＨ)３を用いた場合のＡｌ(ＯＨ)３対Ｃａ(ＯＨ)２のモル比を変数として性能を比較した結果を示す。
【００８９】
表５は、Ａｌ(ＯＨ)３対Ｃａ(ＯＨ)２のモル比とＣＦ４処理性能を示す。
【表５】
2010158643.tif 000008
【００９０】
表５より、同じ平均粒子径であれば、Ａｌ(ＯＨ)３：Ｃａ(ＯＨ)２のモル比が、３：７〜５：５の範囲で良好な処理性能を示し、３：７の時に処理性能が最大となることがわかる。次に、図９に示すガス処理システムを用いて、同じ処理条件にて、Ａｌ(ＯＨ)３：Ｃａ(ＯＨ)２のモル比を３：７として７５０℃で１．５時間焼成した場合のＡｌ(ＯＨ)３の平均粒子径とＣＦ４処理性能との関係を調べた。その際に、Ｃａ(ＯＨ)２は平均粒子径（メディアン径）５μｍのもの用いた。
【００９１】
表６は、Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径とＣＦ４処理性能を示す。
【表６】
2010158643.tif 000009
【００９２】
表６より、Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径が大きいほど、処理性能が向上する傾向が認められた。上述の各試験例の結果から、性能上はＡｌ(ＯＨ)３：Ｃａ(ＯＨ)２のモル比が３：７でＡｌ(ＯＨ)３の平均粒子径が１２０μｍである場合に最も高いＣＦ４処理性能が得られることがわかる。しかし、工業ベースでこの組成を用いて量産すると、粉末品の回収率が悪く、コスト高になるため、同じモル比で平均粒子径を９０μｍにして製品化を図った。この組成で同じ条件で性能評価したところ、ＣＦ４除去率が９５％時の処理時間は３４．８時間となり、最適組成と比較して大きな差がないことを確認した。さらに、Ａｌ(ＯＨ)３を篩いにかけずに使用した場合には、平均粒子径が５５μｍであったが、ＣＦ４除去率が９５％時の処理時間は３１．２時間であることが確認できた。この処理時間は、Ａｌ(ＯＨ)３を篩いにかけて得られる平均粒子径６０μｍの処理時間３１．５時間と差がない。ＣＦ４除去率が９５％時の処理時間は３０時間以上であれば実用に耐えることから、製造コスト（篩い分け）と性能とのバランスを考慮すれば、Ａｌ(ＯＨ)３は平均粒子径５５μｍ以上でよいことになる。
【００９３】
また、ＣＦ４除去試験後のＰＦＣ分解処理剤についてＸＲＤ分析を行った。ＸＲＤチャートを図１５に示す。ＣａＯのピークの他に、ＣａＦ２のピークが観察され、ＰＦＣ分解処理剤中のＣａにＦが固定されたことがわかる。
［試験例３］
【００９４】
ＰＦＣ分解処理剤は、非晶質Ａｌ２Ｏ３とＣａＯとの複合酸化物であると考えられる。比較のため、市販のα型結晶質Ａｌ２Ｏ３（粒径２０μｍの粉末）とＣａＯ（粉末）とのモル比３：７の単純混合物を圧縮成型して１〜４ｍｍの粉砕品を調製し、図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは第１筒目だけとした）でＣＦ４処理を行った。ガス処理システムのミニカラムに単純混合物４９ｍｌを充填し、６５０℃で安定したところでＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍｌ／ｍｉｎでＣＦ４の通ガスを開始し、処理時間によるＣＦ４除去率の変化をみた。ＰＦＣ分解処理剤(表１の試料Ｎｏ．１−３)を用いて６５０℃の処理温度で行った場合のＣＦ４除去率と合わせて表７に示す。
【００９５】
表７は、フッ素固定剤（ＰＦＣ分解処理剤）とα型結晶質Ａｌ２Ｏ３とＣａＯ（粉末）との単純混合物との比較を示す。
【表７】
2010158643.tif 000010
【００９６】
表７に示す結果から明らかなように、α−Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの単純混合物では、ＰＦＣ分解処理剤とくらべて、活性が低いだけでなく、処理開始後短時間で実用に耐えない程度に性能が劣化してしまう。
［試験例４］
【００９７】
［ＰＦＣ分解処理剤１］で調製したＰＦＣ分解処理剤（試料Ｎｏ．１−３）１００Ｌを実機反応槽（直径３５０ｍｍ×高さ８５０ｍｍ、外部ヒーターおよび内部ヒーター装備）に充填し、窒素ガス５０Ｌ／ｍｉｎを流し込みながら７５０℃まで８時間かけて昇温し、フィールド評価を行った。実機反応槽で処理する実排ガスは、ＰＦＣ（ＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＮＦ３）と酸性ガス（ＣＯＦ２、ＳｉＦ４、Ｆ２、ＨＦ）とＣＯ、ＣＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈ２を含んでいた。フィールド評価は、実排ガス流量１５０Ｌ／ｍｉｎ、パージ用空気１０Ｌ／ｍｉｎを導入し、反応槽内を７５０℃に制御して、ＰＦＣ除去率が８６〜８８％になった時点で処理を終了し、処理終了時点でのＰＦＣ分解処理剤（フッ素固定剤）のＦ吸着量を測定して行った。対照として、実機反応槽にＡｌ(ＯＨ)３およびＣａ(ＯＨ)２を焼成せずにそのまま充填し、窒素ガス５０Ｌ／ｍｉｎを流し込みながら３００℃で８時間、ついで５００℃で８時間、さらに７５０℃で８時間かけて昇温し、同様にフィールド評価を行った。
【００９８】
表８は、実機反応槽でのフィールド評価を示す。
【表８】
2010158643.tif 000011
＊  Ｆ吸着量をすべてＣＦ４であると仮定して換算した値
＊＊充填量７１ｋｇに換算した値
【００９９】
対照混合物の処理後のカラムからは、水がでてきた。
表８より、ＰＦＣ分解処理剤は、未焼成の対照混合物と異なり実排ガス処理中に水分を発生せず、Ｆ吸着量（ＣＦ４処理量）で約２倍強の処理を行うことができたことがわかる。
［試験例５］
【０１００】
ＰＦＣの分解作用に対するＮａの影響を調べた。
Ｎａ含有量とＣＦ４処理性能の関係を求めるため、ＰＦＣ分解処理剤を次の条件で焼成し、Ｎａ含有量の異なる処理剤を調製した。表９に、Ｎａ含有量の異なるＰＦＣ分解処理剤による処理能力の比較を示す。ＰＦＣ分解処理剤は、Ａｌ(ＯＨ)３の平均粒子径９０μｍ、Ｃａ(ＯＨ)２の平均粒子径５μｍを、Ａｌ(ＯＨ)３とＣａ(ＯＨ)２との配合比率３対７として混合し、ミニカラム（径２２ｍｍ×高さ３００ｍｍ）に充てんし、これをセラミックス製管状炉に装着し、Ｎ２ ４１０ｍＬ／ｍｉｎを送気しながら、６００℃で５時間焼成した。これらＰＦＣ分解処理剤の各４９ｍＬを図９に示すガス処理システム（ただし、ミニカラムは１筒目だけとした）のミニカラムに充てんし、ＣＦ４ 流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍＬ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で３〜４時間通ガスした後に、窒素のみで４１０ｍＬ／ｍｉｎ、７５０℃で加熱し、再度ＣＦ４流入濃度：１．０％、ガス流量：４１０ｍＬ／ｍｉｎ、処理温度：７５０℃で、ＣＦ４除去率が９５％に低下するまでの処理時間を求めた。Ｎａ含有量が少ないほど処理時間が長くなる傾向があり、Ｎａ含有量とＣＦ４処理性能の間に相関がみられた。
【０１０１】
表９は、Ｎａ含有量とＣＦ４処理性能との関係を示す。
【表９】
2010158643.tif 000012
【０１０２】
処理耐用時間は長い方が好ましいため、焼成品のＮａ含有量は、好ましくは０．０３ｗ
ｔ％以下、より好ましくは０．０１ｗｔ％以下である。このような処理剤を得るために、原料として、０．０３ｗｔ％以下、好ましくは０．０１ｗｔ％以下のＮａを含むＡｌ(ＯＨ)３と、０．０３ｗｔ％以下、好ましくは０．０１ｗｔ％以下のＮａを含むＣａ(ＯＨ)２を用いるとよい。
【０１０３】
なお、本発明者らは、加熱によって装置内に発生する水分が蒸発せず水分過剰の状態になって、酸化アルミニウムがα化（結晶化）してアルミニウムの活性が低下すること（活性点での微細構造の変化、例えば、ＯＨ基が活性点に吸着することによる変質や活性点での局所的なα化が進み、不活性化すること）を確認し、焼成時に水分過剰の状態を回避して結晶化を阻止することでアルミニウムの活性を高く維持したＰＦＣ分解処理剤を得ることができることを見出し、ＰＦＣ分解処理剤（Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物）を完成するに至った。さらに、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの複合酸化物では、Ａｌ２Ｏ３とＣａＯの単純混合物よりも分解処理剤としての処理性能を向上させることができることを解明した。
【０１０４】
以上、本発明の実施の形態については、半導体の製造過程における排ガスを処理する工程におけるものとして説明したが、半導体の製造過程における排ガスの処理に限定されるものではなく、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施の形態に種々の変更が加えられることは明白である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  排ガス処理装置
１１    主処理槽
１２    第１の処理剤
１３    ヒーター
２１    予備処理槽
２２    第２の処理剤
２３    ヒーター
３１〜４０  切替装置、バルブ
４１    ガス吸引装置、エジェクタ
５１〜６１  配管
７１、７３、７５、７７、７９、８１、８３  分岐点
７２、７４、７６、７８、８０、８２  合流点
９１    破過検知装置、ガス検知器、ＣＦ４センサー      
９２    熱交換器
【図１】
2010158643.tif 000013
【図２】
2010158643.tif 000014
【図３】
2010158643.tif 000015
【図４】
2010158643.tif 000016
【図５】
2010158643.tif 000017
【図６】
2010158643.tif 000018
【図７】
2010158643.tif 000019
【図８】
2010158643.tif 000020
【図９】
2010158643.tif 000021
【図１０】
2010158643.tif 000022
【図１１】
2010158643.tif 000023
【図１２】
2010158643.tif 000024
【図１３】
2010158643.tif 000025
【図１４】
2010158643.tif 000026
【図１５】
2010158643.tif 000027
【図１６】
2010158643.tif 000028