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 表 1、半導體製造業空氣污染管制及排放標準  表 2、硫酸排放來源調查  圖2、洗滌塔填充層中之污染物吸收操作曲線及氣液平衡曲線  圖3、微粒收集機制 [5]


 空氣污染物  排放標準  項目  內容
                                                                          慣性衝擊
                            操作曲線                                   微粒
 揮發性有機物  排放削減率應大於90％或工廠總排放量應小於0.6kg/hr（以甲  製程一  高溫硫酸製程 (反應溫度>80°C，硫酸濃度60~  平衡曲線
 烷為計算基準）  85%)

 三氯乙烯  排放削減率應大於90％或工廠總排放量應小於0.02kg/hr  儲槽一  硫酸原液儲槽 (貯存溫度接近室溫，硫酸濃度  氣相中污染物濃度 y (mg/m 3 )  y 1  y 1  圓形障礙物  擴散
 >90%，氮封設計)                                                                                          靜電吸引
 硝酸、鹽酸、  各污染物排放削減率應大於95％或各污染物工廠總排放量應
 磷酸及氫氟酸  小於0.6kg/hr  儲槽二  廢硫酸儲槽 (貯存溫度接近室溫，硫酸濃度<60%)  y  y *
 硫酸  排放削減率應大於95％或工廠總排放量應小於0.1kg/hr  儲槽三  廢水調理槽 (反應溫度<80°C，硫酸濃度<60%)  1
                        y 2               y*                                     流線
                                                                                             直接截留
                                                   y *
                                                    2
                            x 2     x         x 1
 (Central  scrubber)的削減率，受到  液相中污染物濃度x(mg/m ) 3                                  重力沈降

 圖1、雙膜理論
 前端現址式洗滌塔進行大部分的處
 理後使得central  scrubber入口濃度
 已經低於設計條件，其削減率可能  Gross-sectional  Gas-liquid
 低於法規。所以有必要持續做排放  area=S  interface  interface  圖4、廠區檢測污染物排放粒狀物－粒徑分佈
 量的改善到小於0.1kg/hr，而長遠  G my  y+dy  gas  lm  liquid  lm
                   5000                                           5000
 目標是與環境背景值相同。  y  liquid phase
 y i                                               1060718                                        1060718
 dZ  y*            4000                                           4000
 在12吋晶圓廠中隨著產能不斷提  x i                                P101                                           P102
 升，排氣風量與硫酸使用量增加，  gas phase  x  3000                              3000
 又機台使用Single wafer製程取代傳  G my  y  dM/dlog(Dpa), µg/m 3           dM/dlog(Dpa), µg/m 3
 統Wet  bench使得整體排放量較以  2000                                       2000
 往都來的高，以新式12吋廠為例，
                   1000                                           1000
 使用硫酸的最大來源是高溫硫酸製
 程機台及廠務桶槽，若依類型分類      0                                             0
                      0.01     0.1       1       10       100        0.01     0.1      1        10       100
 如 表2硫酸排放來源調查。  下，全廠排放量推估為19.54公斤/  (滯留時間)可提高洗滌塔的去除效  Dpa, µm                        Dpa, µm
                               SEX101-煙道微粒質量分布曲線圖                             SEX102-煙道微粒質量分布曲線圖
 硫酸排放計算說明依液體蒸發量計  小時，所以本文將提供理論以及不  率。首先接觸面積取決於拉西環
 算公式計算如下：  斷的採樣、驗證由源頭端到末端做  的比表面積以及填充層的高度，
 最有效的削減方法。  一般填充高度  為根據
 packing的性能曲線(求得  )及所
 其中：  需求的去除效率(求得  )而定；再  設若廢氣及循環液中污染物濃度極      x 2 =進入吸收頂底部液體中污染物               大於3µm微粒的主要機制。擴散則
 來停滯時間則是取決於操作時的處      <1,000-5,000mg/m )，     濃度(mg/m )                        是次微米微粒污染物因布朗運動移
                                                        3
                                        3
 Gz：液體的蒸發量，kg/h  低(例如y 1
 理風量及填充段的體積，但是氣流                                                               動而被障礙物吸收，靜電力是發生
 M： 液體的分子量，g/mol  (硫酸分  文獻探討  則吸收塔氣、液中之污染物物質平  G=氣體通過吸收塔之流量(m /s)
                                                                       3
 子量：98g/mol)  是否全部有效通過填充層則需進一  衡曲線為一直線：                                        在微粒與障礙物電性相反的情況下
                                                                      3
 步檢視，如有短流的情況出現必然                              L=液體通過吸收塔之流量(m /s)                                       [2]
 V： 蒸發液體表面上的空氣流速，                                                              而吸收的過程。參考黃俊超 對洗
 影響理論所設計推估的去除率。另               ......................(1)
 m/s  濕式洗滌塔處理污染物原理                            m=亨利常數=y*/x=平衡氣相中污               滌塔去除粒狀物效率分析指出，目
 外潤濕因子是由循環水量、比表面
 P： 液體在空氣中的分壓，mmHg  另外，污染物在氣液界面之平衡可           染物濃度(mg/m 氣體)/液相中污染              前高科技產業常用的填充塔並不適
                                                            3
 污染物依型態可分為氣態與微粒，  積、塔體截面積計算所得，理論上
 F：液體蒸發面表面積，m 2  以「亨利定律」表示：                   物濃度(mg/m 液體)                     合用來處理粒徑僅有次微米(粒徑
                                                          3
 濕式洗滌塔對上述兩種型態的去除  增加循環水量以提升潤濕因子也可
 製程一排放推估量為4.20公斤/小  原理分述如下。  增加氣、液質傳效率。   ..............................................(2)  小於1µm)的粒狀污染物，小粒徑
 時(21.5%)                                     洗滌塔去除微粒污染物                       硫酸液滴(1µm以下)或氯化銨微粒
 氣液平衡：洗滌塔的效率取決於  式(1)及(2)中：                                                    (0.1~2µm)則須使用對次微米微粒
 儲槽一排放推估量為0.013公斤/小  洗滌塔去除氣狀污染物  氣、液質傳的擴散速率，透過洗滌  3  微粒態污染物在洗滌塔中去除的應           有更高效率的設備加以去除。
 時(0.07%)  雙膜理論：洗滌塔去除氣體污染  塔內部質量平衡檢視洗滌塔水洗過  y=氣相中污染物濃度(mg/m )  用機制則包括：慣性衝擊、直接截
 物的理論基礎在於氣、液間物質  程中循環水的影響，參考  圖2 ，在  y*=與吸收液中污染物濃度成平衡  流、擴散、重力沉降、靜電吸引等         研究廠區高濃度硫酸煙囪排放粒狀
 儲槽二排放推估量為6.13公斤/小                   3
 時(31.37%)  的傳輸作用，即為雙膜理論  圖1 ，  洗滌塔填充層中，流量G、內含污  之氣相中污染物濃度(mg/m )  圖3，其中慣性衝擊與直接截流是因  物粒徑分佈資料  圖4 ，可發現大部
 藉由洗滌塔內填充層的潤濕表面而  染物濃度y 1 的廢氣，流量L、洗滌液         污染物隨著氣流作流線運動時，遇                  分排出的微粒是落在0.1-1µm之間
 儲槽三排放推估量為9.2公斤/小時  y 2 =由吸收塔頂部排出氣體中污染
 達到污染物由氣相傳輸到液相的反  污染物濃度x 2 。經循環液吸收後，  3       到障礙物因慣性作用使微粒被附著                  的範圍，如果能將微粒凝結聚合成
 (47.06%)     物濃度(mg/m )
 應。因此增加氣體與液體的接觸面  廢氣由塔頂流出，其濃度降為y 2 ，          及停留，直接截流是微粒經過液滴                  更大粒徑則可能透過上述提及的衝
                                       3
 未經空氣污染防制設備處理狀況  積或延長氣體質傳到洗滌液的時間  循環液中污染物濃度則增為x 1 。假  x=吸收液中污染物濃度(mg/m )  旁邊進而被吸收，主要是收集粒徑  擊、截流甚至是重力沉降的方式進
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