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 發生於酸鹼混排的管路中，主要因                                                               污染物去除反而會從洗滌水釋出少
 圖1、雙膜理論說明 [2]  圖2、填充塔內不同循環水質對HCl去除效率圖（陳開亨；2004）            [3]
 排氣中的酸類易與氨氣反應形成氨                                                               量污染物，以上結論可知針對低入
 鹽微粒，而洗滌塔中過多水氣易與                                                               口濃度時水質的導電度為主要重點
                   110
 氨鹽微粒結合後形成肉眼可辨識之  Interface                                                    [3] 。
                        packed tower
 微小粒子，也就是氣狀污染物衍生        scrubbing water pH=7, 25 lpm, retention time=0.706sec
                   100  Q g/Q I=196
 之粒狀污染物。要解決酸鹼混排問
 題，最直接的方法便是將酸鹼混排  Bulk gas  Bulk gas                                           洗滌塔去除原理概述
 中的氨氣透過洗滌水pH調整先行溶  K interface-gas  90                                         在「半導體製造業空氣污染管制及
 解於洗滌液中，先將排氣中氨氣成  Concentration  (Absorption→)                                 排放標準」 中，規定若無法證明
                                                                                         [4]
 分使用酸性洗滌液中和去除，以減  K gas-liquid  Gas-liquid interface  80                       酸類排氣排放能達到  表2之排放標
 K interface-liquid
 少酸鹼混排所衍生之粒狀污染物並  Bulk liquid  (←Dissolution)                                  準時，則處理設備控制條件需符合
 降低廠區氨氣年排放總量，而洗滌                                                               以下:
 Gas  liquid  Bulk liquid  removal efficiency, %  70
 塔所產生之洗滌廢水則導入水回收  film  film
 系統，利用回收系統RO逆滲透處                                                               – 洗滌水pH值應大於7
 Film thickness     60
                                                                                                   2
 理(Reverse  Osmosis-RO)程序將含                                                    – 潤濕因子應大於0.1m /hr
 氨污染物濃縮後進入氨氮處理系統  Distance                                                     – 滯留時間應大於0.5秒
 (MD)去除氨氮，經由逆滲透處理後  50                               scrubbing water conductivity
                                                           0.35 ms/cm                                   2  3
 水質再經由UV  (紫外光)及混床樹                                                            – 填充物比表面積應大於90m /m
                                                             5 ms/cm
 酯塔(MB)進行精煉處理後，其產水  表 1、洗滌水中導電度與出口氯離子濃度分析  [3]  40          10 ms/cm           針對洗滌塔處理效率關鍵因子有
 再次供給洗滌塔，達成水質循環使                                                               「洗滌水pH 」、「氣體滯留機
 用與污染物妥善處理之目的。  導電度ms/cm  0.35  2  5  10                                       會」、「水質導電度與處理效率」
                    30
                      0          1000         2000         3000        4000    以及「污染物濃度與處理效率」。
                                       HCI inlet concentration, ppb
 -
 [Cl]濃度ppb  10000~13000  49000~53000  140000~160000  3600000~4200000           以下分別就四種關鍵因子進行探討
                                                                               [5]
                                                                                。
 文獻探討  [4]    圖3、洗滌水pH 值對NH 3 氣體處理效率之影響        [6]
 表 2、半導體製造業空氣污染物排放標準
                                                                               洗滌水pH
                    0%                                                         氣態污染物接觸洗滌液時，透過酸
 空氣污染物  排放標準
 水質與空污理論                                                                       為陰離子(anion)帶負電，鹼是陽離
                   10%
                                                                               子(cation)帶正電之原理，加速污染
 目前半導體業處理無機酸鹼排均以  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
 (以甲烷為計算基準)        20%                                                         物吸收速率，即酸性污染物要用pH
 吸收法為主，且其排氣多是低濃度                                                               為鹼性的洗滌液吸收。但單片式酸
                   30%
 大風量，若濃度過低則處理效率無
 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                                          槽製程酸鹼排氣無法確實分流，造
 法有效提升，因此更進一步探討吸   40%
                                                                               成氨氣排入酸性洗滌塔處理效率不
 收法原理與處理效率改善機制。    50%            +                                            佳之問題。因此可透過洗滌水pH調
 吸收法可分為物理吸收與化學吸  硝酸、鹽酸、磷酸及氫氟酸  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小  +  (%)  NH 4  NH 3
 於0.6kg/hr                                                                     整提高酸排中氨氣之溶解率如  圖3
 收，物理吸收藉由有害物質在洗滌  NH 4  60%
                                                                               所示。酸性或鹼性廢氣成分經常是
 液中溶解度，液氣兩相接觸後溶解
 硫酸  排放削減率應大於95％或工廠總排放量應小於0.1kg/hr  70%                                        以水當作洗滌液，於氨氣處理方式
 在洗滌液中；化學吸收則是依靠有                                                               控制於酸性範圍，可使酸性廢氣中
                   80%
 害物質與洗滌液發生化學反應，形                                                                                          +
                                                                               氨分子在吸收至水中解離為NH 4 離
 成無害之分子或離子，一般洗滌塔   90%
                                                                               子。
 則採用兩種並行方式，以水為洗滌  100%
 液，並加入氫氧化鈉或硫酸等藥劑  度差便是兩相質傳的驅動力。  圖1  量，在排氣濃度低的的狀態下，循  5  6  7  8  9  10  11  12  13
 加速化學反應。在洗滌塔中，廢氣  右表示在液氣介面之溶解平衡常數  環水水質乾淨程度亦影響處理效  pH
 與洗滌液接觸形式，依照雙膜理論  會趨近於一致。一般將此溶解平  率，循環水導電度高狀態下即使                               氣體滯留機會
 [2]
 (Two-Film Theory) 如 圖1 。  衡常數稱為亨利常數(Henry's  law   控制pH及滯留時間，對空氣污染
                                                                               氣態污染物要能被洗滌液吸收，必
 constant)，其物理意義為氣體中溶  物的去除效果有限並可能產生氣提
 圖1左表示在液氣接觸介面附近之                                                               要條件就是要和洗滌液接觸，氣液
 質分壓與溶液中溶質平衡濃度的比  現象，依據『利用細微水霧改善  口濃度1ppm以上之範圍，0.35、  入口濃度100ppb時，去除效率的
 氣體與流體，由於污染物濃度差之                                                               接觸的方法主要有「慣性衝擊」和
 值，其值愈小，代表該物質水溶性  5和10cm/ms三種水質表現是導           差距可達到20%，而在洗滌水導
 關係各自有一濃度梯度，可將包含  傳統填充塔對HCL氣體去除效率』                                             「直接截留」兩種  圖4。慣性衝擊
 愈好，通常亨利常數需小於0.007
 有濃度梯度的液體與氣體視為接觸  文獻中探討，利用不同導電度水  電度越低的去除效率越佳  圖2 ，但  電度為10ms/cm時，若入口濃度        是氣態分子因慣性撞擊填充材而產
 [2]
 才適合以水作為吸收液 。
 的雙膜，在膜的介面處有一不連續  質進行去除氯離子效率測試，導  其間差距約不超過5%，但在小於  小於40ppb時，則有可能會有氣提           生接觸，路徑越長截留機率越高。
 驟降之濃度梯度，則此液氣接觸濃  因半導體排氣特性屬於低濃度高風  電度與氯離子結果如  表1 ，當在入  1ppm則會有較大差距表現，而在  (stripping)產生，此時不但無法將  直接截留為微粒等效直徑介於慣性
 60                                                                                 FACILITY JOURNAL          SEPTEMBER   2019  61
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