JP2000007586A

JP2000007586A - 有機塩素系ガスの分解処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000007586A
Application number: JP10169597A
Authority: JP
Inventors: Teruyasu Hirayama; 照康平山; Takao Kase; 隆雄加瀬; Atsushi Yamaki; 淳八巻
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】浄化処理効率が高く、メンテナンスフリーで
経年変化の少ない半永久的な有機塩素系ガスの分解処理
方法と分解処理装置及びこれを用いた汚染地下水、土壌
の修復方法を提供する。【解決手段】本発明の有機塩素系ガスの分解処理方法
は、光触媒を担持したシート状の繊維活性炭に紫外線光
源を対峙させ、繊維活性炭の表面に有機塩素系汚染ガス
を導入して分解処理するものであり、分解処理装置は、
装置の内面に配備したり、螺旋状もしくは層状にして光
触媒を担持したシート状の繊維活性炭とその表面を照射
する紫外線光源及び有機塩素系ガスの供給口と排出口か
ら成るので、光触媒粒子を多量に分散配置させると共
に、光触媒の近傍に有機塩素系ガスを高濃度に密集させ
て、有機塩素系ガスの分解反応を効率よく遂行できる。
又、本発明の有機塩素系ガスの分解処理方法を用いる
と、有機塩素系汚染土壌及び汚染地下水の修復方法に有
効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機塩素系ガスの
分解処理方法及びその装置に関し、特に、光触媒作用を
効率的に活用した有機塩素系ガスの分解処理方法と分解
処理装置及びこれを用いた汚染地下水、土壌の修復方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近になって、半導体工場、クリーニン
グ工場等で洗浄剤として用いられているトリクロロエチ
レン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）に代
表される有機塩素化合物による土壌汚染、地下水汚染が
大きな社会問題化している。問題は、工場等で有機塩素
化合物が保管されている貯蔵タンクから漏洩等が発生す
るために、汚染物質が土壌、地下水に付加、蓄積される
ことであり、形成される汚染状態が長期にわたって継続
することである。即ち、有機塩素化合物は下記の特徴を
有していることから問題の解決を極めて困難なものにし
ている。微生物による分解が極めて困難であること水と比較して比重が大きく、粘性が小さい液体である
ことから、地下に浸透し易く汚染状態が相当に深いとこ
ろまで形成されること水に対する溶解度が小さいために、一旦汚染されると
地下水の流動化と相俟って汚染が長期化すること従って、問題解決のためには、汚染物質の除去、無害化
等の処置を講じること以外にこの汚染状態を改善する手
段は存在しないともいえる。

【０００３】従来からの有機塩素化合物による汚染土
壌、地下水の修復方法は、下記に示す方法が一般的であ
る。（１）汚染土壌の修復汚染土壌⇒ 真空抽出⇒ 汚染ガス⇒ 活性炭処理⇒
処理ガス（２）汚染地下水の修復汚染地下水⇒ 曝気処理⇒ 汚染ガス⇒ 活性炭処理⇒ 処理ガス ↓ 処理水上記の方法は、いずれにおいても最終的には分解処理を
して無害化するものでなく、有機塩素系ガスを活性炭の
表面に吸着移動させるだけであるから、活性炭の吸着能
力が限界に達すると、活性炭の全量を取り替えるか再生
して再利用することになる。全量交換は、活性炭の新規
購入費に加えて取り出した活性炭を産業廃棄物として処
分するための費用が余分に嵩むことになるし、再利用の
場合も全量の再利用は困難であり１〜２割は損失として
新規の活性炭を補填する必要が生じ、脱着した有機塩素
化合物を産業廃棄物として処分するための費用も含めた
再生費と補填量購入費が嵩むことになり、コスト削減の
観点からも産業廃棄物を出さない有機塩素系ガスの無害
化分解技術の出現が強く望まれていた。

【０００４】最近、光触媒技術が発展してきたことか
ら、酸化チタンの一結晶系であるアナターゼの粒子が非
常に小さくなると、微量の紫外線で有機物を酸化分解す
る機能が知られてきたことから、常温で高度な分解能力
を発揮する酸化チタン等を触媒にした光触媒法による有
機塩素系ガスの分解処理方法が注目されてきた。図９に
示す例は、基本的な光触媒法による有機塩素系ガスの分
解処理方法である。図示の方法では、反応装置６０の壁
面に酸化チタン膜６１がコーテイングされており、装置
の中央部には石英管で保護された紫外線ランプ、ブラッ
クライト等の紫外線光源６２が設置されている。有機塩
素系汚染ガス６３は、反応装置の一方の端部から導入さ
れ、他方の端部から処理ガス６４として排出されるもの
であり、反応装置６０内では紫外線光源６２から放出さ
れる紫外線光と酸化チタンの触媒作用で有機塩素系ガス
が分解され、処理ガスを無害化している。即ち、トリク
ロロエチレンの場合には、水、二酸化炭素、塩化水素と
いう無機物に分解処理されるからである。しかし、この
方法では酸化チタン膜の表面積を大きく取ることができ
ず、反応装置の大量処理化が困難であることから、複数
の反応装置を並列に設置して並行運転させる必要があ
り、イニシャルコストが増加させてしまう問題点を抱え
ていた。又、触媒である酸化チタンの近傍に高濃度に有
機塩素系汚染ガスを捕集できないために、反応装置全体
の効率を高めることができなかった。この対策として
は、紫外線照射強度を高くするとか有機塩素系汚染ガス
の装置内での滞留時間を長くする等も考えられたが、い
ずれの手段も装置のコストアップを招来するもので望ま
しいものでなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の状況
に鑑みて光触媒反応の効率化を目指して開発されたもの
であり、浄化処理効率が高く、メンテナンスフリーで経
年変化の少ない半永久的な有機塩素系ガスの分解処理方
法と分解処理装置及びこれを用いた汚染地下水、土壌の
修復方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、光触媒
による有機塩素系ガスの分解処理方法であって、光触媒
を担持した繊維活性炭に紫外線光源を対峙させ、繊維活
性炭の表面に有機塩素系汚染ガスを導入して分解処理す
ることを特徴とし、繊維活性炭をシート状にすることも
含んでいる。

【０００７】本発明の第２は、有機塩素系ガスの分解処
理装置であって、光触媒を担持した繊維活性炭を内面に
配備し、繊維活性炭の表面を照射するように紫外線光源
を対峙させる処理容器と有機塩素系汚染ガスを該処理容
器に導入する供給口及び有機塩素化合物を分解した処理
ガスを該処理容器から放出する排出口とから構成されて
いる。本発明の第３は、同じく有機塩素系ガスの分解処
理装置であるが、光触媒を担持したシート状の繊維活性
炭と繊維活性炭の表面を照射するように対峙させた紫外
線光源とから成る反応部と、反応部に有機塩素系汚染ガ
スを導入する供給口及び有機塩素化合物を分解した処理
ガスを外部に放出する排出口とから構成されており、シ
ート状の繊維活性炭が螺旋状もしくは層状に配置される
ことも含んでいる。

【０００８】本発明の第４は、有機塩素系汚染土壌を真
空抽出処理して有機塩素系汚染ガスを生成し、有機塩素
系汚染ガスを上記の有機塩素系ガスの分解処理方法もし
くは分解処理装置によって処理する有機塩素系汚染土壌
の修復方法である。本発明の第５は、有機塩素系汚染地
下水を曝気処理して有機塩素系汚染ガスを生成し、有機
塩素系汚染ガスを上記の有機塩素系ガスの分解処理方法
もしくは分解処理装置によって処理する有機塩素系汚染
地下水の修復方法である。

【０００９】

【作用】本発明による光触媒作用を活用した有機塩素系
ガスの分解処理は、光触媒を繊維活性炭に担持させるこ
とを特徴にしている。繊維活性炭の細孔構造は、単純な
繊維状の細孔であることから、シート状に形成した繊維
活性炭の表面には光触媒粒子を多量に分散配置させるこ
とができると共に、繊維活性炭の吸着作用によって光触
媒の近傍に有機塩素系ガスを高濃度に密集させることが
可能になっている。従って、本発明によれば、有機塩素
系ガスの分解反応が効率よく遂行されることから、有機
塩素系ガスの分解処理装置は安価に製造することができ
ると共に、稼働状態においても浄化処理効率が高く、メ
ンテナンスフリーで経年変化の少ない半永久的に使用で
きる効果を発揮できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による有機塩素系
ガスの分解処理方法を適用した基本的な分解処理装置の
断面図である。分解処理装置１は、処理容器２、供給口
３及び排出口４から構成されている。円筒形の処理容器
２の内面には、光触媒を担持した繊維活性炭５が一面に
貼設されている。処理容器２の中心軸部には、繊維活性
炭５を照射するように対峙させた低圧水銀ランプ等の紫
外線ランプ６が石英管７の中に挿入された状態で装備さ
れている。処理容器２の一方端は、上記した有機塩素系
汚染ガスを処理容器２内に導入させるための供給口３に
接続しており、他方端は処理容器２内で分解浄化された
処理ガスを分解処理装置１の外に放出するための排出口
４に接続されている。

【００１１】図２において、上述した光触媒を担持した
繊維活性炭５を拡大表示している。繊維活性炭５は、、
粒状活性炭に比べて細孔構造が単純で繊維状の細孔８に
なっているので、シート状に形成した繊維活性炭の表面
には図示のように多くの酸化チタン９を担持させると同
時に有機塩素系ガスを積極的に吸着させることから、多
量の光触媒粒子と高濃度の有機塩素系ガスとを随時接触
させることが可能になる。さらに、繊維状の細孔８には
紫外線が深部にまで到達することができるので、紫外線
が表面から深部に分散している多くの酸化チタン９に強
い酸化力を発生させることができ、光触媒としての酸化
分解効率が増大して有機塩素系ガスの分解処理を大量に
行うことができる。

【００１２】従って、供給口３から導入された有機塩素
系汚染ガスは、繊維活性炭５に積極的に吸着されながら
多量の酸化チタンの近傍に高濃度の密集状態を形成し、
繊維活性炭の深部まで到達する紫外線照射による光触媒
作用で二酸化炭素系の無機物に効率よく分解され、無害
に浄化された処理ガスになって分解処理装置１の排気口
４から気中に放散させることが可能になる。有機塩素系
汚染ガスの分解処理をする限りにおいては、本発明によ
る分解処理装置１は廃棄物の残存が皆無であるからメン
テナンスフリーな半永久的に使用できる浄化装置であ
る。又、繊維活性炭５は、一旦吸着した汚染物質の剥離
（脱着）が容易であることから、汚染物質が一種類の有
機塩素化合物である場合には、本発明による分解処理装
置１を回収装置として積極的に使用することも可能であ
り、有機塩素化合物から成る汚染物質から同物質を高濃
度にして捕集回収し、再利用するために活用する処理機
能も備えている。

【００１３】図３は、本発明による有機塩素系ガスの実
稼動型の分解処理装置を示す斜視図である。分解処理装
置２０は、反応部２１、供給口２２及び排出口２３から
構成されており、反応部２１は、間隙を保ちながら螺旋
状に巻回したシート状の繊維活性炭２４と繊維活性炭２
４の間隙内に所定の間隔で配置される複数の紫外線ラン
プまたはブラックライト２５とから形成されている。繊
維活性炭２４は、全面に光触媒として微粉状の酸化チタ
ンを担持しており、紫外線ランプ２５は、繊維活性炭２
４の酸化チタンに満遍なく紫外線を照射するように対峙
させて配置している。分解処理装置２０の一方端には、
有機塩素系汚染ガスを反応部２１に導入するための供給
口２２を装備しており、他方端は反応部２１内で分解浄
化された処理ガスを分解処理装置２０の外に放出するた
めの排出口２３を配置している。なお、加熱室２６は、
分解処理装置２０における有機塩素系汚染ガスの分解浄
化を助長するためのものであり、外部から供給される水
蒸気等の熱源を用いて運転されている。

【００１４】図４、５は、分解処理装置２０に装備され
る反応部２１の実施形態を説明するための斜視図であ
る。図４は、反応部２１の中に配備する繊維活性炭２
４を所定の間隙を保ちながら螺旋状に巻回した例であ
る。シート状の繊維活性炭２７には、微粉末の酸化チタ
ンが全面に塗布されており、巻回された繊維活性炭２７
の間隙には石英管２８で保護された紫外線ランプ２５が
配置されている。紫外線ランプの配置間隔は、ランプか
らの紫外線が繊維活性炭２７の全面に満遍なく照射され
るのに充分なものにしてある。これによって、反応部２
１に繊維活性炭２７の巻回軸と同軸方向に導入された有
機塩素系汚染ガスは繊維活性炭２７の全域に分散される
と同時に繊維活性炭２７の全域で光触媒による分解浄化
が行われることになって酸化分解効率の向上が図られ
る。

【００１５】図５は、反応部２１の中に配備する繊維活
性炭２４を所定の間隙を保ちながら層状に配置した例で
ある。短冊状の繊維活性炭２９には、同様に微粉末の酸
化チタンが全面に塗布されており、層状に配置された繊
維活性炭２９の間隙には石英管２８で保護された紫外線
ランプ２５が配置されている。そして、紫外線ランプの
配置間隔は、図４の例と同様に紫外線が繊維活性炭２４
に充分に照射されるようにしてあるから、反応部２１の
複数方向から導入された有機塩素系汚染ガスは繊維活性
炭２４の全域に充分に供給され、反応部２１の酸化分解
効率が向上する。

【００１６】図６は、繊維活性炭の表面に酸化チタンを
担持させる方法を示している。図示のように、所定の広
さに形成したシート状の繊維活性炭２４を用意し、ペル
オキソチタン酸溶液３０を表面にはけ３１等で塗布す
る。次いで、自然乾燥後に電気炉に入れ２００〜３００
℃で１〜２時間焼き付けて放置冷却する。さらに、反対
側の表面に同様の処置を施して、繊維活性炭の表面への
酸化チタンの担持を完了する。上記の方法は、ペルオキ
ソチタン酸溶液をゾル塗布法で固定する実施の形態を提
示したものであるが、本発明においてはこの溶液及び固
定法に何ら限定されるものでなく、ペルオキソ改質アナ
ターゼゾル等を採用して、ゾルーゲル法もしくは結合材
を用いて固定することも可能であることは当然である。

【００１７】図７は、有機塩素化合物を含んだ土壌を浄
化処理する汚染土壌修復装置４０の概要図である。汚染
現場から掘削除去された汚染土壌４１は、土壌処理槽４
２に搬入する。土壌処理槽４２では、真空抽出法を用い
て、土壌に含有された有機塩素化合物をガス化させて有
機塩素系汚染ガス４３として分離抽出する。土壌処理槽
４２からガス抜きされて無害化した処理土壌４４を搬出
して再利用すると共に、抽出された有機塩素系汚染ガス
４３は、本発明による分解処理装置２０に導入されて浄
化され、無害の処理ガス４５として気中に放出される。

【００１８】図８は、有機塩素化合物を含んだ汚染地下
水を浄化処理する汚染地下水修復装置５０の概要図であ
る。汚染現場の近傍から吸い上げられた汚染地下水５１
は、分離装置５２に搬入する。分離装置５２では、地下
水の凝縮が行われて、地下水に含有された有機塩素系液
５３を凝縮して取り出すと共に有機塩素系汚染ガスの残
った地下水５４を曝気処理装置５５に移送する。曝気処
理装置５５では地下水から有機塩素系汚染ガス５６を分
離抽出する。曝気処理装置５５からガス抜きされて無害
化した処理水５７を搬出して再利用すると共に、抽出さ
れた有機塩素系汚染ガス５６は、本発明による分解処理
装置２０に導入されて浄化され、無害の処理ガス５８と
して気中に放出される。

【００１９】

【発明の効果】本発明の第１は、光触媒を担持したシー
ト状の繊維活性炭に紫外線光源を対峙させ、繊維活性炭
の表面に有機塩素系汚染ガスを導入して分解処理する光
触媒による有機塩素系ガスの分解処理方法であるから、
多量の光触媒粒子と高濃度の有機塩素系ガスとを随時接
触させることで酸化分解効率の高い分解処理を提供でき
る効果を発揮できる。

【００２０】本発明の第２は、光触媒を担持した繊維活
性炭を内面に配備し、繊維活性炭の表面を照射するよう
に紫外線光源を対峙させる処理容器と有機塩素系汚染ガ
スを該処理容器に導入する供給口及び有機塩素化合物を
分解した処理ガスを該処理容器から放出する排出口とか
ら構成されている有機塩素系ガスの分解処理装置である
から、酸化分解効率の高いメンテナンスフリーな半永久
的に使用できる分解処理装置を提供できる効果を発揮で
きる。

【００２１】本発明の第３は、光触媒を担持したシート
状の繊維活性炭と繊維活性炭の表面を照射するように対
峙させた紫外線光源とから成る反応部と、反応部に有機
塩素系汚染ガスを導入する供給口及び有機塩素化合物を
分解した処理ガスを外部に放出する排出口とから構成さ
れる有機塩素系ガスの分解処理装置であって、シート状
の繊維活性炭を螺旋状もしくは層状に配置することを特
徴にしているから、大量の有機塩素系汚染ガスを高い酸
化分解効率で無害化処理できる効果を奏している。

【００２２】本発明の第４は、有機塩素系汚染土壌を真
空抽出処理して有機塩素系汚染ガスを生成し、有機塩素
系汚染ガスを上記の有機塩素系ガスの分解処理方法もし
くは分解処理装置によって処理する有機塩素系汚染土壌
の修復方法であるから、無害化した土壌を確保して再利
用できる効果を発揮している。

【００２３】本発明の第５は、有機塩素系汚染地下水を
曝気処理して有機塩素系汚染ガスを生成し、有機塩素系
汚染ガスを上記の有機塩素系ガスの分解処理方法もしく
は分解処理装置によって処理する有機塩素系汚染地下水
の修復方法であるから、有機塩素系液を取り出し、無害
化した処理水を確保して再利用できる効果を発揮してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有機塩素系ガスを適用した分解処
理装置の断面図

【図２】光触媒を担持した繊維活性炭の拡大図

【図３】本発明による有機塩素系ガスの実稼動型分解処
理装置の斜視図

【図４】分解処理装置に装備される反応部の斜視図

【図５】分解処理装置に装備される他の反応部の斜視図

【図６】繊維活性炭の表面に酸化チタンを担持させる工
程図

【図７】有機塩素系汚染土壌を浄化処理する汚染土壌修
復装置の概要図

【図８】有機塩素系汚染地下水を浄化処理する汚染地下
水修復装置の概要図

【符号の説明】

１分解処理装置２処理容器３供給口４排出口５繊維活性炭６紫外線ランプ７石英管８繊維状の細孔９酸化チタン２０分解処理装置２１反応部２２供給口２３排出口２４繊維活性炭２５紫外線ランプ２６加熱室２７、２９繊維活性炭２８石英管３０ペルオキソチタン酸溶液３１はけ４０汚染土壌修復装置４１汚染土壌４２土壌処理槽４３有機塩素系汚染ガス４４汚染土壌４５処理ガス５０汚染地下水修復装置５１汚染地下水５２分離槽５３有機塩素系液５４地下水５５曝気処理装置５６有機塩素系汚染ガス５７処理水５８処理ガス６０反応装置６１酸化チタン膜６２紫外線光源６３有機塩素系汚染ガス６４処理ガス

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月３０日（１９９８．６．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図９

【補正方法】追加

【補正内容】

【図９】光触媒法による有機塩素系ガスの分解処理方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】追加

【補正内容】

【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八巻淳東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BB01 BD13 BD17 4D048 AA11 AB01 AB03 AB10 BA05X BA05Y BA07X BA07Y BA41X BA41Y BB01 BB03 BB05 BB08 CA03 CC29 CC33 CC34 CC38 CC41 EA01 EA04 4G069 AA03 AA08 BA08A BA08B BA48A BA48C BB04A BB04B BB07B BB07C BC50A BC50B BC50C CA01 CA07 CA10 CA19 EA02X EA02Y EA03X EA03Y EA06 EA13 EA15 FA03 FB23 FB30 FB57 4H006 AA02 AA04 AB99 AC13 AD17 BA10 BA30 BA55 BC52 BD81

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒による有機塩素系ガスの分解処理
方法において、光触媒を担持した繊維活性炭に紫外線光
源を対峙させ、該繊維活性炭の表面に有機塩素系汚染ガ
スを導入して分解処理することを特徴とする有機塩素系
ガスの分解処理方法。
【請求項２】繊維活性炭がシート状であることを特徴
とする請求項１に記載の有機塩素系ガスの分解処理方
法。
【請求項３】光触媒を担持した繊維活性炭を内面に配
備し、該繊維活性炭の表面を照射するように紫外線光源
を対峙させる処理容器と、有機塩素系汚染ガスを該処理
容器に導入する供給口及び有機塩素化合物を分解した処
理ガスを該処理容器から出す排出口とから構成される有
機塩素系ガスの分解処理装置。
【請求項４】光触媒を担持したシート状の繊維活性炭
と該繊維活性炭の表面を照射するように対峙させた紫外
線光源とから成る反応部と、該反応部に有機塩素系汚染
ガスを導入する供給口及び有機塩素化合物を分解した処
理ガスを外部に出す排出口とから構成される有機塩素系
ガスの分解処理装置。
【請求項５】シート状の繊維活性炭が螺旋状に配置さ
れることを特徴とする請求項４に記載の有機塩素系ガス
の分解処理装置。
【請求項６】シート状の繊維活性炭が層状に配置され
ることを特徴とする請求項４に記載の有機塩素系ガスの
分解処理装置。
【請求項７】有機塩素系汚染土壌を真空抽出処理して
有機塩素系汚染ガスを生成し、該有機塩素系汚染ガスを
請求項１〜６のいずれかに記載の有機塩素系ガスの分解
処理方法もしくは有機塩素系ガスの分解処理装置によっ
て処理する有機塩素系汚染土壌の修復方法。
【請求項８】有機塩素系汚染地下水を曝気処理して有
機塩素系汚染ガスを生成し、該有機塩素系汚染ガスを請
求項１〜６のいずれかに記載の有機塩素系ガスの分解処
理方法もしくは有機塩素系ガスの分解処理装置によって
処理する有機塩素系汚染地下水の修復方法。