JP2000229218A - Treatment of gas by hydrothermal electrolysis and device therefor - Google Patents
Treatment of gas by hydrothermal electrolysis and device thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は水熱反応と電気分解
反応を行い、悪臭、汚染物質等の還元性物質が含まれる
気体を処理する方法及び装置に関する。本明細書におい
て水熱反応と電気分解とを同時に行うことを水熱電気分
解という。本発明方法によって処理される気体(被処理
気体)としては、低分子量有機物、揮発性有機ハロゲン
化合物、アンモニア、硫化水素、シアンガス等の還元性
物質が、窒素、アルゴン、空気、酸素のバランスで構成
されているガス体が挙げられる。本発明は上記のような
被処理気体に含まれる還元性物質を、無害な炭酸ガス、
窒素ガス、硫化物イオン、塩化物イオン等に変換する方
法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for treating a gas containing a reducing substance such as an odor and a pollutant by performing a hydrothermal reaction and an electrolysis reaction. In this specification, performing a hydrothermal reaction and electrolysis simultaneously is called hydrothermal electrolysis. As a gas to be treated by the method of the present invention (a gas to be treated), a reducing substance such as a low molecular weight organic substance, a volatile organic halogen compound, ammonia, hydrogen sulfide, and cyan gas is composed of a balance of nitrogen, argon, air, and oxygen. Gas bodies. The present invention uses a reducing substance contained in the gas to be treated as described above, harmless carbon dioxide gas,
The present invention relates to a method and an apparatus for converting nitrogen gas, sulfide ions, chloride ions, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明の解決使用とする課題】従来、還
元性物質を含む気体は、気相触媒酸化、活性炭吸着、紫
外線酸化法等によって処理されていた。気相触媒酸化法
は、還元性物質を含む気体を、空気などの酸化剤と混合
させ、ほぼ常圧、160〜300℃の条件下で触媒と接
触させることによって、悪臭成分を炭酸ガス、窒素及び
水に酸化分解させる方法であり、アンモニア、低分子量
アミン類、メルカプタン類、アルデヒド類等の各種悪臭
成分を処理することができる。しかし、この気相触媒酸
化法では、気体に還元性物質が多く含まれている場合、
自燃により触媒層内部で局部的高温が発生する現象がし
ばしば見られる。このような局部的高温が発生した場
合、非処理気体に窒素化合物(アンモニア、アミン類
等)が含まれていると高濃度の燃焼NOxガスが生成さ
れる。また硫黄を分子内に含む還元性物質が気体に含ま
れている場合にはSOxが生成されることがある。さら
に被処理気体中に有機ハロゲン化合物が含まれている場
合、触媒層でハロゲン酸が発生する。一旦ハロゲン酸が
発生すると、触媒は容易に被毒される問題がある。この
ハロゲン酸以外に、リン化合物、硫黄化合物、シリカ等
のダスト成分が被処理気体中に含まれている場合、同じ
く触媒が被毒される場合が多い。特に貴金属系の触媒を
用いている場合にこのような被毒が著しい。これらのヘ
テロ原子を含まない還元性物質、例えば低分子量炭化水
素を気相触媒酸化で処理する場合においても、処理条件
によってはCOガスなどの不完全燃焼生成物を発生する
ことがある。触媒酸化法で完全酸化分解を進行させるに
は、触媒層の厳密な温度制御が要求される。温度が高す
ぎると、触媒の劣化、NOx生成等の問題が生じる。逆
に温度が低すぎると、還元性物質が未分解のまま、処理
ガスに残存する。従って、被処理気体中に含まれる還元
性物質の種類、濃度によっては、触媒酸化で処理するこ
とが非常に困難な場合がある。2. Description of the Related Art Conventionally, a gas containing a reducing substance has been treated by gas phase catalytic oxidation, activated carbon adsorption, ultraviolet oxidation or the like. In the gas phase catalytic oxidation method, a gas containing a reducing substance is mixed with an oxidizing agent such as air and brought into contact with the catalyst under the condition of approximately normal pressure and 160 to 300 ° C. to remove malodorous components from carbon dioxide gas and nitrogen. And oxidative decomposition into water, and can treat various malodorous components such as ammonia, low molecular weight amines, mercaptans, and aldehydes. However, in this gas phase catalytic oxidation method, when the gas contains a large amount of reducing substances,
The phenomenon that local high temperature is generated inside the catalyst layer due to self-combustion is often observed. When such a local high temperature is generated, if the non-process gas contains a nitrogen compound (ammonia, amines, or the like), a high-concentration combustion NOx gas is generated. If the gas contains a reducing substance containing sulfur in the molecule, SOx may be generated. Further, when an organic halogen compound is contained in the gas to be treated, halogen acid is generated in the catalyst layer. Once halogen acid is generated, there is a problem that the catalyst is easily poisoned. When dust components such as a phosphorus compound, a sulfur compound, and silica are contained in the gas to be treated in addition to the halogen acid, the catalyst is often poisoned in many cases. Such poisoning is remarkable especially when a noble metal catalyst is used. Even when a reducing substance containing no hetero atom, for example, a low molecular weight hydrocarbon is treated by gas phase catalytic oxidation, incomplete combustion products such as CO gas may be generated depending on the treatment conditions. Strict temperature control of the catalyst layer is required for the complete oxidative decomposition to proceed by the catalytic oxidation method. If the temperature is too high, problems such as catalyst deterioration and NOx generation occur. Conversely, if the temperature is too low, the reducing substance remains in the processing gas without being decomposed. Therefore, depending on the type and concentration of the reducing substance contained in the gas to be treated, it may be very difficult to perform the treatment by catalytic oxidation.
【0003】活性炭吸着法は、活性炭の細孔に還元性物
質を物理的又は化学的に吸着保持させる方法である。活
性炭吸着は、通常、常温、常圧で行われる。いうまでも
なく、活性炭に吸着された還元性物質はいずれ、燃焼法
等の他の方法で処分する必要性がある。還元性物質分子
の大きさと活性炭の細孔径が一致しない場合、あるいは
還元性物質が吸着されるに適した官能基を有しない場合
には、吸着効果が発揮されず、気体の処理が円滑に進ま
ない場合がある。さらに、気体に水分、ダストなどが含
まれていると吸着能力が著しく低下することがある。さ
らに高濃度の還元性物質が含まれている被処理気体を処
理する場合には、大量の活性炭が必要であり、その大量
の活性炭の再生又は処理の費用が嵩むという問題があ
る。[0003] The activated carbon adsorption method is a method in which a reducing substance is physically or chemically adsorbed and held in pores of activated carbon. Activated carbon adsorption is usually performed at normal temperature and normal pressure. Needless to say, any reducing substance adsorbed on the activated carbon must be disposed of by another method such as a combustion method. If the size of the reducing substance molecule does not match the pore size of the activated carbon, or if the reducing substance does not have a functional group suitable for being adsorbed, the adsorption effect is not exhibited and the gas treatment proceeds smoothly. May not be. Furthermore, if the gas contains moisture, dust, or the like, the adsorption capacity may be significantly reduced. Further, when processing the gas to be treated containing a high-concentration reducing substance, a large amount of activated carbon is required, and there is a problem that the cost of regeneration or treatment of the large amount of activated carbon increases.
【0004】紫外線酸化法は、還元物質を含む気体と空
気とを混合させ、紫外線を照射してラジカルの連鎖反応
を促進させることにより、還元性物質を炭酸ガス等に無
機化する方法である。還元性物質分子内に特定の紫外線
波長を吸収する結合が存在する場合には、ラジカル的反
応が連鎖しやすく、紫外線酸化で効率よく分解される。
特にトリクロロエチレンのような成分が気体に含まれて
いる場合、紫外線酸化は効果的な場合がある。しかし、
この紫外線酸化では、反応はラジカルの連鎖反応により
進行するため、連鎖反応を促進させるのに比較的高濃度
の還元性物質が被処理気体中に含まれている必要性があ
る。またラジカル反応が主たる分解反応であるため、有
機塩素化合物を処理する場合においては、特にダイオキ
シン類の副発生に注意する必要性がある。また対象とす
る還元性物質が効果的に分解されても、必ずしも炭酸ガ
ス等の無害な無機成分まで反応が進むとは限らず、副生
成物として高濃度の一酸化炭素などが生成される場合も
ある。The ultraviolet oxidation method is a method of mixing a gas containing a reducing substance with air and irradiating ultraviolet rays to promote a chain reaction of radicals, thereby mineralizing the reducing substance into carbon dioxide gas or the like. When a bond that absorbs a specific ultraviolet wavelength is present in the reducing substance molecule, a radical reaction is likely to be chained, and is efficiently decomposed by ultraviolet oxidation.
Ultraviolet oxidation may be effective, especially when the gas contains components such as trichlorethylene. But,
In this ultraviolet oxidation, since the reaction proceeds by a chain reaction of radicals, it is necessary to contain a relatively high concentration of a reducing substance in the gas to be treated in order to promote the chain reaction. In addition, since the radical reaction is the main decomposition reaction, it is necessary to pay particular attention to dioxin by-products when treating an organic chlorine compound. In addition, even if the target reducing substance is effectively decomposed, the reaction does not always proceed to harmless inorganic components such as carbon dioxide gas, and when a high concentration of carbon monoxide is generated as a by-product. There is also.
【0005】このように従来技術においては、多種多様
な還元性物質を含む気体を処理する方法にはまだ課題が
残されていた。As described above, in the prior art, there is still a problem in a method of treating a gas containing various reducing substances.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決して、多種多様な還元性物質を含む気体を効率
よく分解できる方法を見出すべく、鋭意研究を重ねた結
果、水熱電気分解方法によって気体を処理することによ
り、種々の還元性物質を効率よく分解することができる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems and find a method capable of efficiently decomposing a gas containing various reducing substances. The inventors have found that various reducing substances can be efficiently decomposed by treating a gas by a thermoelectrolysis method, and have completed the present invention.
【0007】本発明者らは、先に、還元性物質を含む水
媒体に対して、所定の条件下で水熱反応と電気分解反応
とを同時に行うことによって(水熱電気分解反応)、水
素ガス及び酸素ガスの発生を抑制しながら、還元性物質
を効率よく分解することができることを見出し、特許出
願を行った(国際特許出願PCT/JP98/0354
4号)。本発明者らは、更なる研究の結果、この水熱電
気分解反応方法を、還元性物質を含む気体の処理に適用
して、気体中の還元性物質を分解除去することができる
ことを見出し、本発明を完成した。[0007] The present inventors previously conducted a hydrothermal reaction and an electrolysis reaction under a predetermined condition on an aqueous medium containing a reducing substance simultaneously (hydrothermal electrolysis reaction) to obtain hydrogen. They found that reducing substances can be decomposed efficiently while suppressing generation of gas and oxygen gas, and filed a patent application (International Patent Application PCT / JP98 / 0354).
No. 4). The present inventors have found that as a result of further research, this hydrothermal electrolysis reaction method can be applied to the treatment of a gas containing a reducing substance to decompose and remove the reducing substance in the gas, The present invention has been completed.
【0008】即ち、本発明の一態様によれば、ハロゲン
化物イオンを含む水媒体が充填された反応器中におい
て、100℃以上で水媒体の臨界温度以下の温度におい
て、前記水媒体が液相を維持する圧力の下、還元性物質
を含む気体を供給しながら、該反応器中に直流電流を供
給することを特徴とする、水熱電気分解によって、還元
性物質を含む気体を処理する方法が提供される。That is, according to one aspect of the present invention, in a reactor filled with an aqueous medium containing halide ions, the aqueous medium is in a liquid phase at a temperature of 100 ° C. or more and below the critical temperature of the aqueous medium. A method for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, wherein a direct current is supplied into the reactor while supplying a gas containing the reducing substance under a pressure that maintains the pressure. Is provided.
【0009】また、本発明は、更に、上記方法を行うた
めの装置、即ち、水熱電気分解によって、還元性物質を
含む気体を処理するための装置であって、還元性物質を
含む気体のための導入口及び処理された気体を排出する
ための処理気体排出口を具備する、水熱反応の圧力に耐
えることができる反応器、及び、該反応器の内部で電気
分解をするための一対の電極、を有することを特徴とす
る装置を提供する。The present invention further provides an apparatus for performing the above method, that is, an apparatus for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, wherein A reactor capable of withstanding the pressure of the hydrothermal reaction, which comprises an inlet for discharging the treated gas and a treated gas outlet for discharging the treated gas, and a pair for performing electrolysis inside the reactor. An electrode is provided.
【0010】本発明においては、塩化物イオン等のハロ
ゲン化物イオンを含む水媒体と還元性物質を含む気体と
を混合させて、所定の高温高圧下で電気分解反応を行わ
せ、これにより、還元性物質を酸化分解する。電気分解
では、陽極で酸化反応が進行し、酸素ガス、次亜ハロゲ
ン酸等のハロゲン系酸化剤が生成する。また、水熱反応
の高温高圧下において、酸素ガス等の酸化剤が共存する
場合には、酸化反応がそもそも進行しやすい。そして、
本発明では、水熱反応と電気分解とを同時に行うことに
より、有機物、アンモニア等の還元性物質を効果的に酸
化分解することができる。In the present invention, an aqueous medium containing a halide ion such as a chloride ion and a gas containing a reducing substance are mixed, and an electrolysis reaction is carried out under a predetermined high temperature and high pressure. Oxidatively decomposes toxic substances. In the electrolysis, an oxidation reaction proceeds at an anode, and a halogen-based oxidizing agent such as oxygen gas and hypohalous acid is generated. Further, when an oxidizing agent such as oxygen gas coexists under the high temperature and high pressure of the hydrothermal reaction, the oxidation reaction easily proceeds in the first place. And
In the present invention, by simultaneously performing the hydrothermal reaction and the electrolysis, it is possible to effectively oxidatively decompose a reducing substance such as an organic substance or ammonia.
【0011】本発明の水熱電気分解で進行しうる電極反
応を以下に記述する。陽極では以下の反応(1)、
(2)、(3)が進行すると思われる。The electrode reactions that can proceed in the hydrothermal electrolysis of the present invention are described below. At the anode, the following reaction (1),
It is thought that (2) and (3) proceed.
【0012】[0012]
【化1】 Embedded image
【0013】(式中、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ
素原子又はこれらの任意の組み合わせである。)(Wherein, X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom or any combination thereof.)
【0014】[0014]
【化2】 Embedded image
【0015】[0015]
【化3】 Embedded image
【0016】式(1)では、ハロゲン化物イオンが酸化
されて、ハロゲン分子が生成する。例えば、Xが塩素原
子の場合には、塩素ガスが生成する。式(2)では、水
が電気分解されて酸素ガスが生成する。式(3)では、
有機物が、直接、陽極で酸化される。式(1)の反応と
式(2)の反応とは競合し、何れの反応が有利に進行す
るかは、陽極の種類等、水媒体中のハロゲン化物イオン
濃度などに依存する。塩素発生型電極を用いた場合にお
いて、ハロゲン化物イオン濃度が所定の濃度以上のとき
などには、式(1)の反応が優先的に進行する。In the formula (1), halide ions are oxidized to generate halogen molecules. For example, when X is a chlorine atom, chlorine gas is generated. In the equation (2), water is electrolyzed to generate oxygen gas. In equation (3),
Organic matter is oxidized directly at the anode. The reaction of the formula (1) and the reaction of the formula (2) compete with each other, and which reaction proceeds favorably depends on the type of the anode, the halide ion concentration in the aqueous medium, and the like. In the case where a chlorine generating electrode is used, when the halide ion concentration is equal to or higher than a predetermined concentration, the reaction of the formula (1) proceeds preferentially.
【0017】式(1)により、陽極と電解質との界面に
生成したハロゲン分子は、その近傍の水と反応して、次
亜ハロゲン酸とハロゲン化水素とを生成する。According to the formula (1), the halogen molecules generated at the interface between the anode and the electrolyte react with water in the vicinity thereof to generate hypohalous acid and hydrogen halide.
【0018】[0018]
【化4】 Embedded image
【0019】(式中、Xは、上記の意味を有する。)そ
して、次亜ハロゲン酸は、優れた酸化剤であり、被処理
気体中に含まれる還元性物質を酸化分解することができ
る。例えば、還元性物質が有機物の場合には、下記の反
応で有機物が酸化されると思われる。(In the formula, X has the above-mentioned meaning.) Then, hypohalous acid is an excellent oxidizing agent and can oxidatively decompose a reducing substance contained in the gas to be treated. For example, when the reducing substance is an organic substance, it is considered that the organic substance is oxidized by the following reaction.
【0020】[0020]
【化5】 Embedded image
【0021】(式中、Xは、上記の意味を有する。)ま
た、還元性物質がアンモニアの場合には、下記の反応で
アンモニアが酸化されると思われる。(In the formula, X has the above-mentioned meaning.) When the reducing substance is ammonia, it is considered that ammonia is oxidized by the following reaction.
【0022】[0022]
【化6】 Embedded image
【0023】次亜ハロゲン酸は、特に、酸性溶液中で酸
化剤として優れており、次亜ハロゲン酸が生成する陽極
の近傍では、式(2)、式(3)、式(4)等により水
素イオンが生成するので、酸性になり易い。従って、陽
極の近傍では、次亜ハロゲン酸が酸化剤として特に作用
し易いと思われる。Hypohalous acid is particularly excellent as an oxidizing agent in an acidic solution. In the vicinity of the anode where hypohalous acid is generated, the following formulas (2), (3) and (4) are used. Since hydrogen ions are generated, they tend to be acidic. Therefore, it appears that hypohalous acid is particularly likely to act as an oxidizing agent near the anode.
【0024】Xが、塩素原子の場合には、次亜ハロゲン
酸による酸化反応が還元性物質の分解に特に関与してい
ると思われる。一方、Xが臭素原子又はヨウ素原子の場
合には、ハロゲン酸イオンが還元性物質の分解に関与し
ている可能性もある。次亜ハロゲン酸イオンは、塩基性
溶液中で不均化してハロゲン酸イオンとハロゲン化物イ
オンを生成する。When X is a chlorine atom, the oxidation reaction with hypohalous acid seems to be particularly involved in the decomposition of the reducing substance. On the other hand, when X is a bromine atom or an iodine atom, the halogenate ion may be involved in the decomposition of the reducing substance. Hypohalite ions disproportionate in a basic solution to produce halide ions and halide ions.
【0025】[0025]
【化7】 Embedded image
【0026】例えば、次亜ハロゲン酸が陰極の近傍に拡
散等により移動した場合には、式(7)の反応が起こる
場合があると思われる。陰極の近傍では、陰極反応によ
り、水酸化物イオンが生成するので、塩基性になりやす
いからである。式(7)の不均化反応の速度は、塩素、
臭素、ヨウ素の順序に速くなり、臭素、ヨウ素では定量
的にハロゲン酸イオンを得ることができる(F.A.コ
ットン、G.ウィルキンソン、P.L.ガウス、「基礎
無機化学」 培風館、1991年、第2版、379
頁)。そして、ハロゲン酸は強酸で、強力な酸化剤であ
る。For example, when hypohalous acid moves to the vicinity of the cathode by diffusion or the like, it is considered that the reaction of the formula (7) may occur. This is because, in the vicinity of the cathode, hydroxide ions are generated by the cathodic reaction, so that the hydroxide easily becomes basic. The rate of the disproportionation reaction of the formula (7) is chlorine,
The order of bromine and iodine increases, and halogenate ions can be obtained quantitatively with bromine and iodine (FA Cotton, G. Wilkinson, PL Gauss, "Basic Inorganic Chemistry" Baifukan, 1991) , 2nd edition, 379
page). Halogen acids are strong acids and powerful oxidants.
【0027】式(2)では水の電気分解により、酸素ガ
スが生成する。ここで、陽極と電解質との界面では、ま
ず、酸素原子が生成していると思われる。かかる酸素原
子は、酸素分子よりも、酸化剤としての活性が高く、還
元性物質を効率的に酸化することができる。また、酸素
分子が生成した場合であっても、水熱酸化反応により、
還元性物質を酸化することができる。In the formula (2), oxygen gas is generated by electrolysis of water. Here, it is considered that oxygen atoms are first generated at the interface between the anode and the electrolyte. Such an oxygen atom has higher activity as an oxidizing agent than an oxygen molecule, and can oxidize a reducing substance efficiently. In addition, even when oxygen molecules are generated, by hydrothermal oxidation reaction,
Reducing substances can be oxidized.
【0028】還元性物質が有機物である場合には、酸素
による酸化反応は下記式によって進行する。When the reducing substance is an organic substance, the oxidation reaction with oxygen proceeds according to the following equation.
【0029】[0029]
【化8】 Embedded image
【0030】また、式(3)に示すように、有機物、ア
ンモニア等の還元性物質は、電極反応によって、直接、
陽極で酸化される場合がある。例えば、還元性物質がア
ンモニアの場合には、下記式の反応が進行しうる。Further, as shown in the formula (3), reducing substances such as organic substances and ammonia are directly
May be oxidized at the anode. For example, when the reducing substance is ammonia, the reaction of the following formula can proceed.
【0031】[0031]
【化9】 Embedded image
【0032】このように、本発明の水熱電気分解では、
陽極または陽極近傍において、還元性物質が効率的に酸
化分解される反応機構が多く存在する。一方、陰極で起
こりうる反応として以下のものが考えられる。Thus, in the hydrothermal electrolysis of the present invention,
There are many reaction mechanisms at or near the anode where the reducing substance is efficiently oxidatively decomposed. On the other hand, the following reactions can be considered as possible reactions at the cathode.
【0033】水は電気分解によって陰極で水素を発生す
る。Water generates hydrogen at the cathode by electrolysis.
【0034】[0034]
【化10】 Embedded image
【0035】ここで反応器本体を陰極とすることによっ
て、いわゆるカソード防食が可能となる。更に、酸化剤
が陰極で還元される反応も進行する場合があると思われ
る。ここで、酸化剤には、陽極で発生した次亜ハロゲン
酸等の酸化剤、及び、必要に応じて、外部から投入され
た酸化剤が含まれる。その反応の例を下記式(11)、
(12)、(13)に示す。By using the reactor as a cathode, so-called cathodic protection can be achieved. It is further believed that the reaction in which the oxidant is reduced at the cathode may also proceed. Here, the oxidizing agent includes an oxidizing agent such as hypohalous acid generated at the anode and, if necessary, an oxidizing agent input from the outside. An example of the reaction is represented by the following formula (11):
(12) and (13).
【0036】次亜ハロゲン酸は、陰極で還元される。The hypohalous acid is reduced at the cathode.
【0037】[0037]
【化11】 Embedded image
【0038】また、水媒体に溶存している酸素(下記式
中、O2(aq.)で示す。)も還元される。Further, oxygen dissolved in the aqueous medium (in the following formula, represented by O 2 (aq.)) Is also reduced.
【0039】[0039]
【化12】 Embedded image
【0040】過酸化水素が存在する場合には、過酸化水
素は陰極で還元される。If hydrogen peroxide is present, it is reduced at the cathode.
【0041】[0041]
【化13】 Embedded image
【0042】陰極において、酸化剤が還元される式(1
1)、(12)、(13)の反応は、式(10)の水素
を発生する反応と競合する。本発明者の実験によると、
水熱電気分解では、水素を生成する反応より、酸化剤が
還元される式(11)、式(12)、式(13)等の反
応が、優先的に進行する。これに伴って、水熱電気分解
では、水素の発生が抑制され、酸素ガスと水素ガスが反
応器内に同時に混存する可能性が低くなり、爆発の危険
が低減する。また、次亜ハロゲン酸等の酸化剤が陰極で
分解するので、排出水中の酸化剤を無害化する二次処理
が不要となる。例えば、室温での電気分解では、次亜ハ
ロゲン酸イオンが高濃度に発生する。これに対して、高
温での電気分解では、次亜ハロゲン酸イオンの発生がほ
とんど検出されなかった。At the cathode, the formula (1) in which the oxidant is reduced
The reactions of 1), (12) and (13) compete with the reaction for generating hydrogen of formula (10). According to our experiments,
In the hydrothermal electrolysis, the reactions represented by the formulas (11), (12), and (13) in which the oxidizing agent is reduced proceed preferentially over the reaction that generates hydrogen. Along with this, in the hydrothermal electrolysis, the generation of hydrogen is suppressed, the possibility that oxygen gas and hydrogen gas coexist in the reactor at the same time is reduced, and the danger of explosion is reduced. Further, since the oxidizing agent such as hypohalous acid is decomposed at the cathode, a secondary treatment for detoxifying the oxidizing agent in the discharged water becomes unnecessary. For example, in electrolysis at room temperature, hypohalite ions are generated at a high concentration. On the other hand, in the electrolysis at a high temperature, generation of hypohalite ions was hardly detected.
【0043】反応機構はともかく、本発明により、有機
物、アンモニア等の還元性物質は酸化分解され、水素ガ
ス又は酸素ガスの発生を抑制することができる。本発明
によって分解処理することのできる還元性物質として
は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、メチルメルカ
プタン、アセトアルデヒドなどの低分子量有機物、トリ
クロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、各
種フロン類などの揮発性有機ハロゲン化合物、アンモニ
ア、硫化水素、シアンガスなどが挙げられる。Regardless of the reaction mechanism, according to the present invention, reducing substances such as organic substances and ammonia are oxidatively decomposed, and the generation of hydrogen gas or oxygen gas can be suppressed. Reducing substances that can be decomposed by the present invention include methane, ethane, propane, butane, methyl mercaptan, low molecular weight organic substances such as acetaldehyde, trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, volatile organic halogen compounds such as various fluorocarbons, Ammonia, hydrogen sulfide, cyan gas and the like can be mentioned.
【0044】本発明においては、被処理気体中の還元性
物質は、基本的に、水媒体中に溶解された後、水媒体中
で電気分解されていると考えられる。本発明では、10
0℃以上で水媒体の臨界温度以下の温度において、水媒
体が液相を維持する圧力の下、水熱反応が行われる。1
00℃より低い温度では、水熱反応の速度が低下し、反
応時間が長くなるので好ましくない。一方、臨界温度よ
り高い温度では、水媒体の物性が顕著に変化するので、
本発明の知見が当然に適用できず、別個の実験が必要と
なる。例えば、超臨界では、電解質であるハロゲン化物
イオン等の溶解度は著しく減少し、電気伝導度が低下す
る。In the present invention, it is considered that the reducing substance in the gas to be treated is basically dissolved in the aqueous medium and then electrolyzed in the aqueous medium. In the present invention, 10
At a temperature between 0 ° C. and the critical temperature of the aqueous medium, the hydrothermal reaction is performed under a pressure at which the aqueous medium maintains a liquid phase. 1
If the temperature is lower than 00 ° C., the rate of the hydrothermal reaction decreases, and the reaction time becomes longer. On the other hand, at temperatures higher than the critical temperature, the physical properties of the aqueous medium change significantly,
Naturally, the knowledge of the present invention cannot be applied, and a separate experiment is required. For example, in the supercritical state, the solubility of halide ions and the like as the electrolyte is significantly reduced, and the electric conductivity is reduced.
【0045】本発明では、水熱電気分解反応温度は、1
20℃以上370℃以下の温度であることが好ましく、
140℃以上370℃以下の温度であることが更に好ま
しい。In the present invention, the hydrothermal electrolysis reaction temperature is 1
The temperature is preferably from 20 ° C to 370 ° C,
More preferably, the temperature is 140 ° C. or more and 370 ° C. or less.
【0046】本発明において、前記水媒体にはハロゲン
化物イオンが含まれることが好ましい。ハロゲン化物イ
オンは水熱電気分解反応において触媒として作用し、分
解反応はより効果的に進行する。なお、被処理気体中に
ハロゲン化有機物質が含まれる場合も同じ触媒効果が得
られる。In the present invention, the aqueous medium preferably contains a halide ion. The halide ions act as a catalyst in the hydrothermal electrolysis reaction, and the decomposition reaction proceeds more effectively. Note that the same catalytic effect can be obtained when a halogenated organic substance is contained in the gas to be treated.
【0047】かかるハロゲン化物イオンとしては、塩化
物イオン(Cl-、臭化物イオン(Br-)、ヨウ化物イ
オン(I-)、又は、これらの任意の組み合わせが挙げ
られ、塩化物イオン又は臭化物イオンがイオンが特に好
ましい。ハロゲン化物イオンを生成する塩が水媒体に溶
解していてもよい。また、塩化水素(HCl)、臭化水
素(HBr)、ヨウ化水素(HI)等の酸が水媒体に含
まれていてもよい。Examples of such a halide ion include chloride ion (Cl − , bromide ion (Br − ), iodide ion (I − ), and any combination thereof. Chloride ion or bromide ion is preferred. Particularly preferred are ions, which may be dissolved in an aqueous medium, and salts which form halide ions, and acids such as hydrogen chloride (HCl), hydrogen bromide (HBr), and hydrogen iodide (HI). May be included.
【0048】ハロゲン化物イオンを生成する塩は、無機
塩であっても、有機塩であってもよい。例えば、塩化水
素(HCl)、臭化水素(HBr)、ヨウ化水素(H
I)等の酸と、塩基とからなる塩が好ましく用いられ
る。無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム等のハロゲン化アルカリ金属;塩化カルシウム等
のハロゲン化アルカリ土類金属;塩化アンモニウム等の
ハロゲン化アンモニウム;トリス(エチレンジアミン)
コバルト(III)塩化物、トリス(2,2’−ビピリ
ジン)鉄(II)臭化物等の錯塩が挙げられる。また、
有機塩としては、塩化テトラエチルアンモニウム等のハ
ロゲン化テトラアルキルアンモニウムであってもよい。
更に、アミン類とハロゲン化水素との付加塩(例えば、
アニリン・塩化水素)等の付加塩であってもよい。な
お、地下水処理設備などにおける排ガスには、トリクロ
ロエチレン等の有機ハロゲン化物が含まれていることが
多い。The salt for generating a halide ion may be an inorganic salt or an organic salt. For example, hydrogen chloride (HCl), hydrogen bromide (HBr), hydrogen iodide (H
A salt comprising an acid such as I) and a base is preferably used. Examples of the inorganic salt include alkali metal halides such as sodium chloride and potassium chloride; alkaline earth metal halides such as calcium chloride; ammonium halides such as ammonium chloride; tris (ethylenediamine)
Complex salts such as cobalt (III) chloride and tris (2,2′-bipyridine) iron (II) bromide are exemplified. Also,
The organic salt may be a tetraalkylammonium halide such as tetraethylammonium chloride.
Further, addition salts of amines and hydrogen halide (for example,
An addition salt such as aniline / hydrogen chloride) may be used. In addition, the exhaust gas from the groundwater treatment equipment or the like often contains an organic halide such as trichloroethylene.
【0049】水媒体が、0.05ミリモル/リットル以
上のハロゲン化物イオンを含有することが好ましく、
0.5ミリモル/リットル以上のハロゲン化物イオンを
含有することが更に好ましく、5ミリモル/リットル以
上のハロゲン化物イオンを含有することが更になお好ま
しい。水媒体の電気分解により、ハロゲン化物イオンが
次亜ハロゲン酸を生成し、水媒体中の還元性物質を酸化
するからである。Preferably, the aqueous medium contains not less than 0.05 mmol / l of halide ions,
More preferably, it contains 0.5 mmol / l or more of halide ions, and even more preferably, 5 mmol / l or more of halide ions. This is because, by the electrolysis of the aqueous medium, the halide ions generate hypohalous acid and oxidize the reducing substance in the aqueous medium.
【0050】また、水媒体が、0.05ミリモル/リッ
トル以上の塩化物イオン(Cl-)を含有することが好
ましく、0.5ミリモル/リットル以上の塩化物イオン
を含有することが好ましく、5ミリモル/リットル以上
の塩化物イオンを含有することが更になお好ましい。The aqueous medium preferably contains not less than 0.05 mmol / l of chloride ion (Cl − ), more preferably not less than 0.5 mmol / l of chloride ion. It is even more preferred to contain more than mmol / l of chloride ions.
【0051】さらに、反応系に酸化剤を含ませると、陰
極においても活性酸素等が発生し、分解反応はより迅速
に進むことになるのでより好ましい。この酸化剤源とし
ては被処理気体中に含まれる酸素を用いることができ、
不足する場合においては外部から酸化剤を添加すること
により、水素の発生を抑制し、爆発性の混合ガスの形成
が避けられる。このような目的で外部から添加すること
のできる酸化剤としては、酸素ガス、オゾンガス、過酸
化水素、次亜ハロゲン酸が好ましく、酸素ガスが更に好
ましい。酸素ガスとしては、酸素ガスを含有する気体を
用いてもよく、例えば、空気が好適に用いられる。Further, when an oxidizing agent is included in the reaction system, active oxygen and the like are generated even at the cathode, and the decomposition reaction proceeds more quickly, which is more preferable. As the oxidant source, oxygen contained in the gas to be treated can be used,
In the case of a shortage, the generation of hydrogen is suppressed by adding an oxidizing agent from the outside, and the formation of an explosive mixed gas is avoided. As the oxidizing agent that can be added from the outside for such a purpose, oxygen gas, ozone gas, hydrogen peroxide, and hypohalous acid are preferable, and oxygen gas is more preferable. As the oxygen gas, a gas containing an oxygen gas may be used. For example, air is preferably used.
【0052】本発明において酸化剤を外部から添加する
場合には、添加する酸化剤の量は、被処理気体中に含ま
れている還元性物質を完全酸化するのに必要な量の0.
01から100倍の化学当量の範囲であることが好まし
い。酸化剤の添加量が、0.01化学当量未満の場合に
は、酸化剤をすべて電気的に発生させる必要があり、電
気代がかさばるのであまり好ましくない。一方、酸化剤
の添加量が100当量より多い場合には、必要以上の酸
化剤を加圧するために、無駄なエネルギーが消費される
ことになり、あまり好ましくない。In the case where the oxidizing agent is added from the outside in the present invention, the amount of the oxidizing agent to be added is set to a value which is equal to the amount required to completely oxidize the reducing substance contained in the gas to be treated.
It is preferably in the range of a chemical equivalent of 01 to 100 times. When the added amount of the oxidizing agent is less than 0.01 chemical equivalent, it is necessary to generate all the oxidizing agent electrically, which is not preferable because the electricity cost is large. On the other hand, when the added amount of the oxidizing agent is more than 100 equivalents, useless energy is consumed to pressurize the oxidizing agent more than necessary, which is not preferable.
【0053】また、処理対象となる気体が酸性である場
合において、水媒体にアルカリを添加することにより、
還元性物質を反応室の水媒体により溶解させることがで
き、還元性物質が効果的に水熱電気分解で分解処理され
る。逆に処理対象となる気体が塩基性である場合におい
ては、水媒体に酸を添加することにより還元性物質を水
媒体により溶解させることができ、還元性物質が効果的
に水熱電気分解で分解処理される。なお、本明細書にお
いて、気体が「酸性」又は「塩基性」という表現につい
ては、気体を水に溶解させた場合に、水がpH7以上に
なるものを「塩基性」の気体、pH7以下になるものを
「酸性」の気体と称する。When the gas to be treated is acidic, an alkali is added to the aqueous medium,
The reducing substance can be dissolved by the aqueous medium in the reaction chamber, and the reducing substance is effectively decomposed by hydrothermal electrolysis. Conversely, when the gas to be treated is basic, the reducing substance can be dissolved in the aqueous medium by adding an acid to the aqueous medium, and the reducing substance is effectively hydrothermally electrolyzed. Decomposed. In this specification, the term “acid” or “basic” refers to the term “acid” or “basic”. These are referred to as "acidic" gases.
【0054】さらに、曝気、蒸留、ストリッピング等の
方法で液体媒体にある還元性物質を気体に濃縮移転させ
ると、気体にあらかじめ含まれていなくとも本方法で還
元性物質を処理できる。これにより、本発明に係る方法
を利用して、還元性物質を含む液体媒体を処理すること
ができる。気体の比熱は水の比熱よりはるかに低いの
で、水熱反応条件まで気体を加熱する方が通常液体を加
熱するよりエネルギー的に有利である。したがって、還
元性物質を含む液体媒体を、そのまま水熱電気分解で処
理するよりも、上記のような手法で還元性物質を一旦気
体中に移転させた後に水熱電気分解で処理すれば、コス
ト的に有利な場合がある。これは、低分子量還元性物
質、揮発性還元性物質の場合、水溶液から簡単に気相に
移転できる場合などが特に挙げられる。なお、高分子量
物質など、容易に気相に移転できない還元性物質の場合
には、気相に移転させるのに膨大なエネルギーを要する
ために、この限りではない。Further, when the reducing substance in the liquid medium is concentrated and transferred to a gas by a method such as aeration, distillation, or stripping, the reducing substance can be treated by the present method even if it is not contained in the gas in advance. Thereby, the liquid medium containing the reducing substance can be treated using the method according to the present invention. Since the specific heat of a gas is much lower than the specific heat of water, heating a gas to hydrothermal reaction conditions is usually more energetically advantageous than heating a liquid. Therefore, rather than treating a liquid medium containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis as it is, if the reducing substance is once transferred to a gas by the above-described method and then treated by hydrothermal electrolysis, the cost is reduced. May be advantageous in some cases. This is particularly the case for low molecular weight reducing substances and volatile reducing substances, for example, when the substance can be easily transferred from the aqueous solution to the gas phase. In the case of a reducing substance that cannot be easily transferred to the gas phase, such as a high molecular weight substance, enormous energy is required to transfer to the gas phase.
【0055】本発明の第二の側面では、この水熱電気分
解による気体の処理方法が円滑に行われる装置が提供さ
れる。According to a second aspect of the present invention, there is provided an apparatus for smoothly performing a method for treating gas by hydrothermal electrolysis.
【0056】[0056]
【発明の実施の形態】本発明の水熱電気分解反応を、図
1を用いて説明する。図1は、本発明に係る水熱電気分
解反応を行うための水熱電気分解反応装置の概略図であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The hydrothermal electrolysis reaction of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a hydrothermal electrolysis reaction apparatus for performing a hydrothermal electrolysis reaction according to the present invention.
【0057】水熱電気分解反応装置は、水熱反応の圧力
に耐えることができる反応器10を有し、反応器10
は、水媒体47を保持できる本体12とふた14とを有
する。本体12の上部には、フランジ13が設けられて
いる。本体12のフランジ13と、ふた14の端部とは
図示されていない締結具、例えば、ボルトとナットによ
り固定することができる。反応器10としては、例え
ば、オートクレーブを用いることができる。反応器10
は、水熱反応の圧力に耐えて、密閉空間を形成しうる。The hydrothermal electrolysis reactor has a reactor 10 capable of withstanding the pressure of the hydrothermal reaction.
Has a body 12 and a lid 14 that can hold an aqueous medium 47. A flange 13 is provided on an upper portion of the main body 12. The flange 13 of the main body 12 and the end of the lid 14 can be fixed by fasteners not shown, for example, bolts and nuts. As the reactor 10, for example, an autoclave can be used. Reactor 10
Can withstand the pressure of the hydrothermal reaction and form a closed space.
【0058】反応器10の内部には、電気分解をするた
めの一対の電極が設けられている。反応器10の本体1
2が金属製の内壁12sを有し、この内壁が、陰極とし
て作用することができる。例えば、図1に示すように、
本体12全体が金属製であってもよい。この場合には、
本体12の内壁12sの腐食を防止することができる。
本体12とは別個に陰極を設けた場合には、水熱反応の
高温、高圧下では、本体12の内壁12sが、ハロゲン
化物イオン、例えば、塩化物イオンにより腐食を受けや
すくなる。The inside of the reactor 10 is provided with a pair of electrodes for electrolysis. Main body 1 of reactor 10
2 has a metal inner wall 12s, which can act as a cathode. For example, as shown in FIG.
The entire body 12 may be made of metal. In this case,
Corrosion of the inner wall 12s of the main body 12 can be prevented.
When a cathode is provided separately from the main body 12, the inner wall 12s of the main body 12 is susceptible to corrosion by halide ions, for example, chloride ions under high temperature and high pressure of hydrothermal reaction.
【0059】本体12としては、例えば、ハステロイ、
インコネル、インコロイ等のニッケル基合金;チタン基
合金;炭素鋼、ステンレス鋼等の鋼を用いることができ
る。ただし、本体12の内壁12sが、白金等の金属か
らなる被覆層で被覆され、かかる被覆層が陰極として作
用してもよい。As the main body 12, for example, Hastelloy,
Nickel-based alloys such as Inconel and Incoloy; titanium-based alloys; steels such as carbon steel and stainless steel can be used. However, the inner wall 12s of the main body 12 may be coated with a coating layer made of a metal such as platinum, and the coating layer may function as a cathode.
【0060】また、反応器10の本体12の内部に陽極
22が設けられている。陽極の形状には、原則として、
制限はない。本発明では、陽極と陰極との距離が均等で
あることが好ましい。この距離にばらつきがある場合に
は、距離が短い部分に局部的に過大な電流が流れ、その
部分の陽極の劣化が促進されるからである。本発明で
は、本体12の内壁12sが、円筒形状を有することが
好ましい。また、陽極22の外側面22sも円筒形状を
有し、陽極22の中心軸が本体12の内壁12の中心軸
と実質的に一致することが好ましい。Further, an anode 22 is provided inside the main body 12 of the reactor 10. The shape of the anode, in principle,
No restrictions. In the present invention, the distance between the anode and the cathode is preferably equal. This is because, if the distance varies, an excessively large current flows locally in a portion where the distance is short, and deterioration of the anode in that portion is promoted. In the present invention, it is preferable that the inner wall 12s of the main body 12 has a cylindrical shape. Further, it is preferable that the outer surface 22 s of the anode 22 also has a cylindrical shape, and the central axis of the anode 22 substantially coincides with the central axis of the inner wall 12 of the main body 12.
【0061】また、陽極22は、メッシュ又は網を円筒
形状に形成したものでもよいし、板を円筒形状に形成し
たものでもよい。陽極として作用しうる電極が表面を有
し、この表面が、ルテニウム、イリジウム、白金、パラ
ジウム、ロジウム、錫若しくはこれらの酸化物又はフェ
ライトを有することが好ましい。例えば、電極そのもの
がこれらの物質で構成されていてもよい。あるいは、電
極の基材の表面がこれらの物質で被覆されていてもよ
い。The anode 22 may have a mesh or net formed in a cylindrical shape, or may have a plate formed in a cylindrical shape. It is preferable that the electrode capable of acting as an anode has a surface, and this surface contains ruthenium, iridium, platinum, palladium, rhodium, tin, or an oxide or ferrite thereof. For example, the electrodes themselves may be made of these substances. Alternatively, the surface of the electrode substrate may be coated with these substances.
【0062】ルテニウム、イリジウム、白金、パラジウ
ム、ロジウム、錫は、金属元素そのものであってもよい
し、酸化物であってもよい。また、これらの金属の合金
も好適に用いられる。合金としては、例えば、白金−イ
リジウム、ルテニウム−錫、ルテニウム−チタンなどが
挙げられる。上記した金属等は、耐食性に優れており、
陽極として用いる場合に優れた不溶性を示し、且つ塩素
ガス等のハロゲン分子の発生効率が高い。塩素発生用の
電極としては、特に、パラジウム、ルテニウム、白金と
イリジウムとの合金を主成分とするものが好ましい。Ruthenium, iridium, platinum, palladium, rhodium and tin may be metal elements themselves or oxides. Also, alloys of these metals are suitably used. Examples of the alloy include platinum-iridium, ruthenium-tin, ruthenium-titanium and the like. The above metals and the like are excellent in corrosion resistance,
When used as an anode, it exhibits excellent insolubility and has a high generation efficiency of halogen molecules such as chlorine gas. As the electrode for generating chlorine, an electrode mainly composed of palladium, ruthenium, or an alloy of platinum and iridium is particularly preferable.
【0063】直流電源24の正極端子26及び負極端子
27は、それぞれ、ライン28、29を介して、陽極2
2及び陰極12sに接続される。陽極に通電するための
ライン28は、反応器10を貫き、ライン28は、反応
器10と絶縁部材16により絶縁されている。本体12
及びふた14が金属製の場合には、ライン29は本体1
2又はふた14に接続されていればよい。なお、直流電
源として、例えば、ダイオード、コンデンサ、抵抗器等
を具備する全波整流器を使用して、交流電流を直流電流
に変換してもよい。The positive terminal 26 and the negative terminal 27 of the DC power source 24 are connected to the anode 2 via lines 28 and 29, respectively.
2 and the cathode 12s. A line 28 for supplying electricity to the anode passes through the reactor 10, and the line 28 is insulated from the reactor 10 by the insulating member 16. Body 12
And if the lid 14 is made of metal, the line 29 is
2 or lid 14 only needs to be connected. Note that, as a DC power supply, for example, a full-wave rectifier including a diode, a capacitor, a resistor, and the like may be used to convert an AC current into a DC current.
【0064】反応器10の内部、好ましくは底部には、
混合ノズル125が配置され、このノズルを通して、被
処理気体及び(好ましい態様においては)酸化剤空気が
反応器中に導入される。Inside the reactor 10, preferably at the bottom,
A mixing nozzle 125 is arranged through which the gas to be treated and (in a preferred embodiment) oxidant air are introduced into the reactor.
【0065】反応器10は、加熱装置30で加熱され
る。加熱装置は、例えば、電気ヒーターであってもよ
い。また、シリコーンオイル等の浴を用いても良い。ま
た、反応器が塔になっている場合には、バーナー等で反
応器の外側を加熱してもよい。The reactor 10 is heated by the heating device 30. The heating device may be, for example, an electric heater. Further, a bath of silicone oil or the like may be used. When the reactor is a tower, the outside of the reactor may be heated by a burner or the like.
【0066】水熱電気分解装置は、水媒体47の温度を
測定するための熱電対32を有することが好ましい。熱
電対としては、例えば、クロメル−アルメル合金、白金
合金を用いることができる。図1では、反応器10のふ
た14には、絶縁部材18が設けられ、熱電対32が絶
縁部材18を貫通している。なお、絶縁部材18が設け
られず、熱電対32がふた14を直接貫通してもよい。
また、熱電対32の値に基づいて、加熱装置32を制御
するための温度制御機構が設けられてもよい。The hydrothermal electrolyzer preferably has a thermocouple 32 for measuring the temperature of the aqueous medium 47. As the thermocouple, for example, a chromel-alumel alloy or a platinum alloy can be used. In FIG. 1, an insulating member 18 is provided on the lid 14 of the reactor 10, and a thermocouple 32 penetrates the insulating member 18. Note that the thermocouple 32 may directly penetrate the lid 14 without providing the insulating member 18.
Further, a temperature control mechanism for controlling the heating device 32 based on the value of the thermocouple 32 may be provided.
【0067】水媒体47は、攪拌装置、例えばインペラ
ー39で攪拌されることが好ましい。インペラー39
は、例えば、反応器10の中心軸に合致して回転軸を有
しても良い。The aqueous medium 47 is preferably stirred by a stirring device, for example, an impeller 39. Impeller 39
May have, for example, a rotation axis coinciding with the central axis of the reactor 10.
【0068】また、水熱電気分解反応器10は、処理済
み気体の排出ラインを有する。排出ラインは、ふた14
に形成された貫通孔14aにより、反応器10の内部に
連通する。The hydrothermal electrolysis reactor 10 has a discharge line for the treated gas. The discharge line has a lid 14
The inside of the reactor 10 is communicated with the through hole 14a formed in the reactor 10.
【0069】次に、図1の水熱電気分解装置を用いる水
熱電気分解方法を説明する。水媒体を含む反応器10
を、加熱装置30により所定の温度まで加熱する。この
際、熱電対32により、反応器10の内部温度をモニタ
ーすることが好ましい。所定の温度に達した後、直流電
源24より、陽極22及び陰極として作用する反応器1
0の本体12に通電しながら、ノズル125を通して、
還元性物質を含む被処理気体を導入する。この際、反応
器10内は加圧状態に保持される。また、被処理気体と
合わせて酸化剤空気を導入することが好ましい。Next, a hydrothermal electrolysis method using the hydrothermal electrolysis apparatus shown in FIG. 1 will be described. Reactor 10 containing aqueous medium
Is heated to a predetermined temperature by the heating device 30. At this time, it is preferable to monitor the internal temperature of the reactor 10 using the thermocouple 32. After reaching a predetermined temperature, the DC power supply 24 causes the reactor 1 to act as the anode 22 and the cathode.
Through the nozzle 125 while energizing the main body 12
A gas to be treated containing a reducing substance is introduced. At this time, the inside of the reactor 10 is maintained in a pressurized state. Further, it is preferable to introduce oxidant air together with the gas to be treated.
【0070】反応器10内が加圧状態に保持されている
ため、ノズル125から排出される被処理気体及び空気
は数ミリ〜数十μの細かい気泡になっているが、インペ
ラー39の高速回転によるせん断力によって、更に微細
化および混合攪拌される。インペラーの形状としては遠
心式ポンプの形状のものでも良い。このインペラーの回
転数としては50rpm〜1万rpmの範囲にして置く
ことが好ましい。50rpm以下であると気泡の微細化
及び気体と空気の混合が円滑に進まなくなる。また1万
rpm以上であると、渦の発生、回転部の摩耗、軸受け
の摩擦熱等が発生する問題が生じ、ハード的に無理が生
じてくる。本発明においてインペラーの回転には攪拌棒
をダイレクトドライブで回転させてもよいが、高温高圧
のシール問題を考慮すると図1に示すようにモーター5
2により駆動させるマグネットドライブ方式の方が好ま
しい。このインペラーは、気泡の微細化、混合攪拌以外
に、遠心力により気体を挿入電極22と反応器の間に押
し出す働きを兼ねる。微細化された気体の気泡からは、
気体に含まれている還元性物質が水媒体に移りやすくな
り、悪臭成分等の溶解性が増すことになる。また気体が
酸性である場合、水媒体のpHをアルカリにしておくこ
とにより、さらにこの悪臭成分等の還元性物質が水媒体
に溶解する。逆に気体がアルカリである場合において
は、水媒体を酸性にしておくことが好ましい。空気の気
泡も微細化されることにより、酸素が水媒体に溶解しや
すくなる。これらの還元性物質、酸素が溶解した水媒体
は、気泡と共に挿入電極22と反応器内壁12sの間を
上昇していく。水に溶解された還元性物質は陽極である
挿入電極22と陰極である反応器内壁22sの間を通過
して、電気分解される。陽極においては、ハロゲン素イ
オン等が電気化学的に発生期状態で生成され、水媒体に
溶解している還元性物質を無機化する。その一方、陰極
の方では溶存酸素が活性酸素等に変換され、この活性酸
素が還元物質を無機化する。また、完全に還元性物質は
水媒体に溶解されていなくとも、気泡内の一部の還元性
物質は直接これらの電気的に発生した酸化剤と反応し
て、気泡内で酸化分解が進むこともあり得る。いずれに
しても気泡は微細の方が分解反応は効果的に進むことに
なる。Since the inside of the reactor 10 is kept in a pressurized state, the gas to be treated and the air discharged from the nozzle 125 are fine bubbles of several millimeters to several tens of micrometers. Is further refined and mixed and stirred by the shearing force of The shape of the impeller may be a centrifugal pump. It is preferable that the rotation speed of the impeller is set in a range of 50 rpm to 10,000 rpm. If the rotation speed is 50 rpm or less, the fineness of the bubbles and the mixing of gas and air do not proceed smoothly. On the other hand, if the rotation speed is 10,000 rpm or more, problems such as generation of vortex, abrasion of the rotating part, frictional heat of the bearing, and the like occur, and the hardware becomes unreasonable. In the present invention, the impeller may be rotated by a direct drive for the rotation of the impeller. However, considering the sealing problem of high temperature and high pressure, as shown in FIG.
The magnet drive system driven by 2 is more preferable. This impeller also has a function of pushing out gas between the insertion electrode 22 and the reactor by centrifugal force, in addition to miniaturization of bubbles and mixing and stirring. From the micronized gas bubbles,
The reducing substance contained in the gas is easily transferred to the aqueous medium, and the solubility of malodorous components and the like is increased. When the gas is acidic, the reducing substance such as the malodorous component is further dissolved in the aqueous medium by keeping the pH of the aqueous medium alkaline. Conversely, when the gas is alkaline, it is preferable to make the aqueous medium acidic. By making air bubbles finer, oxygen is easily dissolved in the aqueous medium. The aqueous medium in which these reducing substances and oxygen are dissolved rises between the insertion electrode 22 and the inner wall 12s of the reactor together with the bubbles. The reducing substance dissolved in water passes between the insertion electrode 22 as the anode and the inner wall 22s of the reactor as the cathode, and is electrolyzed. At the anode, halide ions and the like are electrochemically generated in a nascent state, and mineralize the reducing substance dissolved in the aqueous medium. On the other hand, on the cathode side, dissolved oxygen is converted into active oxygen or the like, and this active oxygen mineralizes the reducing substance. Even if the reducing substances are not completely dissolved in the aqueous medium, some of the reducing substances in the bubbles react directly with these electrically generated oxidizing agents, and oxidative decomposition proceeds in the bubbles. It is possible. In any case, the finer the bubbles, the more effectively the decomposition reaction proceeds.
【0071】処理された気体は空気と共に、排出口14
aを通して排出される。直流電源24は、電圧を一定と
するよりも、電流を一定とする方が好ましい。水媒体の
電気分解が進行するにつれて、様々な要因により水媒体
の抵抗が変化する。電流を一定とした場合の方が、生成
するガス量等の制御が容易になるからである。また、一
定の電流を通電するのに必要な電圧をモニターすること
により、反応器の内部でのスケールの付着を把握するこ
とができる。The treated gas is supplied to the outlet 14 together with air.
is discharged through a. The DC power supply 24 preferably has a constant current rather than a constant voltage. As the electrolysis of the aqueous medium proceeds, the resistance of the aqueous medium changes due to various factors. This is because the control of the amount of generated gas and the like is easier when the current is constant. Also, by monitoring the voltage required to supply a constant current, it is possible to grasp the adhesion of the scale inside the reactor.
【0072】本発明の方法では、陽極の電流密度は、
0.1mA/dm2〜500A/dm2であることが好ま
しい。電流密度が500A/dm2より高い場合には、
陽極の表面が剥離したり、溶出し易くなることがある。
一方、電流密度が0.1mA/dm2より低い場合に
は、陽極の面積を大きくする必要があり、装置が大型化
する。電流密度は、10mA/dm2〜100A/dm2
であることが更に好ましく、100mA/dm2〜50
A/dm2であることが更になお好ましい。なお、陽極
の新材料が開発された場合には、陽極の電流密度を更に
高くすることもできる。In the method of the present invention, the current density at the anode is
It is preferably from 0.1 mA / dm 2 to 500 A / dm 2 . If the current density is higher than 500 A / dm 2 ,
The surface of the anode may peel off or elute easily.
On the other hand, if the current density is lower than 0.1 mA / dm 2 , it is necessary to increase the area of the anode, and the device becomes larger. The current density is 10 mA / dm 2 to 100 A / dm 2
And more preferably 100 mA / dm 2 to 50
Even more preferably, it is A / dm 2 . When a new material for the anode is developed, the current density of the anode can be further increased.
【0073】次に、本発明の水熱電気分解を、自動制御
下で行う方法について説明する。図2は、本発明の水熱
電気分解を自動制御下で行うことのできる装置である。
図2にに示される装置は処理対象となる気体が少量であ
る場合に特に有効である。有効処理量の目安としては5
0L/min以下である。後述するが本発明において50L/m
in以上であれば図3に示す形態の装置を用いる方が好ま
しい。Next, a method for performing the hydrothermal electrolysis of the present invention under automatic control will be described. FIG. 2 shows an apparatus capable of performing the hydrothermal electrolysis of the present invention under automatic control.
The apparatus shown in FIG. 2 is particularly effective when the amount of gas to be treated is small. As a guide for effective throughput, 5
It is 0 L / min or less. As described below, in the present invention, 50 L / m
If it is not less than in, it is preferable to use the apparatus of the form shown in FIG.
【0074】本発明において反応媒体となる水媒体は調
整タンク167であらかじめ調整される。調整タンク1
67には、水や添加されるハロゲン化物、或いは必要に
よって用いられるpH調整用の酸、アルカリなどが、ラ
イン160、161、162を通して導入される。水媒
体の水質は特に限定するものではなく、市水、工業用
水、水熱電気分解処理水等をもちいてもよい。水媒体は
まずハロゲンイオン濃度が5mg/L〜20wt%の範囲にな
るように調整することが好ましい。さらに処理対象とな
る気体の性質をあらかじめ把握しておいて、水媒体のp
H調整をタンク167で行っておくことが好ましい。処
理する気体が酸性ガスである場合においては調整タンク
167の水媒体のpHをアルカリを添加することによっ
て7.5〜13の範囲に調整して置くことが好ましい。
処理する気体がアルカリ性である場合においては調整タ
ンク167の水媒体のpHを酸を添加することによって
1〜6.5の範囲に調整して置くことが好ましい。調整
された水媒体は流路170を介して高圧ポンプ171へ
吸引される。高圧ポンプ171で水媒体は、反応圧力よ
り約3MPa高い圧力まで加圧される。この圧力の調整
は、圧力調節機176で行われる。すなわち高圧ポンプ
171の加圧により圧力が反応圧力+3MPa以上にな
るとバルブ178が開の方向へ移行し、圧力を下げる働
きを行う。このようにしてポンプの排出側の圧力は常に
一定にされる。高圧ポンプ171は液体を加圧するた
め、気体を封入したアクムレーター174を設けること
により、ポンプの圧力変動を吸収することが可能であ
り、バルブ178で円滑な圧力制御が可能となる。な
お、このポンプの排出側を一定の圧力にしておく必要性
は流量調節計180が円滑に作動するためである。本発
明において、流量調節計のセンサーとしては、オリフィ
ス式またはマスフロコントローラーで使用される熱伝導
式のいずれでも使用可能であるが、通常流量センサーが
設置されている流路を、一定の圧力に維持しておかない
と誤数値を示すことがある。流量調節計180は流量調
節バルブ181を作動させ、所定の流量で流路182に
水媒体を流通させる。なお、流路182においての圧力
は反応圧力となる。水媒体は反応器の上部に挿入され、
反応器内の水媒体と混合される。In the present invention, the aqueous medium serving as the reaction medium is adjusted in advance in the adjusting tank 167. Adjustment tank 1
Water, an added halide, or an acid or alkali for adjusting pH, which is used as necessary, are introduced into the line 67 through lines 160, 161, and 162. The water quality of the aqueous medium is not particularly limited, and city water, industrial water, hydrothermal electrolyzed water, or the like may be used. Preferably, the aqueous medium is first adjusted so that the halogen ion concentration is in the range of 5 mg / L to 20 wt%. Furthermore, the properties of the gas to be treated should be grasped in advance, and p
It is preferable that the H adjustment be performed in the tank 167. When the gas to be treated is an acidic gas, it is preferable to adjust the pH of the aqueous medium in the adjusting tank 167 to a range of 7.5 to 13 by adding an alkali.
When the gas to be treated is alkaline, it is preferable to adjust the pH of the aqueous medium in the adjustment tank 167 to a range of 1 to 6.5 by adding an acid. The adjusted aqueous medium is sucked into the high-pressure pump 171 via the channel 170. The aqueous medium is pressurized by the high-pressure pump 171 to a pressure approximately 3 MPa higher than the reaction pressure. This pressure adjustment is performed by the pressure regulator 176. That is, when the pressure becomes equal to or higher than the reaction pressure +3 MPa due to the pressurization of the high-pressure pump 171, the valve 178 shifts to the opening direction, and acts to reduce the pressure. In this way, the pressure on the discharge side of the pump is always kept constant. Since the high-pressure pump 171 pressurizes the liquid, by providing an accumulator 174 filled with a gas, it is possible to absorb the pressure fluctuation of the pump, and the valve 178 enables smooth pressure control. The reason why the discharge side of the pump needs to be kept at a constant pressure is that the flow controller 180 operates smoothly. In the present invention, as the sensor of the flow controller, any one of an orifice type and a heat conduction type used in a mass flow controller can be used. If not maintained, incorrect values may be shown. The flow controller 180 operates the flow control valve 181 to flow the aqueous medium through the flow path 182 at a predetermined flow rate. Note that the pressure in the flow path 182 is a reaction pressure. The aqueous medium is inserted at the top of the reactor,
It is mixed with the aqueous medium in the reactor.
【0075】その一方、還元性物質を含む気体は流路1
00より本発明に取り込まれる。気体はコンプレッサー
103において反応圧力より高い圧力まで加圧され、ア
クムレーター105に一次保留される。アクムレーター
105には圧力センサーが装備されており、アクムレー
ター内の圧力が約反応圧力+1Mpa以下になると、コ
ンプレッサー103が作動し、反応圧力+3Mpaにな
ると停止する制御をかけておくことが好ましい。常にア
クムレーター105の圧力を反応圧力+1MPa〜反応
圧力+3MPaの範囲になるように自動制御することが
好ましい。気体は、さらに流路107を介してバルブ1
08において反応圧力+0.5Mpa程度に減圧され
る。この減圧バルブ108は二次圧調整バルブである。
二次圧調整バルブとしては、ばね式または図1に示して
あるように圧力センサー110を設けて空気稼動制御バ
ルブ方式でもよい。いずれの方法にしてもバルブ112
の一次側が常に一定圧力になるようにすることが好まし
い。流路109において一定圧に維持されている気体は
流量調整バルブ112の作動で所定が流量反応器内に挿
入される。流量調節計111のセンサーとしてはオリフ
ィス式でもよいし、マスフローコントローラーでもよ
い。本発明において特に流量制御方式は限定されるもの
ではないが、一定の所定流量が反応器挿入されるように
制御を行うことが好ましい。一定の流量で反応器に挿入
しないと、反応器に挿入される還元性物質挿入量が変動
し、反応器から未分解の還元性物質が排出されることも
有り得る。流量調節バルブを流通する気体は熱交換器1
14で予熱され、混合ノズル125に挿入される。On the other hand, the gas containing the reducing substance is
00 to the present invention. The gas is pressurized to a pressure higher than the reaction pressure in the compressor 103 and temporarily stored in the accumulator 105. The accumulator 105 is equipped with a pressure sensor, and it is preferable to control the compressor 103 to operate when the pressure in the accumulator becomes equal to or less than the reaction pressure +1 Mpa, and to stop when the pressure in the accumulator becomes the reaction pressure +3 Mpa. It is preferable to automatically control the pressure of the accumulator 105 so that it is always in the range of the reaction pressure + 1 MPa to the reaction pressure + 3 MPa. The gas is further supplied to the valve 1 through the flow path 107.
At 08, the pressure is reduced to about 0.5 Mpa as the reaction pressure. This pressure reducing valve 108 is a secondary pressure adjusting valve.
The secondary pressure adjusting valve may be a spring type or an air operation control valve type provided with a pressure sensor 110 as shown in FIG. Either way, the valve 112
It is preferable that the primary side is always at a constant pressure. A predetermined amount of gas maintained at a constant pressure in the flow path 109 is inserted into the flow reactor by operating the flow control valve 112. The sensor of the flow controller 111 may be an orifice type or a mass flow controller. In the present invention, the flow control method is not particularly limited, but it is preferable to perform control so that a constant predetermined flow is inserted into the reactor. If not inserted into the reactor at a constant flow rate, the amount of reductant inserted into the reactor fluctuates and unresolved reductant may be discharged from the reactor. The gas flowing through the flow control valve is the heat exchanger 1
Preheated at 14 and inserted into mixing nozzle 125.
【0076】混合ノズル125では酸化剤を含む空気と
混合され、反応器40に挿入される。酸化剤として用い
る空気は流路130から取り込まれる。ついでコンプレ
ッサー131で反応圧力より、約3MPa高い圧力まで
加圧される。加圧された空気は圧力調節計134装備の
アクムレーター133に一次貯蔵される。アクムレータ
ー133には圧力センサーが装備されており、アクムレ
ーター内の圧力が約反応圧力+1Mpa以下になると、
コンプレッサー131が作動し、反応圧力+3Mpaに
なると停止する制御をかけておくことが好ましい。常に
アクムレーター133の圧力を反応圧力+1MPa〜反
応圧力+3MPaの範囲になるように自動制御すること
が好ましい。加圧空気は、さらにバルブ135において
反応圧力+0.5Mpa程度に減圧される。この減圧バ
ルブ135は二次圧調整バルブである。二次圧調整バル
ブとしては、ばね式または図1に示してあるように圧力
センサー137を設けて空気稼動制御バルブ方式でもよ
い。いずれの方法にしてもバルブ139の一次側が常に
一定圧力になるようにすることが好ましい。流路135
において一定圧に維持されている気体は流量調整バルブ
139の作動で所定流量反応器内に挿入される。流量調
節計138のセンサーとしてはオリフィス式でもよい
し、マスフローコントローラーでもよい。本発明におい
て特に流量制御方式は限定されるものではないが、一定
の所定空気流量が反応器挿入されるように制御を行うこ
とが好ましい。一定の流量で反応器に挿入されないと、
酸化剤が不足する場合も想定され、反応器から未分解の
還元性物質が排出されることも有り得る。さらに、水熱
電解反応器で酸化剤が不足すると、陰極となっている反
応器胴の内壁から水素の発生が活発化し、爆発性ガスの
形成の問題が想定される。このように、酸化剤である空
気は制御された流量を反応器に挿入することが重要であ
る。この流量を測定するのには流量調節計138が設置
されている流路136の圧力を常に一定に保持しておく
ことが重要である。流量調節バルブを流通した気体は熱
交換器141で予熱され、混合ノズル125に挿入され
る。In the mixing nozzle 125, the air is mixed with air containing an oxidizing agent and inserted into the reactor 40. Air used as an oxidant is taken in from the channel 130. Then, it is pressurized by the compressor 131 to a pressure approximately 3 MPa higher than the reaction pressure. The pressurized air is temporarily stored in an accumulator 133 equipped with a pressure controller 134. The accumulator 133 is equipped with a pressure sensor, and when the pressure in the accumulator becomes about reaction pressure +1 Mpa or less,
It is preferable to control the compressor 131 to operate and stop when the reaction pressure reaches +3 MPa. It is preferable that the pressure of the accumulator 133 is always automatically controlled so as to be in the range of the reaction pressure +1 MPa to the reaction pressure +3 MPa. The pressurized air is further reduced in the valve 135 to a reaction pressure of about +0.5 Mpa. The pressure reducing valve 135 is a secondary pressure adjusting valve. The secondary pressure adjusting valve may be a spring type or an air operation control valve type provided with a pressure sensor 137 as shown in FIG. In any case, it is preferable that the primary side of the valve 139 is always kept at a constant pressure. Channel 135
The gas maintained at a constant pressure is inserted into the predetermined flow rate reactor by the operation of the flow rate control valve 139. The sensor of the flow controller 138 may be an orifice type or a mass flow controller. In the present invention, the flow control method is not particularly limited, but it is preferable to perform control such that a constant predetermined air flow is inserted into the reactor. If it is not inserted into the reactor at a certain flow rate,
In some cases, the oxidizing agent may be insufficient, and unresolved reducing substances may be discharged from the reactor. Further, when the oxidizing agent is insufficient in the hydrothermal electrolysis reactor, generation of hydrogen is activated from the inner wall of the reactor body serving as a cathode, which may cause a problem of formation of explosive gas. Thus, it is important to insert a controlled flow rate of the oxidant air into the reactor. In order to measure this flow rate, it is important to always keep the pressure in the flow path 136 in which the flow controller 138 is installed constant. The gas flowing through the flow control valve is preheated by the heat exchanger 141 and inserted into the mixing nozzle 125.
【0077】水熱電気分解反応器中での気体、空気、水
媒体の流れ及び反応については、上記において図1を参
照して説明したものと同様である。なお、図2に示す態
様の装置において、気体の流量が50NL/min以上
であると、電極間に空隙率が高くなり、結果的に電極間
の電気抵抗が高くなり、所定の電流を通電させるのに電
圧が著しく高くなる問題が生じる。従って、図2に示す
態様の装置は、処理する気体の流量が50NL/min
以下の場合に経済的である。なお、水媒体は反応媒体、
ハロゲン素イオンは触媒として作用するため、実質的な
水媒体の消費量は非常に少ない。どちらかいうと、還元
性物質の酸化反応により水と、炭酸ガス等が発生するた
め、水は反応器の中で増える傾向にある。なお、水媒体
のpH等は還元性物質が溶解するまたは電解反応が進行
するのに伴い変化していくので、少量抜き取りを行い、
新しい水媒体を反応器に供給することが好ましい。水媒
体の抜き出しは反応器の下部に設けてある流路241か
ら行う。この抜き取りの流量は液面制御216で行う。
すなわち、反応器内の液面が高くなってくると、液位調
節計がバルブ243を開に方向に作動し、適量反応器か
ら水媒体を抜き出す。なお、高温の水媒体が直接バルブ
243に接すると、バルブのシール部分の耐熱の問題が
あり、もれなどが生じる場合があり、図2に示す冷却器
242をバルブ243の手前に設けることが好ましい。
なお、抜き取る流量は少ないので242の冷却器は空冷
で十分である。補充する水媒体は反応器の上部部分に挿
入され、挿入電極と反応器壁を上昇してきた水媒体と混
合して挿入電極の41の中側を下流に進む。このため挿
入電極の形状として円筒状のものが好ましい。従って、
水媒体の反応器内での流れとして、電極の外側において
上昇し、電極の中側において沈降する流れが形成され
る。この流れをより活発化させるのに攪拌棒41に羽を
つけるのも有効である。インペラー39に工夫をしてこ
の電極内沈降速度を加速させるのも有効な手法である。The flow and reaction of gas, air and aqueous medium in the hydrothermal electrolysis reactor are the same as those described above with reference to FIG. In the apparatus of the embodiment shown in FIG. 2, if the gas flow rate is 50 NL / min or more, the porosity between the electrodes increases, and as a result, the electrical resistance between the electrodes increases, and a predetermined current is applied. However, there is a problem that the voltage is significantly increased. Therefore, in the apparatus of the embodiment shown in FIG. 2, the flow rate of the gas to be processed is 50 NL / min.
It is economical if: The aqueous medium is a reaction medium,
Since the halide ions act as a catalyst, the substantial consumption of the aqueous medium is very low. Either way, water and carbon dioxide gas are generated by the oxidation reaction of the reducing substance, so that water tends to increase in the reactor. In addition, since the pH of the aqueous medium changes as the reducing substance is dissolved or the electrolytic reaction progresses, a small amount is extracted,
Preferably, a fresh aqueous medium is supplied to the reactor. The extraction of the aqueous medium is performed from a flow path 241 provided at the lower part of the reactor. The flow rate of this extraction is performed by the liquid level control 216.
That is, when the liquid level in the reactor rises, the liquid level controller operates in a direction to open the valve 243 and draws an appropriate amount of the aqueous medium from the reactor. Note that if a high-temperature aqueous medium directly contacts the valve 243, there is a problem of heat resistance of the seal portion of the valve, and leakage may occur. Therefore, the cooler 242 shown in FIG. preferable.
In addition, since the flow rate withdrawn is small, air cooling of the cooler 242 is sufficient. The aqueous medium to be replenished is inserted into the upper part of the reactor and mixes with the insertion electrode and the aqueous medium that has risen up the reactor wall and travels downstream through the inside 41 of the insertion electrode. For this reason, the shape of the insertion electrode is preferably cylindrical. Therefore,
As a flow of the aqueous medium in the reactor, a flow is formed that rises outside the electrode and sinks inside the electrode. It is also effective to attach a wing to the stirring rod 41 to further activate this flow. It is also effective to devise the impeller 39 to accelerate the sedimentation velocity in the electrode.
【0078】処理された気体は空気と共には流路220
から取り出される。なお、この処理気体は高温になって
いるため、熱交換器114及び141で冷却される。冷
却された処理気体はついで減圧バルブ224を解して気
液分離器に挿入される。減圧バルブ224の一次側まで
反応圧力である。減圧バルブ224は圧力調節計223
で制御される。圧力調節計223が反応圧力を決定す
る。通常、反応温度の飽和蒸気圧より0.01〜5Mp
a高めの圧力数値にこの圧力調節計223を設定して置
くことが好ましい。0.01MPa以下であると、反応
系に小さな圧力変動がおきると、反応器40内の水媒体
が蒸発し、大量の水蒸気が流路220に入り込み、反応
器のから炊き現象などが起こる。から炊き現象が起こる
と反応器の中、電極などに還元性物質の付着、塩類の付
着、スケーリングの発生などが起こり、安定的な連続運
転が阻害される。また、飽和蒸気圧より5MPa以上で
運転すると、必要以上の圧力を維持するための装置設計
が要求され、装置製作のコストが高くなる問題が生じ
る。The treated gas is supplied to the flow path 220 together with air.
Taken out of Since the processing gas has a high temperature, it is cooled by the heat exchangers 114 and 141. The cooled processing gas is then inserted into the gas-liquid separator through the pressure reducing valve 224. The reaction pressure is up to the primary side of the pressure reducing valve 224. The pressure reducing valve 224 is a pressure controller 223
Is controlled by A pressure controller 223 determines the reaction pressure. Usually, 0.01 to 5 Mp from the saturated vapor pressure at the reaction temperature.
It is preferable to set the pressure controller 223 at a higher pressure value. When the pressure is 0.01 MPa or less, when a small pressure fluctuation occurs in the reaction system, the aqueous medium in the reactor 40 evaporates, a large amount of steam enters the flow path 220, and a phenomenon such as cooking from the reactor occurs. When the cooking phenomenon occurs, the attachment of reducing substances, the attachment of salts, the occurrence of scaling, etc., occur in the reactor, electrodes, etc., thereby hindering stable continuous operation. In addition, if the operation is performed at 5 MPa or more than the saturated vapor pressure, a device design for maintaining the pressure more than necessary is required, and there is a problem that the cost of manufacturing the device is increased.
【0079】気液分離器挿入された気体はデミスターを
通過し、圧力調整バルブ231を介して大気放流され
る。流路220から排出される処理気体は反応温度と平
行になる少量の水蒸気が含まれているのでここではデミ
スターを通過させて水分をおとすことが好ましい。な
お、気液分離器の圧力は圧力調節器230を用いて、常
圧より0.001Mpa〜1MPa高い範囲に調整して
おくことが好ましい。凝縮した水、または流路241か
ら取り出した水媒体の気液分離からの抜き出しは、液面
制御で行われ、バルブ228から取り出される。バルブ
228は多少の圧力損失を伴うので気液分離器を若干加
圧しておいた方が円滑に水媒体の抜き出しが行える。バ
ルブ231を通過した処理気体は酸素濃度調節計232
で酸素濃度が読み取られ、空気流量調節計138の設定
値を制御する。ここで酸素濃度調節計は酸素濃度が0.
01vol%以上となるように設定して置くことが好ま
しい。処理気体に酸素濃度が低くなると、水熱電気分解
反応器で水素の発生が著しく増える。すなわち水熱電気
分解反応は、外部から挿入された酸化剤が実質的に存在
しない場合、水の酸素原子を用いて酸化分解反応を促進
する。従って水の余った水素原子が水素ガスとして発生
する。この水素ガスの発生を抑制するのには水熱電気分
解反応場に酸素を十分供給する必要性がある。高温、高
圧となっている水熱電気分解反応器の酸素濃度を測定す
ることは困難であるので、本発明のように減圧、冷却さ
れた処理気体の酸素濃度をモニタリングして、水熱電気
分解反応器に供給する酸化剤の量を決定するのが有効で
ある。なお、いうまでもなく、還元性物質を酸化分解す
るのにすでに酸素などの酸化剤が気体に含まれている場
合においては、自動的に空気流量調節計138が空気の
圧入を遮断する方向に動く。The gas inserted into the gas-liquid separator passes through the demister and is discharged to the atmosphere via the pressure control valve 231. Since the processing gas discharged from the flow path 220 contains a small amount of water vapor that becomes parallel to the reaction temperature, it is preferable that the processing gas pass through a demister to reduce moisture. In addition, it is preferable that the pressure of the gas-liquid separator is adjusted to a range higher than the normal pressure by 0.001 MPa to 1 MPa by using the pressure regulator 230. Extraction of the condensed water or the aqueous medium extracted from the flow path 241 from the gas-liquid separation is performed by liquid level control, and is extracted from the valve 228. Since the valve 228 causes some pressure loss, it is possible to smoothly extract the aqueous medium if the gas-liquid separator is slightly pressurized. The processing gas passing through the valve 231 is supplied to the oxygen concentration controller 232.
, The oxygen concentration is read, and the set value of the air flow controller 138 is controlled. Here, the oxygen concentration controller has an oxygen concentration of 0.
It is preferable to set so as to be 01 vol% or more. When the oxygen concentration in the processing gas is low, the generation of hydrogen in the hydrothermal electrolysis reactor is significantly increased. That is, the hydrothermal electrolysis reaction promotes the oxidative decomposition reaction using oxygen atoms of water when the oxidizing agent inserted from the outside is not substantially present. Therefore, excess hydrogen atoms in water are generated as hydrogen gas. In order to suppress the generation of hydrogen gas, it is necessary to sufficiently supply oxygen to the hydrothermal electrolysis reaction field. Since it is difficult to measure the oxygen concentration of the hydrothermal electrolysis reactor at high temperature and high pressure, the oxygen concentration of the decompressed and cooled treated gas is monitored as in the present invention, and the hydrothermal electrolysis is performed. It is useful to determine the amount of oxidant to supply to the reactor. Needless to say, when an oxidizing agent such as oxygen is already contained in the gas to oxidatively decompose the reducing substance, the air flow controller 138 automatically moves in the direction of blocking the injection of air. Move.
【0080】以上のように本発明において、高度な自動
化が駆使された装置で還元性物質を含む気体が安定的且
つ連続に処理される。本発明のもう一つの一実施形態と
して、図3を用いて説明する。図3に示される装置は処
理対象となる気体が大量である場合において特に有効で
ある。目安としては50L/min以上の気体流量を処
理する場合において特に有効である。As described above, in the present invention, a gas containing a reducing substance is stably and continuously processed by a device utilizing a high degree of automation. Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The apparatus shown in FIG. 3 is particularly effective when the amount of gas to be treated is large. As a guide, it is particularly effective when processing a gas flow rate of 50 L / min or more.
【0081】水媒体、空気、気体の圧入機構及び制御は
図2の実施形態同様である。異なる点は、圧入する気体
及び空気を加熱する機構と水熱電気分解反応器内の機構
である。すなわち、大量の気体を処理しようする場合に
おいては、気体、空気を加熱するのに熱交換器のみでは
不十分となる。特に、スタートアップ時には反応器ヒー
ター206のみで加熱すると、反応温度に到達するのに
長い時間を要することになる。したがって、図3に示す
態様の装置においては、被処理気体及び酸化剤空気は、
それぞれ、熱交換器114及び141を通過して昇温せ
しめられた後、加熱装置117及び143によって加熱
される。なお、加熱装置の間では、配管をそれぞれコイ
ル状にして(115、142)、加熱効率を高めること
が好ましい。加熱装置内の温度及び加熱装置出口におけ
る非加熱体の温度を、温度センサー120/121及び
147/148によって測定して、加熱を制御すること
が望ましい。なお、被処理気体及び酸化剤空気は、水熱
電気分解反応装置における所定の反応温度まで加熱する
ことが望ましい。なお、本発明においては、加熱装置は
電気ヒーター方式のみに限定されるものではなく、オイ
ルバーナー加熱方式、熱媒体加熱方式などの既存の流体
加熱方式を利用することもできる。The press-in mechanism and control of the aqueous medium, air and gas are the same as in the embodiment of FIG. The differences are the mechanism for heating the gas and air to be injected and the mechanism in the hydrothermal electrolysis reactor. That is, when treating a large amount of gas, the heat exchanger alone is not sufficient to heat the gas and air. In particular, if only the reactor heater 206 is used during startup, it takes a long time to reach the reaction temperature. Therefore, in the apparatus of the embodiment shown in FIG.
After passing through the heat exchangers 114 and 141 and being heated, respectively, they are heated by the heating devices 117 and 143. In addition, between the heating devices, it is preferable to increase the heating efficiency by forming the pipes into coils (115, 142). It is desirable to control the heating by measuring the temperature in the heating device and the temperature of the unheated body at the heating device outlet by the temperature sensors 120/121 and 147/148. The gas to be treated and the oxidizing air are desirably heated to a predetermined reaction temperature in a hydrothermal electrolysis reactor. In the present invention, the heating device is not limited to the electric heater system, and an existing fluid heating system such as an oil burner heating system or a heating medium heating system may be used.
【0082】ついで反応器内の水媒体、気体、空気の挙
動と進行する分解反応工程を説明する。まず気体及び空
気は加熱された状態で、混合ノズル125を介して反応
器202に挿入される。混合ノズルに関して、本発明で
は特に形状を限定するものではないが、極力空気と気体
の混合状態を促進させ、微細な気泡を発生させる形状が
好ましい。ノズル125から挿入された気体及び空気の
気泡は、反応器202の内部の水媒体47の中を、浮力
によって挿入電極204の内側を通って上昇していく。
本態様においては、挿入電極は204は、円筒形の形状
を有している。この上昇過程で気体に含まれている還元
性物質は気体から水媒体へと吸収されていく。この水媒
体の吸収機構としては、水熱雰囲気下での還元性物質の
溶解度増加があげられる。高温高圧水の誘電率は温度の
上昇に伴い、低下する。すなわち、常温常圧の水に溶解
度が低い物質でも一部溶解するようになる。さらに、気
体が酸性である場合においては、水媒体を塩基性にして
おくと、吸収はより増加することになる。逆に気体が塩
基性である場合においては、水媒体を酸性にしておく
と、吸収はより増加することになる。このように、この
図3に示してある反応器では、気体に含まれている還元
性物質を水媒体に移転させることが重要なステップとな
る。さらに、吸収を増加させるのに、気体、空気と水媒
体の接触を促進させるために円筒形の挿入電極204の
内部に絶縁物質の充填剤205を挿入しておくことが有
効である。この絶縁物質の充填剤としては、セラミック
ス材料(シリカ、シリカアルミナ、ジルコニア、アルミ
ナ、単結晶アルミナ、チタニア)などが使用できる。形
状としては球形、円筒形、ラッシリングなどの形状が使
用できる。これにより、水媒体と気体、空気の接触効率
の向上が達成され、気体、空気中の還元性物質の水媒体
中への溶解が高められる。水媒体に吸収された気体中の
還元性物質は挿入電極の内側を上昇し、ついで挿入電極
の外側を水媒体の流れによって沈降していく。還元性物
質が除去された気体及び空気の一部は直接浮力によって
上昇し、流路220を介して反応器から排出される。そ
の一方、水媒体に含まれている還元性物質は、沈降する
課程で陰極となっている反応器202の内壁と挿入電極
204の間で進行する水熱電気分解酸化によって無害な
成分に無機化される。このように電気化学反応が進行す
る反応場には、基本的に気泡が存在せず、電極間に印加
する電圧が低く押さえることが可能となる。Next, the behavior of the aqueous medium, gas, and air in the reactor and the progress of the decomposition reaction step will be described. First, the gas and the air are inserted into the reactor 202 through the mixing nozzle 125 in a heated state. Although the shape of the mixing nozzle is not particularly limited in the present invention, a shape that promotes a mixed state of air and gas as much as possible and generates fine bubbles is preferable. The gas and air bubbles inserted from the nozzle 125 rise in the aqueous medium 47 inside the reactor 202 through the inside of the insertion electrode 204 by buoyancy.
In this embodiment, the insertion electrode 204 has a cylindrical shape. During this ascent process, the reducing substance contained in the gas is absorbed from the gas into the aqueous medium. As an absorption mechanism of the aqueous medium, an increase in the solubility of the reducing substance in a hydrothermal atmosphere can be cited. The dielectric constant of high-temperature high-pressure water decreases with increasing temperature. That is, even a substance having low solubility in water at normal temperature and normal pressure partially dissolves. In addition, if the gas is acidic, the absorption will be further increased if the aqueous medium is made basic. Conversely, if the gas is basic, the absorption will be increased if the aqueous medium is acidified. Thus, in the reactor shown in FIG. 3, it is an important step to transfer the reducing substance contained in the gas to the aqueous medium. Further, in order to increase the absorption, it is effective to insert a filler 205 of an insulating material inside the cylindrical insertion electrode 204 in order to promote the contact between gas and air and the aqueous medium. As the filler of the insulating substance, ceramic materials (silica, silica alumina, zirconia, alumina, single crystal alumina, titania) and the like can be used. As the shape, a shape such as a sphere, a cylinder, and a lash ring can be used. Thereby, the contact efficiency between the aqueous medium and the gas or air is improved, and the dissolving of the reducing substance in the gas or air into the aqueous medium is enhanced. The reducing substance in the gas absorbed in the aqueous medium rises inside the insertion electrode, and then sinks outside the insertion electrode by the flow of the aqueous medium. Part of the gas and air from which the reducing substance has been removed rises directly by buoyancy and is discharged from the reactor via the flow path 220. On the other hand, the reducing substances contained in the aqueous medium are mineralized into harmless components by hydrothermal electrolytic oxidation that proceeds between the inner wall of the reactor 202, which is a cathode, and the insertion electrode 204 during the sedimentation process. Is done. In the reaction field where the electrochemical reaction proceeds, basically no bubbles are present, and the voltage applied between the electrodes can be kept low.
【0083】更に本発明においては、水媒体中に含ませ
るハロゲン化物イオンに代えて、或いはこれと組み合わ
せて、強酸イオンを用いることもできる。即ち、本発明
の他の態様においては、強酸イオンを含む水媒体が充填
された反応器中において、100℃以上で水媒体の臨界
温度以下の温度において、前記水媒体が液相を維持する
圧力の下、還元性物質を含む気体を供給しながら、該反
応器中に直流電流を供給することを特徴とする、水熱電
気分解によって、還元性物質を含む気体を処理する方法
が提供される。Further, in the present invention, a strong acid ion can be used instead of or in combination with the halide ion contained in the aqueous medium. That is, in another embodiment of the present invention, in a reactor filled with an aqueous medium containing strong acid ions, the pressure at which the aqueous medium maintains a liquid phase at a temperature equal to or higher than 100 ° C. and equal to or lower than the critical temperature of the aqueous medium. A method for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, wherein a direct current is supplied into the reactor while supplying a gas containing the reducing substance. .
【0084】この目的で用いられる強酸イオンは、25
℃における解離定数(pK)が3.5以下の強酸に対応
するイオンであることが好ましく、25℃における解離
定数が2.5以下の強酸に対応するイオンであることが
更に好ましい。また、強酸イオンに対応する酸がプロト
ン性(protic)であることが好ましい。The strong acid ions used for this purpose are 25
It is preferably an ion corresponding to a strong acid having a dissociation constant (pK) at 3.5 ° C. of 3.5 or less, and more preferably an ion corresponding to a strong acid having a dissociation constant at 25 ° C. of 2.5 or less. It is also preferred that the acid corresponding to the strong acid ion is protic.
【0085】強酸イオンは、無機酸イオンであってもよ
いし、有機酸イオンであってもよい。もっとも、強酸は
無機酸イオンであることが好ましい。有機酸イオンは、
水熱電気分解が進行するにつれて、分解する場合がある
からである。The strong acid ion may be an inorganic acid ion or an organic acid ion. However, the strong acid is preferably an inorganic acid ion. Organic acid ions are
This is because, as the hydrothermal electrolysis proceeds, it may be decomposed.
【0086】無機強酸イオンとしては、例えば、ハロゲ
ン化物イオン、硫酸イオン(SO4 2 -)、硝酸イオン
(NO3 -)、リン酸イオン(PO4 3-)が挙げられる。
有機強酸イオンとしては、例えば、トリフルオロ酢酸イ
オン(CF3COO-)等が挙げられる。Examples of the strong inorganic acid ions include halide ions, sulfate ions (SO 4 2 − ), nitrate ions (NO 3 − ), and phosphate ions (PO 4 3− ).
Examples of the organic strong acid ion include trifluoroacetate ion (CF 3 COO − ).
【0087】強酸イオンは、酸として存在していてもよ
いし、塩として存在していてもよい。塩の場合には、ア
ルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の無機陽
イオン、又は、有機陽イオンとともに塩を形成してもよ
い。The strong acid ion may be present as an acid or as a salt. In the case of a salt, a salt may be formed together with an inorganic cation such as an alkali metal ion or an alkaline earth metal ion, or an organic cation.
【0088】[0088]
【実施例1】図2に示す水熱電気分解反応装置で硫化水
素50ppm及びメチルメルカプタン50ppm(窒素
バランス)の混合気体を処理した。混合気体の流量は
0.5L/min、酸化剤空気の流量も同じく0.5L
/minとした。水媒体として濃度0.5wt%NaC
l水溶液を用いた。また水媒体のpHは、NaOHを添
加してpH10に調整した。水媒体の挿入量は1mL/
minに設定した。反応器の温度は250℃に設定し、
反応圧力は7MPaに設定した。反応温度、反応圧力が
所定の温度に到達後に12Aの直流電源を反応器と挿入
電極に通電させた。反応器本体を陰極、挿入電極を陽極
とした。定常状態になった時の処理気体の硫化水素及び
メチルメルカプタンの濃度を検値管で調べたところ、両
方とも1ppm以下であり、無臭であった。EXAMPLE 1 A mixed gas of 50 ppm of hydrogen sulfide and 50 ppm of methyl mercaptan (nitrogen balance) was treated in the hydrothermal electrolysis reactor shown in FIG. The flow rate of the mixed gas is 0.5 L / min, and the flow rate of the oxidant air is also 0.5 L / min.
/ Min. 0.5 wt% NaC as aqueous medium
1 aqueous solution was used. The pH of the aqueous medium was adjusted to pH 10 by adding NaOH. The amount of aqueous medium inserted is 1 mL /
min. The reactor temperature was set at 250 ° C,
The reaction pressure was set at 7 MPa. After the reaction temperature and reaction pressure reached the predetermined temperatures, a DC power supply of 12 A was supplied to the reactor and the insertion electrode. The reactor body was a cathode and the insertion electrode was an anode. When the concentrations of hydrogen sulfide and methyl mercaptan in the processing gas at the time of the steady state were examined with a calibration tube, both were 1 ppm or less and were odorless.
【図1】図1は本発明に係る水熱電気分解反応装置の概
念を示す図である。FIG. 1 is a view showing the concept of a hydrothermal electrolysis reactor according to the present invention.
【図2】図2は、自動制御が可能な、本発明の一態様に
係る水熱電気分解反応装置の概要とその計装図である。FIG. 2 is an outline of a hydrothermal electrolysis reactor according to one embodiment of the present invention, which can be automatically controlled, and an instrumentation diagram thereof.
【図3】図3は、排出量が比較的大きい気体を処理する
のに適した、自動制御が可能な本発明の一態様に係る水
熱電気分解装置の概要とその計装図である。FIG. 3 is an outline of an automatically controlled hydrothermal electrolysis apparatus according to an embodiment of the present invention, which is suitable for treating a gas having a relatively large discharge amount, and an instrumentation diagram thereof.
PA 圧力指示計 PC 圧力調節計 FC 流量調節計 TC 温度調節計 LC 液位調節計 O2C 酸素濃度調節計 EcC 電気伝導度調節計 pHC pH調節計 10 水熱電気分解反応器 22 電極 30 加熱装置 39 攪拌インペラー 40 反応器胴 41 挿入電極 42 挿入電極通電部 43 陽極通電部 44 陰極通電部 45 直流電源 46 攪拌棒 47 水媒体 48 反応器内気相部 49 液面 50 反応器蓋 51 攪拌棒駆動用マグネット 52 マグネット回転用モーター 53 電気ヒーター 55 熱電対 100 被処理気体取り込み流路 103 高圧コンプレッサー 105 気体用アクムレーター 106 圧力調節計 107 気体流路 108 気体二次圧調節バルブ 109 気体二次圧流路 110 二次圧調節計 111 流量調節計 112 流量調整バルブ 114 熱交換器 115 スパイラル加熱器 117 サイリスター調節計 120 ヒーター炉温調節計 121 ヒーター気体温度調節計 124 気流路 125 気体挿入ノズル 130 空気取り込み流路 131 高圧コンプレッサー 132 空気流路 133 空気アクムレータ 134 圧力調節計 135 二次圧調整バルブ 136 二次圧流路 137 二次圧力調節計 138 流量調節計 139 流量調節バルブ 140 空気流路 141 熱交換器 142 スパイラルヒーター 143 サイリスターレグレーター 147 炉温調節計 148 空気温度調節計 160 ハロゲン化物イオン媒体供給流路 161 酸又はアルカリ水溶液供給流路 162 水源供給流路 167 水媒体調節タンク 170 高圧ポンプ吸引流路 171 高圧ポンプ 174 アクムレーター 176 圧力調節計 178 水媒体逃がし量調節バルブ 179 水媒体戻り流路 180 水媒体流量調節計 181 水媒体流量調節バルブ 182 水媒体流路 201 反応器下部蓋 202 反応器胴部 203 反応器上部蓋 204 挿入電極 205 挿入電極内充填物 206 電気ヒーター 207 サイリスターレグレーター 208 反応器炉温調節計 209 反応器内部温度調節計 210 熱伝対 212 絶縁部剤 213 挿入電極通電部 214 陽極通電部 215 直流電源 216 反応器液面調節計 217 液面制御用導圧管上部 218 液面制御用導圧管下部 220 処理気体反応器出口 223 反応器圧力調節計 224 反応器圧力調節バルブ 226 気液分離器 227 デミスター 228 液面調節用バルブ 229 液面調節計 230 気液分離器圧力調節計 231 気液分離器圧力調節バルブ 232 酸素濃度調節計 233 pH調節計 234 処理水媒体流路 235 処理水媒体貯蔵タンク 240 ベント 241 水媒体取り出し流路 242 水媒体冷却部 243 液面調節バルブ 244 水媒体流路PA Pressure indicator PC Pressure controller FC Flow controller TC Temperature controller LC Liquid level controller O 2 C Oxygen concentration controller EcC Electrical conductivity controller pHC pH controller 10 Hydrothermal electrolysis reactor 22 Electrode 30 Heating device Reference Signs List 39 Stirring impeller 40 Reactor body 41 Insertion electrode 42 Insertion electrode conduction part 43 Anode conduction part 44 Cathode conduction part 45 DC power supply 46 Stirring rod 47 Aqueous medium 48 Reactor gas phase part 49 Liquid level 50 Reactor lid 51 Magnet 52 Motor for rotating magnet 53 Electric heater 55 Thermocouple 100 Gas flow passage to be processed 103 High pressure compressor 105 Gas accumulator 106 Pressure controller 107 Gas flow passage 108 Gas secondary pressure control valve 109 Gas secondary pressure flow passage 110 2 Secondary pressure controller 111 Flow controller 112 Flow control valve 14 Heat Exchanger 115 Spiral Heater 117 Thyristor Controller 120 Heater Furnace Temperature Controller 121 Heater Gas Temperature Controller 124 Air Flow Path 125 Gas Insertion Nozzle 130 Air Intake Flow Path 131 High Pressure Compressor 132 Air Flow Path 133 Air Accumulator 134 Pressure Controller 135 Secondary pressure control valve 136 Secondary pressure flow path 137 Secondary pressure controller 138 Flow controller 139 Flow control valve 140 Air flow path 141 Heat exchanger 142 Spiral heater 143 Thyristor Regerator 147 Furnace temperature controller 148 Air temperature controller 160 halide ion medium supply channel 161 acid or alkali aqueous solution supply channel 162 water source supply channel 167 aqueous medium control tank 170 high-pressure pump suction channel 171 high-pressure pump 174 accumulator 17 6 Pressure Controller 178 Aqueous Medium Release Valve 179 Aqueous Medium Return Channel 180 Aqueous Medium Flow Controller 181 Aqueous Medium Flow Control Valve 182 Aqueous Medium Flow Channel 201 Reactor Lower Lid 202 Reactor Body 203 Reactor Upper Lid 204 Insertion electrode 205 Filler in insertion electrode 206 Electric heater 207 Thyristor regulator 208 Reactor furnace temperature controller 209 Reactor internal temperature controller 210 Thermocouple 212 Insulating agent 213 Insertion electrode conduction part 214 Anode conduction part 215 DC power supply 216 Reactor liquid level controller 217 Upper part of impulse line for liquid level control 218 Lower part of impulse line for liquid level control 220 Process gas reactor outlet 223 Reactor pressure regulator 224 Reactor pressure control valve 226 Gas-liquid separator 227 Demister 228 Liquid level Control valve 229 Liquid level controller 230 Gas-liquid separator pressure control Total 231 Gas-liquid separator pressure control valve 232 Oxygen concentration controller 233 pH controller 234 Process water medium flow path 235 Process water medium storage tank 240 Vent 241 Water medium take-out flow path 242 Water medium cooling unit 243 Liquid level control valve 244 Water Medium flow path
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蘇 慶 泉 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 井坂 正洋 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 Fターム(参考) 4D002 AA03 AA06 AA13 AA15 AA17 AA21 AA40 AB02 BA02 BA08 BA12 BA20 DA17 DA35 DA70 GA01 GA03 GB09 GB11 GB20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Kei Izumi, 11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo Inside Ebara Works Co., Ltd. (72) Inventor, Masahiro Isaka 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture F term in EBARA Research Institute, Ltd. (reference) 4D002 AA03 AA06 AA13 AA15 AA17 AA21 AA40 AB02 BA02 BA08 BA12 BA20 DA17 DA35 DA70 GA01 GA03 GB09 GB11 GB20
Claims (19)
された反応器中において、100℃以上で水媒体の臨界
温度以下の温度において、前記水媒体が液相を維持する
圧力の下、還元性物質を含む被処理気体を供給しなが
ら、該反応器中に直流電流を供給することを特徴とす
る、水熱電気分解によって、還元性物質を含む気体を処
理する方法。In a reactor filled with an aqueous medium containing halide ions, at a temperature not lower than 100 ° C. and lower than the critical temperature of the aqueous medium, the aqueous medium is reduced under a pressure that maintains a liquid phase. A method for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, wherein a direct current is supplied into the reactor while supplying a gas to be treated containing the substance.
請求項1に記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the gas to be treated contains a halogenated organic substance.
に有する請求項1又は2に記載の方法。3. The method according to claim 1, further comprising the step of including an oxidizing agent in the aqueous medium.
を用いる請求項3に記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein oxygen in the gas to be treated is used as the oxidizing agent.
る請求項3に記載の方法。5. The method according to claim 3, wherein air is added to the reaction system as the oxidizing agent.
であり、前記水媒体にアルカリを添加する工程を更に含
む請求項1〜5のいずれかに記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the gas to be treated containing the reducing substance is acidic, and further comprising a step of adding an alkali to the aqueous medium.
性であり、前記水媒体に酸を添加する工程を更に含む上
記請求項1〜5のいずれかに記載の方法。7. The method according to claim 1, wherein the gas to be treated containing the reducing substance is basic, and further comprising a step of adding an acid to the aqueous medium.
応器中において、100℃以上で水媒体の臨界温度以下
の温度において、前記水媒体が液相を維持する圧力の
下、還元性物質を含む被処理気体を供給しながら、該反
応器中に直流電流を供給することを特徴とする、水熱電
気分解によって、還元性物質を含む気体を処理する方
法。8. In a reactor filled with an aqueous medium containing strong acid ions, at a temperature of 100 ° C. or more and below the critical temperature of the aqueous medium, the reducing substance is placed under a pressure at which the aqueous medium maintains a liquid phase. A method for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, wherein a direct current is supplied into the reactor while supplying a gas to be treated containing:
に移転させ、これを被処理気体として供給して請求項1
〜8のいずれかに記載の方法により処理することを特徴
とする、液体媒体中に含まれる還元性物質を処理する方
法。9. The method according to claim 1, wherein the reducing substance contained in the liquid medium is transferred to a gas and supplied as a gas to be treated.
A method for treating a reducing substance contained in a liquid medium, characterized in that the treatment is carried out by the method according to any one of claims 1 to 8.
含む気体を処理するための装置であって、還元性物質を
含む気体のための導入口及び処理された気体を排出する
ための処理気体排出口を具備する、水熱反応の圧力に耐
えることができる反応器、及び、該反応器の内部で電気
分解をするための一対の電極、を有することを特徴とす
る装置。10. An apparatus for treating a gas containing a reducing substance by hydrothermal electrolysis, comprising an inlet for a gas containing a reducing substance and a treated gas for discharging the treated gas. An apparatus comprising: a reactor capable of withstanding the pressure of a hydrothermal reaction having an outlet; and a pair of electrodes for performing electrolysis inside the reactor.
に有する請求項10に記載の装置。11. The apparatus according to claim 10, further comprising a heating device for heating the reactor.
使用済みの水媒体を排出するための排出口を更に具備す
る請求項10又は11に記載の装置。12. The apparatus according to claim 10, further comprising an inlet for introducing an aqueous medium, and an outlet for discharging used aqueous medium.
段を更に具備する請求項10〜12のいずれかに記載の
装置。13. The apparatus according to claim 10, further comprising a means for introducing an oxidizing agent into the reactor.
理気体との混合ノズルである請求項13に記載の装置。14. The apparatus according to claim 13, wherein the means for introducing the oxidizing agent is a nozzle for mixing with the gas to be treated.
に加熱するための加熱手段を更に有する請求項10〜1
4のいずれかに記載の装置。15. A heating means for heating the gas to be treated before introducing it into the reactor.
5. The apparatus according to any one of 4.
熱するための加熱手段を更に有する請求項12に記載の
装置。16. The apparatus according to claim 12, further comprising heating means for heating the oxidizing agent before introducing it into the reactor.
〜16のいずれかに記載の装置。17. The electrode according to claim 10, wherein the electrode has a cylindrical shape.
The apparatus according to any one of claims 16 to 16.
れている請求項17に記載の装置。18. The device according to claim 17, wherein a filler is filled inside the cylindrical electrode.
リングの形状のセラミクス材料である請求項18に記載
の装置。19. The apparatus of claim 18, wherein said filler is a ceramic material in the form of a sphere, a cylinder, a lashing.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100396823C (en) * | 2005-09-29 | 2008-06-25 | 陕西科技大学 | Method and device for preparing coating or film using supersonic, water-heating and electrodeposition technology |
JP2011088025A (en) * | 2009-10-20 | 2011-05-06 | Omega:Kk | Mechanism for cleaning gas |
JP2013136048A (en) * | 2011-11-30 | 2013-07-11 | Rematec Corp | High-temperature high-pressure reaction system |
CN108295585A (en) * | 2017-01-13 | 2018-07-20 | 刘里远 | Coal-burning boiler flue dust stirs clarifier |
CN110937665A (en) * | 2019-12-09 | 2020-03-31 | 广州新奥环境技术有限公司 | Treatment device for degrading ammonia nitrogen in sewage |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032349A patent/JP2000229218A/en active Pending
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