JP2001149751A - 揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置 - Google Patents

揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置

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JP2001149751A JP33427499A JP33427499A JP2001149751A JP 2001149751 A JP2001149751 A JP 2001149751A JP 33427499 A JP33427499 A JP 33427499A JP 33427499 A JP33427499 A JP 33427499A JP 2001149751 A JP2001149751 A JP 2001149751A
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Daisaku Yano
大作 矢野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガス中の揮発性有機物質を経済的かつ効率
よく処理することができる排ガスの処理装置を提供す
る。 【解決手段】 揮発性有機物質を含む排ガスを常圧低温
マイクロ波プラズマ装置10のような常圧低温プラズマ
装置で分解処理し、前記装置で分解されなかったもしく
は副生された揮発性有機物質を含む処理後の気体を活性
炭処理塔23のような活性炭処理手段に移送して揮発性
有機物質を吸着処理することにより、揮発性有機物質を
含む排ガスを処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機物質を
含む排ガスの処理装置に関し、特に常圧低温プラズマ装
置を利用した装置に関する。
【0002】
【従来の技術】機械工業、電子工業、クリーニング業な
ど各種の産業において、脱脂や洗浄を目的として使用さ
れるトリクロロエチレン、1,1,1−トリクロロエタ
ン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、1,1,2−
トリクロロエタン、1,2−ジクロロエタン等の有機ハ
ロゲン化物質、製品塗装工場、溶剤取り扱い施設、印刷
工場、自動車塗装工場、ガソリンスタンド等から排出さ
れる揮発性有機物質を含む排ガスが大気中に放出され、
大気汚染を引き起こすことが問題となっている。
【0003】このような揮発性有機物質を含む排ガスを
処理するために、従来、排ガスを800℃以上という高
温の条件で処理し、揮発性有機物質を直接燃焼させる方
法が知られている。また、前記排ガスを固体触媒と接触
させて揮発性有機物質を分解処理する方法が知られてお
り、例えば、特開平9−47661号には、空気と水の
存在下で固体触媒を用いることにより、排ガス中に含ま
れる揮発性有機物質を酸化分解処理する固体触媒酸化法
が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、排ガス中に含
まれる揮発性有機物質を直接燃焼する方法は、一般に8
00℃以上という高温が要求されるので、多量の燃料が
必要となりコスト高となる。また、燃焼条件によっては
毒性の強い副生成物が生じるおそれがあり、環境上好ま
しくない。また、固体触媒酸化法においても以下のよう
な問題が存在している。固体触媒酸化法においては、上
述の直接燃焼法ほどの反応温度は要求されないものの、
なお200℃〜500℃という高温が要求されるため加
熱器の負荷が大きく装置が大型化し、さらに加熱コスト
も高い。また、触媒は使用を継続することに伴い劣化す
るので定期的に交換しなければならず、設備の維持が煩
雑であり、かつコスト高となる。また、触媒反応は処理
される揮発性有機物質の種類によってその反応効率が異
なると共に、反応阻害物質によって容易に阻害されるの
で、排ガス中の揮発性有機物質および反応阻害物質等の
組成、およびその流量の変動に容易に対応できず、未反
応物質および/または副反応生成物が処理ガス中に残留
するおそれがある。
【0005】ここで、固体触媒酸化手段の後段に活性炭
処理手段を設け、前記処理ガス中に残留する揮発性有機
物質を活性炭に吸着処理することも考えられる。しか
し、先に述べたように固体触媒酸化は高温で行われ、排
出される処理ガスも高温なので、そのままでは前記処理
ガス中に残留する揮発性有機物質の活性炭への吸着率が
低く、揮発性有機物質の有効な除去が図れない。このた
め、活性炭への吸着率を高めた状態で活性炭処理すべ
く、固体触媒酸化手段から排出される処理ガスを別途冷
却する冷却手段が要求されることとなる。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項1に係る発明の揮発性有機物質
を含む排ガスの処理装置は、従来例のような加熱装置を
不要にし、触媒のような劣化が生じず、排ガスの組成お
よび流量変動に対応しやすくし、上述のような冷却手段
を設ける必要なしに活性炭処理できるようにすることに
より、経済的かつ効率よく排ガスを処理できるようにす
ることを目的とし、そして、請求項2に係る発明の揮発
性有機物質を含む排ガスの処理装置は、より経済的かつ
効率良く排ガスを処理できるようにすることを目的と
し、さらに、請求項3に係る発明の揮発性有機物質を含
む排ガスの処理装置は、さらにより経済的かつ効率よく
排ガスを処理できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項1とし
て、排ガス中の揮発性有機物質を分解処理する常圧低温
プラズマ装置と、前記装置から生じた気体中に残存する
揮発性有機物質を活性炭に吸着させる活性炭処理手段と
を有することを特徴とする排ガスの処理装置を提供す
る。また、本発明は請求項2として、請求項1に記載の
排ガスの処理装置であって、常圧低温プラズマ装置が常
圧低温マイクロ波プラズマ装置または常圧低温放電プラ
ズマ装置である排ガスの処理装置を提供する。また、本
発明は請求項3として、請求項1または請求項2に記載
の排ガスの処理装置であって、常圧低温プラズマ装置と
活性炭処理手段の間にブロアを備えた排ガスの処理装置
を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明における揮発性有機物質と
しては、例えば、有機ハロゲン化物質、臭気物質を含む
以下のものが挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。 (炭化水素類)ベンゼン、トルエン、キシレン、メタ
ン、エタン、ブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘキ
セン; (アルコール類)イソプロピルアルコール、メタノー
ル; (ケトン類)アセトン、メチルエチルケトン; (有機酸類)ギ酸、酢酸; (アルデヒド類)ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド; (エステル類)エチルアセテート、ブチルアセテート; (有機ハロゲン化物質類)トリクロロエチレン、1,
1,1−トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、四
塩化炭素、1,1,2−トリクロロエタン、1,2−ジ
クロロエタン、フレオン−12(CFC−12)、フレ
オン−113(CFC−113)、臭化メチル; (臭気物質類)ジメチルスルフィド、メルカプタン、ア
ンモニア;
【0009】本発明にかかる装置により処理される排ガ
スは、揮発性有機物質を含むものであれば如何なる由来
の排ガスであっても良く、例えば、機械工業、電子工
業、クリーニング業などの産業において排出される有機
ハロゲン化物質を含む排ガス、製品塗装工場、溶剤取り
扱い施設、印刷工場、自動車塗装工場、ガソリンスタン
ド等から排出される揮発性有機物質を含む排ガス、水中
の揮発性物質を気相に移行して生じる排ガス、揮発性有
機物質を含む土壌から抽気した排ガス等が挙げられるが
これらに限定されない。
【0010】次に、本発明の実施の形態である、揮発性
有機物質を含む排ガスの処理装置のフローシートを図1
に示し、以下これを説明する。図1においては、揮発性
有機物質を含む排ガスは常圧低温プラズマ装置に導入さ
れる。常圧低温プラズマ装置においては、移送された気
体中の揮発性有機物質が前記装置により生じるプラズマ
と反応して分解され、分解反応後の気体が常圧低温プラ
ズマ装置から活性炭処理手段に移送される。常圧低温プ
ラズマ装置とは、常圧下において、電子温度のみが極め
て高い状態となっているプラズマを生じさせるプラズマ
装置であって揮発性有機物質を分解することができるも
のであれば良く、好ましくは常圧低温マイクロ波プラズ
マ装置または常圧低温放電プラズマ装置が挙げられ、図
1には常圧低温マイクロ波プラズマ装置10が示され
る。
【0011】図1の常圧低温マイクロ波プラズマ装置1
0は、マイクロ波源11を有し、これは導波管12によ
ってマイクロ波空洞13に接続されており、マイクロ波
空洞13の中には容器14が設置されている。マイクロ
波源11のスイッチが入るとマイクロ波空洞13内にマ
イクロ波の場が発生し、その中に設置される容器14内
にもマイクロ波の場が発生する。容器14にはガス入口
17が設けられており、揮発性有機物質を含む排ガスが
前記ガス入口17を通じて容器14内に導入され、プラ
ズマ16の燃料となる。プラズマ16を発生させるのに
通常必要とされるマイクロ波の出力は0.3〜5kWで
ある。容器14内のプラズマ16が高温になることに鑑
みて、容器壁は石英などの耐熱材で造られる。
【0012】容器14には点火口18も設けられてお
り、プラズマを生起させる際に、点火口18を通じて電
極19が挿入される。電極19が容器14内に存在する
ことによって、電極19の先端に隣接した部位のマイク
ロ波の場の強さが増大し、この領域のマイクロ波の場の
強さが充分大きくなると放電が始まる。その結果、電極
19の周辺の気体がイオン化し、プラズマ16が形成さ
れて容器14内の上部に浮遊する。容器14内にプラズ
マ16が生起した後、電極19は容器14から引き抜か
れる。電極19は尖った先端を有する細長い部材であ
り、導電材料で造られていればよいが、マイクロ波の場
に影響を与えないという観点から、電極材料としては炭
素繊維が好ましい。容器14内のプラズマ16の大きさ
は、マイクロ波源11の出力レベルを変化させることに
よって調節される。容器14の下部には排気口15が設
けられており、揮発性有機物質がプラズマと反応した後
のガスが排気口15から排気される。
【0013】図2は、本発明にかかる排ガスの処理装置
に使用することができる常圧低温プラズマ装置の別の態
様である、常圧低温放電プラズマ装置の縦断面図であ
る。図2の円筒形の常圧低温放電プラズマ装置はパック
ドベッド式放電のものであり、内部電極31および外部
電極32を有しており、プラズマ処理室39内であっ
て、両電極の間に粒状多孔質吸着剤33と粒状強誘電体
物質34が物理混合されて充填されている。内部電極3
1と外部電極32の間には、電源35によって高電圧が
印加される。プラズマ処理室39の両端にはテフロン製
キャップ36および押え板37が設けられている。ま
た、該装置はガス入口38を有しており、揮発性有機物
質を含む気体が前記ガス入口38から導入される。導入
された揮発性有機物質を含む気体は、矢印aの流路で一
端側のテフロン製押さえ板37の透孔を通って多孔質吸
着剤33を強誘電体物質34に混合して充填したプラズ
マ処理室39に導入され、揮発性有機物質がプラズマに
より分解処理された後、処理後の気体は他端側の押さえ
板37の透孔から矢印bで示す流れとして、排気口40
から排出される。
【0014】多孔質吸着剤33としてはプラズマを発生
させるという観点から、非導電性物質が用いられ、無機
多孔質物質が好ましく、例えば、Al、Si
、ゼオライト(A型、X型、Y型など)、TiO
等が挙げられる。強誘電体物質34および多孔質吸着剤
33は、充填層中に気体の通路を形成し得るようにする
ため粒状であることが好ましい。粒剤のサイズは、円柱
体の底面、楕円ないしは球状体の直径が1〜3mm、よ
り好ましくは1〜2mmである。電源35によって内部
電極31と外部電極32の間に印加する電圧は、処理す
る気体中の揮発性有機物質の濃度等により変化するが、
通常1〜10kV/cm、好ましくは1〜5kV/cm
である。
【0015】常圧低温放電プラズマ装置としては、図2
に示したものの他に、例えば、沿面放電、バリア放電、
パルス放電またはキャピラリチューブ式放電などの放電
方法を用いるプラズマ装置が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。
【0016】常圧低温プラズマ装置から排出される気体
は活性炭処理手段に移送され、前記気体中の、常圧低温
プラズマ装置において未反応の揮発性有機物質、もしく
はプラズマ反応により副生した揮発性有機物質が活性炭
に吸着され、処理ガスが大気中に排出される。図1に示
される態様においては、常圧低温マイクロ波プラズマ装
置10はブロア22を介した配管21によって活性炭処
理手段に接続されている。図1の活性炭処理手段は活性
炭素材24が充填され、処理ガスを排出する排出口26
を有する活性炭処理塔23であるが、活性炭を有し揮発
性有機物質を吸着処理できる手段であれば、例えば、活
性炭カートリッジのような他の手段を用いることもでき
る。
【0017】活性炭素材24としては、揮発性有機物質
を吸着できる活性炭素材であれば良く、例えば、破砕炭
やビーズ状炭などの粒状活性炭、ピッチ系、ポリアクリ
ロニトリル系、フェノール系、セルロース系など各種の
活性炭素繊維が挙げられるが、これらに限定されない。
また、これらの活性炭素材24はカートリッジ式に活性
炭吸着塔23に着脱できるようになっていて、破過状態
になるに伴って交換するようになっているものでも良
い。
【0018】揮発性有機物質を含む排ガスを常圧低温プ
ラズマ装置に導入させ、前記装置によって処理された後
の気体を活性炭処理手段に移送させるために、図1の態
様においては、常圧低温プラズマ装置と活性炭処理手段
を接続する配管21にブロア22が設置されている。本
発明にかかる装置においては、排ガスの供給圧力が充分
でない場合、揮発性有機物質を効率よく処理する観点か
ら、活性炭処理手段へ送気するためのブロア22を設置
するのが好ましい。ブロア22は上述のように排ガスを
送気できるものであれば、いかなる態様のものでも良
い。また、揮発性有機物質を含む排ガスの供給圧力が充
分な場合には、ブロア22を設けることなく常圧低温プ
ラズマ装置と活性炭処理手段は配管21で接続されるこ
とができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明の揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置によれば、
常圧低温プラズマ装置で分解処理した後の排ガスをさら
に活性炭処理手段で吸着処理するので、従来の固体触媒
酸化法等で必要とされる加熱手段が不要であり、装置の
大型化が回避でき、かつコスト的にも有利である。ま
た、燃焼法で問題となる環境汚染も生じない。また、処
理能力が投入電力のみで制御されるため、排ガスの組成
および流量の変化に容易に対応することが可能となる。
さらに、常圧低温プラズマ装置で処理した後の排ガスの
温度が低いため、固体触媒酸化法では不可能な、前記排
ガスをそのまま活性炭処理手段で処理することも可能と
なる。
【0020】また、請求項2に係る発明の揮発性有機物
質を含む排ガスの処理装置によれば、請求項1に係る発
明の装置による効果をより優れたものにすることができ
る。
【0021】また、請求項3に係る発明の揮発性有機物
質を含む排ガスの処理装置によれば、常圧低温プラズマ
装置と活性炭処理手段の間にブロアを有することから、
請求項1および請求項2に係る発明の装置による効果に
加え、供給される排ガスの圧力が充分でない場合でも、
活性炭処理手段への送気が可能となるので、全体として
揮発性有機物質を効果的かつ効率よく処理することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明に係る排ガスの処理装置の一態
様を示すフローシートである。
【図2】 図2は本発明に係る排ガスの処理装置に用い
ることができる常圧低温放電プラズマ処理装置の一態様
である。
【符号の説明】
10 常圧低温マイクロ波プラズマ装置 22 ブロア 23 活性炭処理塔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス中の揮発性有機物質を分解処理す
    る常圧低温プラズマ装置と、前記装置から生じた気体中
    に残存する揮発性有機物質を活性炭に吸着させる活性炭
    処理手段とを有することを特徴とする排ガスの処理装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の排ガスの処理装置であ
    って、常圧低温プラズマ装置が常圧低温マイクロ波プラ
    ズマ装置または常圧低温放電プラズマ装置である排ガス
    の処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の排ガス
    の処理装置であって、常圧低温プラズマ装置と活性炭処
    理手段の間にブロアを備えた排ガスの処理装置。
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