JP2001149756A - 揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置および処理方法 - Google Patents

揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置および処理方法

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JP2001149756A
JP2001149756A JP34010699A JP34010699A JP2001149756A JP 2001149756 A JP2001149756 A JP 2001149756A JP 34010699 A JP34010699 A JP 34010699A JP 34010699 A JP34010699 A JP 34010699A JP 2001149756 A JP2001149756 A JP 2001149756A
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Daisaku Yano
大作 矢野
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Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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方法を提供する。 【解決手段】 水蒸気添加手段20によって水蒸気を添
加された、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に導入し、揮発性有機物質をプ
ラズマで分解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
含む排ガスの処理方法および装置に関し、特に常圧低温
プラズマ装置を利用した処理方法および装置に関する。
【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の
処理方法として、常圧低温プラズマ装置を用いて、排ガ
ス中の揮発性有機物質をプラズマにより分解処理する方
法が知られている。例えば、特開平11−114359
号には常圧低温放電プラズマ装置および該装置を用いて
揮発性有機物質を処理する方法が、また、特表平10−
503049号には常圧低温マイクロ波プラズマ装置お
よび該装置を用いて揮発性有機物質を処理する方法が開
示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来知られて
いる上述の常圧低温プラズマ装置を用いて排ガス中の揮
発性有機物質を分解処理する方法では、処理効率が低
く、排ガス中の揮発性有機物質の濃度が高くなれば、装
置に導入された揮発性有機物質のすべてを分解処理する
ことができなくなり、未分解の揮発性有機物質および/
または分解反応により副生された別の揮発性有機物質が
前記装置から排出される。ここで、常圧低温プラズマ装
置における揮発性有機物質の分解処理能力は、前記装置
に投入される電力に応じて変化するので、排ガス中の揮
発性有機物質の濃度が高くなれば、それに応じて投入す
る電力を増大させる必要が生じ、コスト高を招くという
問題があった。
【0005】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に係る発明は、経済的かつ効
率よく揮発性有機物質を処理できる排ガスの処理装置を
提供することを目的とし、請求項2に係る発明は、より
経済的かつ効率良く揮発性有機物質を処理できる排ガス
の処理装置を提供することを目的とする。また、請求項
3に係る発明は、経済的かつ効率よく揮発性有機物質を
処理できる排ガスの処理方法を提供することを目的とす
る。また、請求項4にかかる発明は、より経済的かつ効
率よく排ガス中の揮発性有機物質を処理できる排ガスの
処理方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は請求項1とし
て、水蒸気添加手段により水蒸気が添加された排ガス中
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
を有することを特徴とする揮発性有機物質を含む排ガス
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揮発性有機物質を
含む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、水蒸気添加手段により水蒸気が添加された
排ガス中の揮発性有機物質を常圧低温プラズマ装置によ
って処理する方法を提供する。また、本発明は請求項4
として、請求項3に記載の処理方法であって、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中の揮発性有機
物質を処理する方法を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において処理対象となる揮
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;
【0008】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。
【0009】次に、本発明の実施の形態である、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の態様では、処理対象である揮発性有機物
質を含む排ガスが常圧低温プラズマ装置に導入される前
に、前記排ガスに水蒸気添加手段20によって水蒸気が
混合され、排ガスと水蒸気の混合ガスが形成された後に
該混合ガスが常圧低温プラズマ装置に導入される構成を
有している。水蒸気添加手段としては、揮発性有機物質
を含む排ガスにボイラーによって生成した水蒸気を添加
して排ガスと水蒸気の混合ガスを生じる装置や、水分が
十分気化する温度に加熱した気化器に揮発性有機物質を
含む排ガスと水を導入して水を気化させ、排ガスと水蒸
気の混合ガスを生じさせる装置などが挙げられるが、排
ガスと水蒸気の混合ガスを生じさせることができるもの
であれば如何なる装置でもよい。
【0010】常圧低温プラズマ装置に導入された排ガス
と水蒸気の混合ガスは、プラズマ反応によって、混合ガ
ス中の揮発性有機物質が分解処理される。揮発性有機物
質のプラズマによる分解反応において、水蒸気は活性化
学種源として働くことにより揮発性有機物質の分解反応
を容易にし、これにより、揮発性有機物質の処理効率を
上げることとなる。また、揮発性有機物質が有機ハロゲ
ン化物質の場合には、水蒸気が存在することにより、毒
性の高いハロゲンガスやホスゲンの生成を抑制できる利
点もある。
【0011】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有機ハロゲン化物
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では常圧低温マイクロ波
プラズマ装置10が示されている。
【0012】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と
水蒸気の混合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1
6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。
【0013】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
の処理ガスが排気口15から排気される。
【0014】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
質を含む排ガスと水蒸気の混合ガスが前記ガス入口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
有機物質および水蒸気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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の揮発性有
機物質を含む排ガスの処理装置および処理方法によれ
ば、排ガスに水蒸気を混合させて常圧低温プラズマ装置
で揮発性有機物質を分解するので、水蒸気を混合しない
従来の方法に比べ、揮発性有機物質の分解処理効率を上
げることができ、さらに、有機ハロゲン化物質を処理し
たときに生じる有害物質の産生を抑制することができ
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 20 水蒸気添加手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水蒸気添加手段により水蒸気が添加され
    た排ガス中の揮発性有機物質を分解処理する常圧低温プ
    ラズマ装置を有することを特徴とする揮発性有機物質を
    含む排ガスの処理装置。
  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揮発性
    有機物質を含む排ガスの処理装置。
  3. 【請求項3】 水蒸気添加手段により水蒸気が添加され
    た排ガス中の揮発性有機物質を常圧低温プラズマ装置に
    よって処理する方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の処理方法であって、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中の揮発
    性有機物質を処理する方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005144445A (ja) * 2003-10-24 2005-06-09 Yamaha Corp 非平衡プラズマによるガス処理方法と放電電極及びそれを備えたガス処理装置
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JP2015182004A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 株式会社東芝 ガス処理装置
CN110215810A (zh) * 2019-07-19 2019-09-10 深圳市寒暑科技新能源有限公司 一种VOCs废气处理系统及方法
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