JP2002200190A - 炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼分解除去剤 - Google Patents
炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼分解除去剤Info
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Abstract
去剤を提供する。 【解決手段】 遷移金属あるいは貴金属を必要により含
むハイドロソーダライト及び/又はハイドロガーネット
を構成成分として含み、焼却炉等から排出される未燃炭
素、炭化水素、ハロゲン含有有機物を燃焼分解する触媒
作用を有することを特徴とする上記炭化水素及びハロゲ
ン含有有機物等の燃焼分解除去剤。 【効果】 排ガス中の気相未燃分であるベンゼンを含む
炭化水素類あるいはダイオキシン前駆物質であるクロロ
ベンゼン類及びクロロフェノール類の高効率の分解除去
が可能である。
Description
される未燃炭素、炭化水素、ハロゲン含有有機物を燃焼
分解するための炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼分
解除去剤に関するものであり、さらに詳しくは、特に、
高温燃焼が不可能な焼却施設において、ダイオキシン生
成の原因である排ガス中の気相未燃分であるベンゼンを
含む炭化水素類あるいはダイオキシン前駆物質であるク
ロロベンゼン類及びクロロフェノール類を効率よく分解
除去することが可能な、新しい炭化水素及びハロゲン含
有有機物燃焼分解除去剤に関するものである。
素あるいはハロゲン有機化合物は、大気、水系等の環境
に悪影響を及ぼすだけでなく、発ガン性物質あるいは環
境ホルモンとして人体に生理的な害も及ぼす。例えば、
現在、社会問題としてあげられる都市ゴミ・産業廃棄物
焼却炉から排出されるダイオキシン類による汚染問題が
ある。この環境問題に対する排ガス処理技術には、以下
の方法があげられる。 (1) 低温域(200℃以下)における活性炭吸着処理 この方法は、生成されたダイオキシンを吸着処理するも
のである。 (2) 燃焼方法の改善(900℃以上) この方法は、完全燃焼させることによりダイオキシンや
その前駆物質の素となる炭素源、前駆物質(クロロベン
ゼン、クロロフェノール等のハロゲン有機ガス)の生成
を抑制するものである。 (3) 排ガスの急冷 この方法は、ダイオキシン再合成生成温度領域(約30
0℃)における燃焼ガス滞留時間を短縮するものであ
る。
制強化に伴って、除去技術(燃焼管理の徹底)が向上
し、焼却施設の煙突から排出されるダイオキシンは低濃
度になっている。しかし、ダイオキシンは煙突から排出
されるガス中だけではなく、飛灰中にも存在する。この
ため、ダイオキシン総排出量を低減するためには、飛灰
中のダイオキシンも低減する必要がある。この対策とし
て、飛灰中のダイオキシンを分解する装置(飛灰回収→
再加熱処理)が増設されるなどの対策が施されている
が、イニシャルコスト・ランニングコストや設置場所の
問題がある。特に、既設の焼却施設においては、設置場
所の問題が大きく、簡易な方法で排ガス及び飛灰中のダ
イオキシン濃度を低減する技術の開発が強く望まれてい
る。
で、本発明は、特に、上記問題の対策が取り難い処理施
設(高温燃焼が不可能な焼却施設)において、ダイオキ
シン生成の原因である排ガス中の気相未燃分であるベン
ゼンを含む炭化水素類あるいはダイオキシン前駆物質で
あるクロロベンゼン類及びクロロフェノール類の分解除
去が可能な新しい炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼
分解除去剤を開発することを目的としてなされたもので
ある。即ち、本発明は、焼却炉等から排出される未燃炭
素、炭化水素、ハロゲン含有有機物を燃焼分解する触媒
作用を有する新しい炭化水素及びハロゲン含有有機物燃
焼分解除去剤を提供することを目的とする。また、本発
明は、特に、高温燃焼が不可能な焼却施設において、ダ
イオキシン生成の原因である排ガス中の気相未燃分であ
るベンゼンを含む炭化水素類あるいはダイオキシン前駆
物質であるクロロベンゼン類及びクロロフェノール類の
高効率の分解除去が可能な新しい炭化水素及びハロゲン
含有有機物燃焼分解除去剤を提供することを目的とす
る。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)遷移金属あるいは貴金属を必要により含むハイド
ロソーダライト及び/又はハイドロガーネットを構成成
分として含み、焼却炉等から排出される未燃炭素、炭化
水素、ハロゲン含有有機物を燃焼分解する触媒作用を有
することを特徴とする上記炭化水素及びハロゲン含有有
機物等の燃焼分解除去剤。 (2)ハロゲン含有有機物の燃焼分解で副生するハロゲ
ン元素を吸収及び固定化する作用を有することを特徴と
する前記(1)記載の燃焼分解除去剤。 (3)燃焼分解除去剤の成分が、ハイドロソーダライ
ト、ハイドロガーネットである前記(1)又は(2)に
記載の燃焼分解除去剤。 (4)燃焼分解除去剤の成分が、遷移金属あるいは貴金
属の酸化物が担持されたハイドロソーダライト、ハイド
ロガーネットである前記(1)又は(2)に記載の燃焼
分解除去剤。 (5)燃焼分解除去剤が、その構成元素の一部が遷移金
属あるいは貴金属で置換されたハイドロソーダライト、
ハイドロガーネットである前記(1)又は(2)に記載
の燃焼分解除去剤。 (6)遷移金属あるいは貴金属が、Ti, V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni,Cu,Ru,Rh,Pd,Pt
のうちから選択される一種あるいは複数種である前記
(4)又は(5)に記載の燃焼分解除去剤。
に説明する。本発明の上記燃焼分解除去剤は、ハイドロ
ソーダライト(Na8 Al6 Si6 O24(OH)2 )、
ハイドロガーネット(Ca3 Al2 (SiO4 )
3-X (OH)4X ,X=0〜3)を構成成分として含有す
ることを特徴としている。ハイドロガーネットは、例え
ば、シリカ源(カオリン、シリカ、非晶質シリカ、硅藻
土、ケイ砂、石英など)、アルミナ源(カオリン、アル
ミナゾル、ベーマイト、水酸化アルミニウム、酸化アル
ミニウムなど)、カルシウム源(消石灰、生石灰、石膏
など)の混合物、あるいは当該アルミナ源、カルシウム
源の混合物に130℃〜200℃で水熱処理を施すこと
で製造することができる。
れたハイドロソーダライト、ハイドロガーネットは、以
下のようにして製造される。 (遷移金属又は貴金属酸化物担持ハイドロソーダライト
及び/又はハイドロガーネットの製造)ハイドロソーダ
ライト及び/又はハイドロガーネットの粉末を遷移金属
あるいは貴金属の硝酸塩又は酢酸塩の水溶液と混合・攪
拌する。その後、ホットプレート上において110℃で
蒸発乾固し、さらに600℃以上3時間加熱することに
より遷移金属・貴金属の酸化物を担持したハイドロソー
ダライト及び/又はハイドロガーネットが得られる。
貴金属で置換されたハイドロソーダライト、ハイドロガ
ーネットは、以下のようにして製造される。 (遷移金属又は貴金属置換ハイドロソーダライトの製
造)遷移金属又は貴金属の酢酸塩水溶液にハイドロソー
ダライト粉末を添加し、攪拌した後、テフロン(登録商
標)内装圧力容器中に密封する。これを循環式温風乾燥
機に入れて、回転させながら100〜200℃で2〜3
0時間加熱後、冷却して試料を取り出し、水洗、ろ過、
乾燥を施し、遷移金属又は貴金属置換ハイドロソーダラ
イト粉末を得る。また、上記操作を繰り返す(水洗、乾
燥後に再度水熱処理による置換操作を繰り返す)ことに
より、置換率を上げることができる。
ットの製造) 1)クロム置換されたハイドロガーネットの製造例 蒸留水に硝酸カルシウム4水和物を加え、さらに硝酸ク
ロム9水和物と非晶質シリカ粉末を混合する(水酸化ナ
トリウム水溶液を添加してpH=13以上になるように
調整する)。この混合物をオートクレーブに入れて、2
00℃−3日間保持後、冷却して試料を取り出し、ろ
過、乾燥を施し、クロム置換されたハイドロガーネット
粉末を得る。
造例 蒸留水に酸化カルシウムを加え、この懸濁液に水酸化ア
ルミニウムと非晶質シリカ粉末を混合し、さらに硝酸鉄
9水和物を混合する(水酸化ナトリウム水溶液を添加し
て、pH=13以上になるように調整する)。この混合
物をオートクレーブに入れて、200℃−3日間保持
後、冷却して試料を取り出し、ろ過、乾燥を施し、鉄置
換されたハイドロガーネット粉末を得る。
有有機物としては、以下のものが例示される。 炭化水素:Cx Hy 、ベンゼン、フェノール等 ハロゲン含有有機物:クロロベンゼン類、クロロフェノ
ール類、フロン類、ダイオキシン類、PCB、トリハロ
メタン、トリクロロエチレン、ジクロロエタン等
ットは、ベンゼンあるいはクロロベンゼンの燃焼分解温
度を低下させる能力をもち、これらをCO2 、H2 O、
HClに分解させるだけでなく、それぞれソーダライト
(Na8 Al6 Si6 O24Cl2 )又はワダライト(C
a12Al10Si4 O32Cl6 )として塩素を固定する。
さらに、ハイドロガーネットに遷移金属酸化物を担持さ
せることにより、クロロベンゼン等の燃焼分解効果があ
がる。
分としては、上記ハイドロソーダライト、ハイドロガー
ネットが単独ないし混合して用いられるが、それ以外
に、遷移金属あるいは貴金属の酸化物が担持されたも
の、あるいは、それらの構成元素の一部が遷移金属ある
いは貴金属で置換されたものを用いることができる。そ
の場合、これらの遷移金属あるいは貴金属として、好適
には、Ti, V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,C
u,Ru,Rh,Pd,Ptのうちから選択される一種
あるいは複数種が用いられる。上記遷移金属あるいは貴
金属の酸化物を担持させること、又は構成元素の一部が
上記遷移金属あるいは貴金属で置換されたハイドロソー
ダライト、ハイドロガーネットを用いることにより、燃
焼分解効率の向上あるいは燃焼分解温度の低温化という
効果が得られる。
処理するには、当該燃焼分解除去剤を例えば、ゴミ焼却
炉等の炉の燃焼室や煙道などに設置して、排ガス中の気
相未燃分であるベンゼンを含む炭化水素類、クロロベン
ゼン類、クロロフェノール類などを燃焼分解除去すれば
よい。本発明の燃焼分解除去剤は、単独で使用してもよ
く、必要に応じて他の排ガス吸収剤(例えば、酸性ガス
吸収剤)と併用してもよい。この燃焼分解除去剤は、ハ
イドロソーダライト、ハイドロガーネット、を所定粒径
に粉砕した粉体の状態や、当該粉体を加圧成形した成形
体の状態で使用することができる。この場合、成形体の
形状は、球体、円柱、アーモンド形、ハニカム状等適宜
のものが採用される。このように、燃焼分解除去剤は、
任意形状に形成できるため、装置の任意の場所に設置し
て使用することが可能である。
ロガーネットを排ガス中の炭化水素及びハロゲン含有有
機物の燃焼分解除去剤の有効成分として用いるものであ
り、これにより、これらの排ガス中の成分を吸収除去し
て、ダイオキシンなどの有害物質の生成を抑制するもの
である。本発明の燃焼分解除去剤で処理した生成ガス
は、上記ガス成分や有害物質などが除去されているの
で、生成ガスによる環境汚染などの問題を解消すること
ができる。本発明の燃焼分解除去剤の有効成分であるハ
イドロソーダライト、ハイドロガーネットは、特に、ベ
ンゼンあるいはクロロベンゼンを実際の分解温度より低
い温度(400〜600℃)で分解させる能力をもち、
さらに、塩素を固定する能力をもつ。
るが、本発明は、以下の実施例により何ら限定されるも
のではない。 (遷移金属酸化物担持ハイドロソーダライト及び/又は
ハイドロガーネットの製造;実施例1〜4) 実施例1 (酸化マンガン担持ハイドロソーダライト及び/又はハ
イドロガーネットの製造)ハイドロソーダライト及び/
又はハイドロガーネットの粉末3.0gと硝酸マンガン
6水和物0.5g水溶液100mlを混合した後、ホッ
トプレート上に置いて110℃で蒸発乾固した。蒸発乾
固後、電気炉で600℃、3時間加熱することにより酸
化マンガンが担持されたハイドロソーダライト及び/又
はハイドロガーネットが得られた。
イドロガーネットの製造)ハイドロソーダライト及び/
又はハイドロガーネットの粉末3.0gと硝酸ニッケル
6水和物0.5g水溶液100mlを混合した後、ホッ
トプレート上に置いて110℃で蒸発乾固した。蒸発乾
固後、電気炉で600℃、3時間加熱することにより酸
化ニッケルが担持されたハイドロソーダライト及び/又
はハイドロガーネットが得られた。
ガーネットの製造)ハイドロソーダライト及び/又はハ
イドロガーネットの粉末3.0gと硝酸鉄6水和物0.
5g水溶液100mlを混合した後、ホットプレート上
に置いて110℃で蒸発乾固した。蒸発乾固後、電気炉
で600℃、3時間加熱することにより酸化鉄が担持さ
れたハイドロソーダライト及び/又はハイドロガーネッ
トが得られた。
イドロガーネットの製造)ハイドロソーダライト及び/
又はハイドロガーネットの粉末3.0gと硝酸コバルト
6水和物0.5g水溶液100mlを混合した後、ホッ
トプレート上に置いて110℃で蒸発乾固した。蒸発乾
固後、電気炉で600℃、3時間加熱することにより酸
化コバルトが担持されたハイドロソーダライト及び/又
はハイドロガーネットが得られた。
造法;実施例5〜9) 実施例5 (マンガン置換ハイドロソーダライトの製造法)1mo
l/l酢酸マンガン水溶液10mlにハイドロソーダラ
イト粉末0.25gを添加し、得られた懸濁液をテフロ
ン内装圧力容器(容積25ml)中に密封した。これを
循環式温風乾燥機に入れ、圧力容器を回転(50rp
m)させながら、200℃、2時間保持後に取り出し、
水洗、乾燥してマンガン置換ハイドロソーダライト粉末
が得られた。
l/l酢酸ニッケル水溶液10mlにハイドロソーダラ
イト粉末0.25gを添加し、得られた懸濁液をテフロ
ン内装圧力容器(容積25ml)中に密封した。これを
循環式温風乾燥機に入れ、圧力容器を回転(50rp
m)させながら、200℃、2時間保持後に取り出し、
水洗、乾燥してニッケル置換ハイドロソーダライト粉末
が得られた。
酢酸鉄水溶液10mlにハイドロソーダライト粉末0.
25gを添加し、得られた懸濁液をテフロン内装圧力容
器(容積25ml)中に密封した。これを循環式温風乾
燥機に入れ、圧力容器を回転(50rpm)させなが
ら、200℃、2時間保持後に取り出し、水洗、乾燥し
て鉄置換ハイドロソーダライト粉末が得られた。
l/l酢酸コバルト水溶液10mlにハイドロソーダラ
イト粉末0.25gを添加し、得られた懸濁液をテフロ
ン内装圧力容器(容積25ml)中に密封した。これを
循環式温風乾燥機に入れ、圧力容器を回転(50rp
m)させながら、200℃、2時間保持後に取り出し、
水洗、乾燥してコバルト置換ハイドロソーダライト粉末
が得られた。
/l酢酸クロム水溶液10mlにハイドロソーダライト
粉末0.25gを添加し、得られた懸濁液をテフロン内
装圧力容器(容積25ml)中に密封した。これを循環
式温風乾燥機に入れ、圧力容器を回転(50rpm)さ
せながら、200℃、2時間保持後に取り出し、水洗、
乾燥してクロム置換ハイドロソーダライト粉末が得られ
た。
法;実施例10〜11) 実施例10 (鉄置換ハイドロガーネットの製造法)蒸留水22ml
と酸化カルシウム1.8gを攪拌して得られた懸濁液に
水酸化アルミニウム1.6gと非晶質シリカ粉末0.6
5gを添加し、攪拌、混合した。これに硝酸鉄9水和物
0.55gと蒸留水30mlを添加し、十分に攪拌、混
合した。その後、3N水酸化ナトリウム水溶液30ml
を添加し、溶液のpHを13以上に調節した。こうして
調製した懸濁液を全容積100mlのオートクレーブに
入れ、攪拌(30rpm)しながら、200℃、3日間
保持後、水洗、乾燥して鉄置換ハイドロガーネット粉末
を得た。
mlと硝酸カルシウム4水和物2.0gを攪拌して得ら
れた懸濁液に硝酸クロム9水和物2.4gと非晶質シリ
カ粉末0.17gを添加し、攪拌、混合した。その後、
3N水酸化ナトリウム水溶液30mlを添加し、溶液の
pHを13以上に調節した。こうして調製した懸濁液を
全容積100mlのオートクレーブに入れ、攪拌(30
rpm)しながら、200℃、3日間保持後、水洗、乾
燥してクロム置換ハイドロガーネット粉末を得た。
分解) 実施例12 (焼成分解方法)炭化水素及びハロゲン含有有機物の燃
焼分解は図1に示す装置にて実施した。ペレット状(粒
径300〜500μm)に成形した燃焼分解除去剤
(7)の0.1、0.5又は1.0gを石英ガラス製の
反応管に充填した。電気炉(5)の温度を空気(1)を
流しながら400〜700℃の任意の温度に設定した
後、クロロベンゼン(あるいはベンゼン)と空気との混
合ガス(ガス流量:160ml/分)を反応管に導入し
た。なお、クロロベンゼン(あるいはベンゼン)濃度
は、10000ppmとした。反応管の出口側には、水
酸化ナトリウム水溶液の入った酸性ガス補修器(8)が
有り、その後にTCD及びFID検出器付きガスクロマ
トグラフィー(9)が接続され、分解後のガス分析を行
った。 (結果)反応後のガスは主に未分解のクロロベンゼン
(あるいはベンゼン)、二酸化炭素、一酸化炭素のみで
あった。反応開始10分後のクロロベンゼン分解率と反
応温度の関係を図2に示す。燃焼分解除去剤が0.1、
0.5、1.0gのときのSV値はそれぞれ9600
0、19000、96000h-1であった。また、燃焼
分解除去剤が無い場合の結果は、400〜650℃での
分解率はゼロであり、700℃で43%、800℃で1
00%であった。
ガーネット、燃焼分解除去剤量:0.5g、反応温度:
600℃、でのベンゼンあるいはクロロベンゼンの分解
率を測定した。その結果を表1に示す。
ソーダライト、ハイドロガーネット、酸化鉄担持ハイド
ロガーネット、燃焼分解除去剤量:0.1g、反応温
度:600℃、でのクロロベンゼンの分解率を測定し
た。その結果を表2に示す。
回収材中に取り込まれた塩素固定量を蛍光X線分析法で
測定した。その結果を表1に示す。
回収材中に取り込まれた塩素固定量を蛍光X線分析法で
測定した。その結果を表2に示す。
あるいは貴金属を必要により含むハイドロソーダライト
及び/又はハイドロガーネットを構成成分として含み、
焼却炉等から排出される未燃炭素、炭化水素、ハロゲン
含有有機物を燃焼分解する触媒作用を有することを特徴
とする上記炭化水素及びハロゲン含有有機物等の燃焼分
解除去剤に係るものであり、本発明により、以下の効果
が奏される。 (1)排ガス中の気相未燃分であるベンゼンを含む炭化
水素類あるいはダイオキシン前駆物質であるクロロベン
ゼン類及びクロロフェノール類の高効率の分解除去が可
能である。 (2)ハイドロソーダライト及びハイドロガーネットに
より炭化水素ガス及びハロゲン有機ガスを分解するだけ
でなく、それに含まれるハロゲン元素の吸収固定が可能
である。 (3)簡易な方法で排ガス及び飛灰中のダイオキシン濃
度を低減する技術を提供することができる。 (4)設備上等の制約のために充分なダイオキシン抑制
対策が取り難い既設炉に対して、現状の燃焼条件でダイ
オキシン前駆体のクロロベンゼン、クロロフェノール等
のハロゲン含有有機物の分解及び塩素固定化が可能であ
る。 (5)耐熱温度が1000℃程度であり、新規炉に対す
る補助的な使用も可能である。
明図である。
クロロベンゼン分解率の関係を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 遷移金属あるいは貴金属を必要により含
むハイドロソーダライト及び/又はハイドロガーネット
を構成成分として含み、焼却炉等から排出される未燃炭
素、炭化水素、ハロゲン含有有機物を燃焼分解する触媒
作用を有することを特徴とする上記炭化水素及びハロゲ
ン含有有機物等の燃焼分解除去剤。 - 【請求項2】 ハロゲン含有有機物の燃焼分解で副生す
るハロゲン元素を吸収及び固定化する作用を有すること
を特徴とする請求項1記載の燃焼分解除去剤。 - 【請求項3】 燃焼分解除去剤の成分が、ハイドロソー
ダライト、ハイドロガーネットである請求項1又は2に
記載の燃焼分解除去剤。 - 【請求項4】 燃焼分解除去剤の成分が、遷移金属ある
いは貴金属の酸化物が担持されたハイドロソーダライ
ト、ハイドロガーネットである請求項1又は2に記載の
燃焼分解除去剤。 - 【請求項5】 燃焼分解除去剤が、その構成元素の一部
が遷移金属あるいは貴金属で置換されたハイドロソーダ
ライト、ハイドロガーネットである請求項1又は2に記
載の燃焼分解除去剤。 - 【請求項6】 遷移金属あるいは貴金属が、Ti, V,
Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ru,Rh,P
d,Ptのうちから選択される一種あるいは複数種であ
る請求項4又は5に記載の燃焼分解除去剤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000402580A JP3475204B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼分解除去剤 |
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JP2000402580A JP3475204B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 炭化水素及びハロゲン含有有機物燃焼分解除去剤 |
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JP2002200190A true JP2002200190A (ja) | 2002-07-16 |
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