JP2002355551A - 環境汚染物質の分解方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境汚染物質である有機ハロゲン化合物等に
ついて、排水として下水道等に排出可能な低濃度域まで
短時間で大量に分解処理でき、更に、酸化分解が困難な
有機物、窒素・リン化合物等についても分解できる方法
および装置を提供する。 【解決手段】 環境汚染物質を含有する水溶液が貯留さ
れる反応容器１０ａ内の試料溶液２０に対し、例えば、
反応容器１０ａの中央底部に設けた振動子３０ａから超
音波５０を照射すると同時に、反応容器１０ａ内の周縁
に設けた紫外線ランプ４０ａからの紫外線を照射する。
この際、超音波５０の進行経路と実質的に干渉しない位
置に紫外線ランプ４０ａを配置する。
ついて、排水として下水道等に排出可能な低濃度域まで
短時間で大量に分解処理でき、更に、酸化分解が困難な
有機物、窒素・リン化合物等についても分解できる方法
および装置を提供する。 【解決手段】 環境汚染物質を含有する水溶液が貯留さ
れる反応容器１０ａ内の試料溶液２０に対し、例えば、
反応容器１０ａの中央底部に設けた振動子３０ａから超
音波５０を照射すると同時に、反応容器１０ａ内の周縁
に設けた紫外線ランプ４０ａからの紫外線を照射する。
この際、超音波５０の進行経路と実質的に干渉しない位
置に紫外線ランプ４０ａを配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境中の種々の汚
染物質を分解、無害化する方法及び装置に関し、更に詳
しくは、土壌・地下水や工場廃水等に含まれる有機ハロ
ゲン化合物などの有機溶剤、及び河川水、湖沼等に含ま
れる有機物、窒素・リン化合物などを、簡便かつ効率的
に分解する方法及び装置に関する。
染物質を分解、無害化する方法及び装置に関し、更に詳
しくは、土壌・地下水や工場廃水等に含まれる有機ハロ
ゲン化合物などの有機溶剤、及び河川水、湖沼等に含ま
れる有機物、窒素・リン化合物などを、簡便かつ効率的
に分解する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機溶剤のうち特にテトラクロロエチレ
ン、トリクロロエチレン、ジクロロメタンなどの有機ハ
ロゲン化合物は、油脂等への優れた溶解力を有する洗浄
剤として、各種製造業、洗濯業などで使用されてきてい
るが、近年その発ガン性が指摘され、環境への放出が制
限されてきている。しかし、大気、公共水域、土壌など
環境への有機塩素化合物による汚染は依然解決されてい
ない状況となっており、代替溶剤の使用、あるいは溶剤
使用後の無害化処理が求められている。
ン、トリクロロエチレン、ジクロロメタンなどの有機ハ
ロゲン化合物は、油脂等への優れた溶解力を有する洗浄
剤として、各種製造業、洗濯業などで使用されてきてい
るが、近年その発ガン性が指摘され、環境への放出が制
限されてきている。しかし、大気、公共水域、土壌など
環境への有機塩素化合物による汚染は依然解決されてい
ない状況となっており、代替溶剤の使用、あるいは溶剤
使用後の無害化処理が求められている。
【０００３】同様に、フロン、ポリ塩化ビフェニール
（ＰＣＢ）など冷媒や絶縁油として使用されてきたも
の、さらにゴミ焼却炉等において塩素化合物の存在下で
焼却温度が低温時に生成するダイオキシンなども、有機
ハロゲン化合物の一種であり、その毒性と難分解性のた
め環境中での残留が問題となっている。
（ＰＣＢ）など冷媒や絶縁油として使用されてきたも
の、さらにゴミ焼却炉等において塩素化合物の存在下で
焼却温度が低温時に生成するダイオキシンなども、有機
ハロゲン化合物の一種であり、その毒性と難分解性のた
め環境中での残留が問題となっている。
【０００４】上記の多くの有機ハロゲン化合物は揮発性
であり、気体として大気中に容易に揮散する。この性質
を利用し、汚染された土壌・地下水あるいは工場廃水な
どに含まれる有機ハロゲン化合物の除去方法としては、
エアー通気等を行って曝気処理を行ない大気放散させる
方法、及び曝気処理により、気相中に有機ハロゲン化合
物を移行させた後、活性炭等の吸着剤で回収し、廃棄物
として焼却処分する方法が、コスト、簡便性の点から現
在多く実施されている。
であり、気体として大気中に容易に揮散する。この性質
を利用し、汚染された土壌・地下水あるいは工場廃水な
どに含まれる有機ハロゲン化合物の除去方法としては、
エアー通気等を行って曝気処理を行ない大気放散させる
方法、及び曝気処理により、気相中に有機ハロゲン化合
物を移行させた後、活性炭等の吸着剤で回収し、廃棄物
として焼却処分する方法が、コスト、簡便性の点から現
在多く実施されている。
【０００５】しかし、曝気法はそのまま有害物質が大気
中に拡散するので大気汚染が生じるという問題がある。
また、活性炭吸着法では、単位活性炭量当り、あるいは
単位時間当りの吸着量には限界があるので、高濃度の汚
染物質を含む廃水処理の場合、交換頻度が上がるためコ
ストが高くなることや汚染物質を十分に低濃度まで吸着
できず系外に漏出する可能性があるなどの課題がある。
更にいずれの方法も単に汚染物質を移行させるのみであ
って有害物質自身は化学的には変化しておらず、特に汚
染物質を吸着した活性炭を焼却処分する場合は上記猛毒
のダイオキシンが生成してしまう可能性があり、上記い
ずれの方法も問題を生じている。
中に拡散するので大気汚染が生じるという問題がある。
また、活性炭吸着法では、単位活性炭量当り、あるいは
単位時間当りの吸着量には限界があるので、高濃度の汚
染物質を含む廃水処理の場合、交換頻度が上がるためコ
ストが高くなることや汚染物質を十分に低濃度まで吸着
できず系外に漏出する可能性があるなどの課題がある。
更にいずれの方法も単に汚染物質を移行させるのみであ
って有害物質自身は化学的には変化しておらず、特に汚
染物質を吸着した活性炭を焼却処分する場合は上記猛毒
のダイオキシンが生成してしまう可能性があり、上記い
ずれの方法も問題を生じている。
【０００６】これを受け、有機ハロゲン化合物等、種々
の環境汚染物質を分解して無害化する方法の研究がこれ
まで盛んに行われており、オゾン、紫外線、電気分解、
固体触媒（光触媒が主）、超臨界水などによる単独処
理、及びこれらと他方法との組合せ処理、たとえばオゾ
ン＋紫外線、オゾン＋過酸化水素、紫外線＋過酸化水素
などの促進酸化処理の方法が多く報告されている。しか
しながら、これらの処理方法は、実用化に必要な条件で
ある、(1)安全、簡便、確実であること、(2)２次的有害
物質を発生しないこと、(3)低コストであることなどを
満足しておらず、より簡便で効率の良い処理方法が望ま
れている。
の環境汚染物質を分解して無害化する方法の研究がこれ
まで盛んに行われており、オゾン、紫外線、電気分解、
固体触媒（光触媒が主）、超臨界水などによる単独処
理、及びこれらと他方法との組合せ処理、たとえばオゾ
ン＋紫外線、オゾン＋過酸化水素、紫外線＋過酸化水素
などの促進酸化処理の方法が多く報告されている。しか
しながら、これらの処理方法は、実用化に必要な条件で
ある、(1)安全、簡便、確実であること、(2)２次的有害
物質を発生しないこと、(3)低コストであることなどを
満足しておらず、より簡便で効率の良い処理方法が望ま
れている。
【０００７】一方、水中への超音波照射により上記の揮
発性有機ハロゲン化合物を分解する方法が近年研究され
ている（J.Phys.Chem.,1991,95,p.3630-3638等）。この
超音波による分解の反応機構は、キャビテーション気泡
における熱分解と、キャビテーションにより生成するラ
ジカルとの反応の２種類と推定されている（Environ．S
ci．Technol．，1996、30、p.1133-1138など）。
発性有機ハロゲン化合物を分解する方法が近年研究され
ている（J.Phys.Chem.,1991,95,p.3630-3638等）。この
超音波による分解の反応機構は、キャビテーション気泡
における熱分解と、キャビテーションにより生成するラ
ジカルとの反応の２種類と推定されている（Environ．S
ci．Technol．，1996、30、p.1133-1138など）。
【０００８】すなわち、まず、水中への超音波照射によ
り、音圧を受けた水が正の音圧で圧縮、次いで負圧のサ
イクルで減圧された際、部分的に水が引きちぎられ、キ
ャビテーション気泡と呼ばれる真空の空洞（例えば、数
１０ｋＨｚの周波数では１００μｍ以下）が形成され
る。このとき、キャビテーション気泡形成時に、溶液中
の揮発性有害物質、例えば有機ハロゲン化合物は気泡内
に気化することで入り込む。次に、この気泡は次にくる
正の音圧で押しつぶされることにより圧壊し、気泡周囲
の水分子が一斉に圧壊した気泡中心を目指して突進し、
分子同士が激しく衝突し、瞬間的な断熱圧縮により、数
千度、数千気圧レベルの高温・高圧状態となる。この際
に上記の有機ハロゲン化合物等は、気泡圧縮時に熱分解
し、無害な炭酸ガスとハロゲンイオンなどになる。
り、音圧を受けた水が正の音圧で圧縮、次いで負圧のサ
イクルで減圧された際、部分的に水が引きちぎられ、キ
ャビテーション気泡と呼ばれる真空の空洞（例えば、数
１０ｋＨｚの周波数では１００μｍ以下）が形成され
る。このとき、キャビテーション気泡形成時に、溶液中
の揮発性有害物質、例えば有機ハロゲン化合物は気泡内
に気化することで入り込む。次に、この気泡は次にくる
正の音圧で押しつぶされることにより圧壊し、気泡周囲
の水分子が一斉に圧壊した気泡中心を目指して突進し、
分子同士が激しく衝突し、瞬間的な断熱圧縮により、数
千度、数千気圧レベルの高温・高圧状態となる。この際
に上記の有機ハロゲン化合物等は、気泡圧縮時に熱分解
し、無害な炭酸ガスとハロゲンイオンなどになる。
【０００９】一方、キャビテーション気泡の生成ととも
にその近傍で、水分子の熱分解により以下の反応が起こ
り、ＨラジカルとＯＨラジカルが生成する。 Ｈ2Ｏ→Ｈ・＋・ＯＨ このうち、ＯＨラジカルは、表１に示すようにオゾンよ
り酸化力が強い上、反応物質の選択性が低く活性が高い
ので反応の主体となり、上記の揮発性物質、及びキャビ
テーション気泡内への気化・侵入が困難なイオン性物質
など非揮発性物質を酸化分解し、無害な物質とする。
にその近傍で、水分子の熱分解により以下の反応が起こ
り、ＨラジカルとＯＨラジカルが生成する。 Ｈ2Ｏ→Ｈ・＋・ＯＨ このうち、ＯＨラジカルは、表１に示すようにオゾンよ
り酸化力が強い上、反応物質の選択性が低く活性が高い
ので反応の主体となり、上記の揮発性物質、及びキャビ
テーション気泡内への気化・侵入が困難なイオン性物質
など非揮発性物質を酸化分解し、無害な物質とする。
【００１０】
【表１】
【００１１】そして、この場合、分解速度は照射する超
音波の周波数に依存するが、キャビテーション気泡の形
成・圧壊、すなわち熱分解及びラジカルによる酸化分解
が、数μ秒〜数１０μ秒のサイクルで繰り返され、分解
が効率良く行われる。
音波の周波数に依存するが、キャビテーション気泡の形
成・圧壊、すなわち熱分解及びラジカルによる酸化分解
が、数μ秒〜数１０μ秒のサイクルで繰り返され、分解
が効率良く行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、安全で簡便な超音波照射による揮発
性有機ハロゲン化合物等の分解が可能であるものの、以
下の問題があることから装置として実用化することは困
難であった。
来技術においては、安全で簡便な超音波照射による揮発
性有機ハロゲン化合物等の分解が可能であるものの、以
下の問題があることから装置として実用化することは困
難であった。
【００１３】すなわち、超音波のみを用いた場合におい
ては、分解対象の揮発性物質が高濃度の場合には、分解
速度は大きいものの、分解が進み、残存濃度が低下して
いくにつれて徐々に分解速度が低下していく。よって分
解の効率が下がり、分解に時間かかるので大量の有害物
質を迅速に処理することが困難である。
ては、分解対象の揮発性物質が高濃度の場合には、分解
速度は大きいものの、分解が進み、残存濃度が低下して
いくにつれて徐々に分解速度が低下していく。よって分
解の効率が下がり、分解に時間かかるので大量の有害物
質を迅速に処理することが困難である。
【００１４】これは以下のように説明できる。まず、揮
発性物質の高濃度域においては、超音波照射により生じ
るキャビテーション気泡内に、揮発性物質の分子は大量
に気化、移行して、高温、高圧の反応場により迅速に熱
分解される。次に分解が進行して中濃度域になると、キ
ャビテーション気泡内に気化・移行する分子が減少し、
それを補うような形で気泡周囲の水が気化して水蒸気が
気泡内に移行し、水蒸気の熱分解によりＯＨラジカルが
生成する。この領域では、気泡内での分子自身の熱分解
と、気泡界面においてＯＨラジカルによる酸化分解が競
争的に生じる。
発性物質の高濃度域においては、超音波照射により生じ
るキャビテーション気泡内に、揮発性物質の分子は大量
に気化、移行して、高温、高圧の反応場により迅速に熱
分解される。次に分解が進行して中濃度域になると、キ
ャビテーション気泡内に気化・移行する分子が減少し、
それを補うような形で気泡周囲の水が気化して水蒸気が
気泡内に移行し、水蒸気の熱分解によりＯＨラジカルが
生成する。この領域では、気泡内での分子自身の熱分解
と、気泡界面においてＯＨラジカルによる酸化分解が競
争的に生じる。
【００１５】さらに分解が進行して低濃度域となると、
揮発性物質分子は水素結合した水分子のすきまに入り込
む形で（疎水性水和と呼ばれる）、液相に準安定化状態
で存在するようになるため、キャビテーション気泡内に
気化・移行する分子がほとんどなくなり気泡内に水蒸気
が入り込む割合が増えるので、気泡界面でのＯＨラジカ
ルの生成量が増加する一方、気泡界面に存在する揮発性
物質分子が少ないことと、高活性ゆえＯＨラジカルの寿
命及び拡散距離が極めて短かいという２つの理由より、
以下の再結合反応が起こり液相に過酸化水素が生成し、
この過酸化水素の酸化反応が分解の主体となる。 ・ＯＨ＋・ＯＨ→Ｈ2Ｏ2 ここで表１より、過酸化水素の酸化力はＯＨラジカルや
オゾンより弱いので、反応終期においては、分解速度が
低下してしまうことになる。
揮発性物質分子は水素結合した水分子のすきまに入り込
む形で（疎水性水和と呼ばれる）、液相に準安定化状態
で存在するようになるため、キャビテーション気泡内に
気化・移行する分子がほとんどなくなり気泡内に水蒸気
が入り込む割合が増えるので、気泡界面でのＯＨラジカ
ルの生成量が増加する一方、気泡界面に存在する揮発性
物質分子が少ないことと、高活性ゆえＯＨラジカルの寿
命及び拡散距離が極めて短かいという２つの理由より、
以下の再結合反応が起こり液相に過酸化水素が生成し、
この過酸化水素の酸化反応が分解の主体となる。 ・ＯＨ＋・ＯＨ→Ｈ2Ｏ2 ここで表１より、過酸化水素の酸化力はＯＨラジカルや
オゾンより弱いので、反応終期においては、分解速度が
低下してしまうことになる。
【００１６】以上のことから、従来技術の揮発性有機ハ
ロゲン化合物の超音波照射単独による分解・無害化処理
方法においては、排水として下水道等に排出可能な低濃
度までの分解操作を行うと長時間を要することになるた
め、効率的な処理ができないという問題点があり、ま
た、処理速度の低下により、一度に大量の処理をしよう
とすると装置が大型化するという問題点もある。
ロゲン化合物の超音波照射単独による分解・無害化処理
方法においては、排水として下水道等に排出可能な低濃
度までの分解操作を行うと長時間を要することになるた
め、効率的な処理ができないという問題点があり、ま
た、処理速度の低下により、一度に大量の処理をしよう
とすると装置が大型化するという問題点もある。
【００１７】また、河川水、湖沼等に含まれる有機物と
してはハロゲン以外にも、窒素・リン化合物などは非揮
発性物質のものが多く存在しており、これらの物質につ
いても分解できることが望まれる。しかし、これらは非
揮発性であるためベンゼン環など疎水基を多く有する分
子は気泡界面に移行する割合が高く、ＯＨ基など親水基
を多く有する分子は液相にとどまる割合が高くなる。よ
って、上記従来技術ではキャビテーション気泡内に気化
・移行する分子はほとんどないので、気液界面に移行し
た分子についてはＯＨラジカルによる酸化分解が期待で
きるが、液相にとどまる親水性分子については、過酸化
水素による分解が主体となるため、分子構造によっては
酸化力不足のため、分解ができないという問題がある。
してはハロゲン以外にも、窒素・リン化合物などは非揮
発性物質のものが多く存在しており、これらの物質につ
いても分解できることが望まれる。しかし、これらは非
揮発性であるためベンゼン環など疎水基を多く有する分
子は気泡界面に移行する割合が高く、ＯＨ基など親水基
を多く有する分子は液相にとどまる割合が高くなる。よ
って、上記従来技術ではキャビテーション気泡内に気化
・移行する分子はほとんどないので、気液界面に移行し
た分子についてはＯＨラジカルによる酸化分解が期待で
きるが、液相にとどまる親水性分子については、過酸化
水素による分解が主体となるため、分子構造によっては
酸化力不足のため、分解ができないという問題がある。
【００１８】したがって、本発明の目的は、廃水中の有
機ハロゲン化合物等の揮発性物質について、排水として
下水道等に排出可能な低濃度域まで、短時間で大量に処
理、分解できるとともに、更に環境水中の有機物、窒素
・リン化合物等のような特に酸化分解が困難な物質につ
いても分解できる方法及び装置を提供することにある。
機ハロゲン化合物等の揮発性物質について、排水として
下水道等に排出可能な低濃度域まで、短時間で大量に処
理、分解できるとともに、更に環境水中の有機物、窒素
・リン化合物等のような特に酸化分解が困難な物質につ
いても分解できる方法及び装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記のよう
な課題を解決すべく鋭意検討したところ、超音波照射処
理と紫外線照射処理とを組合せることにより、有機ハロ
ゲン化合物等の分解速度を向上させ、しかも従来分解困
難であった窒素・リン化合物等も分解可能なことを見出
し、本発明を完成するに至った。
な課題を解決すべく鋭意検討したところ、超音波照射処
理と紫外線照射処理とを組合せることにより、有機ハロ
ゲン化合物等の分解速度を向上させ、しかも従来分解困
難であった窒素・リン化合物等も分解可能なことを見出
し、本発明を完成するに至った。
【００２０】すなわち、本発明の環境汚染物質の分解方
法の一つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を反応
容器内に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶液
に超音波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分解
する方法において、前記反応容器に超音波照射手段を取
付けて超音波を照射すると共に、この超音波の進行経路
と実質的に干渉しない位置に紫外線照射手段を取付け、
前記超音波の進行経路に貯留された前記被処理溶液に向
けて紫外線を照射することを特徴とする。
法の一つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を反応
容器内に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶液
に超音波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分解
する方法において、前記反応容器に超音波照射手段を取
付けて超音波を照射すると共に、この超音波の進行経路
と実質的に干渉しない位置に紫外線照射手段を取付け、
前記超音波の進行経路に貯留された前記被処理溶液に向
けて紫外線を照射することを特徴とする。
【００２１】これにより、被処理溶液中に超音波と紫外
線とを同時に照射して、超音波照射と紫外線照射の併用
処理を行うことで、超音波照射により生成する過酸化水
素に紫外線が照射され、高活性かつ低選択性のＯＨラジ
カルが生成するので、例えば有機ハロゲン化合物など揮
発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環境排出基
準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬で、かつ効率
的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用水とし
て用いることが可能となる。
線とを同時に照射して、超音波照射と紫外線照射の併用
処理を行うことで、超音波照射により生成する過酸化水
素に紫外線が照射され、高活性かつ低選択性のＯＨラジ
カルが生成するので、例えば有機ハロゲン化合物など揮
発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環境排出基
準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬で、かつ効率
的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用水とし
て用いることが可能となる。
【００２２】また、環境水中の有機物や窒素・リン化合
物等の中で、通常の酸化分解が困難な物質についても、
ＯＨラジカルの高酸化力により分解することが可能とな
る。
物等の中で、通常の酸化分解が困難な物質についても、
ＯＨラジカルの高酸化力により分解することが可能とな
る。
【００２３】更に、超音波の進行経路と実質的に干渉し
ない位置に紫外線照射手段を取付けるので、紫外線照射
手段によって超音波の進行を妨げることがなく、超音波
の減衰を抑えて効率良く照射して分解処理を行うことが
できる。
ない位置に紫外線照射手段を取付けるので、紫外線照射
手段によって超音波の進行を妨げることがなく、超音波
の減衰を抑えて効率良く照射して分解処理を行うことが
できる。
【００２４】本発明の環境汚染物質の分解方法のもう一
つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を反応容器内
に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶液に超音
波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分解する方
法において、前記被処理溶液を第１の反応容器内に導入
して超音波を照射した後、超音波処理した前記被処理溶
液を第２の反応容器内に導入して紫外線を照射すること
を特徴とする。
つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を反応容器内
に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶液に超音
波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分解する方
法において、前記被処理溶液を第１の反応容器内に導入
して超音波を照射した後、超音波処理した前記被処理溶
液を第２の反応容器内に導入して紫外線を照射すること
を特徴とする。
【００２５】上記の方法によっても、汚染物質を含有す
る水溶液への超音波照射により、まず液相に過酸化水素
を生成させ、これに続いて紫外線を照射することにより
過酸化水素からＯＨラジカルを生成させることができる
ので、液相に存在する低濃度域の揮発性物質又は酸化分
解が困難な物質の分解が可能となる。
る水溶液への超音波照射により、まず液相に過酸化水素
を生成させ、これに続いて紫外線を照射することにより
過酸化水素からＯＨラジカルを生成させることができる
ので、液相に存在する低濃度域の揮発性物質又は酸化分
解が困難な物質の分解が可能となる。
【００２６】本発明の環境汚染物質の分解方法の好まし
い態様としては、前記環境汚染物質が有機ハロゲン化合
物である。低分子量のテトラクロロエチレン等の有機ハ
ロゲン化合物は揮発性であるので超音波照射によって分
解されやすく、本発明の方法が特に好適に使用できる。
い態様としては、前記環境汚染物質が有機ハロゲン化合
物である。低分子量のテトラクロロエチレン等の有機ハ
ロゲン化合物は揮発性であるので超音波照射によって分
解されやすく、本発明の方法が特に好適に使用できる。
【００２７】更に、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液が、ドライ
クリーニング廃液である。ドライクリーニング廃液中に
はテトラクロロエチレン等の揮発性有機ハロゲン化合物
が含まれるので超音波照射によって分解されやすく、本
発明の方法が特に好適に使用できる。
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液が、ドライ
クリーニング廃液である。ドライクリーニング廃液中に
はテトラクロロエチレン等の揮発性有機ハロゲン化合物
が含まれるので超音波照射によって分解されやすく、本
発明の方法が特に好適に使用できる。
【００２８】また、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記超音波照射と前記紫外
線照射の同時又は順次照射を繰り返して複数サイクル行
う。
別の好ましい態様としては、前記超音波照射と前記紫外
線照射の同時又は順次照射を繰り返して複数サイクル行
う。
【００２９】このように複数回行うことにより、被処理
溶液を流しながら連続処理が可能となり、最終的な処理
水の目標濃度に合わせた処理が可能となる。また、入手
容易な小型〜中型の超音波照射手段と紫外線照射手段と
を用い、これらを複数組配置することにより、処理効果
の高い装置を構成でき、製造も容易で低コスト化が図ら
れる。すなわち、これらを例えばカスケード接続した構
成とするか、複数組備えた大型の反応容器を用いて多段
構成とすることにより、処理容量のスケールアップある
いは連続処理が容易にかつ低コストで実現できる。
溶液を流しながら連続処理が可能となり、最終的な処理
水の目標濃度に合わせた処理が可能となる。また、入手
容易な小型〜中型の超音波照射手段と紫外線照射手段と
を用い、これらを複数組配置することにより、処理効果
の高い装置を構成でき、製造も容易で低コスト化が図ら
れる。すなわち、これらを例えばカスケード接続した構
成とするか、複数組備えた大型の反応容器を用いて多段
構成とすることにより、処理容量のスケールアップある
いは連続処理が容易にかつ低コストで実現できる。
【００３０】更に、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液のｐＨを２
〜６に調整した状態で、前記超音波照射及び／又は前記
紫外線照射を行う。この方法によれば、被処理溶液中の
ＯＨラジカルの酸化力が高まるので、分解処理を効率的
に行うことができる。
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液のｐＨを２
〜６に調整した状態で、前記超音波照射及び／又は前記
紫外線照射を行う。この方法によれば、被処理溶液中の
ＯＨラジカルの酸化力が高まるので、分解処理を効率的
に行うことができる。
【００３１】また、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液に過酸化水
素を添加した後又は添加しつつ、前記超音波照射及び／
又は前記紫外線照射を行う。この方法によれば、添加さ
れた過酸化水素が紫外線によって分解されてＯＨラジカ
ルが生成し、分解の初期段階においてもＯＨラジカルが
多量に存在するので、分解処理を効率的に行うことがで
きる。
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液に過酸化水
素を添加した後又は添加しつつ、前記超音波照射及び／
又は前記紫外線照射を行う。この方法によれば、添加さ
れた過酸化水素が紫外線によって分解されてＯＨラジカ
ルが生成し、分解の初期段階においてもＯＨラジカルが
多量に存在するので、分解処理を効率的に行うことがで
きる。
【００３２】更に、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液の温度を４
０〜６０℃に維持しながら前記超音波照射及び／又は前
記紫外線照射を行う。この方法によれば、被処理溶液中
の揮発性の環境汚染物質の蒸気圧が高まるので、キャビ
テーション気泡内へ移行する環境汚染物質の分子数が増
加し、しかも不要な沸騰現象が生じない。このため、分
解速度が向上し、処理を効率的に行うことができる。
別の好ましい態様としては、前記被処理溶液の温度を４
０〜６０℃に維持しながら前記超音波照射及び／又は前
記紫外線照射を行う。この方法によれば、被処理溶液中
の揮発性の環境汚染物質の蒸気圧が高まるので、キャビ
テーション気泡内へ移行する環境汚染物質の分子数が増
加し、しかも不要な沸騰現象が生じない。このため、分
解速度が向上し、処理を効率的に行うことができる。
【００３３】また、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記超音波及び／又は前記
紫外線を間欠照射することにより、前記被処理溶液の温
度を４０〜６０℃に維持する。この方法によれば、新た
な温度調節手段を設ける必要がなく、電気的なＯＮ／Ｏ
ＦＦのみで温度制御できるので、低コストで簡単に簡易
に被処理溶液の温度を維持することができる。
別の好ましい態様としては、前記超音波及び／又は前記
紫外線を間欠照射することにより、前記被処理溶液の温
度を４０〜６０℃に維持する。この方法によれば、新た
な温度調節手段を設ける必要がなく、電気的なＯＮ／Ｏ
ＦＦのみで温度制御できるので、低コストで簡単に簡易
に被処理溶液の温度を維持することができる。
【００３４】更に、本発明の環境汚染物質の分解方法の
別の好ましい態様としては、前記紫外線照射手段を取付
ける前記反応容器の周壁に反射面を形成し、照射された
紫外線が反応容器外に漏れにくくする。この方法によれ
ば、反射面を利用して反応容器内の全体に渡って紫外線
を照射できるので、被処理溶液のＯＨラジカルの生成が
促進し、分解処理を効率的に行うことができる。
別の好ましい態様としては、前記紫外線照射手段を取付
ける前記反応容器の周壁に反射面を形成し、照射された
紫外線が反応容器外に漏れにくくする。この方法によれ
ば、反射面を利用して反応容器内の全体に渡って紫外線
を照射できるので、被処理溶液のＯＨラジカルの生成が
促進し、分解処理を効率的に行うことができる。
【００３５】一方、本発明の環境汚染物質の分解装置の
一つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を貯留する
反応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液に超音波
を照射する手段と、前記反応容器内の前記被処理溶液に
紫外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質の分解装
置において、前記超音波照射手段によって照射される前
記超音波の進行経路に実質的に干渉せず、かつ、前記超
音波の進行経路に貯留される前記被処理溶液に対して紫
外線を照射できる位置に、前記紫外線照射手段が配置さ
れていることを特徴とする。
一つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を貯留する
反応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液に超音波
を照射する手段と、前記反応容器内の前記被処理溶液に
紫外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質の分解装
置において、前記超音波照射手段によって照射される前
記超音波の進行経路に実質的に干渉せず、かつ、前記超
音波の進行経路に貯留される前記被処理溶液に対して紫
外線を照射できる位置に、前記紫外線照射手段が配置さ
れていることを特徴とする。
【００３６】この装置を用いることにより、環境汚染物
質に対して超音波照射と紫外線照射の併用処理が可能と
なるので、上記と同様に、例えば有機ハロゲン化合物な
ど揮発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環境排
出基準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬で、かつ
効率的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用水
として用いることが産業的規模で可能となる。
質に対して超音波照射と紫外線照射の併用処理が可能と
なるので、上記と同様に、例えば有機ハロゲン化合物な
ど揮発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環境排
出基準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬で、かつ
効率的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用水
として用いることが産業的規模で可能となる。
【００３７】また、紫外線照射手段が超音波の進行経路
に実質的に干渉せず、かつ、被処理溶液に対して紫外線
を照射できる位置に配置されるので、超音波と紫外線と
を同時照射する際、紫外線照射手段が超音波の進行を妨
げず、装置の処理効率が向上し、短時間で低濃度まで分
解処理を行うことができる。
に実質的に干渉せず、かつ、被処理溶液に対して紫外線
を照射できる位置に配置されるので、超音波と紫外線と
を同時照射する際、紫外線照射手段が超音波の進行を妨
げず、装置の処理効率が向上し、短時間で低濃度まで分
解処理を行うことができる。
【００３８】上記環境汚染物質の分解装置の好ましい態
様としては、前記紫外線照射手段が、前記超音波の進行
経路の外周に配置されている。これにより、超音波と紫
外線とを同時照射する際、紫外線照射手段が超音波の進
行を妨げないので、効率良く分解処理を行うことができ
る。
様としては、前記紫外線照射手段が、前記超音波の進行
経路の外周に配置されている。これにより、超音波と紫
外線とを同時照射する際、紫外線照射手段が超音波の進
行を妨げないので、効率良く分解処理を行うことができ
る。
【００３９】また、別の好ましい態様としては、前記紫
外線照射手段が、前記超音波の進行経路に沿って前記反
応容器内に配置され、前記超音波照射手段は、前記紫外
線照射手段の外周に沿って超音波を進行させるように、
前記反応容器に取付けられている。これによっても上記
同様に超音波と紫外線を同時照射する際、紫外線照射手
段が超音波の進行を妨げないので、効率良く分解処理を
行うことができる。
外線照射手段が、前記超音波の進行経路に沿って前記反
応容器内に配置され、前記超音波照射手段は、前記紫外
線照射手段の外周に沿って超音波を進行させるように、
前記反応容器に取付けられている。これによっても上記
同様に超音波と紫外線を同時照射する際、紫外線照射手
段が超音波の進行を妨げないので、効率良く分解処理を
行うことができる。
【００４０】更に、別の好ましい態様としては、前記超
音波照射手段によって照射される超音波が、前記紫外線
照射手段の表面に沿って進行するように、前記超音波照
射手段及び前記紫外線照射手段が配置されている。これ
によれば、紫外線照射手段を被処理溶液中に浸漬させて
処理する場合、紫外線ランプ等に汚れが付着するのが超
音波によって防止されるので、紫外線透過度の低下を防
止できる。
音波照射手段によって照射される超音波が、前記紫外線
照射手段の表面に沿って進行するように、前記超音波照
射手段及び前記紫外線照射手段が配置されている。これ
によれば、紫外線照射手段を被処理溶液中に浸漬させて
処理する場合、紫外線ランプ等に汚れが付着するのが超
音波によって防止されるので、紫外線透過度の低下を防
止できる。
【００４１】本発明の環境汚染物質の分解装置のもう一
つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を貯留する反
応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液に超音波を
照射する手段と、前記反応容器内の前記被処理溶液に紫
外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質の分解装置
において、前記被処理溶液を貯留する第１の反応容器
と、この第１の反応容器から流出する前記被処理溶液を
貯留する第２の反応容器とを有し、前記第１の反応容器
には、前記被処理溶液に超音波を照射するための超音波
照射手段が設けられ、前記第２の反応容器には、超音波
処理された前記被処理溶液に紫外線を照射するための紫
外線照射手段が設けられている。
つは、環境汚染物質を含有する被処理溶液を貯留する反
応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液に超音波を
照射する手段と、前記反応容器内の前記被処理溶液に紫
外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質の分解装置
において、前記被処理溶液を貯留する第１の反応容器
と、この第１の反応容器から流出する前記被処理溶液を
貯留する第２の反応容器とを有し、前記第１の反応容器
には、前記被処理溶液に超音波を照射するための超音波
照射手段が設けられ、前記第２の反応容器には、超音波
処理された前記被処理溶液に紫外線を照射するための紫
外線照射手段が設けられている。
【００４２】この装置によれば、第１の反応容器と第２
の反応容器が別であるので、紫外線照射手段が超音波の
進行経路に干渉することがない。このため、効率的な超
音波の照射が可能となるので、装置の分解処理能力が向
上する。
の反応容器が別であるので、紫外線照射手段が超音波の
進行経路に干渉することがない。このため、効率的な超
音波の照射が可能となるので、装置の分解処理能力が向
上する。
【００４３】なお、本発明の環境汚染物質の分解装置に
おいては、前記被処理溶液のｐＨを２〜６に調整するた
めのｐＨ調整剤添加手段を有することが好ましい。これ
によれば、前述したように、被処理溶液のｐＨを最適な
範囲、例えばｐＨ２〜６に調整した状態で、前記超音波
照射及び／又は前記紫外線照射を行うことができ、被処
理溶液中のＯＨラジカルの酸化力が高まるので、分解処
理を効率的に行うことができる。
おいては、前記被処理溶液のｐＨを２〜６に調整するた
めのｐＨ調整剤添加手段を有することが好ましい。これ
によれば、前述したように、被処理溶液のｐＨを最適な
範囲、例えばｐＨ２〜６に調整した状態で、前記超音波
照射及び／又は前記紫外線照射を行うことができ、被処
理溶液中のＯＨラジカルの酸化力が高まるので、分解処
理を効率的に行うことができる。
【００４４】また、前記被処理溶液に過酸化水素を添加
する過酸化水素添加手段を有することが好ましい。これ
によれば、前述したように、被処理溶液に過酸化水素を
添加した後又は添加しつつ、超音波照射及び／又は前記
紫外線照射を行うことができるので、添加された過酸化
水素が紫外線によって分解されてＯＨラジカルが生成
し、分解の初期段階においてもＯＨラジカルが多量に存
在するので、分解処理を効率的に行うことができる。
する過酸化水素添加手段を有することが好ましい。これ
によれば、前述したように、被処理溶液に過酸化水素を
添加した後又は添加しつつ、超音波照射及び／又は前記
紫外線照射を行うことができるので、添加された過酸化
水素が紫外線によって分解されてＯＨラジカルが生成
し、分解の初期段階においてもＯＨラジカルが多量に存
在するので、分解処理を効率的に行うことができる。
【００４５】更に、前記被処理溶液の温度を４０〜６０
℃に維持するための温度調節手段を有することが好まし
い。これによれば、前述したように、分解速度が向上
し、処理を効率的に行うことができる。
℃に維持するための温度調節手段を有することが好まし
い。これによれば、前述したように、分解速度が向上
し、処理を効率的に行うことができる。
【００４６】また、温度調節手段の一つの態様として
は、前記超音波及び／又は前記紫外線を間欠照射して、
前記被処理溶液の温度を４０〜６０℃に維持する照射制
御手段を有することが好ましい。これによれば、加熱又
は冷却手段を設けることなく、超音波及び／又は紫外線
の照射を制御するだけで温度調節できるので、装置のコ
ストを低減することができる。
は、前記超音波及び／又は前記紫外線を間欠照射して、
前記被処理溶液の温度を４０〜６０℃に維持する照射制
御手段を有することが好ましい。これによれば、加熱又
は冷却手段を設けることなく、超音波及び／又は紫外線
の照射を制御するだけで温度調節できるので、装置のコ
ストを低減することができる。
【００４７】更に、前記紫外線照射手段が取付けられた
前記反応容器の周壁に反射面が形成されていることが好
ましい。これによれば、紫外線照射手段から照射された
紫外線が上記反射面で反射して被処理溶液に効果的に照
射されるので、分解効率を高めることができる。
前記反応容器の周壁に反射面が形成されていることが好
ましい。これによれば、紫外線照射手段から照射された
紫外線が上記反射面で反射して被処理溶液に効果的に照
射されるので、分解効率を高めることができる。
【００４８】また、前記超音波照射手段と前記紫外線照
射手段との組合せを複数段備えることが好ましい。これ
によれば、超音波照射と紫外線照射を繰り返して複数回
行うことができるので、目的とするレベルまで被処理液
を処理することができる。
射手段との組合せを複数段備えることが好ましい。これ
によれば、超音波照射と紫外線照射を繰り返して複数回
行うことができるので、目的とするレベルまで被処理液
を処理することができる。
【００４９】更に、前記環境汚染物質として有機ハロゲ
ン化合物を含有する被処理溶液の処理に用いられること
が好ましい。これによれば、有機ハロゲン化合物を効果
的に分解処理することができる。
ン化合物を含有する被処理溶液の処理に用いられること
が好ましい。これによれば、有機ハロゲン化合物を効果
的に分解処理することができる。
【００５０】更にまた、ドライクリーニング廃液の処理
に用いられることが好ましい。これによれば、有機ハロ
ゲン化合物を多量に含有するドライクリーニング廃液を
効果的に分解処理することができる。
に用いられることが好ましい。これによれば、有機ハロ
ゲン化合物を多量に含有するドライクリーニング廃液を
効果的に分解処理することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定さ
れるものではない。
施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定さ
れるものではない。
【００５２】図１には本発明の環境汚染物質の分解装置
の一実施形態が示されている。図１に示す分解装置で
は、反応容器１０ａ内に、環境汚染物質を含む水溶液で
ある被処理溶液２０が入っている。ここで、反応容器１
０ａの内部は被処理溶液２０で大部分が満たされてお
り、外気とは遮断され密閉系となっている。また、反応
容器１０ａの中央底部には円盤状の超音波の振動子３０
ａが設けられており、発振器３１に接続されている。ま
た、振動子３０ａの周囲には棒状の紫外線ランプ４０ａ
が振動子３０ａを中心として、その周りを取り囲むよう
に被処理溶液２０内に複数配置されており、図１（ａ）
に示されるように、本実施形態においては４本の紫外線
ランプが配置されている。
の一実施形態が示されている。図１に示す分解装置で
は、反応容器１０ａ内に、環境汚染物質を含む水溶液で
ある被処理溶液２０が入っている。ここで、反応容器１
０ａの内部は被処理溶液２０で大部分が満たされてお
り、外気とは遮断され密閉系となっている。また、反応
容器１０ａの中央底部には円盤状の超音波の振動子３０
ａが設けられており、発振器３１に接続されている。ま
た、振動子３０ａの周囲には棒状の紫外線ランプ４０ａ
が振動子３０ａを中心として、その周りを取り囲むよう
に被処理溶液２０内に複数配置されており、図１（ａ）
に示されるように、本実施形態においては４本の紫外線
ランプが配置されている。
【００５３】反応容器１０の材質としては、金属、ガラ
ス、プラスチック等が適宜選択可能であるが、反応容器
１０の外部に紫外線が漏れない材質であることが好まし
い。また、外部に紫外線が洩れないような工夫をしても
よい。また、反応容器１０の外部より超音波を照射する
ことから、超音波の進行を妨げないような材質、厚みと
することが好ましい。
ス、プラスチック等が適宜選択可能であるが、反応容器
１０の外部に紫外線が漏れない材質であることが好まし
い。また、外部に紫外線が洩れないような工夫をしても
よい。また、反応容器１０の外部より超音波を照射する
ことから、超音波の進行を妨げないような材質、厚みと
することが好ましい。
【００５４】紫外線照射手段としては従来公知の各種手
段が利用可能であるが、強度、コスト、安定性等の点か
ら紫外線ランプを用いることが好ましい。本実施の形態
においては、円筒状の紫外線ランプ４０ａは、寿命時に
交換しやすいように鉛直方向下向きに取り付けられてお
り、１本の紫外線ランプにおいて容器の水面近傍から底
面近傍の範囲でランプの管の径方向に紫外線が照射され
るため、図１（ａ）のように超音波の有効領域が容器の
中央円柱状の場合は、その円柱を囲むよう同心円状に等
間隔に２本以上取り付けることが望ましい。また、紫外
線ランプ４０ａは、超音波の進行を妨げず、かつ各々の
紫外線ランプ４０ａから放射される紫外線の重複も考慮
して超音波の有効領域に紫外線が最大限照射される位置
に取り付けられることが好ましい。
段が利用可能であるが、強度、コスト、安定性等の点か
ら紫外線ランプを用いることが好ましい。本実施の形態
においては、円筒状の紫外線ランプ４０ａは、寿命時に
交換しやすいように鉛直方向下向きに取り付けられてお
り、１本の紫外線ランプにおいて容器の水面近傍から底
面近傍の範囲でランプの管の径方向に紫外線が照射され
るため、図１（ａ）のように超音波の有効領域が容器の
中央円柱状の場合は、その円柱を囲むよう同心円状に等
間隔に２本以上取り付けることが望ましい。また、紫外
線ランプ４０ａは、超音波の進行を妨げず、かつ各々の
紫外線ランプ４０ａから放射される紫外線の重複も考慮
して超音波の有効領域に紫外線が最大限照射される位置
に取り付けられることが好ましい。
【００５５】超音波照射手段としては従来公知の結晶の
ピエゾ電気効果を用いた超音波装置等が使用可能であり
特に限定されない。また、振動子３０ａは図１（ｂ）の
ように反応容器１０ａの底部の外部に配置されていても
よく、反応容器１０ａ内の底部に配置されていてもよ
い。
ピエゾ電気効果を用いた超音波装置等が使用可能であり
特に限定されない。また、振動子３０ａは図１（ｂ）の
ように反応容器１０ａの底部の外部に配置されていても
よく、反応容器１０ａ内の底部に配置されていてもよ
い。
【００５６】次に本実施形態の作用について説明する。
反応容器１０ａ内に被処理溶液２０を満たし、紫外線ラ
ンプ４０ａの照射を開始すると同時に、超音波の発振器
３１を動作させて振動子３０ａから超音波照射が開始さ
れる。すると、紫外線ランプ４０ａからは、反応容器に
対して径方向内側に向けて図示しない紫外線が照射され
る。一方超音波５０は図１（ｂ）の仮想線に示すよう
に、振動子３０ａから反応容器１０ａの軸方向（垂直方
向）に照射される。
反応容器１０ａ内に被処理溶液２０を満たし、紫外線ラ
ンプ４０ａの照射を開始すると同時に、超音波の発振器
３１を動作させて振動子３０ａから超音波照射が開始さ
れる。すると、紫外線ランプ４０ａからは、反応容器に
対して径方向内側に向けて図示しない紫外線が照射され
る。一方超音波５０は図１（ｂ）の仮想線に示すよう
に、振動子３０ａから反応容器１０ａの軸方向（垂直方
向）に照射される。
【００５７】この際、超音波照射によって、前述のよう
にキャビテーション気泡の瞬間的な断熱圧縮が起こり、
数千度、数千気圧レベルの高温・高圧状態となるので、
有機ハロゲン化合物等は、気泡圧縮時に熱分解し、無害
な炭酸ガスとハロゲンイオンなどになる。また、キャビ
テーション気泡の生成とともにその近傍では、水分子の
熱分解によりＯＨラジカルが生成し、ＯＨラジカルによ
る酸化分解も行われるが、これとは逆に、ＯＨラジカル
の再結合による過酸化水素の生成も進行してしまう。
にキャビテーション気泡の瞬間的な断熱圧縮が起こり、
数千度、数千気圧レベルの高温・高圧状態となるので、
有機ハロゲン化合物等は、気泡圧縮時に熱分解し、無害
な炭酸ガスとハロゲンイオンなどになる。また、キャビ
テーション気泡の生成とともにその近傍では、水分子の
熱分解によりＯＨラジカルが生成し、ＯＨラジカルによ
る酸化分解も行われるが、これとは逆に、ＯＨラジカル
の再結合による過酸化水素の生成も進行してしまう。
【００５８】一方、紫外線ランプ４０ａからの紫外線照
射により、被処理溶液２０の液相において生じた前記過
酸化水素は、ＯＨラジカルへと再度分解される。ここ
で、ＯＨラジカルはキャビテーション気泡の界面ではな
く、液相で新たに生成するため、このＯＨラジカルの高
酸化力により、廃水中の揮発性物質については低濃度域
での分解速度の向上、また環境水中の有機物、窒素・リ
ン化合物等で酸化分解が困難な物質の分解が可能とな
る。
射により、被処理溶液２０の液相において生じた前記過
酸化水素は、ＯＨラジカルへと再度分解される。ここ
で、ＯＨラジカルはキャビテーション気泡の界面ではな
く、液相で新たに生成するため、このＯＨラジカルの高
酸化力により、廃水中の揮発性物質については低濃度域
での分解速度の向上、また環境水中の有機物、窒素・リ
ン化合物等で酸化分解が困難な物質の分解が可能とな
る。
【００５９】本発明においては、紫外線照射強度、超音
波の周波数は対象とする被処理溶液の種類、量、初期濃
度、最終目標分解濃度等により適宜選択可能であり特に
限定されないが、紫外線は波長２６０ｎｍ付近、照射強
度０．１〜１０００ｍＷ／ｃｍ2が好ましく、一方、超
音波の照射周波数は、キャビテーション効果による反応
性を高めるため、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚとすることが
好ましい。
波の周波数は対象とする被処理溶液の種類、量、初期濃
度、最終目標分解濃度等により適宜選択可能であり特に
限定されないが、紫外線は波長２６０ｎｍ付近、照射強
度０．１〜１０００ｍＷ／ｃｍ2が好ましく、一方、超
音波の照射周波数は、キャビテーション効果による反応
性を高めるため、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚとすることが
好ましい。
【００６０】図２には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の他の実施形態が示されている。なお、以下の実
施形態の説明においては、前記実施形態と実質的に同一
部分には同符号を付して、その説明を省略することにす
る。
解装置の他の実施形態が示されている。なお、以下の実
施形態の説明においては、前記実施形態と実質的に同一
部分には同符号を付して、その説明を省略することにす
る。
【００６１】図２に示すように、この分解装置は、紫外
線ランプ４０ａを反応容器１０ｂの外側に配置した点が
相違している。この場合、反応容器１０ｂは、内部に紫
外線が透過するような石英ガラスなどの材質のものを使
用することが好ましい。
線ランプ４０ａを反応容器１０ｂの外側に配置した点が
相違している。この場合、反応容器１０ｂは、内部に紫
外線が透過するような石英ガラスなどの材質のものを使
用することが好ましい。
【００６２】本実施の形態によれば、紫外線ランプ４０
ａの交換等が簡単でメンテナンスも容易であり、さらに
被処理溶液２０中に紫外線ランプ４０ａが直接浸ること
もないので安全性も向上する。
ａの交換等が簡単でメンテナンスも容易であり、さらに
被処理溶液２０中に紫外線ランプ４０ａが直接浸ること
もないので安全性も向上する。
【００６３】図３には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、紫外線ランプ４０ｂが円筒状をなしてお
り、超音波の有効領域である容器の円柱状の中央部を取
り囲むように鉛直方向下向きに取り付けられる点が図１
の第１の実施形態と異なっている。
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、紫外線ランプ４０ｂが円筒状をなしてお
り、超音波の有効領域である容器の円柱状の中央部を取
り囲むように鉛直方向下向きに取り付けられる点が図１
の第１の実施形態と異なっている。
【００６４】これにより、超音波の有効領域の全面に渡
って紫外線が最大限照射される構造となるため、第１の
実施形態のように放射される紫外線の重複を考慮して紫
外線ランプ４０ａの本数や位置を決める必要がないの
で、環境汚染物質の分解効率を更に向上させることが可
能となる。
って紫外線が最大限照射される構造となるため、第１の
実施形態のように放射される紫外線の重複を考慮して紫
外線ランプ４０ａの本数や位置を決める必要がないの
で、環境汚染物質の分解効率を更に向上させることが可
能となる。
【００６５】図４には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、図２と同様に紫外線ランプ４０ｂを反応
容器１０ｂの外側に配置した点のみが図３と相違してい
る。
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、図２と同様に紫外線ランプ４０ｂを反応
容器１０ｂの外側に配置した点のみが図３と相違してい
る。
【００６６】図５には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、超音波照射部と紫外線照射部の位置関係
が逆になっている点が第１実施の形態と相違しており、
このため、超音波５０の振動子３０ｂはリング状をなし
ており、円筒状の反応容器１０ｃの底部に設けられてい
る。また円筒状の紫外線ランプ４０ａは反応容器１０ｃ
の中心に鉛直方向下向きに取り付けられている。
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、超音波照射部と紫外線照射部の位置関係
が逆になっている点が第１実施の形態と相違しており、
このため、超音波５０の振動子３０ｂはリング状をなし
ており、円筒状の反応容器１０ｃの底部に設けられてい
る。また円筒状の紫外線ランプ４０ａは反応容器１０ｃ
の中心に鉛直方向下向きに取り付けられている。
【００６７】ここで、本実施の形態では、振動子３０ｂ
のリング内径ＤTと紫外線ランプ４０の管径ＤLの関係
は、ＤT≧ＤLで、超音波を妨げないようＤT＝ＤL、もし
くはＤTの方がＤLよりわずかに大きいことが望ましい。
これにより、超音波の有効領域に紫外線が最大限照射さ
れる構造となるため、超音波と紫外線の同時照射を行う
処理において、環境汚染物質の効率的な分解が可能とな
る。
のリング内径ＤTと紫外線ランプ４０の管径ＤLの関係
は、ＤT≧ＤLで、超音波を妨げないようＤT＝ＤL、もし
くはＤTの方がＤLよりわずかに大きいことが望ましい。
これにより、超音波の有効領域に紫外線が最大限照射さ
れる構造となるため、超音波と紫外線の同時照射を行う
処理において、環境汚染物質の効率的な分解が可能とな
る。
【００６８】図６には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、被処理溶液２０中に紫外線ランプ４０ａ
が直接浸ることがないように、紫外線ランプ４０ａを反
応容器１０ｄの内側に配置した点のみが図５と相違して
いる。
解装置の更に他の実施形態が示されている。この実施形
態においては、被処理溶液２０中に紫外線ランプ４０ａ
が直接浸ることがないように、紫外線ランプ４０ａを反
応容器１０ｄの内側に配置した点のみが図５と相違して
いる。
【００６９】図７には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。
解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００７０】本実施形態においては、超音波照射の処理
と紫外線照射の処理を別工程として分け、一定時間の超
音波照射処理の後に紫外線照射処理を行う。すなわち、
この装置においては、超音波照射用の反応容器１０ｅと
それに続く紫外線照射用の反応容器１０ｆの２種類の反
応容器から構成されている。反応容器１０ｅの中央底部
には円盤状の振動子３０ａが設けられており、また反応
容器１０ｆ内中央には、棒状の紫外線ランプ４０ａが鉛
直方向下向きに取り付けられている。
と紫外線照射の処理を別工程として分け、一定時間の超
音波照射処理の後に紫外線照射処理を行う。すなわち、
この装置においては、超音波照射用の反応容器１０ｅと
それに続く紫外線照射用の反応容器１０ｆの２種類の反
応容器から構成されている。反応容器１０ｅの中央底部
には円盤状の振動子３０ａが設けられており、また反応
容器１０ｆ内中央には、棒状の紫外線ランプ４０ａが鉛
直方向下向きに取り付けられている。
【００７１】本実施形態の装置によれば、まず、反応容
器１０ｆ内に被処理溶液２０が注入され、図示しないタ
イマー等により一定時間、超音波照射される。ここで、
まず、被処理溶液２０に含まれる有機ハロゲン化合物な
どの揮発性物質は、前述のキャビテーション気泡の効果
により高〜中濃度域までは迅速に分解する。しかし、低
濃度域では分解速度が低下し、代わりに水蒸気の熱分解
によるＯＨラジカルの生成、再結合を経て過酸化水素の
生成が生じる。また、被処理溶液２０が環境水中の有機
物や窒素・りん化合物等で、特に非揮発性でかつ酸化分
解の困難な物質を含む場合は、上述のキャビテーション
気泡のみでの直接分解はできず、水蒸気の熱分解による
過酸化水素の生成が主体に生じる。
器１０ｆ内に被処理溶液２０が注入され、図示しないタ
イマー等により一定時間、超音波照射される。ここで、
まず、被処理溶液２０に含まれる有機ハロゲン化合物な
どの揮発性物質は、前述のキャビテーション気泡の効果
により高〜中濃度域までは迅速に分解する。しかし、低
濃度域では分解速度が低下し、代わりに水蒸気の熱分解
によるＯＨラジカルの生成、再結合を経て過酸化水素の
生成が生じる。また、被処理溶液２０が環境水中の有機
物や窒素・りん化合物等で、特に非揮発性でかつ酸化分
解の困難な物質を含む場合は、上述のキャビテーション
気泡のみでの直接分解はできず、水蒸気の熱分解による
過酸化水素の生成が主体に生じる。
【００７２】しかし、反応容器１０ｅで処理され、生成
した過酸化水素と未反応物質とを含んだ被処理溶液２０
は、続いて反応容器１０ｆに導入され、紫外線ランプ４
０ａによる照射処理が行われる。これにより、紫外線に
よって過酸化水素が分解されてＯＨラジカルが再生成さ
れ、反応容器１０ｅでは分解できなかった未反応物質も
反応容器１０ｆ内で酸化分解することができる。
した過酸化水素と未反応物質とを含んだ被処理溶液２０
は、続いて反応容器１０ｆに導入され、紫外線ランプ４
０ａによる照射処理が行われる。これにより、紫外線に
よって過酸化水素が分解されてＯＨラジカルが再生成さ
れ、反応容器１０ｅでは分解できなかった未反応物質も
反応容器１０ｆ内で酸化分解することができる。
【００７３】本装置において、反応容器１０ｅから反応
容器１０ｆへの被処理溶液の導入は手動、又は送液ポン
プ等を用いて自動で行うことも可能である。また、被処
理溶液中の汚染物質の１回当りの分解率が低い場合は、
図７に示すように反応容器１０ｅと１０ｆをループ状に
接続して循環させることができるので、本実施の形態に
より、目的の分解率を達成するまで繰返し処理すること
も可能である。
容器１０ｆへの被処理溶液の導入は手動、又は送液ポン
プ等を用いて自動で行うことも可能である。また、被処
理溶液中の汚染物質の１回当りの分解率が低い場合は、
図７に示すように反応容器１０ｅと１０ｆをループ状に
接続して循環させることができるので、本実施の形態に
より、目的の分解率を達成するまで繰返し処理すること
も可能である。
【００７４】図８には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。
解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００７５】本実施形態は、図５の実施形態の装置を複
数カスケード状に接続したものである。これにより、各
々の反応容器１０ｃ、１０ｃ'、１０ｃ''…で超音波照
射と紫外線照射の同時処理を連続して実施することで、
処理容量のスケールアップと連続処理が短時間で可能と
なり、最終的な処理水２０ａにおける目標分解率の達成
も確実に実現できる。
数カスケード状に接続したものである。これにより、各
々の反応容器１０ｃ、１０ｃ'、１０ｃ''…で超音波照
射と紫外線照射の同時処理を連続して実施することで、
処理容量のスケールアップと連続処理が短時間で可能と
なり、最終的な処理水２０ａにおける目標分解率の達成
も確実に実現できる。
【００７６】ここで、各反応容器の装置構成としては、
超音波照射と紫外線照射の併用処理ができるものであれ
ばよく特に限定されず、前記本発明の実施形態である１
０ａ〜１０ｃのいずれも使用可能であり特に限定されな
い。また、図７のような反応容器である１０ｅと１０ｆ
を組合せて、これをカスケード状に構成したものでもよ
い。
超音波照射と紫外線照射の併用処理ができるものであれ
ばよく特に限定されず、前記本発明の実施形態である１
０ａ〜１０ｃのいずれも使用可能であり特に限定されな
い。また、図７のような反応容器である１０ｅと１０ｆ
を組合せて、これをカスケード状に構成したものでもよ
い。
【００７７】図９には、本発明による環境汚染物質の分
解装置の更に他の実施形態が示されている。
解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００７８】本実施形態は、超音波と紫外線を同時に照
射する手段を複数組備え、更に被処理溶液の流れの方向
を制御する手段を各組の間に備えて、押し出し流れで被
処理溶液の連続処理が可能となっている。
射する手段を複数組備え、更に被処理溶液の流れの方向
を制御する手段を各組の間に備えて、押し出し流れで被
処理溶液の連続処理が可能となっている。
【００７９】すなわち、この分解装置は、反応容器１０
ｇ内に、複数の隔壁６１で仕切られた複数の区画を有し
ている。これらの区画のいくつかには、紫外線ランプ４
０ａと、超音波振動子３０ｂとが配置され、超音波・紫
外線処理部６２をなしている。そして、上記処理部６２
どうしの間は、反応容器１０ｇの底壁から水面の下方ま
で伸びる隔壁６１と、反応容器１０ｇの上部から底壁近
傍まで伸びる隔壁６１とで挟まれた流れ調整部６０とな
っている。
ｇ内に、複数の隔壁６１で仕切られた複数の区画を有し
ている。これらの区画のいくつかには、紫外線ランプ４
０ａと、超音波振動子３０ｂとが配置され、超音波・紫
外線処理部６２をなしている。そして、上記処理部６２
どうしの間は、反応容器１０ｇの底壁から水面の下方ま
で伸びる隔壁６１と、反応容器１０ｇの上部から底壁近
傍まで伸びる隔壁６１とで挟まれた流れ調整部６０とな
っている。
【００８０】被処理溶液２０を反応容器１０ｇの最初の
超音波・紫外線処理部６２（図９では左下）より通水す
ると、被処理溶液２０の液の流れは超音波・紫外線処理
部６２では図９の下部より上部へ、流れ調整部６０では
隔壁６１によって上部より下部への押出し流れとなり、
これを繰返すことにより被処理溶液２０の連続処理が可
能となり、最終的な処理水２０ａにおける目標分解率が
達成できる。また、隔壁６１を用いた押し出し流れを利
用することにより、更に分解装置をコンパクト化するこ
とができる。
超音波・紫外線処理部６２（図９では左下）より通水す
ると、被処理溶液２０の液の流れは超音波・紫外線処理
部６２では図９の下部より上部へ、流れ調整部６０では
隔壁６１によって上部より下部への押出し流れとなり、
これを繰返すことにより被処理溶液２０の連続処理が可
能となり、最終的な処理水２０ａにおける目標分解率が
達成できる。また、隔壁６１を用いた押し出し流れを利
用することにより、更に分解装置をコンパクト化するこ
とができる。
【００８１】図１０には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００８２】本実施形態の反応容器１０ｈは、前記実施
形態と同様に超音波と紫外線を同時に照射する手段を複
数組備えているが、被処理溶液の流れの方向を制御する
手段を省いていることが前記図９の実施形態と異なって
いる。
形態と同様に超音波と紫外線を同時に照射する手段を複
数組備えているが、被処理溶液の流れの方向を制御する
手段を省いていることが前記図９の実施形態と異なって
いる。
【００８３】すなわち、この実施形態では、反応容器１
０ｈ内に、紫外線ランプ４０ａと、超音波振動子３０ｂ
とからなる超音波・紫外線処理部６２が複数組配置され
ているが、それらの間に各壁は設けられておらず、被処
理溶液２０が各超音波・紫外線処理部６２を横方向に通
過する構成となっている。
０ｈ内に、紫外線ランプ４０ａと、超音波振動子３０ｂ
とからなる超音波・紫外線処理部６２が複数組配置され
ているが、それらの間に各壁は設けられておらず、被処
理溶液２０が各超音波・紫外線処理部６２を横方向に通
過する構成となっている。
【００８４】これにより、更に装置の一体化及びコンパ
クト化が可能となり、大容量の被処理溶液２０の超音波
照射と紫外線照射の併用処理が実施できる構造となって
いる。ここで、前記反応容器１０ｇと異なり、隔壁６１
を有していないので、各組における超音波５０のうち、
隣り合う超音波相互が、進行波や反射波などに干渉しな
いように適度に離して配置されることが望ましい。
クト化が可能となり、大容量の被処理溶液２０の超音波
照射と紫外線照射の併用処理が実施できる構造となって
いる。ここで、前記反応容器１０ｇと異なり、隔壁６１
を有していないので、各組における超音波５０のうち、
隣り合う超音波相互が、進行波や反射波などに干渉しな
いように適度に離して配置されることが望ましい。
【００８５】図１１〜１３には、本発明による環境汚染
物質の分解装置の、それぞれ異なる他の実施形態が示さ
れている。
物質の分解装置の、それぞれ異なる他の実施形態が示さ
れている。
【００８６】図１１の分解装置は、反応容器１０ａの底
壁中心部に、被処理溶液２０を処理するための超音波振
動子３０ａが配置され、反応容器１０ａ内の周囲には、
４本の紫外線ランプ４０ａが等間隔で配置されている。
そして、反応容器１０ａの底壁には、被処理溶液２０を
処理するための超音波振動子３０ａを囲んで、上記紫外
線ランプ４０ａを洗浄するための、環状の洗浄用振動子
３０ｃが設けられている。
壁中心部に、被処理溶液２０を処理するための超音波振
動子３０ａが配置され、反応容器１０ａ内の周囲には、
４本の紫外線ランプ４０ａが等間隔で配置されている。
そして、反応容器１０ａの底壁には、被処理溶液２０を
処理するための超音波振動子３０ａを囲んで、上記紫外
線ランプ４０ａを洗浄するための、環状の洗浄用振動子
３０ｃが設けられている。
【００８７】図１２の分解装置は、図１１の分解装置に
おける棒状の紫外線ランプ４０ａの代わりに、円筒状の
紫外線ランプ４０ｂを用いている点が相違する。この分
解装置においても、紫外線ランプ４０ｂの真下に位置し
て、反応容器１０ａの底壁に、環状の洗浄用振動子３０
ｄが設けられている。
おける棒状の紫外線ランプ４０ａの代わりに、円筒状の
紫外線ランプ４０ｂを用いている点が相違する。この分
解装置においても、紫外線ランプ４０ｂの真下に位置し
て、反応容器１０ａの底壁に、環状の洗浄用振動子３０
ｄが設けられている。
【００８８】図１３の分解装置は、反応容器１０ａの中
心部に棒状の紫外線ランプ４０ａが配置され、被処理溶
液２０を処理するための超音波振動子３０ａは、反応容
器１０ａの底壁の周縁部に環状をなして配置されてい
る。そして、反応容器１０ａの底壁の中心部には、上記
紫外線ランプ４０ａを洗浄するための、円盤状の洗浄用
振動子３０ｅが設けられている。
心部に棒状の紫外線ランプ４０ａが配置され、被処理溶
液２０を処理するための超音波振動子３０ａは、反応容
器１０ａの底壁の周縁部に環状をなして配置されてい
る。そして、反応容器１０ａの底壁の中心部には、上記
紫外線ランプ４０ａを洗浄するための、円盤状の洗浄用
振動子３０ｅが設けられている。
【００８９】図１１〜図１３の分解装置においては、水
浸漬式の紫外線ランプ４０ａの管表面への被処理溶液２
０に含まれる粒子など物理的な汚れの付着あるいは着色
による紫外線透過度の低下などを防止するために、反応
容器１０ａの底面であって紫外線ランプ４０の真下に別
途、洗浄用振動子３０ｃ、３０ｄ、３０ｅが設けられて
いるので、洗浄用超音波５０ａの照射によるキャビテー
ションの揺動、及び過酸化水素あるいはＯＨラジカルに
よる酸化分解、漂白の作用を利用することができ、管表
面での汚れの付着などは見られず、長期間にわたり、安
定した処理効果を維持することが可能となる。
浸漬式の紫外線ランプ４０ａの管表面への被処理溶液２
０に含まれる粒子など物理的な汚れの付着あるいは着色
による紫外線透過度の低下などを防止するために、反応
容器１０ａの底面であって紫外線ランプ４０の真下に別
途、洗浄用振動子３０ｃ、３０ｄ、３０ｅが設けられて
いるので、洗浄用超音波５０ａの照射によるキャビテー
ションの揺動、及び過酸化水素あるいはＯＨラジカルに
よる酸化分解、漂白の作用を利用することができ、管表
面での汚れの付着などは見られず、長期間にわたり、安
定した処理効果を維持することが可能となる。
【００９０】ここで、超音波５０ａは周波数が高周波に
なるほど波長が短かくなり、キャビテーション気泡増加
に伴う反応領域が増加するなど利点がある一方、指向性
と減衰性が高くなるという欠点を有するので、紫外線ラ
ンプ４０ａに照射する洗浄用超音波の周波数としては２
０〜１００ｋＨｚの低周波とすることが好ましい。周波
数が２０ｋＨｚより小さいとキャビテーション気泡増加
に伴う反応領域が減少して洗浄効果が十分でなく、また
１００ｋＨｚより大きい高周波とすると、高指向性、高
減衰性により、紫外線ランプ４０ａの管底部及びその近
傍で有効な超音波強度が得られなくなり、十分な洗浄効
果が得られない場合があるので好ましくない。
なるほど波長が短かくなり、キャビテーション気泡増加
に伴う反応領域が増加するなど利点がある一方、指向性
と減衰性が高くなるという欠点を有するので、紫外線ラ
ンプ４０ａに照射する洗浄用超音波の周波数としては２
０〜１００ｋＨｚの低周波とすることが好ましい。周波
数が２０ｋＨｚより小さいとキャビテーション気泡増加
に伴う反応領域が減少して洗浄効果が十分でなく、また
１００ｋＨｚより大きい高周波とすると、高指向性、高
減衰性により、紫外線ランプ４０ａの管底部及びその近
傍で有効な超音波強度が得られなくなり、十分な洗浄効
果が得られない場合があるので好ましくない。
【００９１】また、反応用超音波と洗浄用超音波を照射
するタイミングとしては、被処理溶液２０の汚れ、着色
度、あるいは紫外線ランプ４０ａの汚れ付着度合いなど
により、反応用超音波と洗浄用超音波を処理中常時照射
してもよく、また、保守時など処理が終了した後に洗浄
用超音波を照射してもよく、更に反応用超音波と洗浄用
超音波を処理中に交互に照射してもよい。
するタイミングとしては、被処理溶液２０の汚れ、着色
度、あるいは紫外線ランプ４０ａの汚れ付着度合いなど
により、反応用超音波と洗浄用超音波を処理中常時照射
してもよく、また、保守時など処理が終了した後に洗浄
用超音波を照射してもよく、更に反応用超音波と洗浄用
超音波を処理中に交互に照射してもよい。
【００９２】図１４には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００９３】本実施形態においては、振動子３０ｆのリ
ング内径ＤTと紫外線ランプ４０の管径ＤLの関係が、Ｄ
L≧ＤTと逆になっている点が図５の実施形態と相違して
いる。すなわち、紫外線ランプ４０ａの管表面から管径
の中心方向に超音波照射領域が一部重なっている。
ング内径ＤTと紫外線ランプ４０の管径ＤLの関係が、Ｄ
L≧ＤTと逆になっている点が図５の実施形態と相違して
いる。すなわち、紫外線ランプ４０ａの管表面から管径
の中心方向に超音波照射領域が一部重なっている。
【００９４】このように反応用超音波の一部を紫外線ラ
ンプ４０ａに接触させつつ超音波５０を照射させて振動
子３０ｆを共用とすることで、超音波の乱れによる反応
の分解効率は若干低下するものの、管表面への被処理溶
液２０に含まれる粒子など物理的な汚れの付着あるいは
着色による紫外線透過度の低下防止が分解処理と同時に
行われ、これにより装置の構造を簡略化することが可能
となる。ここで、ＤLとＤTの差としては適宜設定可能で
あるが、超音波の乱れによる反応の分解効率を出来る限
り防止する観点からは小さいほうがよく、好ましくは０
〜０．１ｍｍの間である。
ンプ４０ａに接触させつつ超音波５０を照射させて振動
子３０ｆを共用とすることで、超音波の乱れによる反応
の分解効率は若干低下するものの、管表面への被処理溶
液２０に含まれる粒子など物理的な汚れの付着あるいは
着色による紫外線透過度の低下防止が分解処理と同時に
行われ、これにより装置の構造を簡略化することが可能
となる。ここで、ＤLとＤTの差としては適宜設定可能で
あるが、超音波の乱れによる反応の分解効率を出来る限
り防止する観点からは小さいほうがよく、好ましくは０
〜０．１ｍｍの間である。
【００９５】図１５には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【００９６】この実施形態においては、基本的な装置の
構成は図５の実施形態と同じであり、超音波５０の振動
子３０ｂはリング状をなしており、円筒状の反応容器１
０ｃの底部に設けられている。また円筒状の紫外線ラン
プ４０ａは反応容器１０ｃの中心に鉛直方向下向きに取
り付けられている。そして、試料溶液２０のｐＨを調整
するためのｐＨ調整剤添加手段７０が設けられている点
が、図５の実施形態と異なっている。
構成は図５の実施形態と同じであり、超音波５０の振動
子３０ｂはリング状をなしており、円筒状の反応容器１
０ｃの底部に設けられている。また円筒状の紫外線ラン
プ４０ａは反応容器１０ｃの中心に鉛直方向下向きに取
り付けられている。そして、試料溶液２０のｐＨを調整
するためのｐＨ調整剤添加手段７０が設けられている点
が、図５の実施形態と異なっている。
【００９７】ｐＨ調整剤添加手段７０は、ｐＨセンサ７
１、電磁弁７２、溶液タンク７３より構成されている。
溶液タンク７３内には、酸、アルカリ等やリン酸緩衝溶
液等のｐＨ調整剤が入っている。この実施形態において
は、ｐＨセンサ７１からの制御信号による電磁弁８２の
開閉により、被処理溶液２０のｐＨに応じて、ｐＨ調整
剤が必要量反応容器１０ｃ試料溶液に注入され、一定の
ｐＨ調整が可能となっている。
１、電磁弁７２、溶液タンク７３より構成されている。
溶液タンク７３内には、酸、アルカリ等やリン酸緩衝溶
液等のｐＨ調整剤が入っている。この実施形態において
は、ｐＨセンサ７１からの制御信号による電磁弁８２の
開閉により、被処理溶液２０のｐＨに応じて、ｐＨ調整
剤が必要量反応容器１０ｃ試料溶液に注入され、一定の
ｐＨ調整が可能となっている。
【００９８】本発明においては、図１５に示す装置を使
用することにより、被処理溶液２０のｐＨを２〜６に調
整した状態で、超音波照射及び／又は紫外線照射を行う
ことが好ましい。超音波と紫外線の同時照射で生成する
ＯＨラジカルの酸化力は、酸性＞アルカリ性＞中性であ
るので、特に酸性領域で被処理溶液中のＯＨラジカルの
酸化力が高まり、分解処理を効率的に行うことができ
る。なお、本発明においては、図１５に示すようなｐＨ
調整剤添加手段を使用せず、別途手作業等でｐＨを調整
してもよい。
用することにより、被処理溶液２０のｐＨを２〜６に調
整した状態で、超音波照射及び／又は紫外線照射を行う
ことが好ましい。超音波と紫外線の同時照射で生成する
ＯＨラジカルの酸化力は、酸性＞アルカリ性＞中性であ
るので、特に酸性領域で被処理溶液中のＯＨラジカルの
酸化力が高まり、分解処理を効率的に行うことができ
る。なお、本発明においては、図１５に示すようなｐＨ
調整剤添加手段を使用せず、別途手作業等でｐＨを調整
してもよい。
【００９９】図１６には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【０１００】この実施形態においては、基本的な装置の
構成は図１５の実施形態と同じであるが、ｐＨ調整剤添
加手段の代わりに過酸化水素添加手段８０が設けられて
いる点が、図１５の実施形態と異なっている。
構成は図１５の実施形態と同じであるが、ｐＨ調整剤添
加手段の代わりに過酸化水素添加手段８０が設けられて
いる点が、図１５の実施形態と異なっている。
【０１０１】過酸化水素添加手段８０は、過酸化水素セ
ンサ８１、電磁弁８２、溶液タンク８３より構成され、
溶液タンク８３内には過酸化水素が入っている。この実
施形態においては、過酸化水素センサ８１からの制御信
号による電磁弁８２の開閉により、過酸化水素が必要量
反応容器１０ｃ試料溶液に注入され、一定の過酸化水素
濃度に調整が可能となっている。
ンサ８１、電磁弁８２、溶液タンク８３より構成され、
溶液タンク８３内には過酸化水素が入っている。この実
施形態においては、過酸化水素センサ８１からの制御信
号による電磁弁８２の開閉により、過酸化水素が必要量
反応容器１０ｃ試料溶液に注入され、一定の過酸化水素
濃度に調整が可能となっている。
【０１０２】この図１６に示す装置を使用することによ
り、被処理溶液２０に過酸化水素を添加した後又は添加
しつつ、前記超音波照射及び／又は前記紫外線照射を行
うことができる。
り、被処理溶液２０に過酸化水素を添加した後又は添加
しつつ、前記超音波照射及び／又は前記紫外線照射を行
うことができる。
【０１０３】本来、分解初期における過酸化水素の生成
量は少ないので、紫外線照射により生成するＯＨラジカ
ル量は少なく、分解初期は超音波分解主体となってい
る。しかし、この実施形態によれば、上記の添加された
過酸化水素が紫外線によって分解されることによって、
別途ＯＨラジカルが生成するので、初期段階においても
分解処理を効率的に行うことができる。
量は少ないので、紫外線照射により生成するＯＨラジカ
ル量は少なく、分解初期は超音波分解主体となってい
る。しかし、この実施形態によれば、上記の添加された
過酸化水素が紫外線によって分解されることによって、
別途ＯＨラジカルが生成するので、初期段階においても
分解処理を効率的に行うことができる。
【０１０４】過酸化水素の添加量は、被処理溶液２０中
の環境汚染物質のモル濃度に対して、１０〜１００倍と
なるように添加することが好ましい。また、本発明にお
いては、図１６に示すような過酸化水素添加手段を使用
せず、別途手作業等で過酸化水素を添加してもよい。
の環境汚染物質のモル濃度に対して、１０〜１００倍と
なるように添加することが好ましい。また、本発明にお
いては、図１６に示すような過酸化水素添加手段を使用
せず、別途手作業等で過酸化水素を添加してもよい。
【０１０５】図１７には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【０１０６】この実施形態においては、基本的な装置の
構成は図５の実施形態と同じであるが、反応容器１０ｃ
の外周に、ヒータ又は冷却器９１が設けられている点
が、図５の実施形態と異なっている。
構成は図５の実施形態と同じであるが、反応容器１０ｃ
の外周に、ヒータ又は冷却器９１が設けられている点
が、図５の実施形態と異なっている。
【０１０７】温度調整手段９０ａは、ヒータ又は冷却器
９１、温度センサ９２より構成されている。ヒータ又は
冷却器９１としては、従来公知の加熱器やペルチェ素子
等の冷却器が使用できる。これにより、温度センサ９２
からの制御信号によりヒータ又は冷却器９１をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御して、あらかじめ設定した目標液温になるよう
に被処理溶液２０の温度を維持できる。
９１、温度センサ９２より構成されている。ヒータ又は
冷却器９１としては、従来公知の加熱器やペルチェ素子
等の冷却器が使用できる。これにより、温度センサ９２
からの制御信号によりヒータ又は冷却器９１をＯＮ／Ｏ
ＦＦ制御して、あらかじめ設定した目標液温になるよう
に被処理溶液２０の温度を維持できる。
【０１０８】本発明においては、この図１７に示すよう
な装置を使用し、被処理溶液の温度を４０〜６０℃の範
囲に維持することが好ましい。被処理溶液の温度が４０
℃未満であると、超音波での反応機構において低水温時
は液体の蒸気圧が低いため、キャビテーション気泡内へ
の環境汚染物質分子又は水蒸気の気化・移行量が少なく
なるため、結果として熱分解もしくはＯＨラジカルによ
り酸化分解される分子数が低下するため好ましくない。
また、６０℃を超えると、沸騰現象を起こして反応が不
均一となりやすく、またコスト的に不経済であるので好
ましくない。
な装置を使用し、被処理溶液の温度を４０〜６０℃の範
囲に維持することが好ましい。被処理溶液の温度が４０
℃未満であると、超音波での反応機構において低水温時
は液体の蒸気圧が低いため、キャビテーション気泡内へ
の環境汚染物質分子又は水蒸気の気化・移行量が少なく
なるため、結果として熱分解もしくはＯＨラジカルによ
り酸化分解される分子数が低下するため好ましくない。
また、６０℃を超えると、沸騰現象を起こして反応が不
均一となりやすく、またコスト的に不経済であるので好
ましくない。
【０１０９】また、被処理溶液２０の初期温度が低い場
合には、被処理溶液２０の温度が４０〜６０℃に達する
まであらかじめ加温し、その後に超音波及び紫外線の照
射を開始することが好ましい。
合には、被処理溶液２０の温度が４０〜６０℃に達する
まであらかじめ加温し、その後に超音波及び紫外線の照
射を開始することが好ましい。
【０１１０】図１８には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【０１１１】この実施形態においては、基本的な装置の
構成は上記の図１７の実施形態と同じであるが、温度調
整手段９０ｂが、温度センサ９２、加熱又は冷却ジャケ
ット９３、電磁弁９４で構成されている点が異なってい
る。
構成は上記の図１７の実施形態と同じであるが、温度調
整手段９０ｂが、温度センサ９２、加熱又は冷却ジャケ
ット９３、電磁弁９４で構成されている点が異なってい
る。
【０１１２】この装置によれば、電磁弁９４の開閉によ
り、加熱又は冷却ジャケット９３内に、外部から供給さ
れる加熱液又は冷却液を図１８の矢印の方向に沿って流
し、被処理溶液２０との熱交換を行うことにより被処理
溶液２０の温度を４０〜６０℃に維持することができ
る。この場合、通常は４０〜６０℃の湯水を通水すれば
よいが、必要であれば、温度センサ９２からの制御信号
を利用して、加熱液あるいは冷却液の液温を調整しても
よい。
り、加熱又は冷却ジャケット９３内に、外部から供給さ
れる加熱液又は冷却液を図１８の矢印の方向に沿って流
し、被処理溶液２０との熱交換を行うことにより被処理
溶液２０の温度を４０〜６０℃に維持することができ
る。この場合、通常は４０〜６０℃の湯水を通水すれば
よいが、必要であれば、温度センサ９２からの制御信号
を利用して、加熱液あるいは冷却液の液温を調整しても
よい。
【０１１３】図１９には、本発明による環境汚染物質の
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
分解装置の更に他の実施形態が示されている。
【０１１４】この実施形態においては、基本的な装置の
構成は図５の実施形態と同じであるが、被処理溶液２０
の温度調整手段として、反応容器１０ｃ内の温度センサ
９２と、超音波及び紫外線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御が
可能な超音波・紫外線制御回路９５が取付けられてい
る。そして、温度センサ９２の信号が超音波・紫外線制
御回路９２に入力され、超音波・紫外線制御回路９２に
よって、あらかじめ設定した温度範囲となるように、発
振器３１への駆動電力と紫外線ランプ４０ａへの駆動電
力の供給が間欠的にＯＮ／ＯＦＦされる。
構成は図５の実施形態と同じであるが、被処理溶液２０
の温度調整手段として、反応容器１０ｃ内の温度センサ
９２と、超音波及び紫外線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御が
可能な超音波・紫外線制御回路９５が取付けられてい
る。そして、温度センサ９２の信号が超音波・紫外線制
御回路９２に入力され、超音波・紫外線制御回路９２に
よって、あらかじめ設定した温度範囲となるように、発
振器３１への駆動電力と紫外線ランプ４０ａへの駆動電
力の供給が間欠的にＯＮ／ＯＦＦされる。
【０１１５】図２０は、図１９の装置を用いた超音波、
紫外線照射の間欠駆動による温度制御例の一例を示して
いる。図２０において、Ｔｂは設定温度の上限、Ｔａは
設定温度の下限であり、Ｔ0は被処理溶液２０の処理前
の初期温度である。
紫外線照射の間欠駆動による温度制御例の一例を示して
いる。図２０において、Ｔｂは設定温度の上限、Ｔａは
設定温度の下限であり、Ｔ0は被処理溶液２０の処理前
の初期温度である。
【０１１６】まず、処理開始とともに駆動電力Ｐ0を供
給すると、超音波及び紫外線が被処理溶液２０に照射さ
れ、温度センサ９２で検出される被処理溶液２０の温度
はＴ 0からＴｂまで上昇する。ここで、超音波・紫外線
制御回路９２が作動して駆動電力をＯＦＦとして超音波
及び紫外線の照射を停止すると、被処理溶液２０の温度
は徐々に低下する。そして、温度Ｔａまで低下した時点
で、再び駆動電力Ｐ0が供給され、超音波及び紫外線が
被処理溶液に照射される。このようにして、超音波及び
紫外線の間欠照射を繰返すことによって、被処理溶液２
０の温度を維持することができる。
給すると、超音波及び紫外線が被処理溶液２０に照射さ
れ、温度センサ９２で検出される被処理溶液２０の温度
はＴ 0からＴｂまで上昇する。ここで、超音波・紫外線
制御回路９２が作動して駆動電力をＯＦＦとして超音波
及び紫外線の照射を停止すると、被処理溶液２０の温度
は徐々に低下する。そして、温度Ｔａまで低下した時点
で、再び駆動電力Ｐ0が供給され、超音波及び紫外線が
被処理溶液に照射される。このようにして、超音波及び
紫外線の間欠照射を繰返すことによって、被処理溶液２
０の温度を維持することができる。
【０１１７】この場合、駆動電力Ｐ0、駆動電力が供給
されている時間Δｔon、駆動電力が未供給の時間Δｔof
fは、設定温度Ｔａ、Ｔｂに応じて適宜設定できる。ま
た、駆動電力Ｐは常に一定でなくてもよく、例えば、被
処理溶液２０の初期温度Ｔ0が低い時には初期の分解速
度が低下するので、設定温度の上限Ｔｂに達するまでは
駆動電力Ｐを大きくし、時間ｔａを短縮してもよい。
されている時間Δｔon、駆動電力が未供給の時間Δｔof
fは、設定温度Ｔａ、Ｔｂに応じて適宜設定できる。ま
た、駆動電力Ｐは常に一定でなくてもよく、例えば、被
処理溶液２０の初期温度Ｔ0が低い時には初期の分解速
度が低下するので、設定温度の上限Ｔｂに達するまでは
駆動電力Ｐを大きくし、時間ｔａを短縮してもよい。
【０１１８】このように、被処理溶液２０への超音波及
び紫外線の照射時のジュール熱発生による加熱効果と非
照射時の放熱効果を利用することにより、特別な加熱又
は冷却装置を必要とせず、低コストで温度を制御するこ
とが可能となる。
び紫外線の照射時のジュール熱発生による加熱効果と非
照射時の放熱効果を利用することにより、特別な加熱又
は冷却装置を必要とせず、低コストで温度を制御するこ
とが可能となる。
【０１１９】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、これらは本発明を何ら限定するものではな
い。
明するが、これらは本発明を何ら限定するものではな
い。
【０１２０】実施例１ 図１の分解装置を用い、被処理溶液として揮発性有機塩
素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍｇ
／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用いて、３８０ｋＨｚ、２０
０Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度
を有する紫外線を同時照射し、残存するテトラクロロエ
チレン濃度の経時変化を測定した。結果を図２１に示
す。
素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍｇ
／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用いて、３８０ｋＨｚ、２０
０Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度
を有する紫外線を同時照射し、残存するテトラクロロエ
チレン濃度の経時変化を測定した。結果を図２１に示
す。
【０１２１】比較例１ 超音波のみ照射して紫外線を照射しなかった以外は実施
例１と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２１に示す。
例１と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２１に示す。
【０１２２】比較例２ 紫外線のみ照射して超音波を照射しなかった以外は実施
例１と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２１に示す。
例１と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２１に示す。
【０１２３】図２１より、超音波と紫外線の同時照射処
理した実施例１においては、残存テトラクロロエチレン
濃度が低下しても分解速度はほとんど低下せず、わずか
２時間という短時間で、１５０ｍｇ／Ｌという高濃度レ
ベルから、下水排水基準値である０．１ｍｇ／Ｌの低濃
度レベルまで分解することが可能であった。
理した実施例１においては、残存テトラクロロエチレン
濃度が低下しても分解速度はほとんど低下せず、わずか
２時間という短時間で、１５０ｍｇ／Ｌという高濃度レ
ベルから、下水排水基準値である０．１ｍｇ／Ｌの低濃
度レベルまで分解することが可能であった。
【０１２４】これに対して比較例１、２においては約１
５分までの照射初期時間における分解速度は実施例と同
程度であったが、それ以降の照射時間での分解速度は、
残存テトラクロロエチレン濃度が低下するにつれて分解
速度も低下していく傾向を示し、４時間後においても下
水排水基準値である０．１ｍｇ／Ｌの低濃度レベルまで
分解することができなかった。
５分までの照射初期時間における分解速度は実施例と同
程度であったが、それ以降の照射時間での分解速度は、
残存テトラクロロエチレン濃度が低下するにつれて分解
速度も低下していく傾向を示し、４時間後においても下
水排水基準値である０．１ｍｇ／Ｌの低濃度レベルまで
分解することができなかった。
【０１２５】また、別途過酸化水素の生成を測定したと
ころ、残存テトラクロロエチレンの低濃度域で、超音波
のみ照射処理を行ったときに限り、過酸化水素の生成が
認められた。これにより、実施例においては超音波照射
により発生した過酸化水素が紫外線が照射されることに
よってＯＨラジカルを生成し、液相の低濃度テトラクロ
ロエチレンの酸化分解のために消費されるため、超音波
と紫外線の同時照射時には過酸化水素は結果として検出
されていないことが分かる。
ころ、残存テトラクロロエチレンの低濃度域で、超音波
のみ照射処理を行ったときに限り、過酸化水素の生成が
認められた。これにより、実施例においては超音波照射
により発生した過酸化水素が紫外線が照射されることに
よってＯＨラジカルを生成し、液相の低濃度テトラクロ
ロエチレンの酸化分解のために消費されるため、超音波
と紫外線の同時照射時には過酸化水素は結果として検出
されていないことが分かる。
【０１２６】実施例２ 図１の分解装置を用い、被処理溶液として窒素化合物の
１種である硫酸アンモニウム水溶液の１ｍｇ窒素／Ｌ
（１ｍｇＮ／Ｌ）溶液２０ｍｌを用いて、２００ｋＨ
ｚ、２００Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線
最大強度を有する紫外線を同時照射し、分解生成物であ
る硝酸イオンの生成率の経時変化を測定した。結果を図
２２に示す。
１種である硫酸アンモニウム水溶液の１ｍｇ窒素／Ｌ
（１ｍｇＮ／Ｌ）溶液２０ｍｌを用いて、２００ｋＨ
ｚ、２００Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線
最大強度を有する紫外線を同時照射し、分解生成物であ
る硝酸イオンの生成率の経時変化を測定した。結果を図
２２に示す。
【０１２７】比較例３ 超音波のみ照射して紫外線を照射しなかった以外は実施
例２と同条件で、分解生成物である硝酸イオンの生成率
の経時変化を測定した。結果を図２２に示す。
例２と同条件で、分解生成物である硝酸イオンの生成率
の経時変化を測定した。結果を図２２に示す。
【０１２８】比較例４ 紫外線のみ照射して超音波を照射しなかった以外は実施
例２と同条件で、分解生成物である硝酸イオンの生成率
の経時変化を測定した。結果を図２２に示す。
例２と同条件で、分解生成物である硝酸イオンの生成率
の経時変化を測定した。結果を図２２に示す。
【０１２９】図２２より、超音波と紫外線の同時照射処
理した実施例２においては処理時間の経過とともに、分
解率が上昇し、１時間で約４０％分解した。これに対し
て単独処理の比較例３、４においては、１時間後の分解
率が０．５％以下でほとんど分解できていない。したが
って、本発明は非揮発性かつ難分解性物質、例えば有機
物、窒素・リン化合物のうち、通常の酸化分解では困難
な物質に対しても有効であることが分かる。
理した実施例２においては処理時間の経過とともに、分
解率が上昇し、１時間で約４０％分解した。これに対し
て単独処理の比較例３、４においては、１時間後の分解
率が０．５％以下でほとんど分解できていない。したが
って、本発明は非揮発性かつ難分解性物質、例えば有機
物、窒素・リン化合物のうち、通常の酸化分解では困難
な物質に対しても有効であることが分かる。
【０１３０】実施例３ 図１５の分解装置を用い、被処理溶液として揮発性有機
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍ
ｇ／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、あらかじめ被処理溶
液をリン酸緩衝溶液でｐＨを５に調整した後、３８０ｋ
Ｈｚ、２００Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外
線最大強度を有する紫外線を同時照射し、残存するテト
ラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結果を図
２３に示す。
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍ
ｇ／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、あらかじめ被処理溶
液をリン酸緩衝溶液でｐＨを５に調整した後、３８０ｋ
Ｈｚ、２００Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外
線最大強度を有する紫外線を同時照射し、残存するテト
ラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結果を図
２３に示す。
【０１３１】実施例４ ｐＨを２に調整した以外は実施例３と同条件で、残存す
るテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結
果を図２３に示す。
るテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結
果を図２３に示す。
【０１３２】比較例５ ｐＨを７に調整した以外は実施例３と同条件で、残存す
るテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結
果を図２３に示す。
るテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。結
果を図２３に示す。
【０１３３】比較例６ ｐＨを１２に調整した以外は実施例３と同条件で、残存
するテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。
結果を図２３に示す。
するテトラクロロエチレン濃度の経時変化を測定した。
結果を図２３に示す。
【０１３４】図２３より、被処理溶液を酸性または弱酸
性に調整した実施例３、４においては、被処理溶液を中
性、アルカリ性に調整した比較例５、６に比べて分解速
度が大きく、処理が短時間で行われていることが分か
る。
性に調整した実施例３、４においては、被処理溶液を中
性、アルカリ性に調整した比較例５、６に比べて分解速
度が大きく、処理が短時間で行われていることが分か
る。
【０１３５】実施例５ 図１６の分解装置を用い、被処理溶液として揮発性有機
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍ
ｇ／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、あらかじめ被処理溶
液に過酸化水素を、モル濃度でテトラクロロエチレンの
１０倍となるように添加した後、３８０ｋＨｚ、２００
Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度を
有する紫外線を同時照射し、残存するテトラクロロエチ
レン濃度の経時変化を測定した。結果を図２４に示す。
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン１５０ｍ
ｇ／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、あらかじめ被処理溶
液に過酸化水素を、モル濃度でテトラクロロエチレンの
１０倍となるように添加した後、３８０ｋＨｚ、２００
Ｗの超音波と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度を
有する紫外線を同時照射し、残存するテトラクロロエチ
レン濃度の経時変化を測定した。結果を図２４に示す。
【０１３６】比較例７ 被処理溶液に過酸化水素を加えなかった以外は、実施例
５と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経
時変化を測定した。結果を図２４に示す。
５と同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経
時変化を測定した。結果を図２４に示す。
【０１３７】図２４より、被処理溶液に過酸化水素を添
加した実施例５においては、過酸化水素が未添加の比較
例７に比べて分解率、分解速度共に大きいことが分か
る。
加した実施例５においては、過酸化水素が未添加の比較
例７に比べて分解率、分解速度共に大きいことが分か
る。
【０１３８】実施例６ 図１７の分解装置を用い、被処理溶液として揮発性有機
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン４０ｍｇ
／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、被処理溶液の温度を４
０℃に維持しながら、２００ｋＨｚ、５０Ｗの超音波
と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度を有する紫外
線を同時照射し、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２５に示す。
塩素化合物の１種であるテトラクロロエチレン４０ｍｇ
／Ｌの高濃度水溶液３Ｌを用い、被処理溶液の温度を４
０℃に維持しながら、２００ｋＨｚ、５０Ｗの超音波
と、波長２６０ｎｍ付近に紫外線最大強度を有する紫外
線を同時照射し、残存するテトラクロロエチレン濃度の
経時変化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１３９】実施例７ 被処理溶液の温度を６０℃に維持した以外は実施例６と
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１４０】比較例８ 被処理溶液の温度を１０℃に維持した以外は実施例６と
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１４１】比較例９ 被処理溶液の温度を２５℃に維持した以外は実施例６と
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１４２】比較例１０ 被処理溶液の温度を８０℃に維持した以外は実施例６と
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１４３】比較例１１ 被処理溶液の温度を９０℃に維持した以外は実施例６と
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
同条件で、残存するテトラクロロエチレン濃度の経時変
化を測定した。結果を図２５に示す。
【０１４４】図２５より、被処理溶液を４０℃及び６０
℃に維持した実施例６、７においては、被処理溶液を１
０℃、２５℃、８０℃、９０℃に維持した比較例８〜１
１に比べて分解速度が大きく、処理が短時間で行われて
いることが分かる。
℃に維持した実施例６、７においては、被処理溶液を１
０℃、２５℃、８０℃、９０℃に維持した比較例８〜１
１に比べて分解速度が大きく、処理が短時間で行われて
いることが分かる。
【０１４５】
【発明の効果】以上、本発明によれば、被処理溶液中に
超音波と紫外線を同時に照射、あるいは超音波照射後、
紫外線を照射といった超音波照射と紫外線照射の併用処
理を行い、超音波の進行経路と実質的に干渉しない位置
に紫外線照射手段を取付けることで、有機ハロゲン化合
物など揮発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環
境排出基準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬でか
つ効率的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用
水として用いることが可能となる。また、通常の酸化分
解が困難な環境水中の有機物や窒素・りん化合物等の物
質についても、ＯＨラジカルの高酸化力により分解する
ことが可能となる。
超音波と紫外線を同時に照射、あるいは超音波照射後、
紫外線を照射といった超音波照射と紫外線照射の併用処
理を行い、超音波の進行経路と実質的に干渉しない位置
に紫外線照射手段を取付けることで、有機ハロゲン化合
物など揮発性物質を含む汚染水を、高濃度レベルから環
境排出基準レベルの低濃度域まで、簡便に、無試薬でか
つ効率的に分解でき、公共下水等に排水したり、再利用
水として用いることが可能となる。また、通常の酸化分
解が困難な環境水中の有機物や窒素・りん化合物等の物
質についても、ＯＨラジカルの高酸化力により分解する
ことが可能となる。
【図１】 本発明による環境汚染物質の分解装置の一実
施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'断面図である。
施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'断面図である。
【図２】 本発明による環境汚染物質の分解装置の他の
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'断面図である。
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'断面図である。
【図３】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更に
他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ'断面図である。
他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ'断面図である。
【図４】 本発明による環境汚染物質の分解装置の他の
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ'断面図である。
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ'断面図である。
【図５】 本発明による環境汚染物質の分解装置の他の
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ'断面図である。
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ'断面図である。
【図６】 本発明による環境汚染物質の分解装置の他の
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ'断面図である。
実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ'断面図である。
【図７】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更に
他の実施形態を示す概略構成図である。
他の実施形態を示す概略構成図である。
【図８】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更に
他の実施形態を示す概略構成図である。
他の実施形態を示す概略構成図である。
【図９】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更に
他の実施形態を示す概略構成図である。
他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ'断面図である。
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ'断面図である。
【図１２】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ'断面図である。
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ'断面図である。
【図１３】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ'断面図である。
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ'断面図である。
【図１４】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ'断面図である。
に他の実施形態を示す概略構成図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ'断面図である。
【図１５】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１６】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１７】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１８】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１９】 本発明による環境汚染物質の分解装置の更
に他の実施形態を示す概略構成図である。
に他の実施形態を示す概略構成図である。
【図２０】 図１９における超音波及び紫外線の間欠照
射による温度制御の一例を示す図である。
射による温度制御の一例を示す図である。
【図２１】 本発明の実施例１及び比較例１、２の処理
時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示すグ
ラフである。
時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示すグ
ラフである。
【図２２】 本発明の実施例２及び比較例３、４の処理
時間と窒素分解率との関係を示すグラフである。
時間と窒素分解率との関係を示すグラフである。
【図２３】 本発明の実施例３、４及び比較例５、６の
処理時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示
すグラフである。
処理時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示
すグラフである。
【図２４】 本発明の実施例５及び比較例７の処理時間
と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示すグラフ
である。
と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示すグラフ
である。
【図２５】 本発明の実施例６、７及び比較例８〜１１
処理時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示
すグラフである。
処理時間と残存テトラクロロエチレン濃度との関係を示
すグラフである。
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１
０ｇ、１０ｈ：反応容器 ２０：被処理溶液 ２０ａ：処理水 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ：振
動子 ３１：発振器 ４０ａ、４０ｂ：紫外線ランプ ５０、５０ａ：超音波 ６０：流れ調整部 ６１：隔壁 ６２：超音波・紫外線処理部 ７０：ｐＨ調整剤添加手段 ７１：ｐＨセンサ ７２：電磁弁 ７３：溶液タンク ８０：過酸化水素添加手段 ８１：過酸化水素センサ ８２：電磁弁 ８３：溶液タンク ９０ａ、９０ｂ：温度調節手段 ９１：ヒータ又は冷却器 ９２：温度センサ ９３：加熱又は冷却ジャケット
０ｇ、１０ｈ：反応容器 ２０：被処理溶液 ２０ａ：処理水 ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ：振
動子 ３１：発振器 ４０ａ、４０ｂ：紫外線ランプ ５０、５０ａ：超音波 ６０：流れ調整部 ６１：隔壁 ６２：超音波・紫外線処理部 ７０：ｐＨ調整剤添加手段 ７１：ｐＨセンサ ７２：電磁弁 ７３：溶液タンク ８０：過酸化水素添加手段 ８１：過酸化水素センサ ８２：電磁弁 ８３：溶液タンク ９０ａ、９０ｂ：温度調節手段 ９１：ヒータ又は冷却器 ９２：温度センサ ９３：加熱又は冷却ジャケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/72 １０１ Ｃ０２Ｆ 1/72 １０１ Ｄ０６Ｆ 43/08 Ｄ０６Ｆ 43/08 Ｚ (72)発明者 加藤 修久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA13 BC01 BD00 BD11 BD17 3B155 AA23 BA06 CC17 MA01 MA02 MA05 MA07 4D037 AA05 AA11 AB12 AB14 AB15 BA18 BA26 BB09 CA12 CA14 4D050 AA02 AA13 AB17 AB19 AB20 BB09 BC01 BC09 CA07 CA13 4G075 AA13 AA15 AA37 BA05 BA06 BD05 CA23 CA33 CA57 DA01 DA02 DA05 EA01 EA06 EB21 EB31 EE02 FB02 FB06 FB12
Claims (23)
- 【請求項１】 環境汚染物質を含有する被処理溶液を反
応容器内に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶
液に超音波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分
解する方法において、前記反応容器に超音波照射手段を
取付けて超音波を照射すると共に、この超音波の進行経
路と実質的に干渉しない位置に紫外線照射手段を取付
け、前記超音波の進行経路に貯留された前記被処理溶液
に向けて紫外線を照射することを特徴とする環境汚染物
質の分解方法。 - 【請求項２】 環境汚染物質を含有する被処理溶液を反
応容器内に導入し、この反応容器に貯留された被処理溶
液に超音波と紫外線とを照射して前記環境汚染物質を分
解する方法において、前記被処理溶液を第１の反応容器
内に導入して超音波を照射した後、超音波処理した前記
被処理溶液を第２の反応容器内に導入して紫外線を照射
することを特徴とする環境汚染物質の分解方法。 - 【請求項３】 前記環境汚染物質が、有機ハロゲン化合
物である請求項１又は２記載の環境汚染物質の分解方
法。 - 【請求項４】 前記被処理溶液が、ドライクリーニング
廃液である請求項３記載の環境汚染物質の分解方法。 - 【請求項５】 前記超音波照射と前記紫外線照射の同時
又は順次照射を繰り返して複数サイクル行う請求項１〜
４のいずれか１つに記載の環境汚染物質の分解方法。 - 【請求項６】 前記被処理溶液のｐＨを２〜６に調整し
た状態で、前記超音波照射及び／又は前記紫外線照射を
行う請求項１〜５のいずれか１つに記載の環境汚染物質
の分解方法。 - 【請求項７】 前記被処理溶液に過酸化水素を添加した
後又は添加しつつ、前記超音波照射及び／又は前記紫外
線照射を行う請求項１〜６のいずれか１つに記載の環境
汚染物質の分解方法。 - 【請求項８】 前記被処理溶液の温度を４０〜６０℃に
維持しながら前記超音波照射及び／又は前記紫外線照射
を行う請求項１〜７のいずれか１つに記載の環境汚染物
質の分解方法。 - 【請求項９】 前記超音波及び／又は前記紫外線を間欠
照射することにより、前記被処理溶液の温度を４０〜６
０℃に維持する請求項８記載の環境汚染物質の分解方
法。 - 【請求項１０】 前記紫外線照射手段を取付ける前記反
応容器の周壁に反射面を形成し、照射された紫外線が反
応容器外に漏れにくくする請求項１〜９のいずれか１つ
に記載の環境汚染物質の分解方法。 - 【請求項１１】 環境汚染物質を含有する被処理溶液を
貯留する反応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液
に超音波を照射する手段と、前記反応容器内の前記被処
理溶液に紫外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質
の分解装置において、前記超音波照射手段によって照射
される前記超音波の進行経路に実質的に干渉せず、か
つ、前記超音波の進行経路に貯留される前記被処理溶液
に対して紫外線を照射できる位置に、前記紫外線照射手
段が配置されていることを特徴とする環境汚染物質の分
解装置。 - 【請求項１２】 前記紫外線照射手段が、前記超音波の
進行経路の外周に配置されている請求項１１記載の環境
汚染物質の分解装置。 - 【請求項１３】 前記紫外線照射手段が、前記超音波の
進行経路に沿って前記反応容器内に配置され、前記超音
波照射手段は、前記紫外線照射手段の外周に沿って超音
波を進行させるように、前記反応容器に取付けられてい
る請求項１１記載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１４】 前記超音波照射手段によって照射され
る超音波が、前記紫外線照射手段の表面に沿って進行す
るように、前記超音波照射手段及び前記紫外線照射手段
が配置されている請求項１１〜１３のいずれか１つに記
載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１５】 環境汚染物質を含有する被処理溶液を
貯留する反応容器と、この反応容器内の前記被処理溶液
に超音波を照射する手段と、前記反応容器内の前記被処
理溶液に紫外線を照射する手段とを備えた環境汚染物質
の分解装置において、前記被処理溶液を貯留する第１の
反応容器と、この第１の反応容器から流出する前記被処
理溶液を貯留する第２の反応容器とを有し、前記第１の
反応容器には、前記被処理溶液に超音波を照射するため
の超音波照射手段が設けられ、前記第２の反応容器に
は、超音波処理された前記被処理溶液に紫外線を照射す
るための紫外線照射手段が設けられていることを特徴と
する環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１６】 前記被処理溶液のｐＨを２〜６に調整
するためのｐＨ調整剤添加手段を有する請求項１１〜１
５のいずれか１つに記載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１７】 前記被処理溶液に過酸化水素を添加す
る過酸化水素添加手段を有する請求項１１〜１６のいず
れか１つに記載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１８】 前記被処理溶液の温度を４０〜６０℃
に維持するための温度調節手段を有する請求項１１〜１
７のいずれか１つに記載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項１９】 前記超音波及び／又は前記紫外線を間
欠照射して、前記被処理溶液の温度を４０〜６０℃に維
持する照射制御手段を有する請求項１８記載の環境汚染
物質の分解装置。 - 【請求項２０】 前記紫外線照射手段が取付けられた前
記反応容器の周壁に反射面が形成されている請求項１１
〜１９のいずれか１つに記載の環境汚染物質の分解装
置。 - 【請求項２１】 前記超音波照射手段と前記紫外線照射
手段との組合せを複数段備える請求項１１〜２０のいず
れか１つに記載の環境汚染物質の分解装置。 - 【請求項２２】 前記環境汚染物質として有機ハロゲン
化合物を含有する被処理溶液の処理に用いられる請求項
１１〜２１のいずれか１つに記載の環境汚染物質の分解
装置。 - 【請求項２３】 ドライクリーニング廃液の処理に用い
られる請求項２２記載の環境汚染物質の分解装置。
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