JP2003500201A - 光触媒作用による排ガスの精製方法および前記方法を実施するためのプラント - Google Patents
光触媒作用による排ガスの精製方法および前記方法を実施するためのプラントInfo
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Abstract
Description
施するためのプラントにも関する。
反応により、排ガス、特に空気中に存在する種々の有機および/または無機汚染
物質を分解することからなり、この反応は、紫外線下での触媒の照射によって実
施される。
て半導体固体(例えばTiO2のような光触媒)を活性化することによって開始
され、半導体内の電子変化を生じ、空気または水の存在下で、半導体の表面にお
いて酸素含有ラジカルの生成を導く。これらのラジカルは、半導体に吸着された
有機または無機化合物を攻撃して、空気中の酸素を伴う連続した化学反応により
、酸化の最終段階に到達するまで化合物を分解する。
これは、空気が、NOX、NH3、H2S、CO、O3、塩素化または非塩素化C2
−C4アルケン、クロロメタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン
、イソプロピルベンゼン、飽和脂肪性C1−C4アルコール、メチルメルカプタン
、クロロフェノール、ニトロフェノール、メチル tert-ブチルエーテル、ジメト
キシメタン、C1−C4アルデヒド、アセトン、蟻酸、酢酸、2-メチルプロピオ
ン酸、ジクロロアセチルクロリド、ジメチルホルムアミド、トリメチルアミン、
アセトニトリル、ピリジン、メタンチオールまたはジメチルジスルフィドを含む
、多数の汚染物質を含みうるからである。
き金を引くことができる光触媒試薬として、アナターゼ二酸化チタンTiO2を
利用するものであって、これは、UV光によって活性化され、電子的に修飾され
て、TiO2に吸着された有機炭素質鎖を攻撃することができるヒドロキシルO
H・ラジカルおよび酸素O・ラジカルを形成し、分解により有機炭素を完全に二
酸化炭素へと変換する。しかしながら、金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、
アクチニド金属酸化物および希土類金属酸化物からなる群に与えられているもの
のような別の光触媒試薬を考えることができる。
維基質等の基質に結合試薬により結合される。かかる組合せは、用語“フィルタ
ー媒体(filter media)”としても表され、広く知られており、例えば出願人のPC
T/FR 99/00748の国際特許出願に開示されている。
ような、光触媒反応による空気の精製のためのプラントにおいて用いることがで
きる。この公報の主題をなす反応器は、光触媒組成物で被覆された複数の繊維状
基質を表し、この基質は、UV線の下で、精製される排ガスに覆われる。また、
光源が実質的に繊維基質に対して垂直であることも明記されている。
度は比較的低いままである。かくして、実施例1から、ホルムアルデヒドの変換
の程度が65%だけであることが観察される。
ガスの精製方法を開発することである。
を実施するためのプラントを提供することである。
ができるプラントを提供することである。
提供するものであり、この方法によれば、一段階における紫外線照射のもとで、
少なくとも一つの第一基質を覆い包み、かつ、第二基質を横切るように、排ガス
を移動させる。ここで、前記第一基質と第二基質とは少なくとも一つの光触媒試
薬で被覆されている。
被覆された基質の、覆い包み(lapping)及び横切り(traversing)移動を組合せる
ことからなる。これは、紫外線照射のもとで、かかる組合せが、光触媒試薬で被
覆された基質の排ガスによる覆い包みまたは横断移動のみと比べて、精製効率を
顕著に増大させることができることが観察されたからである。
み、次いで前記第二基質を横切る。
横切る。
。かかるプラントは、光反応器(photoreactor)と称することができる。
−紫外線源; −以下の、二つの同軸チャンバ: ・外チャンバ[壁の内面が、少なくとも一つの光触媒試薬で被覆された基質を
提示する]; ・内チャンバ[壁に穴が設けられており、壁の外面が、少なくとも一つの光触
媒試薬で被覆された基質を提示する]; −精製される排ガスの取り込み手段; −精製された排ガスの放出手段; を含み、精製される排ガスは、少なくとも外チャンバの壁の内面を覆い包み、内
チャンバの壁を横切るように向けられる。
筒状の外チャンバの壁と円筒状の内チャンバの壁との間に、前記壁と並行して配
置された少なくとも一つの管状UVランプの形態で設けられる。
筒状の外チャンバの一方の面に挿入された少なくとも一つの開口の形態で設けら
れる。
の面にわたって一様に配置されたインジェクターを備えた12の開口の形態で提
供され、前記円筒状の外チャンバ内において排ガスの均一な分散を得る。
の内チャンバの反対面に挿入された少なくとも一つの開口の形態で設けられる。
も一つが、回転運動で動かされる。こうして、処理される排ガスが、乱流の、か
くして覆い包み移動に従って円筒状の外チャンバの壁に対して接線方向に移動し
、かくして、円筒状の外チャンバの壁および円筒状の内チャンバの壁を同時に覆
うことができ、次いで、最後に円筒状の内チャンバの壁を横切ることができる。
。
してもよい。あらゆる既知の吸引手段が考えられる。
るであろう。
壁の内面(2)は光触媒試薬で被覆された基質(3)を提示する]および円筒状
の内チャンバ(4)[その穴が設けられた壁(5)は、その外面に、光触媒試薬
で被覆された基質(6)を提示する]を含む。
基質(6)の取り付けは、円筒状チャンバ(4)の母線に沿って適切な形状に取
り付けバー(fixing bar)を締め付け、そして、円筒状チャンバ(4)の各端にお
いて環状伸縮継手を用いてかみ合わせることによって得られる。
は、円筒状チャンバ(1)の適切な形状を、リークタイト(leaktight)シールの
リップにおいてかみ合わせることによって得られる。
と円筒状の内チャンバ(4)とを分ける空間に、それらの壁と並行して配置され
る。実際に、UVランプは、円筒状の外チャンバの壁と、円筒状の内チャンバの
壁とから、同じ距離に配置される。
た、二つの開口が表されており、二つの同心の円筒状チャンバ(1、4)の上面
(10)に、円筒状の外チャンバの周辺部近傍に挿入されている。円筒状の外チ
ャンバの端部近傍に一様に配置された開口を考えることもできる。インジェクタ
ーは図示されていない。
面に、参照番号(12)とされた開口が示されている。
動で動かされる。図1では、円筒状チャンバは、両方向に回転できるように図示
されている。その結果、ガス流が乱流移動し、少なくとも円筒状の外チャンバの
壁の内面を覆い包み、排ガスが円筒状の内チャンバの壁を横切る。この通路の簡
素化した表記が、プロットされている(13)。
。このパイロットプラントは、本発明の光反応器(14)を含み、その上部から
、空気(15)と所定の濃度の汚染物質を有する排ガス(16)との混合物を取
り込む。空気は、有利に、加湿器(17)を用いて加湿することができる。温度
計(18)と湿度計(19)も、この回路に設けられている。精製前後の排ガス
の組成が、ガスクロマトグラフィー(20)によって調べられる。
排ガスから汚染物質を取り除く程度を、このパイロット処理プラントを用いて評
価した。この排ガスの組成を以下の表に記載する。
圧力下で、チャンバに液状メタノールを導入することによって調製される。次い
で、濃縮されたメタノールが空気(15)に希釈され、得られた混合物の相対湿
度が加湿器(17)によって与えられる。温度計(18)と湿度計(19)は、
このプラントにおいて排ガスの温度と相対湿度とを測定する。
iO2組成物で被覆されたガラス繊維からなる基質である。このガラス繊維は、
10g/m2のTiO2の比率で被覆されている。
媒試薬で被覆されていない場合に、光触媒作用の現象が起こらないことが見出さ
れる。
(実験4)は、UV下におけるTiO2における光触媒作用による汚染物質の分
解の有効性を示し、次いで、光触媒作用によるその分解の有効性を示す。光触媒
作用の現象が早くかつ完全であることに注意する。
処理。
はこれら二つの移動の組合せ(曲線27)に処される場合の、TiO2の汚染物
質吸着力に対する接触様式の影響を示す。
みでは非常に早く飽和され、単なる覆い包み移動によってやや早く飽和される。
一方、排ガスが覆い包みと横断の組合せに処される場合には、飽和が非常に遅い
。
いる。
に有効な光触媒効果を得ることを可能にするが、単なる横断処理(曲線29)ま
たは覆い包み処理(曲線30)は、不十分なままである。
領域に設置することができる。
横断移動の組合せによる排ガスの精製処理効率、並びに、プラントのシンプルな
デザインには、注目すべきである。
図式的に示す図である。
するメタノール濃度を図示したものである。
接触様式の影響を示す。
の影響を示す。
Claims (11)
- 【請求項1】 一段階の紫外線照射のもとで、少なくとも一つの第一基質を
覆い包み、かつ、第二基質を横切るように排ガスを移動させる、前記第一基質と
第二基質とが少なくとも一つの光触媒試薬で被覆された、光触媒反応による排ガ
スの精製方法。 - 【請求項2】 排ガスを、第一基質および第二基質を覆うように移動させる
ことを特徴とする、請求項1記載の精製方法。 - 【請求項3】 −紫外線源(7); −以下の、二つの同軸チャンバ: ・壁の内面(2)が、少なくとも一つの光触媒試薬で被覆された基質(3)で
覆われた外チャンバ(1); ・壁(5)に穴が設けられ、当該壁の外面が、少なくとも一つの光触媒試薬で
被覆された基質(6)で覆われた内チャンバ(4); −精製される排ガスの取り込み手段(9); −精製された排ガスの放出手段(12); を備え、精製される排ガスが、外チャンバの壁の内面を覆い包み、内チャンバの
壁を横切るように向けられる(13)、請求項1または2に記載された方法を実
施するためのプラント。 - 【請求項4】 外チャンバ(1)と内チャンバ(4)とがそれぞれ円筒状形
態であることを特徴とする、請求項3記載のプラント。 - 【請求項5】 UV線源が、円筒状の外チャンバの壁と円筒状の内チャンバ
の壁との間に、前記壁と並行して配置された、少なくとも一つの管状UVランプ
(7)の形態で設けられることを特徴とする、請求項4記載のプラント。 - 【請求項6】 排ガスの取り込み手段が、円筒状の外チャンバ(1)の一方
の面の周辺部に挿入された少なくとも一つの開口(9)の形態で設けられている
ことを特徴とする、請求項4または5に記載のプラント。 - 【請求項7】 排ガスの放出手段が、円筒状の内チャンバの反対の面に挿入
された開口(12)の形態で設けられていることを特徴とする、請求項4ないし
6のいずれか一項に記載のプラント。 - 【請求項8】 円筒状チャンバの少なくとも一つが、回転運動で動かされる
ことを特徴とする、請求項4ないし7のいずれか一項に記載のプラント。 - 【請求項9】 二つの円筒状チャンバが同じ方向に回転することを特徴とす
る、請求項8記載のプラント。 - 【請求項10】 二つの円筒状チャンバが反対方向に回転することを特徴と
する、請求項8記載のプラント。 - 【請求項11】 排ガスの吸引手段をさらに具備することを特徴とする、請
求項3ないし10のいずれか一項に記載のプラント。
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