JP2003523281A - 高温高湿ガス流から水銀を除去するための吸着粉末 - Google Patents
高温高湿ガス流から水銀を除去するための吸着粉末Info
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Abstract
Description
高湿ガス流から汚染物質を除去する技術に関する。特に、本発明は塩化第二銅を
含有する吸着粉末を使用して高温高湿ガス流から水銀と他の金属、ダイオキシン
、フラン及び他の有機化合物を捕集する技術に関する。
施設、焼却炉、冶金作業所、熱処理装置並びに他の微粒子及び水銀排出施設によ
る粒状及び全水銀排出量には厳しい基準がある。これらの基準は汚染土壌の低温
熱脱着(LTTD)処理の結果として大気に放出される恐れのある水銀蒸気にも
適用される。
スが放出されると、ガスが分散し、水銀が広域に堆積する。分散した水銀は土壌
や上水中に蓄積し、食物連鎖に混入する恐れがある。水銀は水生生物に非常に有
害であり、最終的に水銀含有植物及び動物を消費するヒトを汚染する。従って、
環境から水銀を除去する安全で有効な方法が必要である。
理の問題は従来から検討されている。例えば、米国特許第3,193,987号
は水銀とアマルガムを形成する金属を含浸させた活性炭に水銀含有蒸気を通す方
法を開示している。米国特許第4,094,777号は主に担体、硫化銅及び硫
化銀から構成される吸着体に水銀含有蒸気を通す方法を開示している。米国特許
第3,876,393号は硫酸を含浸させた活性炭に水銀含有蒸気を通す方法を
開示している。セレンも蒸気から水銀を除去するのに使用されている。米国特許
第3,786,619号は活性成分としてセレン、硫化セレン又は他のセレン化
合物を含有する吸着体に水銀含有ガスを通す方法を開示している。水銀除去には
静電集塵器や種々のフィルターが伝統的に使用されているが、複雑な装置も開示
されている(例えば、米国特許第5,409,522号及び5,607,496
号参照)。
を再捕集する必要に似ている。土壌処理施設で現在使用されている方法は低温熱
脱着(LTTD)として知られている。LTTDは汚染土壌を処理して水銀や他
の汚染物質を除去する主要な方法である。この方法では、汚染土壌を加熱炉(大
抵の場合、ロータリーキルン/ドラム)に供給し、土壌を伝導により加熱する。
加熱により土壌成分は蒸発し、熱酸化剤を加えると、成分は酸化されてCO2、
Cl2、NOx及びSOx(式中、xは1〜3である)等の処理し易いガスとな
る。
を冷却すると同時に含水率も増す。水冷は非常に有効な冷却法であるが、この処
理の結果、ガス流から水銀を除去しにくくなる。ガス流を更に処理し、酸スクラ
バー、炭素層、濃縮装置を使用したり吸着粉末を添加して金属、HCl、NOx 及びSOxを低減及び除去する。
合し、ガス流から沈殿する。粉末に結合した水銀を最終的にバグハウスに捕集し
て適切に廃棄すると共に、浄化ガス流を外気に排気する。標準LTTD法には水
銀等の所定の金属がガス流から高い効率で除去されず、ガス流に随伴し、最終的
に環境に排出されるという問題がある。他の方法は複雑な機構や高価な吸着層を
使用する必要がある。LTTDや他の方法には、高湿ガス流からの水銀除去が乾
燥流からの水銀除去よりも著しく難しいという制約もある。
除去しない。例えば、炭素、水酸化カルシウム及び硫黄から構成される市販粉末
の1種(Sorbalite(登録商標))はガス流からHClを除去するが、
水銀は約55〜65%しか除去しない。アルコール飽和石灰と活性炭から構成さ
れる別の粉末(WUELFRAsorb−C(登録商標))も水銀除去には無効
である。
浸させた炭素をベースとする粉末は75℃以下の温度で95%の水銀除去効率を
示すが、硫黄含浸炭素から処方した粉末はこのレベルの除去を示すためには乾燥
又は低湿ガス流が必要である。
ことが知られており、粉末処方は更に制約される。
ずに使用している。一般に岩石寸法で提供される塩化第二銅を粉砕するためには
粉砕工程が必要であるため、この方法は更に操作しにくいことが判明した。粉砕
工程は粉塵を発生することから健康に有害であるため、高度な注意が必要である
。更に、粉末は非常に腐食性であるため、工程で使用する機械の破損の原因とな
る。
により発生される高温高湿ガス流から金属及び他の有機化合物一般と水銀を有効
に除去する吸着粉末が産業界で必要とされている。粉末は廉価で使用し易くなけ
ればならない。このような吸着粉末を既存処理施設で利用することができ、既存
装置を改造又は再編する必要なく既存装置を利用できることが理想的である。
び方法として、炭素約1〜97%、水酸化カルシウム約1〜97%、塩化第二銅
含浸炭素約1〜97%及びKI3含浸炭素約1〜60%を含有する吸着粉末及び
方法を開示する。本発明の粉末を使用して高温高湿ガス流から水銀と他の金属、
ダイオキシン、フラン及び他の有機化合物を除去する方法も開示する。
明は厳密な開示に制限されない。本発明の趣旨を変えたり、請求の範囲に記載す
るようなその範囲を逸脱しないものであれば変更や変形が可能である。従って、
以下の説明では特に添付図面を参考に本発明を説明する。
きるLTTD設備の構成を示す概略図である。
%、塩化第二銅含浸炭素約1〜50%及びKI3含浸炭素約1〜50%を含有す
る。好ましい吸着粉末は炭素約20〜60%、水酸化カルシウム約30〜70%
、塩化第二銅含浸炭素約1〜30%及びKI3含浸炭素約〜30%を含有する。
40〜60%、塩化第二銅含浸炭素約1〜15%及びKI3含浸炭素約1〜15
%を含有する。最も好ましい態様は炭素約40%、水酸化カルシウム約40%、
塩化第二銅含浸炭素約10%及びKI3含浸炭素約10%を含有する。
シウム約20〜80%及び塩化第二銅含浸炭素約1〜50%を含有する。
と、 b)前記土壌フィードを導入した前記キルン/ドラムを加熱し、サンプルの気体
成分と固体成分を形成する段階と、 c)前記土壌フィードの気体成分を排気浄化装置/アフターバーナーに送り、浄
化土壌の固体成分を土壌冷却装置に送る段階と、 d)前記汚染土壌フィードの気体成分を前記排気浄化装置/アフターバーナーで
加熱する段階と、 e)前記汚染土壌フィードの気体成分を冷却する段階と、 f)請求項1に記載の粉末を気体成分に加える段階と、 g)粉末含有気体成分をバグハウスに送る段階と、 h)前記サンプルの実質的に水銀を除去した気体成分を大気に放出する段階を含
む方法も開示する。
吸着粉末は所定条件下で有効でなければならない。現在市販されている粉末は水
銀除去に有利な条件である高温高湿環境で無効である。
属及び他の不純物を汚染土壌から蒸発させるには約1800°Fである必要があ
る。しかし、汚染土壌に捕捉された水銀が最も有効に炭素に吸着するのは約30
0〜500°Fである。1800°Fの炉から排出されるガス流を冷却するのに
最も一般的な方法はガス流に水を噴射する方法である。水噴射は水銀除去に有利
な温度までガス流を冷却するだけでなく、サンプルの含水率も増すので、市販水
銀吸着粉末は効率が低い。市販粉末の水銀吸着性は高湿環境で著しく低下する。
これに対して、本発明の吸着粉末は高湿環境でも有効に機能する。
した。多くの市販吸着粉末は石炭でなく木炭を成分として使用している。塩化第
二銅はガス流からの水銀吸着を著しく増すことが判明し、これが本発明の要点で
ある。塩化第二銅は排気流中の元素状態の水銀に塩素と活性銅を供給する。元素
状態の水銀は塩素と反応して塩化水銀を形成し、活性銅と反応して安定なアマル
ガムを形成する。いずれの形態の水銀も排気ガス流から容易に捕集される。KI 3 含浸炭素も粉末に加えると水銀吸着が高まることが判明した。
予備篩分けして処理できる状態にした汚染供給土壌2を土壌浄化装置4に導入す
る。約900°F又は汚染物質を土壌から完全に蒸発させてガス流と浄化/汚染
除去固体土壌成分を生じる温度まで汚染土壌を加熱する。土壌浄化装置4はロー
タリーキルンが好ましい。次にガス流を土壌浄化装置4から除塵機6に送ると共
に供給土壌の全固体フラクションを浄化土壌冷却装置8に送って土壌を冷却し、
再利用できる状態にする。除塵機6は多管集塵機が好ましい。
10に送る。排気浄化装置は蒸発した汚染物質を最低2秒間の保持時間にわたっ
て約1800°Fの温度まで加熱し、残留する有機性又は他の汚染物質を完全に
破壊する。排気浄化装置10からガス流は次に冷却室12を通り、水ポンプ(図
示せず)で冷却室12に水を噴射してサンプルの温度を約360°Fまで下げる
。この冷却工程は結果的にサンプルの含水率を増す。
噴射してガス流と接触させる。この粉末製剤は金属、特に水銀と他の汚染物質を
除去するのに有効である。
る。吸着粉末の炭素成分はバッグの壁で捕集され、バグハウスから排出されるガ
スの粒状フィルターとして機能する。吸着粉末混合物の粒状水銀含有フラクショ
ンはバグハウス16で捕集され、適当な大量貯蔵施設20に輸送後、除去される
。気体フラクションは通気口18から外気に放出され、残留ダスト粒状フラクシ
ョンは吸着粉末混合物20の粒状水銀フラクションと同様に処理される。
とにより水銀約4.2mg/kgを含有する3個の土壌サンプルを調製した。粗
粒物質を捨て、残りの土壌を土壌浄化装置に供給し、約900°Fまで加熱した
。浄化土壌を土壌冷却装置に送り、再使用できる状態にした。排気流を除塵機に
送り、沈澱物質を土壌冷却装置に送った。次に排気流を排気浄化装置に送り、約
1850°Fまで加熱した。次に排気ガスを水冷により約360°Fまで冷却し
た後、石炭40%、KI3含浸炭素10%、水酸化カルシウム40%及び塩化第
二銅含浸炭素10%を含有する吸着粉末を加えた。排気流/吸着粉末混合物をバ
グハウスに送り、水銀を除去した排気ガスから水銀と結合した微粒子を分離した
。粒状物質を分析と廃棄のためにバグハウスから取出し、排気煙突に配置したガ
ス分析器で水銀排出濃度を記録した。3回の2時間試験の結果を下表に報告する
。
いる現行水銀規制効率規格である96.5%を上回る。水銀排出量はEPA法2
9−060により測定した。
いて記載したが、粉末及び方法はガス流から有機物質、金属及び他の汚染物質を
除去するのにも当然有用である。
TTD設備の構成を示す概略図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 ガス流から水銀と他の金属、ダイオキシン、フラン及び他の
有機化合物を除去するための吸着粉末であって、 a)炭素約1〜97%、 b)水酸化カルシウム約1〜97%、 c)塩化第二銅約1〜97%、及び d)KI3含浸炭素約1〜60%を含有する前記吸着粉末。 - 【請求項2】 吸着粉末が炭素約10〜70%、水酸化カルシウム約20〜
80%、塩化第二銅含浸炭素約1〜50%及びKI3含浸炭素約1〜50%を含
有する請求項1に記載の吸着粉末。 - 【請求項3】 吸着粉末が炭素約20〜60%、水酸化カルシウム約30〜
70%、塩化第二銅含浸炭素約1〜30%及びKI3含浸炭素約〜30%を含有
する請求項1に記載の吸着粉末。 - 【請求項4】 吸着粉末が炭素約25〜45%、水酸化カルシウム約40〜
60%、塩化第二銅含浸炭素約1〜15%及びKI3含浸炭素約1〜15%を含
有する請求項1に記載の吸着粉末。 - 【請求項5】 吸着粉末が炭素約30%、水酸化カルシウム約50%、塩化
第二銅含浸炭素約10%及びKI3含浸炭素約10%を含有する請求項1に記載
の吸着粉末。 - 【請求項6】 吸着粉末が炭素約10〜70%、水酸化カルシウム約20〜
80%、塩化第二銅含浸炭素約1〜50%を含有する請求項1に記載の吸着粉末
。 - 【請求項7】 炭素が石炭である請求項1に記載の吸着粉末。
- 【請求項8】 請求項1に記載の吸着粉末を使用してガス流から水銀と他の
金属、ダイオキシン、フラン及び他の有機化合物を除去する方法であって、 a)固相水銀含有汚染土壌フィードをロータリーキルン/ドラムに導入する段階
と、 b)前記土壌フィードを導入した前記キルン/ドラムを加熱し、サンプルの気体
成分と固体成分を形成する段階と、 c)前記土壌フィードの気体成分を排気浄化装置/アフターバーナーに送り、浄
化土壌の固体成分を土壌冷却装置に送る段階と、 d)前記汚染土壌フィードの気体成分を前記排気浄化装置/アフターバーナーで
加熱する段階と、 e)前記汚染土壌フィードの気体成分を冷却する段階と、 f)請求項1に記載の粉末を気体成分に加える段階と、 g)粉末含有気体成分をバグハウスに送る段階と、 h)前記サンプルの実質的に水銀を除去した気体成分を大気に放出する段階を含
む前記方法。 - 【請求項9】 段階f)で使用する吸着粉末が炭素約40%、水酸化カルシ
ウム約40%、塩化第二銅含浸炭素約10%及びKI3含浸炭素約10%を含有
する請求項8に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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US09/512,409 US6533842B1 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Adsorption powder for removing mercury from high temperature, high moisture gas streams |
US09/512,409 | 2000-02-24 | ||
PCT/US2001/005259 WO2001062368A1 (en) | 2000-02-24 | 2001-02-20 | Adsorption powder for removing mercury from high temperature, high moisture gas streams |
Publications (2)
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