JP2005177590A - Treatment method for oxidizing component-containing water - Google Patents

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稔 八木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a handling operability in the case of supplying hydrogen gas required for reaction by using a high-safety hydrogen gas supply source in place of high-pressure hydrogen gas when performing the catalytic decomposition by adding hydrogen gas to water containing dissolved oxygen and an oxidizing component such as nitrate. <P>SOLUTION: In the method for treating oxidizing component containing water, hydrogen gas is added to the oxidizing component-containing water and is reacted with the oxidizing component-containing water in the presence of a catalyst to decompose and remove the oxidizing component. Therein, an organic compound which stores hydrogen gas is used as the hydrogen gas supply source and hydrogen gas released from the hydrogen storage organic compound is added to the oxidizing component-containing water. The organic compound can stably store hydrogen gas in a relatively lightweight state and at a nearly normal temperature and pressure as a hydrogen molecule compound or the like and, moreover, can release the stored hydrogen. Accordingly, by using the organic compound that stores hydrogen as the hydrogen gas supply source for hydrogen gas reduction catalytic decomposition of various kinds of oxidizing component-containing water, the handling operability of hydrogen gas is drastically enhanced and the treatment of the oxidizing component-containing water can be safely performed under an excellent operation environment. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、溶存酸素、硝酸塩等の酸化性成分を含む水に水素ガスを添加して接触分解する酸化性成分含有水の処理方法に係り、特に、安全性の高い水素ガス供給源を用いることにより、反応に必要な水素ガスの取り扱い作業性を改善した酸化性成分含有水の処理方法に関する。   The present invention relates to a treatment method for oxidizing component-containing water in which hydrogen gas is added to water containing an oxidizing component such as dissolved oxygen and nitrate to perform catalytic decomposition, and in particular, a highly safe hydrogen gas supply source is used. Thus, the present invention relates to a method for treating water containing an oxidizing component, which improves the handling workability of hydrogen gas necessary for the reaction.

ボイラ給水には通常軟水が用いられているが、軟水中には溶存酸素が含有されていることから、給水によりボイラ本体、ボイラ本体前段の熱交換器やエコノマイザーの酸化腐食を引き起こす。このため、ボイラ給水は、ボイラに供給する前に予め脱酸素処理する必要がある。   Normally, soft water is used for boiler water supply, but since the soft water contains dissolved oxygen, the water supply causes oxidative corrosion of the heat exchanger and economizer in the boiler body, the front stage of the boiler body. For this reason, it is necessary to deoxidize the boiler feed water before supplying it to the boiler.

従来、用水の脱酸素処理方法としては、脱酸素剤としてヒドラジン、亜硫酸ナトリウムを用いる方法が広く採用されているが、ヒドラジンは安全性の面で問題があり、また、亜硫酸ナトリウムは酸素との反応速度が速すぎるため、溶解タンク内で溶存酸素と反応して濃度低下をおこすことから、注入量不足となり、腐食を助長させるという問題がある。   Conventionally, as a deoxygenation treatment method for water, a method using hydrazine and sodium sulfite as a deoxygenating agent has been widely adopted. However, hydrazine has a problem in terms of safety, and sodium sulfite reacts with oxygen. Since the rate is too high, it reacts with dissolved oxygen in the dissolution tank to cause a decrease in concentration, so that there is a problem that the injection amount becomes insufficient and corrosion is promoted.

そこで、このような問題を解決する脱酸素処理方法として、溶存酸素を含む水に水素ガスを添加し、次いで100℃よりも低い温度で触媒能を有する金属成分を担持した触媒と接触させる方法が提案された(特開平6−39380号公報)。この方法では、100℃よりも低い温度で触媒能を有する担持触媒を用いるため、この担持触媒の存在下に、被処理水中の溶存酸素濃度に見合う水素ガスを共存させて100℃よりも低い温度に保持し、脱酸素反応を効果的に進行させて、溶存酸素を効率的に除去することができる。   Therefore, as a deoxygenation method for solving such a problem, there is a method in which hydrogen gas is added to water containing dissolved oxygen and then contacted with a catalyst carrying a metal component having catalytic ability at a temperature lower than 100 ° C. Proposed (JP-A-6-39380). In this method, since a supported catalyst having catalytic ability at a temperature lower than 100 ° C. is used, hydrogen gas corresponding to the dissolved oxygen concentration in the water to be treated coexists in the presence of the supported catalyst, and the temperature is lower than 100 ° C. It is possible to effectively remove the dissolved oxygen by allowing the deoxygenation reaction to proceed effectively.

一方、硝酸塩を含む水の処理方法としては、この水に水素ガスを注入した後、パラジウム触媒やロジウム触媒と接触させて硝酸塩を窒素に還元することが提案されている(特開平2−111495号公報)。即ち、硝酸塩、例えばNHNOを含む排水に、水素ガスを添加すると共に所定温度に加熱して触媒に接触させると、下記反応により、NHNOをNに分解して除去することができる。
NH +NO +H→N2+3H
On the other hand, as a method for treating nitrate-containing water, it has been proposed to inject hydrogen gas into this water and then contact the palladium catalyst or rhodium catalyst to reduce nitrate to nitrogen (Japanese Patent Laid-Open No. 2-111495). Publication). That is, when hydrogen gas is added to wastewater containing nitrate such as NH 4 NO 3 and heated to a predetermined temperature and brought into contact with the catalyst, NH 4 NO 3 is decomposed into N 2 and removed by the following reaction. Can do.
NH 4 + + NO 3 + H 2 → N 2 + 3H 2 O

また、この方法において、高濃度排水をもより一層容易かつ効率的に処理する方法として、水素ガス添加量をこの水に対する水素ガス溶解度を超える量とする方法も提案されている(特開平6−226268号公報)。この方法であれば、水素ガスを過剰量添加して、触媒層内に水素ガスの気泡が存在する状態で上記反応を進行させるため、反応により液相の溶存水素が消費されると、その消費量に見合う水素が気相から液相へ移行し、溶存水素が逐次補給されるようになる。このため、高濃度排水であっても、十分な水素ガス供給量により、効率的に分解処理することが可能となる。   Further, in this method, as a method for more easily and efficiently treating high-concentration wastewater, a method in which the amount of hydrogen gas added exceeds the solubility of hydrogen gas in this water has been proposed (Japanese Patent Laid-open No. Hei 6-1994). No. 226268). In this method, an excessive amount of hydrogen gas is added, and the above reaction proceeds in a state where hydrogen gas bubbles are present in the catalyst layer. Hydrogen corresponding to the amount shifts from the gas phase to the liquid phase, and dissolved hydrogen is replenished sequentially. For this reason, even if it is high concentration drainage, it becomes possible to decompose efficiently with sufficient supply amount of hydrogen gas.

このように、溶存酸素、硝酸塩といった酸化性成分、即ち還元剤としての水素ガスにより還元されて分解し得る成分を含む水の処理方法として、この水に水素ガスを添加して接触分解する方法が数多く提案されている。   Thus, as a method for treating water containing an oxidizable component such as dissolved oxygen or nitrate, that is, a component that can be reduced and decomposed by hydrogen gas as a reducing agent, there is a method of catalytic decomposition by adding hydrogen gas to this water. Many proposals have been made.

従来において、このような酸化性成分含有水の処理に用いられる水素ガス供給源については、特に指定されていないが、一般的には高圧水素ガスボンベが用いられている。   Conventionally, a hydrogen gas supply source used for the treatment of such oxidizing component-containing water is not particularly specified, but generally a high-pressure hydrogen gas cylinder is used.

なお、本出願人は、水素を比較的軽量に、しかも常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、また貯蔵した水素の取り出しも容易な、新規な水素の水素貯蔵方法として、有機化合物に水素ガスを水素分子化合物等として貯蔵する方法を先に提案した(特願2003−24590)。
特開平6−39380号公報 特開平2−111495号公報 特開平6−226268号公報 特願2003−24590
In addition, the applicant of the present invention is able to store hydrogen relatively lightly and stably in a state close to normal temperature and normal pressure, and as a novel hydrogen storage method for hydrogen that can be easily taken out. A method for storing hydrogen gas as a hydrogen molecular compound or the like in a compound was previously proposed (Japanese Patent Application No. 2003-24590).
JP-A-6-39380 JP-A-2-111495 JP-A-6-226268 Japanese Patent Application No. 2003-24590

上述の如く、従来の酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解における水素ガス供給源としては、一般に高圧水素ガスボンベが用いられているが、水素ガスは曝発性の可燃性ガスであり、高圧状態の水素ガスの取り扱いには高圧ガス保安法に基いた対応のもとに、多大な注意が必要であった。   As described above, a high-pressure hydrogen gas cylinder is generally used as a hydrogen gas supply source in hydrogen gas reduction catalytic cracking of conventional oxidizing component-containing water. However, hydrogen gas is an explosive combustible gas, The handling of hydrogen gas in the state required great care based on the response based on the High Pressure Gas Safety Law.

本発明は、上記従来の問題点を解決し、溶存酸素、硝酸塩等の酸化性成分を含む水に水素ガスを添加して接触分解するに当たり、高圧の水素ガスではなく、安全性の高い水素ガス供給源を用いることにより、反応に必要な水素ガスを供給する際の取り扱い作業性を改善した酸化性成分含有水の処理方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and adds hydrogen gas to water containing an oxidizing component such as dissolved oxygen and nitrate to perform catalytic cracking. An object of the present invention is to provide a method for treating oxidizing component-containing water with improved handling workability when supplying hydrogen gas necessary for the reaction by using a supply source.

本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、酸化性成分含有水に水素ガスを添加し、触媒存在下に反応させて、該酸化性成分を分解除去する酸化性成分含有水の処理方法において、水素ガス供給源として、水素ガスを貯蔵した有機化合物を用い、該水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを該酸化性成分含有水に添加することを特徴とする。   The method for treating oxidizing component-containing water of the present invention is a method for treating oxidizing component-containing water in which hydrogen gas is added to the oxidizing component-containing water and reacted in the presence of a catalyst to decompose and remove the oxidizing component. An organic compound storing hydrogen gas is used as a hydrogen gas supply source, and hydrogen gas released from the hydrogen storing organic compound is added to the oxidizing component-containing water.

有機化合物は、水素ガスを水素分子化合物等として比較的軽量に、常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、しかも、貯蔵した水素を容易に放出することができる。従って、各種酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解の水素ガス供給源として水素を貯蔵した有機化合物を用いることにより、水素ガスの取り扱い性は格段に向上し、酸化性成分含有水の処理を良好な作業環境のもとに安全に行うことが可能となる。   An organic compound can be stably stored in a state of relatively light weight and near normal temperature and pressure as a hydrogen molecular compound or the like, and the stored hydrogen can be easily released. Therefore, by using an organic compound storing hydrogen as a hydrogen gas supply source for hydrogen gas reduction catalytic cracking of various oxidizing component-containing water, the handling property of hydrogen gas is remarkably improved, and the treatment of oxidizing component-containing water is performed. It is possible to perform safely under a good working environment.

なお、本発明において、有機化合物とは、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素原子のみからなるものは包含せず、また、金属成分を含む有機金属化合物を包含するものである。   In the present invention, the organic compound does not include those composed only of carbon atoms such as graphite, carbon nanotubes, fullerenes, and includes organometallic compounds including a metal component.

また、本発明でいう分子化合物とは、単独で安定に存在することのできる化合物の2種類以上の化合物が水素結合やファンデルワールス力などに代表される、共有結合以外の比較的弱い相互作用によって結合した化合物であり、水化物、溶媒化物、付加化合物、包接化合物などが含まれる。このような水素分子化合物は、水素分子化合物を形成する有機化合物と水素との加圧下での接触反応により形成することができ、比較的軽量で常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができ、かつ、この水素分子化合物からは簡単な加熱等で水素を放出させることが可能である。   In addition, the molecular compound referred to in the present invention is a relatively weak interaction other than a covalent bond, in which two or more kinds of compounds that can exist stably alone are represented by hydrogen bonds and van der Waals forces. And includes hydrates, solvates, addition compounds, inclusion compounds, and the like. Such a hydrogen molecule compound can be formed by a catalytic reaction under pressure between an organic compound that forms a hydrogen molecule compound and hydrogen, and can store hydrogen in a relatively lightweight state close to normal temperature and pressure. In addition, hydrogen can be released from the hydrogen molecular compound by simple heating or the like.

本発明に係る水素分子化合物としては、有機化合物と水素分子との接触反応により水素分子を包接した水素包接化合物が挙げられる。   Examples of the hydrogen molecule compound according to the present invention include a hydrogen clathrate compound in which a hydrogen molecule is clathrated by a contact reaction between an organic compound and a hydrogen molecule.

本発明の酸化性成分含有水の処理方法によれば、各種酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解の水素ガス供給源として水素を貯蔵した有機化合物を用いることにより、酸化性成分含有水の処理を良好な作業環境のもとに安全に行うことが可能となる。   According to the method for treating oxidizing component-containing water of the present invention, by using an organic compound storing hydrogen as a hydrogen gas supply source for hydrogen gas reduction catalytic cracking of various oxidizing component-containing water, Processing can be performed safely under a favorable work environment.

以下に本発明の酸化性成分含有水の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the method for treating water containing an oxidizing component of the present invention will be described in detail.

本発明においては、酸化性成分含有水に水素ガスを添加して触媒の存在下に酸化性成分含有水中の酸化性成分を接触還元分解するに当たり、水素ガス供給源として水素ガスを貯蔵した有機化合物を用いる。   In the present invention, an organic compound that stores hydrogen gas as a hydrogen gas supply source when hydrogen gas is added to the oxidizing component-containing water to catalytically reduce and decompose the oxidizing component in the oxidizing component-containing water in the presence of a catalyst. Is used.

本発明において、処理対象とする酸化性成分としては、触媒の存在下に水素ガスにより還元、分解される酸化性成分であれば良く、特に制限はないが、前述の溶存酸素、硝酸塩が挙げられる。また、地下水等に含まれる環境汚染物質である有機塩素化合物等の有機ハロゲン化合物も、水素ガスを添加して触媒の存在下に加熱することにより脱ハロゲン化して分解することができることから、本発明により処理することが可能である。   In the present invention, the oxidizing component to be treated is not particularly limited as long as it is an oxidizing component that is reduced and decomposed by hydrogen gas in the presence of a catalyst, and examples thereof include the dissolved oxygen and nitrate described above. . In addition, since organic halogen compounds such as organic chlorine compounds, which are environmental pollutants contained in groundwater, can be dehalogenated and decomposed by adding hydrogen gas and heating in the presence of a catalyst, the present invention. Can be processed.

以下に図1を参照して本発明方法により硝酸塩含有排水を処理する場合の実施の形態を説明する。   An embodiment in the case of treating nitrate-containing wastewater by the method of the present invention will be described below with reference to FIG.

図1中、1は硝酸塩(本実施例では硝酸アンモニウム(NHNO))を含有する排水の貯槽、2はポンプ、3は熱交換器、4は圧力調整バルブ、5はヒーター、6は水素貯蔵有機化合物を内蔵した水素発生装置、7はコンプレッサー、8は触媒層8Aが形成された触媒塔である。11,12,13,14,15,16は配管を示す。 In FIG. 1, 1 is a wastewater storage tank containing nitrate (in this embodiment, ammonium nitrate (NH 4 NO 3 )), 2 is a pump, 3 is a heat exchanger, 4 is a pressure regulating valve, 5 is a heater, and 6 is hydrogen. A hydrogen generator containing a storage organic compound, 7 is a compressor, and 8 is a catalyst tower on which a catalyst layer 8A is formed. Reference numerals 11, 12, 13, 14, 15, and 16 denote pipes.

図1の方法においては、貯槽1中のNHNO含有排水をポンプ2を備える配管11を経て熱交換器3に導入して、後述の触媒塔8から配管13を経て排出される処理水と熱交換し、更にヒーター5で加熱した後配管12を経て触媒塔8に導入して接触分解するが、この触媒塔8の入口側において、導入配管12に、配管16より水素発生装置6から水素ガスを添加する。この水素発生装置6に内蔵する水素貯蔵有機化合物の有機化合物やその水素放出方法については後述する。 In the method of FIG. 1, NH 4 NO 3 -containing waste water in the storage tank 1 is introduced into the heat exchanger 3 through a pipe 11 provided with a pump 2, and treated water discharged from a catalyst tower 8 described later through a pipe 13. After heat exchange with the heater 5 and further heated by the heater 5, it is introduced into the catalyst tower 8 through the pipe 12 and catalytically decomposed. On the inlet side of the catalyst tower 8, the introduction pipe 12 is connected to the introduction pipe 12 from the hydrogen generator 6 through the pipe 16. Add hydrogen gas. The organic compound of the hydrogen storage organic compound incorporated in the hydrogen generator 6 and the hydrogen releasing method thereof will be described later.

本発明においては、この水素ガス添加量は、被処理排水に対する水素ガス溶解度を超える添加量とし、触媒塔8の触媒層8A内に水素の気泡が存在するように水素ガスを供給することが好ましい。このような水素ガスの過剰添加により、高濃度排水であっても、効率的に接触分解処理することが可能とされる。   In the present invention, the hydrogen gas addition amount is preferably an addition amount exceeding the hydrogen gas solubility in the wastewater to be treated, and the hydrogen gas is preferably supplied so that hydrogen bubbles are present in the catalyst layer 8A of the catalyst tower 8. . Such excessive addition of hydrogen gas enables efficient catalytic cracking treatment even for highly concentrated wastewater.

触媒塔8で含有されるNHNOが分解除去された処理水は、配管13を経て抜き出され、熱交換器3で被処理排水と熱交換された後、配管14より系外へ排出される。 The treated water from which NH 4 NO 3 contained in the catalyst tower 8 has been decomposed and removed is withdrawn through the pipe 13, exchanged heat with the wastewater to be treated in the heat exchanger 3, and then discharged out of the system through the pipe 14. Is done.

一方、余剰の水素ガスと、反応により発生した窒素ガスとを含むガス成分は、配管15より系外へ排出される。なお、この排ガス中の水素ガスを水素分離膜を備える水素回収装置で分離して再使用するようにしても良い。   On the other hand, a gas component containing surplus hydrogen gas and nitrogen gas generated by the reaction is discharged out of the system through the pipe 15. In addition, you may make it isolate | separate and reuse the hydrogen gas in this waste gas with a hydrogen recovery apparatus provided with a hydrogen separation membrane.

この硝酸塩の接触還元分解に用いられる触媒としては、触媒有効成分として、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、インジウム、イリジウム、銀、金、コバルト、ニッケル及びタングステン、並びにこれらの金属の水不溶性又は水難溶性の化合物、具体的には、一酸化コバルト、一酸化ニッケル、二酸化ルテニウム、三二酸化ロジウム、一酸化パラジウム、二酸化イリジウム、二酸化タングステン等の酸化物、更には二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物等よりなる群から選ばれた1種又は2種以上を、アルミナ、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニア等の担体に担持したものが挙げられる。このような担持触媒中の金属及び/又はその化合物の担持量は、通常、担体重量の0.05〜25重量%、好ましくは0.5〜3重量%であることが望ましい。このような担持触媒は、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、ハニカム状、粉末状等の種々の形態で使用可能である。   As a catalyst used for the catalytic reductive decomposition of nitrate, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, indium, iridium, silver, gold, cobalt, nickel and tungsten, and water insoluble or poorly water-soluble of these metals are used as catalytic active ingredients. Compounds, specifically, oxides such as cobalt monoxide, nickel monoxide, ruthenium dioxide, rhodium trioxide, palladium monoxide, iridium dioxide and tungsten dioxide, and further chlorides such as ruthenium dichloride and platinum dichloride , One or two or more selected from the group consisting of sulfides such as ruthenium sulfide and rhodium sulfide are supported on a carrier such as alumina, activated carbon, titanium oxide and zirconia oxide. The supported amount of the metal and / or the compound thereof in such a supported catalyst is usually 0.05 to 25% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight of the support weight. Such a supported catalyst can be used in various forms such as a spherical shape, a pellet shape, a columnar shape, a crushed piece shape, a honeycomb shape, and a powder shape.

本発明による硝酸塩含有排水の処理は、図1に示す如く、硝酸塩を含む排水を加熱すると共に、水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを添加し、これを上記担持触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより実施することができる。この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、被処理排水と担持触媒との接触時間が3〜60分、特に10〜20分となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、0.2〜10mm、特に0.5〜5mm程度であることが好ましい。また、分解処理温度は、85〜180℃、特に140〜170℃とするのが好ましい。   In the treatment of nitrate-containing wastewater according to the present invention, as shown in FIG. 1, the wastewater containing nitrate is heated, hydrogen gas released from the hydrogen storage organic compound is added, and this is filled with the supported catalyst. It can be carried out by passing the solution through the reaction layer. In this case, it is preferable to set the reaction layer volume, the catalyst filling amount, and the liquid flow rate so that the contact time between the wastewater to be treated and the supported catalyst is 3 to 60 minutes, particularly 10 to 20 minutes. The particle size of the supported catalyst used in the fixed bed type reaction layer is usually about 0.2 to 10 mm, particularly preferably about 0.5 to 5 mm. The decomposition treatment temperature is preferably 85 to 180 ° C, particularly 140 to 170 ° C.

なお、水素ガスを過剰添加する場合、その添加割合は、被処理排水の硝酸塩濃度等により適宜決定され、硝酸塩濃度が高いものほど、水素ガスの過剰添加量を多くすることが好ましい。通常の場合、水素ガスの供給圧力は0.1〜1.0MPa未満で、水素ガスを、被処理排水中の硝酸塩を窒素ガスに還元するための理論量に対して1/3〜100倍程度、特に好ましくは1/3〜10倍となるように添加するのが好ましい。   In addition, when hydrogen gas is excessively added, the addition ratio is appropriately determined depending on the nitrate concentration of the wastewater to be treated, and it is preferable to increase the excessive amount of hydrogen gas as the nitrate concentration increases. Usually, the supply pressure of hydrogen gas is less than 0.1 to 1.0 MPa, and the hydrogen gas is about 1/3 to 100 times the theoretical amount for reducing nitrate in the wastewater to be treated to nitrogen gas. In particular, it is preferable to add so as to be 1/3 to 10 times.

次に本発明方法により、水中の溶存酸素を分解除去する方法について説明する。   Next, a method for decomposing and removing dissolved oxygen in water by the method of the present invention will be described.

本発明方法により溶存酸素含有水の脱酸素処理を行うには、被処理水に、後述のように水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを添加した後、金属成分を担持した触媒と接触させる。ここで、水素ガスの添加量は、被処理水の溶存酸素濃度等によって異なるが、通常の場合、0.03〜500mg/L、特に1〜50mg/L程度添加するのが好ましい。   In order to perform deoxygenation treatment of dissolved oxygen-containing water by the method of the present invention, hydrogen gas released from a hydrogen storage organic compound is added to the water to be treated as described later, and then contacted with a catalyst carrying a metal component. . Here, although the addition amount of hydrogen gas changes with dissolved oxygen concentration etc. of to-be-processed water, it is preferable to add about 0.03-500 mg / L, especially about 1-50 mg / L in normal cases.

また、脱酸素触媒は、100℃よりも低い温度で触媒能を有する金属成分を担持してなるものが好ましく、このような触媒有効成分となる金属成分とは、金属及び/又は金属化合物を示す。この金属としては、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、イリジウム、白金、銅、金及びタングステンが挙げられる。金属化合物としては、これらの金属の水不溶性又は水難溶性の化合物、具体的には、三二酸化鉄、四三酸化鉄、一酸化コバルト、一酸化ニッケル、二酸化ルテニウム、三二酸化ロジウム、一酸化パラジウム、二酸化イリジウム、酸化第二銅、二酸化タングステン等の酸化物、更には二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物等よりなる群から選ばれた1種又は2種以上が挙げられる。本発明においては、金属成分としては、特に、パラジウム、白金が好ましい。   Further, the deoxygenation catalyst is preferably one that carries a metal component having catalytic ability at a temperature lower than 100 ° C., and the metal component that serves as such a catalyst active component represents a metal and / or a metal compound. . Examples of the metal include iron, cobalt, molybdenum, nickel, ruthenium, palladium, rhodium, iridium, platinum, copper, gold, and tungsten. As the metal compound, a water-insoluble or poorly water-soluble compound of these metals, specifically, iron sesquioxide, iron tetroxide, cobalt monoxide, nickel monoxide, ruthenium dioxide, rhodium sesquioxide, palladium monoxide, One or two selected from the group consisting of oxides such as iridium dioxide, cupric oxide, tungsten dioxide, further, chlorides such as ruthenium dichloride and platinum dichloride, sulfides such as ruthenium sulfide and rhodium sulfide, etc. More than species. In the present invention, palladium and platinum are particularly preferable as the metal component.

脱酸素に用いられる担持触媒は、これらの金属成分を、常法に従ってアルミナ、シリカ、シリカーアルミナ、活性炭,カーボン、酸化チタン、酸化ジルコニア、炭酸カルシウム等の担体に担持させたものである。触媒中の金属成分の担持量は、通常、担体重量の0.05〜25重量%、好ましくは0.3〜3重量%であることが望ましい。このような担持触媒は、球状、ペレツト状、円柱状、破砕片状、ハニカム状、粉末状等の種々の形態で使用可能ある。   The supported catalyst used for deoxygenation is one in which these metal components are supported on a carrier such as alumina, silica, silica-alumina, activated carbon, carbon, titanium oxide, zirconia, and calcium carbonate according to a conventional method. The supported amount of the metal component in the catalyst is usually 0.05 to 25% by weight, preferably 0.3 to 3% by weight of the carrier weight. Such a supported catalyst can be used in various forms such as a spherical shape, a pellet shape, a columnar shape, a fragmented shape, a honeycomb shape, and a powder shape.

本発明による脱酸素処理は、例えば、溶存酸素を含む水に水素貯蔵有機化合物からの水素ガスの所定量を添加し、これを上記担持触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより実施することができる。この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、空間速度(SV)が10〜500hr−1、特に50〜200hr−1となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、3〜50mm、特に5〜25mm程度であることが好ましい。 In the deoxygenation treatment according to the present invention, for example, a predetermined amount of hydrogen gas from a hydrogen storage organic compound is added to water containing dissolved oxygen, and this is passed through a fixed bed reaction layer filled with the supported catalyst. Can be implemented. In this case, it is preferable to set the reaction layer volume, the catalyst filling amount, and the liquid flow rate so that the space velocity (SV) is 10 to 500 hr −1 , particularly 50 to 200 hr −1 . The particle size of the supported catalyst used in the fixed bed type reaction layer is usually 3 to 50 mm, particularly preferably about 5 to 25 mm.

脱酸素反応条件は、反応温度100℃未満、好ましくは40〜80℃で、当該反応温度にて被処理水が液相を保持し得る圧力である。反応温度は高い程、溶存酸素の除去率が高まり、かつ反応塔内での用水の滞留時間も短縮されるが、反面、設備費が大となるので、要求される処理の程度、運転費、建設費等を総合的に考慮して定めれば良い。また、反応時の圧力は、最低限所定温度において被処理水が液相を保つ圧力であれば良い。   The deoxygenation reaction conditions are a reaction temperature of less than 100 ° C., preferably 40 to 80 ° C., and a pressure at which water to be treated can maintain a liquid phase at the reaction temperature. The higher the reaction temperature, the higher the removal rate of dissolved oxygen and the shorter the residence time of the water in the reaction tower, but on the other hand, the equipment cost increases, so the required processing level, operating cost, It may be determined in consideration of construction costs and the like. Moreover, the pressure at the time of reaction should just be a pressure with which to-be-processed water maintains a liquid phase at the minimum predetermined temperature.

なお、本発明の方法において、反応系に水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、等のアルカリ剤又はモノエタノールアミン、イソプロパノールアミン、シクロヘキシルアミン等のアルカノールアミン等の揮発性アミン類を共存させることは極めて有効である。即ち、本発明では、脱酸素反応により、COが生成するため、これをアルカリ剤又はアミン類で反応除去することにより腐食防止が図れる。この場合、アルカリ剤又はアルカノールアミン類は水素ガスに対して1.0〜500mg/L程度添加するのが好ましい。 In the method of the present invention, an alkaline agent such as sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium hydroxide, potassium carbonate or the like or a volatile amine such as alkanolamine such as monoethanolamine, isopropanolamine, cyclohexylamine or the like is added to the reaction system. Coexistence is extremely effective. That is, in the present invention, since CO 2 is generated by the deoxygenation reaction, corrosion can be prevented by reaction removal with an alkali agent or amines. In this case, the alkali agent or alkanolamine is preferably added in an amount of about 1.0 to 500 mg / L with respect to hydrogen gas.

次に、本発明において、水素ガス供給源として用いられる水素貯蔵有機化合物について説明する。   Next, the hydrogen storage organic compound used as a hydrogen gas supply source in the present invention will be described.

本発明において、水素の貯蔵に用いる有機化合物は、炭素原子のみからなるものを除く有機化合物であって、水素ガスと接触させることにより水素を貯蔵できるものであれば良く、特に制限はない。この有機化合物は、金属成分を含まないものであっても、また、金属成分を含む有機金属化合物であっても良い。   In the present invention, the organic compound used for storing hydrogen is an organic compound excluding those consisting only of carbon atoms, and is not particularly limited as long as it can store hydrogen by contacting with hydrogen gas. This organic compound may be one that does not contain a metal component, or may be an organometallic compound that contains a metal component.

水素分子化合物のうち、水素分子を包接した水素包接化合物を形成する有機化合物としては、単分子系、多分子系、高分子系ホスト化合物などが知られている。   Among the hydrogen molecular compounds, monomolecular, polymolecular, and polymeric host compounds are known as organic compounds that form hydrogen clathrate compounds that include hydrogen molecules.

単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−o−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、1,1,2,2−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α,α,α’,α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。   Monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, cryptands, cyclophanes, azacyclophanes, calixarenes, cyclotriveratrylenes, spherands, cyclic oligopeptides, etc. . Examples of the multi-molecular host compound include ureas, thioureas, deoxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-thymotides, beansryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, bixanthenes, Examples thereof include carboxylic acids, imidazoles, and hydroquinones. In addition, examples of the polymer host compound include celluloses, starches, chitins, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm type polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, α, Examples include polyethylene glycol arm type polymers having α, α ′, α′-tetrakisphenylxylene as a core.

また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。   In addition, an organophosphorus compound, an organosilicon compound, etc. are also mentioned.

更に、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。   Further, some organometallic compounds exhibit properties as host compounds, such as organoaluminum compounds, organotitanium compounds, organoboron compounds, organozinc compounds, organoindium compounds, organogallium compounds, organotellurium compounds, organotin compounds. , Organic zirconium compounds, and organic magnesium compounds. Moreover, it is also possible to use a metal salt of an organic carboxylic acid, an organic metal complex, or the like, but it is not particularly limited as long as it is an organic metal compound.

これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。   Of these host compounds, multi-molecular host compounds whose inclusion ability is hardly influenced by the molecular size of the guest compound are preferable.

多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、1,1,6,6−テトラフェニルヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオール、1,1−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−2−プロピン−1−オール、1,1,4,4−テトラフェニル−2−ブチン−1,4−ジオール、1,1,6,6−テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)−2,4−ヘキサジイン−1,6−ジオール、9,10−ジフェニル−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、9,10−ビス(4−メチルフェニル)−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、1,1,2,2−テトラフェニルエタン−1,2−ジオール、4−メトキシフェノール、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4’−スルホニルビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−エチリデンビスフェノール、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α,α’,α’−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−p−キシレン、テトラキス(p−メトキシフェニル)エチレン、3,6,3’,6’−テトラメトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、3,6,3’,6’−テトラアセトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、3,6,3’,6’−テトラヒドロキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α,α,α’,α’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−2,2’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、1,1,2,2−テトラフェニルエタン、テトラキス(p−ヨードフェニル)エチレン、9,9’−ビアンスリル、1,1,2,2−テトラキス(4−カルボキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−カルボキシフェニル)エタン、アセチレンジカルボン酸、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、1,2,4,5−テトラフェニルイミダゾール、2−フェニルフェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(o−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(p−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、ヒドロキノン、2−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ビス(2,4−ジメチルフェニル)ヒドロキノン、などが挙げられる。   Specific examples of the multimolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, and 1,1-bis (2,4-dimethyl). Phenyl) -2-propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl)- 2,4-hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydroanthracene- 9,10-diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4′-dihydroxybenzophenone, 2 2'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'-sulfonylbisphenol, 2,2'-methylenebis (4- Methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-ethylidenebisphenol, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy) -5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, 1,1,2, 2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxy) Phenyl) ethane, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3 ′, 6′-tetramethoxy-9, 9'-bi-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-bi-9H-xanthene, 3,6,3', 6'-tetrahydroxy-9,9 ' -Bi-9H-xanthene, gallic acid, methyl gallate, catechin, bis-β-naphthol, α, α, α ′, α′-tetraphenyl-1,1′-biphenyl-2,2′-dimethanol, Diphenic acid bisdicyclohexylamide, fumaric acid bisdicyclohexylamide, cholic acid, deoxycholic acid, 1,1,2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodophenyl) ethylene, 9,9 ′ -Beanthryl, 1,1,2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2,4,5-triphenylimidazole 1,2,4,5-tetraphenylimidazole, 2-phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m -Cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (p-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butyl And hydroquinone and 2,5-bis (2,4-dimethylphenyl) hydroquinone.

ホスト化合物としては、上記したものの中でも1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミドのようなアミド系ホスト化合物、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾールのようなイミダゾール系ホスト化合物が包接能力の面で有利であり、特に、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなフェノール系ホスト化合物が工業的に使用しやすい点で有利である。   Among the compounds described above, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4 -Hydroxyphenyl) phenolic host compounds such as ethylene, diphenic acid bis (dicyclohexylamide), amide based host compounds such as fumaric acid bisdicyclohexylamide, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] An imidazole host compound such as imidazole is advantageous in terms of inclusion ability, and in particular, a phenol host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane is advantageous in terms of easy industrial use. It is.

これらのホスト化合物は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。   These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

これらの有機化合物は主に固体状のものを用いる。有機化合物は、水素ガスとの接触効率等の面から、特に、粉末状の固体であることが好ましいが、何らこれに限定されず粒状、塊状であっても良く、さらに結晶状、非晶状(アモルファス状)のいずれでもよい。有機化合物が粉末状の固体である場合、その粒径には特に制限はないが、通常の場合、1mm以下程度であることが好ましい。   These organic compounds are mainly used in a solid state. The organic compound is preferably a powdered solid from the viewpoint of contact efficiency with hydrogen gas, etc., but is not limited to this, and may be granular or agglomerated, and may be crystalline or amorphous. Any of (amorphous) may be used. When the organic compound is a powdery solid, the particle size is not particularly limited, but in general, it is preferably about 1 mm or less.

また、これらの有機化合物は、多孔質物質に担持させた有機化合物含有複合素材として使用することもできる。この場合、有機化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機化合物含有複合素材は、前述の有機化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して10〜80重量%程度である。   These organic compounds can also be used as an organic compound-containing composite material supported on a porous material. In this case, the porous material supporting the organic compound includes, but is not limited to, intercalation compounds such as clay minerals and montmorillonites in addition to silicas, zeolites and activated carbons. . Such an organic compound-containing composite material is prepared by, for example, dissolving the above-described organic compound in a solvent that can dissolve the organic compound, impregnating the solution in a porous material, drying the solvent, and drying under reduced pressure. Can be manufactured. Although there is no restriction | limiting in particular as the load of the organic compound with respect to a porous material, Usually, it is about 10 to 80 weight% with respect to a porous material.

前述の1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなホスト化合物は、種々のゲスト分子を取り込み、結晶性の包接化合物を形成することが知られている。また、ゲスト化合物(固体,液体,気体のいずれの状態であっても良い。)と直接接触反応させることにより包接化合物が形成されることも知られている。このため、水素ガスという気体分子を、ホスト化合物としての有機化合物と接触反応させて包接化合物中に水素分子を効率的に取り込ませ、水素を安定に貯蔵することができる。本発明においては、このようにして水素を貯蔵した有機化合物を水素ガス供給源として用い、水素貯蔵有機化合物から水素を放出させて或いは取り出して酸化性成分の接触還元分解に用いる。   A host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane described above is known to incorporate various guest molecules to form a crystalline inclusion compound. It is also known that an inclusion compound is formed by direct contact reaction with a guest compound (which may be in a solid, liquid, or gas state). For this reason, gas molecules called hydrogen gas can be brought into contact with an organic compound as a host compound to efficiently incorporate the hydrogen molecules into the clathrate compound, thereby stably storing hydrogen. In the present invention, the organic compound storing hydrogen in this way is used as a hydrogen gas supply source, and hydrogen is released from or extracted from the hydrogen storage organic compound and used for catalytic reductive decomposition of the oxidizing component.

水素ガスを有機化合物に貯蔵させるために水素ガスと有機化合物とを接触させる方法としては、例えば次のような方法が挙げられる。
(1) 水素ガスと固体の有機化合物とを加圧条件下に接触させる方法
(2) 水素ガスと気体状態とした有機化合物とを接触させ、得られた固体状物質中に水素を取り込む方法
(3) 水素ガスと加熱した有機化合物とを接触させ、その後冷却する方法
Examples of the method of bringing hydrogen gas into contact with the organic compound in order to store the hydrogen gas in the organic compound include the following methods.
(1) Method of contacting hydrogen gas with a solid organic compound under pressurized conditions
(2) A method in which hydrogen gas is brought into contact with an organic compound in a gaseous state and hydrogen is taken into the obtained solid substance.
(3) Method of contacting hydrogen gas with a heated organic compound and then cooling

上記(1)の方法において、水素ガスと固体の有機化合物とを接触させる加圧条件としては、圧力が高いほど、水素の貯蔵量及び貯蔵速度が大きくなる傾向にあり好ましいが、反面、加圧設備が高くつくばかりか、高圧ガス保存法の条件を満足する必要がでてくる。通常の場合加圧条件としては、常圧より高く、1.0×10−10〜200MPa以下の加圧条件、特に0.1〜70MPa、実質的にはとりわけ0.1〜0.9MPa程度常圧よりも高い加圧条件であることが好ましい。また、接触時間も長いほど水素の貯蔵量を多くすることができるが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。 In the method of (1) above, the pressurization condition for bringing hydrogen gas into contact with the solid organic compound is preferred because the higher the pressure, the greater the hydrogen storage amount and storage speed. Not only will the equipment be expensive, it will also be necessary to satisfy the conditions of the high-pressure gas storage method. Usually, the pressurizing condition is higher than the normal pressure and 1.0 × 10 −10 to 200 MPa or less, particularly 0.1 to 70 MPa, substantially in particular about 0.1 to 0.9 MPa. It is preferable that the pressure is higher than the pressure. In addition, the longer the contact time, the larger the hydrogen storage amount. However, from the viewpoint of work efficiency and the like, it is preferably about 0.01 to 24 hours.

上記(2)の方法において、有機化合物を気体状態にする方法として加熱する方法が挙げられる。その際の加熱温度は、当該有機化合物が分解してしまうほどの高温でなければ良く、特に制限はないが、一般的には常温〜300℃程度が好ましい。また、加熱等により気体化した有機化合物を冷却する方法としては、常温下で自然冷却する方法でも良いし、冷却媒体を使用して急激ないし強制的に冷却しても良い。一方、水素の条件としては水素が気体の状態であれば特に制限はなく、常温、高温、低温のいずれの状態でも良い。また、水素ガスの圧力条件についても特に制限はないが、1.0×10−10〜200MPa、特に0.1〜70MPaであることが好ましい。また、気体化した有機化合物と水素ガスとを接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。 In the method (2), a method of heating the organic compound as a gaseous state can be mentioned. The heating temperature in that case should just be not high temperature which the said organic compound will decompose | disassemble, and there is no restriction | limiting in particular, Generally room temperature-about 300 degreeC are preferable. Moreover, as a method of cooling the organic compound gasified by heating etc., the method of naturally cooling at normal temperature may be sufficient, and you may cool rapidly or forcibly using a cooling medium. On the other hand, the hydrogen condition is not particularly limited as long as hydrogen is in a gaseous state, and may be in a normal temperature, high temperature, or low temperature state. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the pressure conditions of hydrogen gas, However, It is preferable that it is 1.0 * 10 < -10 > -200MPa, Especially 0.1-70MPa. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the time which makes the gasified organic compound and hydrogen gas contact, However It is preferable to set it as about 0.01 to 24 hours from surfaces, such as working efficiency.

上記(3)の方法において、水素と有機化合物とを接触させる際の加熱温度は、その有機化合物の融点又は分解温度以下の温度であれば良く、特に制限はないが、一般的には常温〜300℃程度が好ましい。また、加熱後、有機化合物を冷却させる方法としては、常温下で自然冷却する方法でも良いし、冷却媒体を使用して急激ないし強制的に冷却しても良い。一方、水素の条件としては水素が気体の状態であれば特に制限はなく、常温、高温、低温のいずれの状態でも良い。また、水素ガスの圧力条件についても特に制限はないが、1.0×10−10〜200MPa、特に0.1〜70MPaであることが好ましい。また、有機化合物と水素ガスとを高温で接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。更にその後冷却して放置する期間については1〜7日程度とするのが好ましい。 In the method of (3) above, the heating temperature when bringing hydrogen into contact with the organic compound is not particularly limited as long as it is a temperature equal to or lower than the melting point or decomposition temperature of the organic compound. About 300 degreeC is preferable. Moreover, as a method for cooling the organic compound after heating, a method of natural cooling at room temperature may be used, or a cooling medium may be used to rapidly or forcibly cool the organic compound. On the other hand, the hydrogen condition is not particularly limited as long as hydrogen is in a gaseous state, and may be in a normal temperature, high temperature, or low temperature state. Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the pressure conditions of hydrogen gas, However, It is preferable that it is 1.0 * 10 < -10 > -200MPa, Especially 0.1-70MPa. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the time which an organic compound and hydrogen gas contact at high temperature, However, It is preferable to set it as about 0.01 to 24 hours from surfaces, such as working efficiency. Furthermore, it is preferable to set it as about 1-7 days about the period left after cooling and leaving.

なお、これらの方法において、有機化合物と接触させる水素ガスは、高純度水素ガスが好ましいが、後述のように、水素の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、水素ガスと他のガスとの混合ガスであっても良い。   In these methods, the hydrogen gas to be brought into contact with the organic compound is preferably a high-purity hydrogen gas. However, as will be described later, when using a host compound having hydrogen selective inclusion ability, It may be a mixed gas with other gases.

このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物1モルに対して水素分子0.1〜20モルを包接した水素包接化合物である。   The hydrogen clathrate compound thus obtained differs depending on the type of host compound used, the contact conditions with hydrogen, etc., but usually clathrates 0.1 to 20 moles of hydrogen molecule per mole of host compound. It is a hydrogen clathrate compound.

このような水素包接化合物は、常温、常圧(0.1〜1MPa)において、長期に亘り水素を安定に貯蔵することができる。しかも、この水素包接化合物は、高圧水素ガスと比べて取り扱い性にも優れ、しかも固体状であるため、ガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。   Such a hydrogen clathrate compound can stably store hydrogen over a long period of time at normal temperature and normal pressure (0.1 to 1 MPa). Moreover, since this hydrogen clathrate compound is excellent in handleability as compared with high-pressure hydrogen gas and is in a solid state, it can be easily stored and transported in a glass, metal, plastic or the like container.

このようにして水素を貯蔵した有機化合物から水素を取り出す方法としては、水素加圧状態で貯蔵されている場合には、その加圧状態を減圧することで取り出すことができ、また、加熱することでも取り出すことができる。さらに、加熱と減圧を同時に行うことで、貯蔵された水素を取り出すこともできる。   As a method for extracting hydrogen from the organic compound storing hydrogen in this way, when the hydrogen is stored in a pressurized state, it can be extracted by reducing the pressurized state and heating. But you can take it out. Furthermore, stored hydrogen can also be taken out by performing heating and pressure reduction simultaneously.

特に、前述の水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物の種類にもよるが、常圧又は常圧から1.0×10−2〜1.0×10−5MPa程度の減圧下、30〜200℃、特に40〜100℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて各種用途に用いることができる。 In particular, in order to release hydrogen from the aforementioned hydrogen clathrate compound, depending on the type of the host compound, the pressure is reduced to about 1.0 × 10 −2 to 1.0 × 10 −5 MPa from normal pressure or normal pressure. Then, it may be heated to about 30 to 200 ° C., particularly about 40 to 100 ° C., whereby hydrogen can be easily released from the hydrogen clathrate compound and used for various applications.

なお、水素包接化合物から水素を放出した後のホスト化合物は、水素の選択的包接能を有し、有効に再利用可能である。従って、有機化合物に水素を貯蔵させた後、水素を放出させる貯蔵、放出操作を1回又は2回以上の複数回繰り返し行った水素の貯蔵履歴を有する有機化合物を用いて水素を常圧又は加圧して接触させることにより、水素を容易かつ効率的に再貯蔵させることができる。   The host compound after releasing hydrogen from the hydrogen clathrate compound has a selective clathrate ability of hydrogen and can be effectively reused. Therefore, after hydrogen is stored in an organic compound, hydrogen is released at normal pressure or pressure using an organic compound having a hydrogen storage history in which the storage and release operation is repeated once or two or more times. By pressing and contacting, hydrogen can be easily and efficiently stored again.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

なお、以下において、水素を貯蔵する有機化合物としては、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(以下「BHC」と略記する。)を用い、水素としては市販の99.99%以上の高純度水素を用い、この高純度水素ガスをBHCに10MPaで8時間接触させて、BHCに対して0.1重量%の割合で水素を貯蔵した水素包接化合物とした。そして、この水素包接化合物を常温常圧下で保存して水素ガス供給源とし、この水包接化合物を50℃に加熱することにより水素ガスを放出させて反応に使用した。   In the following, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane (hereinafter abbreviated as “BHC”) is used as the organic compound for storing hydrogen, and the commercially available hydrogen is 99.99% or more. Using high-purity hydrogen, this high-purity hydrogen gas was brought into contact with BHC at 10 MPa for 8 hours to obtain a hydrogen clathrate compound in which hydrogen was stored at a ratio of 0.1 wt% with respect to BHC. And this hydrogen clathrate compound was preserve | saved under normal temperature normal pressure, and it was set as the hydrogen gas supply source, this hydrogen clathrate compound was heated at 50 degreeC, hydrogen gas was discharge | released, and it used for reaction.

実施例1:硝酸塩含有排水の処理
図1に示す方法に従って、硝酸塩含有排水の処理を行なった。触媒塔としては、0.5重量%Pt担持Al触媒40g(約40mL)をカラムに詰めたものを用い、このカラムに、NHNO水溶液(Nとして2000ppm)を140℃に加熱し、水素包接化合物から発生させた水素ガスを供給圧0.8MPa,供給量30mL−N/minで添加した後、毎分3.0mL/min(SV=4.5hr−1)で送液してNHNOの分解を行なった。
Example 1: Treatment of nitrate-containing wastewater The nitrate-containing wastewater was treated according to the method shown in FIG. As the catalyst tower, a column packed with 40 g (about 40 mL) of 0.5 wt% Pt-supported Al 2 O 3 catalyst was used, and NH 4 NO 3 aqueous solution (2000 ppm as N) was heated to 140 ° C. in this column. Then, hydrogen gas generated from the hydrogen clathrate compound was added at a supply pressure of 0.8 MPa and a supply amount of 30 mL-N / min, and then sent at a rate of 3.0 mL / min (SV = 4.5 hr −1 ). Then, NH 4 NO 3 was decomposed.

得られた処理水のNH ,NO 濃度を測定したところ、各々、Nとして15ppm,3ppmであり、99%以上のNHNO除去率が達成された。 When the NH 4 + and NO 3 concentrations of the obtained treated water were measured, N was 15 ppm and 3 ppm, respectively, and a NH 4 NO 3 removal rate of 99% or more was achieved.

実施例2:脱酸素処理
容量1Lの三つ口フラスコに軟水(溶存酸素濃度約7mg/L)を満たし、55℃に保持した。更に、気相部は窒素ガスを常時流し、外気の混入を防いだ。これにPtをγ−Alに1重量%担持した触媒を10g添加して1時間撹拌した。水中の酸素濃度が一定になった後、水素ガスを50mL/分の割合で添加して溶存酸素濃度の経時的な低下を測定した結果、溶存酸素濃度は2時間後には1mg/Lに、4時間後には0.1mg/Lに低下した。
Example 2: Deoxygenation treatment A three-necked flask with a capacity of 1 L was filled with soft water (dissolved oxygen concentration of about 7 mg / L) and maintained at 55 ° C. In addition, the gas phase part always flowed nitrogen gas to prevent outside air from entering. To this, 10 g of a catalyst having 1% by weight of Pt supported on γ-Al 2 O 3 was added and stirred for 1 hour. After the oxygen concentration in the water became constant, hydrogen gas was added at a rate of 50 mL / min and the decrease in dissolved oxygen concentration over time was measured. As a result, the dissolved oxygen concentration was 1 mg / L after 2 hours, and 4 After a time, it decreased to 0.1 mg / L.

本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、溶存酸素、硝酸塩等の各種の酸化性成分を含む排水の処理に有効であり、水素供給源として水素貯蔵有機化合物を用いることにより、良好な作業性のもとに酸化性成分含有水の接触還元分解を行うことができる。   The method for treating water containing oxidizing components according to the present invention is effective for treating wastewater containing various oxidizing components such as dissolved oxygen and nitrates, and by using a hydrogen storage organic compound as a hydrogen supply source, good work can be achieved. Therefore, catalytic reductive decomposition of water containing oxidizing components can be performed.

本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、例えば、半導体製造工場から排出される硝酸排水とアンモニア排水とを合併して硝酸アンモニウムとすることにより、酸化性成分(HNO)と還元性成分(NH)とを含む化合物の形の排水に調製された硝酸塩含有排水の処理に極めて有効である。本発明はまた、ボイラ給水、給湯、暖房用温水などの溶存酸素を含有する水の処理に有効である。 The method for treating water containing an oxidizing component of the present invention includes, for example, a combination of nitric acid waste water and ammonia waste water discharged from a semiconductor manufacturing plant to produce ammonium nitrate, whereby an oxidizing component (HNO 3 ) and a reducing component ( It is extremely effective for treating nitrate-containing wastewater prepared as wastewater in the form of a compound containing NH 3 ). The present invention is also effective for the treatment of water containing dissolved oxygen such as boiler feed water, hot water supply, and warm water for heating.

本発明の酸化性成分含有水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows embodiment of the processing method of the oxidizing component containing water of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 貯槽
2 ポンプ
3 熱交換器
4 圧力調整バルブ
5 ヒーター
6 水素発生装置
7 コンプレッサー
8 触媒塔
8A 触媒層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Storage tank 2 Pump 3 Heat exchanger 4 Pressure control valve 5 Heater 6 Hydrogen generator 7 Compressor 8 Catalyst tower 8A Catalyst layer

Claims (7)

酸化性成分含有水に水素ガスを添加し、触媒存在下に反応させて、該酸化性成分を分解除去する酸化性成分含有水の処理方法において、水素ガス供給源として、水素ガスを貯蔵した有機化合物を用い、該水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを該酸化性成分含有水に添加することを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   In a method for treating oxidizing component-containing water, in which hydrogen gas is added to oxidizing component-containing water and reacted in the presence of a catalyst to decompose and remove the oxidizing component, an organic material storing hydrogen gas as a hydrogen gas supply source A method for treating oxidizing component-containing water, comprising using a compound and adding hydrogen gas released from the hydrogen storage organic compound to the oxidizing component-containing water. 請求項1において、該酸化性成分が溶存酸素であり、該酸化性成分含有水に水素ガスを添加した後、金属成分を担持した触媒と接触させることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   The treatment of oxidizing component-containing water according to claim 1, wherein the oxidizing component is dissolved oxygen, hydrogen gas is added to the oxidizing component-containing water, and then contacted with a catalyst supporting a metal component. Method. 請求項1において、該酸化性成分が硝酸塩であり、該酸化性成分含有水に水素ガスを添加した後、触媒の存在下に加熱することを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   2. The method for treating oxidizing component-containing water according to claim 1, wherein the oxidizing component is nitrate, and hydrogen gas is added to the oxidizing component-containing water, followed by heating in the presence of a catalyst. 請求項1ないし3のいずれか1項において、該有機化合物が多孔質物質に担持されていることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   The method for treating water containing an oxidizing component according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic compound is supported on a porous material. 請求項1ないし4のいずれか1項において、該有機化合物が水素ガスとの接触で水素分子化合物を形成する化合物であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   5. The method for treating oxidizing component-containing water according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic compound is a compound that forms a hydrogen molecule compound upon contact with hydrogen gas. 請求項5において、該水素分子化合物は、該有機化合物をホスト化合物とする水素包接化合物であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   6. The method for treating oxidizing component-containing water according to claim 5, wherein the hydrogen molecule compound is a hydrogen clathrate compound having the organic compound as a host compound. 請求項6において、該有機化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物及び高分子系ホスト化合物よりなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。   7. The oxidizing component-containing water according to claim 6, wherein the organic compound is one or more selected from the group consisting of a monomolecular host compound, a polymolecular host compound, and a polymer host compound. Processing method.
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