JP2008114210A

JP2008114210A - 酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2008114210A
Application number: JP2006324840A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Asada; 伸介朝多; Seisuke Takashima; 征助高島; Motomitsu Maki; 基允真木; Kimio Shimoyama; 公夫下山
Original assignee: MEDEITEKKU JAPAN KK
Current assignee: MEDEITEKKU JAPAN KK
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】爆発等の危険がなく、安全で、運転経費の少ない安価な、酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】
酸化エチレンガス滅菌器から排出された酸化エチレンガスを含む排ガスを細孔径０．５〜１．０ｎｍ、表面積８０〜１００ｍ２／ｇの固体酸で処理する
【選択図】図１

Description

本発明は医療用具の滅菌処理等に使われる酸化エチレンガス（以下、ＥＯＧと略記）を含む排ガスの処理方法及び処理装置に関するものである。

医療用具の滅菌方法として、ＥＯＧを用いる方法が知られている。この方法で医療用具を滅菌処理する場合は、容器内に医療用具を収容した後、容器内にＥＯＧ（通常は炭酸ガスで希釈されて２０％の濃度）を注入する。そして一定時間経過後、容器内のＥＯＧを排出し、しかる後に容器から医療用具を取り出す。

ところで、上述のような滅菌方法において用いられるＥＯＧは、発がん性を有し、また、慢性および急性中毒症状を引き起こす可能性のある有害な物質である。しかもそのまま大気中に排出すると環境汚染を引き起こす恐れがあるため、通常ＥＯＧを容器から直接大気中に放出するのではなく、分解処理を施してから大気中に放出している。

現在医療施設では、滅菌器から放出されるＥＯＧを３００℃以上に加熱した触媒層を通過させて「炭酸ガス」と「水」に分解する方法が採用されている。しかし、ＥＯＧは沸点が１０．７℃で、爆発限界が０．１〜９９．９％という極めて引火・爆発性の大きい物質である。したがって、その導入系から廃棄系の配管の機密性には細心の注意が必要であるが、医療施設における滅菌業務の従事者は必ずしもこのような毒性や爆発の危険性のある物質の取り扱いに習熟していないのが現状である。

また、触媒層を通過させてＥＯＧを炭酸ガスと水に分解するためには、この触媒層を電熱ヒーター、或いは外套管に熱媒を循環させることによって加熱させなければならず、その運転経費も嵩むとともに、分解後の排出ガスが３００〜４００℃の高温となり、このまま排出することができず、別途冷却装置や外気による希釈装置を設けなければならないという問題があった。

さらに、送気ポンプを作動させるため、装置全体が正圧となり、装置から排ガスが外部に漏洩することがあり、これを防止するために機密性の高い装置にする必要があり、余分の設備コストがかかる。

したがって本発明は、爆発等の危険がなく、安全で、運転経費の少ない安価な、酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法及び処理装置を提供することである。また装置からＥＯＧを含む排ガスが外部に漏洩することのないＥＯＧを含む排ガスの処理方法及び処理装置を提供することである。

本発明者らは、常温でＥＯＧをエチレングリコール（以下、ＥＧと略記）に変換する化学反応に着目し、更に検討した結果本発明に到達したものである。

かかる課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、酸化エチレンガス滅菌器から排出された酸化エチレンガスを含む排ガスを細孔径０．５〜１．０ｎｍ、表面積８０〜１００ｍ２／ｇの固体酸で処理することを特徴とする酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法である。

請求項２にかかる発明は、該排出された酸化エチレンガスを含む排ガスを０．０１〜１．０％の希硫酸水溶液中を通過させた後、固体酸で処理することを特徴とする請求項１記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法である。
請求項３にかかる発明は、該固体酸がゼオライトである請求項１または２記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法である。

請求項４にかかる発明は、滅菌部から排出される酸化エチレンガスを含む排ガスをバッキする散気管を備えたバッキ槽と、該バッキ槽から送出される加湿排ガスが供給され、該排ガス中の酸化エチレンガスを分解する、細孔径０．５〜１．０ｎｍ、表面積８０〜１００ｍ２／ｇの固体酸を収納した分解部と、該バッキ槽と分解部を負圧とする排気部からなる酸化エチレンガスを含む排ガスの処理装置である。

請求項５にかかる発明は、該バッキ槽内に０．０１〜１．０％の希硫酸水溶液が満たされてなる請求項４記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理装置である。

本発明では、ＥＯＧの分解手段として、特定の細孔径を有する固体酸を使用しているので、固体酸でＥＯＧを常温でＥＧに化学変化させると同時に、該固体酸でＥＧを吸着除去するため、爆発等の危険が無く安全に、かつ安価にＥＯＧを含む排ガスを処理することができる。また分解後の排出ガスの温度が低いためそのまま大気中に放出できる。さらに、装置全体を負圧とすることで、装置からＥＯＧを含む排ガスが外部に漏れることがない。

図１は、本発明のＥＯＧを含む排ガス処理装置の一例を示すもので、この装置は滅菌部１、バッキ槽２、分解槽３及び排気部４で構成されている。
滅菌部１は、さらに滅菌容器５とエジェクター６とから構成されている。滅菌容器５は、その内部に種々の医療器具が収容され、ＥＯＧ供給源（図示せず）から供給されるＥＯＧが導入されて内部に収容した医療器具が滅菌処理される。また滅菌容器５には、外気に解放した管１０が弁１２を介して接続されており、この管１０から外気が導入できるようになっている。

滅菌容器５には、圧縮空気を用いるエジェクター６が付設されている。このエジェクターは滅菌容器内のＥＯＧを含む排ガスを外部に排出する機能を有するものである。

滅菌部１の後段には、バッキ槽２が設けられている。バッキ槽は内部に水が満たされた水槽である。この水槽内にはバッキ用の散気管７が水中に沈められており、滅菌部１から管１３を通って流入する排ガスが、この散気管から水中にバッキされるようになっている。また、バッキ槽２の上部には水面から離れて開口する管１４が取り付けられており、この管は分解槽３に接続され、バッキ槽２からの排ガスが後段の分解槽３に送られるようになっている。

滅菌部１とバッキ槽２を連結する管１３には、外気に解放した管１５が弁１６を介して接続されており、弁１６を開放することで、外気が管１５を経て散気管７から水中にバッキされるようになっている。
このバッキ槽２での散気管によるバッキ及び管１４から分解槽３への排ガスの流入は、排気部４による排気に起因して発生するバッキ槽内及び分解槽内の負圧によってなされるようになっている。

バッキ槽２の後段には、分解槽３が設けられている。この分解槽３は、バッキ槽２から供給される排ガス中のＥＯＧを固体酸によりＥＧに化学変化させて吸着除去するものである。
固体酸としてはゼオライト、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、アルミナなどが挙げられる。形状としては、吸着能力が高い粒状やタブレット状とすることが好ましい。

分解槽３の後段には、排気部４が設けられている。この排気部は分解槽から排出される分解処理ガスを吸引して外部に排出するとともに、その前段にある分解槽３及びバッキ槽２の内部を負圧にするものである。この排気部４には真空ポンプやエジェクターなどが用いられる。排気部４から排出される分解処理ガスは管１７から系外に放出される。また排気部は常時作動状態にあり、常時分解槽及びバッキ槽の内部を負圧にするようになっている。

次に各種吸着剤によるＥＯＧの分解除去についての試験結果を説明する。
試験方法
試験装置
図２に示す装置を用いて下記の手順でＥＯＧの吸着性能を測定した。
１．ボンベ中の液状の純ＥＯＧを気化させ、内容積１００ｍｌのガラス製注射筒２２に採取し、これを大気中でＥＯＧ濃度が２０％になるように５倍に希釈して試料ガス２３とする。
２．内容積、１０ｍｌポリプロピレン製注射筒２６出口側にグラスウール２８を充填し、その後方に所定の吸着剤２７を所定の重量（０．５，１．０，２．０ｇ）充填し、その後方のプランジャー挿入部にシリコーンゴム２５密栓した。このシリコーンゴムに２０Ｇの注射針２４を穿刺し、これとＥＯＧを充填したガラス製注射筒２２を連結し、プランジャーをマイクロフィーダー２１で２．０ｍｌ／ｍｉｎの速度で試料ガスを吹き込んだ。
３．吸着剤層を通過した試料ガスをマイクロフィーダ−作動後、所定時間毎に出口側に連結したゴム管２９にマイクロシリンジ３０を穿刺して試料ガス、１０μｌ採取してガスクロマトグラフィーを行った。
４．吸着剤の層を通過した試料ガスのガスクロマトグラム上にＥＯＧが出現した試料の採取時間をその吸着剤のＥＯＧの飽和到達時間として、それぞれの吸着剤のＥＯＧの吸着活性の評価の目安とした。

なお、ガスクロマトグラフィー条件は次の通りである。
ガスクロマトグラフ：島津製作所（株）ＧＣ−８Ａ型
カラム：ポラパックＱＳ（３ｍＬＸ３ｍｍφ）ガラスカラム
カラム温度：２３０℃ 注入口温度：２５０℃ キャリアーガス：窒素
注入量：１０μｌ検出器：水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）

本実施例で使用した吸着剤のＥＯＧの飽和到達時間を表１に示す。

表から明らかなように、ゼオライト１３Ｘ（細孔径：０．９ｎｍ）が最も優れたＥＯＧ吸着能を有することが判明した。対照試料として使用した活性炭（椰子殻炭）もかなり優れた活性を示した。
ゼオライトと活性炭のＥＯＧの吸着挙動についてみると、ゼオライトの比表面積は高々１００ｍ^２／ｇに過ぎないが、活性炭はその約１０倍の１０００ｍ^２／ｇであり、分子量が３０〜数百の分子に対しては優れた吸着能を有することが知られている。また、本実験では細孔径が０．４ｎｍのゼオライトについても検討したが、細孔径が０．９ｎｍの吸着剤よりもＥＯＧの吸着率は低く、ＥＯＧ吸着活性には吸着剤の細孔径も重要なファクターであることが明らかになった。また、吸着剤の表面に多数のＨ^＋が存在する陽イオン交換樹脂についても検討したが、この吸着剤の比表面積は小さく、そのためか余り注目すべき検討結果は得られなかった。

ここでゼオライト１３Ｘと活性炭のＥＯＧ吸着活性に差が認められたことについて考察すると、前者は後者の約１／１０であるにも拘わらず高活性を示したことは、後者のＥＯＧの吸着機構は物理吸着であるのに対して、前者にはその細孔表面に酸性点（Ｈ^＋）が存在し、ＥＯＧは化学吸着しており、それが結果的には吸着量の差として認められたものと考えられる。これらの知見から、活性炭はＥＯＧ吸着除去能が一見優れているように見えるが、「物理吸着」のため、吸着層の温度の変動に対して敏感であり、ＥＯＧが容易に脱着することを示唆している。

このように医療用具の滅菌処理後のＥＯＧを酸性白土の吸着層を常温で通過させることによって効率的に除去することが可能であることを見出したが、実際の医療用具の滅菌処理工程は２０ｍ^３という膨大なＥＯＧを含有した気体を処理しなければならない。そのためには吸着層に導入する気体を前もって０．０１〜１．０％の希硫酸水溶液の水中を通過させることによって、ゼオライトのＥＯＧの吸着除去活性を飛躍的に延長させることも可能である。
この方法は希硫酸水溶液によってゼオライトの吸着層へのＥＯＧ含有の排気ガスの導入速度を抑制すると同時にＥＯＧをＥＧに変化させ、そこで未反応のＥＯＧをゼオライトで処理するという複合形式の処理方法を採用することによって、常温による完璧なＥＯＧ吸着除去処理方法を達成することが出来る。

本発明は、医療用ＥＯＧ以外に、ＥＯＧを原料とする各種有機合成装置から排出されるＥＯＧの分解処理にも適用できる。

本発明のＥＯＧを含む排ガスの処理装置の一例を示す概略構成図である。ＥＯＧの分解除去試験装置である。

符号の説明

１・・・滅菌部
２・・・バッキ槽
３・・・分解槽
４・・・排気部
５・・・滅菌容器
６・・・エジェクター

Claims

酸化エチレンガス滅菌器から排出された酸化エチレンガスを含む排ガスを細孔径０．５〜１．０ｎｍ、表面積８０〜１００ｍ２／ｇの固体酸で処理することを特徴とする酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法。
該排出された酸化エチレンガスを含む排ガスを０．０１〜１．０％の希硫酸水溶液中を通過させた後、固体酸で処理することを特徴とする請求項１記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法。
該固体酸がゼオライトである請求項１または２記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理方法。
滅菌部から排出される酸化エチレンガスを含む排ガスをバッキする散気管を備えたバッキ槽と、該バッキ槽から送出される加湿排ガスが供給され、該排ガス中の酸化エチレンガスを分解する、細孔径０．５〜１．０ｎｍ、表面積８０〜１００ｍ２／ｇの固体酸を収納した分解槽と、該バッキ槽と分解槽を負圧とする排気部からなる酸化エチレンガスを含む排ガスの処理装置。
該バッキ槽内に０．０１〜１．０％の希硫酸水溶液が満たされてなる請求項４記載の酸化エチレンガスを含む排ガスの処理装置。