JP2008245911A - Detoxification method of organic halogen compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイオキシ類、ポリ塩化ビフェニル(PCB)に代表される有機ハロゲン化合物の無害化処理方法に関する。 The present invention relates to a method for detoxifying organic halogen compounds represented by dioxys and polychlorinated biphenyls (PCB).
周知のように、ダイオキシ類、ポリ塩化ビフェニル(PCB)に代表される有機ハロゲン化合物は、熱的に安定で分解され難い物質である。しかしながら有機ハロゲン化合物は、環境に悪影響を及ぼすことから、これを無害化することが必要であり、これまでにも多くの無害化技術が開示されている。 As is well known, organic halogen compounds represented by dioxys and polychlorinated biphenyls (PCB) are thermally stable and hardly decomposed. However, since organic halogen compounds have an adverse effect on the environment, it is necessary to make them harmless, and many harmless technologies have been disclosed so far.
その無害化技術としては、例えば(1)焼却法(2)プラズマ分解法(3)還元性熱分解法(4)減圧還元加熱処理法(5)水熱分解法(6)超臨界水酸化分解法(7)赤外加熱脱着・焼却法(8)アルカリ触媒分解法(9)接触水素化による脱ハロゲン化法(10)メカノケミカル法(11)金属ナトリウム脱塩素化法(12)金属ナトリウム分散体法(13)金属ナトリウム分散油脱塩素化法がある。 Examples of the detoxification technology include (1) incineration method, (2) plasma decomposition method, (3) reductive pyrolysis method, (4) reduced pressure reduction heat treatment method, (5) hydrothermal decomposition method, and (6) supercritical hydrolytic decomposition. Method (7) Infrared heating desorption / incineration method (8) Alkaline catalytic decomposition method (9) Dehalogenation method by catalytic hydrogenation (10) Mechanochemical method (11) Metal sodium dechlorination method (12) Metal sodium dispersion Body method (13) Metal sodium dispersion oil dechlorination method.
(1)焼却法は、空気中で約800〜1800℃の温度で高温酸化反応させ、有機ハロゲン化合物を分解させる方法である。(2)プラズマ分解法は、プラズマアーク炉などで1300℃以上の高温により有機ハロゲン化合物を熱分解させる方法である。また(3)還元性熱分解法は、窒素雰囲気下あるいは水素雰囲気下において400〜500℃程度で加熱して脱塩素化する方法である。 (1) The incineration method is a method in which an organic halogen compound is decomposed by a high-temperature oxidation reaction at a temperature of about 800 to 1800 ° C. in air. (2) The plasma decomposition method is a method in which an organic halogen compound is thermally decomposed at a high temperature of 1300 ° C. or higher in a plasma arc furnace or the like. The (3) reductive pyrolysis method is a method of dechlorination by heating at about 400 to 500 ° C. in a nitrogen atmosphere or a hydrogen atmosphere.
(4)減圧還元加熱処理法は、減圧、低濃度酸素雰囲気下において600℃以上の温度で加熱し、脱塩素化する方法である。また(5)水熱分解法は、高温・高圧の水蒸気により有機ハロゲン化合物を酸化分解させる方法である。(6)超臨界水酸化分解法は、高温・高圧の超臨界水を用いて酸化分解させる方法である。(7)赤外加熱脱着・焼却法は、500〜1000℃程度の赤外線加熱により土壌等の固相物から脱着した有機塩素化合物を燃焼して酸化分解する方法である。 (4) The reduced pressure reduction heat treatment method is a method of dechlorination by heating at a temperature of 600 ° C. or higher in a reduced pressure, low concentration oxygen atmosphere. The (5) hydrothermal decomposition method is a method in which an organic halogen compound is oxidized and decomposed with high-temperature and high-pressure steam. (6) The supercritical hydrolytic decomposition method is a method of oxidative decomposition using high-temperature and high-pressure supercritical water. (7) The infrared heating desorption / incineration method is a method in which an organic chlorine compound desorbed from a solid phase such as soil is burned and oxidized and decomposed by infrared heating at about 500 to 1000 ° C.
(8)アルカリ触媒分解法は、触媒とアルカリ水溶液、あるいは触媒とアルコールのアルカリ塩を添加した後、200〜350℃で加熱し、脱塩素化させる方法である。(9)接触水素化による脱ハロゲン化法は、貴金属触媒存在下において、水素ガスを導入して接触水素化させることにより、脱ハロゲン化を行う方法である。(10)メカノケミカル法は、酸化カルシウムと水素供与体を添加した後、アルゴン存在下、非加熱の粉砕操作で反応物に機械的エネルギーを与え、有機ハロゲン化合物を脱塩素化させる方法である。 (8) The alkali catalyst decomposition method is a method in which a catalyst and an alkaline aqueous solution or a catalyst and an alkali salt of an alcohol are added, followed by heating at 200 to 350 ° C. for dechlorination. (9) The dehalogenation method by catalytic hydrogenation is a method for dehalogenation by introducing hydrogen gas and catalytic hydrogenation in the presence of a noble metal catalyst. (10) The mechanochemical method is a method in which after adding calcium oxide and a hydrogen donor, mechanical energy is applied to the reaction product by an unheated pulverization operation in the presence of argon to dechlorinate the organic halogen compound.
(11)金属ナトリウム脱塩素化法、(12)金属ナトリウム分散体法および(13)金属ナトリウム分散油脱塩素化法は、いずれも鉱物油中に微細・分散化した金属ナトリウムを添加、窒素雰囲気下において70〜150℃程度で加熱して脱塩素化させる方法である。 (11) Metal sodium dechlorination method, (12) Metal sodium dispersion method and (13) Metal sodium dispersion oil dechlorination method all add metal sodium finely dispersed in mineral oil, nitrogen atmosphere It is the method of heating at about 70-150 degreeC below and dechlorinating.
上記の(1)〜(8)の無害化方法は、(イ)高温又は高温・高圧の条件下で行う必要があるなど操作条件が厳しい、(ロ)大掛かりな装置が必要である、(ハ)操作が複雑である、(ニ)高価なアルカリ薬剤等の薬剤を必要とするなどの課題が指摘されている。また、(10)の無害化処理法は安価なアルカリ薬剤でかつ常温で処理できる長所をもつが、無害化処理に3日程度の長時間を要する短所がある。 The detoxification methods (1) to (8) described above are (b) severe operating conditions such as being necessary to be performed under high temperature or high temperature / high pressure conditions, and (b) requiring a large-scale apparatus. ) Problems have been pointed out such as complicated operation and (d) requiring expensive chemicals such as alkaline chemicals. Further, the detoxification treatment method (10) has the advantage that it can be treated at a normal temperature with an inexpensive alkaline agent, but has the disadvantage that the detoxification treatment requires a long time of about 3 days.
一方、(8)、(9)及び(11)〜(13)の処理法は、土壌や底質などの固相または半固相に含有されている有機ハロゲン化合物の無害化処理に直接適用することは不可能である。これらの方法は、いずれも溶媒振とう,減圧・加温,高温加熱などの方法を用いて、土壌や底質などの固相または半固相から有機汚染物質を事前に分離しておく必要がある。 On the other hand, the treatment methods (8), (9) and (11) to (13) are directly applied to the detoxification treatment of organic halogen compounds contained in solid phase or semi-solid phase such as soil and sediment. It is impossible. In any of these methods, it is necessary to separate organic pollutants from solid or semi-solid phase such as soil and sediment using solvent shaking, decompression / heating, and high temperature heating. is there.
例えばその具体的例として、有機塩素化合物を含む被処理物から、有機塩素化合物を有機溶媒中に移行させる抽出工程を備え、この抽出液を還元触媒で還元し処理する方法が開示されている。なお対象となる有機塩素化合物は、脂肪族塩素化合物が好ましいとあり、芳香族有機塩素化合物に関する実施例等は記載されていない(例えば特許文献1参照)。 For example, as a specific example thereof, a method is disclosed in which an extraction step for transferring an organochlorine compound into an organic solvent from an object to be treated containing the organochlorine compound is performed, and the extract is reduced by a reduction catalyst. The target organic chlorine compound is preferably an aliphatic chlorine compound, and examples of aromatic organic chlorine compounds are not described (see, for example, Patent Document 1).
また発明者は、ダイキシン類、アルコール類、金属カルシウム及び有機酸などの反応促進剤を撹拌混合し、ダイキシン類を無害化する技術を開示し、特許権を取得している(例えば特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。さらに、浮須らはパラジウム触媒存在下で、イソプロピルアルコールと水酸化ナトリウムを用いて、溶液状のダイオキシン類を無害化する技術を開示している(非特許文献1参照)。
The inventor discloses a technique for stirring and mixing reaction accelerators such as dixins, alcohols, metallic calcium and organic acids to render the dixins harmless, and has obtained patents (for example,
焼却法、プラズマ分解法、超臨界水酸化分解法および赤外加熱脱着・焼却法は、固相中あるいは半固相中の有機塩素化合物を迅速に無害化できる技術である。しかし、いずれも高価な複雑な装置が必要であるとともに、高温条件下あるいは高温・高圧条件下で処理をするために、維持費、補修費等に多額の費用を必要とする。また、高温処理あるいは高温・高圧処理に対する爆発等の危険性および大気中への大量の排ガス放出ため、これらの処理法施行に対する住民合意が得られにくい短所がある。さらに、排ガスの常時監視システムに高額な監視装置が必要である。 The incineration method, plasma decomposition method, supercritical hydroxylation decomposition method, and infrared heat desorption / incineration method are techniques that can quickly render an organic chlorine compound in a solid phase or semi-solid phase harmless. However, both of them require expensive and complicated devices, and in order to perform processing under high-temperature conditions or high-temperature / high-pressure conditions, a large amount of expenses are required for maintenance costs, repair costs, and the like. In addition, there are disadvantages such as explosion due to high-temperature treatment or high-temperature / high-pressure treatment, and a large amount of exhaust gas released into the atmosphere. Furthermore, an expensive monitoring device is required for the continuous monitoring system for exhaust gas.
一方、還元性熱分解法と減圧還元加熱処理法も固相や半固相に含まれる有機塩素化合物の無害化処理に汎用されている。しかし、これらの方法は400℃以上の加熱処理が必要であり、そのためのエネルギーの維持コストが高額となる短所がある。既述したように、メカノケミカル法は低コストのアルカリ処理剤と水素共用体の使用と非加熱かつ密閉処理のため、優れた処理法であるが、無害化処理に長時間を必要とする短所がある。 On the other hand, the reductive pyrolysis method and the reduced pressure reduction heat treatment method are also widely used for the detoxification treatment of organochlorine compounds contained in the solid phase or semi-solid phase. However, these methods require heat treatment at 400 ° C. or higher, and there is a disadvantage in that the energy maintenance cost is high. As described above, the mechanochemical method is an excellent treatment method due to the use of a low-cost alkaline treatment agent and hydrogen union, non-heating and sealing treatment, but it has the disadvantage of requiring a long time for detoxification treatment. There is.
他方、水熱分解法、アルカリ触媒分解法、接触水素化による脱ハロゲン化法、金属ナトリウム脱塩素化法、金属ナトリウム分散体法および金属ナトリウム分散油脱塩素化法は、いずれも固相や半固相に含まれる有機塩素化合物の無害化処理法として直接適用することができない欠点がある。 On the other hand, hydrothermal decomposition method, alkali catalyst decomposition method, dehalogenation method by catalytic hydrogenation, metal sodium dechlorination method, metal sodium dispersion method and metal sodium dispersion oil dechlorination method are all solid phase There is a drawback that it cannot be directly applied as a detoxification treatment method for organochlorine compounds contained in the solid phase.
同様に、特許文献1に記載の技術は、有機塩素化合物を有機溶媒中に移行させることで、有機塩素化合物を濃縮し、この濃縮物を触媒を用いた還元処理することにより分解速度を速めようとするものであるが、有機塩素化合物を有機溶媒中に移行される工程、及び還元処理後の不要な分解物等を分離除去する液処理工程等が必要となり、多数の煩雑な処理工程が必要となる。
Similarly, in the technique described in
また特許文献2に記載の技術は、ダイキシン類、アルコール類、金属カルシウム及び有機酸などの反応促進剤を撹拌混合し、ダイキシン類を無害化する技術であり有用な技術であり、幅広い有機ハロゲン化合物に適用することが可能であるが、本技術以上により効率的に有機ハロゲン化合物を無害化できる技術の開発が待たれている。
In addition, the technique described in
また浮須らの技術は、溶液状のダイオキシン類を無害化する技術であるが、固相に吸着したダイオキシン類を無害化する技術については開示されていない。この点については、特許文献1及び特許文献2の技術も同様である。
The technique of Ukisu et al. Is a technique for detoxifying solution-type dioxins, but a technique for detoxifying dioxins adsorbed on a solid phase is not disclosed. About this point, the technique of
有機ハロゲン化合物を無害化するに当たり、工程数が少なく、温和な条件で無害化可能な技術であることが望ましいことは言うまでもない。また有機ハロゲン化合物を無害化する装置も、簡単な構成で安価に製造可能な装置であることが望ましい。 Needless to say, in order to detoxify an organic halogen compound, it is desirable to use a technique that has a small number of steps and can be detoxified under mild conditions. It is also desirable that the device for detoxifying the organic halogen compound is a device that can be manufactured at low cost with a simple configuration.
さらに幅広い形態の有機ハロゲン化合物に適用可能な有機ハロゲン化合物の無害化方法、及び無害化装置の開発が待たれている。特に安価な薬剤を用いて分解温度を低下させ、低エネルギー投入条件下で、固相に吸着した有機ハロゲン化合物を密閉に近い形態で無害化する技術の開発が切望されている。 Furthermore, development of a detoxifying method and a detoxifying device applicable to a wide variety of organic halogen compounds is awaited. In particular, the development of a technique for reducing the decomposition temperature using an inexpensive drug and detoxifying the organic halogen compound adsorbed on the solid phase in a form close to hermeticity under low energy input conditions is eagerly desired.
本発明の目的は、工程が少なく比較的温和な操作条件で分解が可能で、またその分解率も高く、さらに構造が簡単かつ安価で准密閉系の無害化処理装置を使用して、幅広い形態の有機ハロゲン化合物に適用可能な有機ハロゲン化合物の無害化処理方法を提供することにある。 The object of the present invention is that it can be decomposed under relatively mild operating conditions with few steps, has a high decomposition rate, is simple in structure, is inexpensive, and uses a semi-enclosed detoxification treatment device, and has a wide range of forms. It is an object of the present invention to provide a detoxification method for an organic halogen compound applicable to the organic halogen compound.
上記の課題を解決するために、本発明は、固相あるいは半固相に吸着又は付着した有機ハロゲン化合物を准密閉容器に入れ、温和な条件下(260℃程度以下の加温、常圧)で更に微量の不活性ガス(不活性ガスとは、N2、アルゴン、ヘリウムガス等をいう)を流入させる状態でアルカリ剤及び脱水剤として作用する薬剤を攪拌混合することにより、脱ハロゲン化処理を行う処理方法を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention puts an organic halogen compound adsorbed or attached to a solid phase or a semi-solid phase into a semi-sealed container, and is under mild conditions (heating at about 260 ° C. or lower, normal pressure). In addition, a dehalogenation treatment is performed by stirring and mixing an alkali agent and a chemical agent acting as a dehydrating agent in a state in which a trace amount of inert gas (inert gas means N2, argon, helium gas, etc.) is allowed to flow. The processing method to perform is provided.
又、攪拌混合の際に粉砕あるいは硬質なボール等による衝撃を加えれば、衝突による加熱、微細化により、脱ハロゲン化処理は更に進む。 Further, if an impact by pulverization or hard balls or the like is applied at the time of stirring and mixing, the dehalogenation process further proceeds by heating and miniaturization due to collision.
以上説明したように、固相あるいは半固相に吸着又は付着した有機ハロゲン化合物を、温和な条件下で、簡単な処理工程で、かつ安価な装置で95%以上の脱ハロゲン化処理が可能となる。又、攪拌混合の際に硬質なボール等の衝撃体による衝撃エネルギーを加えれば、該固形物あるいは該半固形物の充分な微粉砕化と、更に脱ハロゲン化処理を進めることが可能となる。 As explained above, it is possible to dehalogenate 95% or more of organic halogen compounds adsorbed or adhering to a solid phase or semi-solid phase under mild conditions with simple processing steps and with an inexpensive apparatus. Become. In addition, if impact energy by an impact body such as a hard ball is applied during the stirring and mixing, the solid material or the semi-solid material can be sufficiently pulverized and further dehalogenated.
この発明を使った固相あるいは半固相に吸着又は付着した有機ハロゲン化合物を処理する方法は次のような形態となる。 A method for treating an organic halogen compound adsorbed or adhering to a solid phase or semi-solid phase using the present invention has the following form.
(1)有機ハロゲン化合物を含んだ汚染土壌や灰等とアルカリ剤及び脱水剤として作用する安価な薬剤(例えば、酸化カルシウム(CaO)、酸化カルシウム+少量の金属Ca)を所定量、攪拌混合可能な准密閉容器に入れる。 (1) Contaminated soil and ash containing organic halogen compounds and low-priced agents that act as alkaline agents and dehydrating agents (for example, calcium oxide (CaO), calcium oxide + a small amount of metal Ca) can be stirred and mixed in a predetermined amount. Place in a semi-closed container.
(2)少量の不活性ガス(例えばN2、アルゴン、ヘリウムガス等)を流しながら、処理物と薬剤の攪拌混合(又は粉砕、衝撃を伴いながら)を行い、同時に260℃程度の温和な加熱を行う。 (2) While flowing a small amount of inert gas (for example, N 2, argon, helium gas, etc.), stirring and mixing (or crushing, with impact) of the processed material and chemicals are performed, and at the same time gentle heating at about 260 ° C. I do.
(3)一定時間の処理後、冷却して容器から取り出し、処理が完了となる。
処理の際に有機ハロゲン化合物と薬剤が直接接触するとともに、脱塩素化反応を促進するエネルギーを与えることが重要であり、そのためには処理物の十分な微粉砕化と脱塩素化反応をもたらす衝撃体による衝撃エネルギーの供給が有効である。
(3) After the treatment for a certain time, it is cooled and taken out from the container, and the treatment is completed.
It is important that the organohalogen compound and the chemical come into direct contact with each other during processing, and it is important to provide energy that promotes the dechlorination reaction. To this end, impacts that cause sufficient pulverization and dechlorination of the treated product The supply of impact energy by the body is effective.
次に、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。図1は、本処理方法を実施した例である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example in which this processing method is implemented.
PCB汚染土壌(含水率3.2%W.B)に生石灰(CaO)20%を添加して30分間混合機で混合した物を試料とし、約1gの試料と0.01gの金属Caを反応容器1(内径2.3cm、長さ15cm、SUS製)に投入した。 A sample was prepared by adding 20% quick lime (CaO) to PCB-contaminated soil (water content: 3.2% WB) and mixing with a mixer for 30 minutes. About 1 g of the sample and 0.01 g of metallic Ca were reacted. The container 1 (inner diameter 2.3 cm, length 15 cm, made of SUS) was charged.
次に0.1MPaとなるようにN2ガスを充填し、密封した後、表1に示す条件でリボンヒータ6を使って加熱、そしてスターラス3を使って反応容器1内の攪拌子5を400rpmの速度で回転させて試料を混合しながら260℃で2時間加熱処理をして脱塩素化を含む無害化処理を行った。冷却後、ECD−GCクロマトグラムを使ってPCB残存量を計測した。結果を表2に示す。
Next, after filling with N 2 gas so as to be 0.1 MPa and sealing, heating is performed using a
1 反応容器
2 試料
3 スターラス
4 温度計(熱電対)
5 攪拌子
6 リボンヒータ
7 断熱材
1
5
Claims (6)
An impact type stirring device capable of supplying impact energy from an impact body capable of promoting dehalogenation reaction while stirring and mixing all powders in the reaction system is used. Or the detoxification process of the organohalogen compound of 4.
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JP2016083215A (en) * | 2014-10-27 | 2016-05-19 | 原嶋 文子 | Method for the degradation of organic chlorine compound |
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