JP2009018262A - 酸性成分除去剤およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濾布における圧損を抑制するとともに濾布表面からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルが発生しにくく、取扱い性に優れた酸性成分除去剤およびその製造方法を提供する。
【解決手段】炭酸水素ナトリウムと、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの範囲であるシリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とが含有され、前記シリカの含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、前記アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、かつ平均粒径が３〜２０μｍの範囲である酸性成分除去剤を採用する。
【選択図】なし

Description

本発明は、気体中の酸性成分を除去する酸性成分除去剤およびその製造方法に関する。

一般廃棄物や産業廃棄物などの焼却処理に伴って発生する排気ガス中には、塩化水素や硫黄酸化物などの酸性成分が含まれている。これら酸性成分を吸収して除去するために、従来から、酸性成分除去剤を利用した除去装置が知られている。

図１は、排ガス中の酸性成分の除去装置の一例を示す模式図である。図１に示す除去装置は、粉末状の酸性成分除去剤Ｍを貯留するサイロ１と、酸性成分を含んだ排ガスが流通する排ガス流路（煙道）２と、酸性成分除去剤をサイロ１から排ガス中に供給する供給管３と、排ガス流路２の下流側に配置されたバグフィルター４とから概略構成されている。

サイロ１の排出部１ａにはロータリーバルブやテーブルフィーダーなどの粉体定量供給装置５が備えられ、これら粉体定量供給装置５を作動させることで酸性成分除去剤Ｍを供給管３の開口部３ａに落下させるように構成されている。
また、排ガス流路２の上流側には、例えば一般廃棄物や産業廃棄物などの図示しない焼却炉が設置されており、塩化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物等の酸性成分を含んだ排ガスが排出ガス流路２を流通している。
また、供給管３には、上流側から空気流が流通されており、開口部３ａを介して供給された酸性成分除去剤Ｍを空気流に乗せて下流側に送出できるようになっている。また、供給管３の下流側末端は排ガス流路２内に配置されており、更にこの下流側末端には酸性成分除去剤Ｍを排ガス中に噴出させる噴出器３ｂが取り付けられている。

次に、バグフィルター４は、ハウジング４１と、ハウジング４１の下部４１ａに設けられた排ガス用の導入口４２と、ハウジング４１の中央部４１ｂに配置された複数の筒状の濾布４３と、ハウジング４１の上部４１ｃに設けられた排気口４４とから概略構成される。筒状の濾布４３は下端が閉じられて内部が中空部４３ａとされている。また、ハウジング４１の上部４１ｃと中央部４１ｂとが仕切り板４５によって仕切られており、ハウジング４１の中央部４１ｂから上部４１ｃに排ガスが移動する際に排ガスが濾布４３を必ず通過するように構成されている。また、仕切り板４５には貫通部４５ａが設けられ、この貫通部４５ａには濾布の中空部４３ａとハウジング４１の上部４１ｃとを連通させる連通管４６が取り付けられている。

次に、上記の除去装置の動作を説明すると、粉体定量供給装置５を作動させて、サイロ１中の酸性成分除去剤Ｍを供給管３に供給する。供給管３に供給された酸性成分除去剤Ｍは、空気流に乗って下流末端に送られ、噴出器３ｂによって排ガス中に噴出される。噴出された酸性成分除去剤Ｍは、一部が排ガス中の酸性成分と反応して反応生成物となる。そして、反応生成物と未反応の酸性成分除去剤Ｍとが、排ガスとともにバグフィルター４に送られる。バグフィルター４においては、反応生成物と未反応の酸性成分除去剤Ｍとが濾布４３の表面に堆積して濾過層を形成し、この濾過層によって排ガス中の酸性成分が更に除去される。酸性成分が除去された排ガスは、濾布４３を通過し、連通管４６を介して排出口４４から排出される。

上記のような除去装置においては、例えば１５０℃〜３００℃程度の排ガスを処理する酸性成分除去剤Ｍとして、消石灰（水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）_２）が用いられていた。しかし消石灰は、反応率が悪いため過剰に使用する必要があり、それにともなって回収される反応済みの濾過層の量が増加、即ち廃棄されるべき濾過層の量が増加して、埋立て最終処分場の用地を圧迫していること、塩化水素と消石灰の反応生成物は塩化カルシウムであり水溶性のため、水に溶解させて除去することもできるが、難溶性の複塩を形成し、処理が困難になる場合がある。また、吸湿および潮解性をもつため濾布への付着など取扱い上難点がある。また過剰に投入された消石灰は水に難溶かつ強アルカリ性を示すため、発生するダストの量は多量となりかつ水に溶解させることによるダストの減少効果は少なく、中和処理が必要であること、などの欠点がある。

そのため、消石灰に替えて、炭酸水素ナトリウムを用いる方法が提案されている。例えば、特許文献１には、炭酸水素ナトリウムを主成分とし、平均粒径が５０μｍ以下、好ましくは１０〜３０μｍの酸性成分除去剤が記載されている。より高い効率の除去を実現するには、より小さい粒径の炭酸水素ナトリウムを使用する必要があるが、３０μｍ以下に調製された粉体は流動性が悪かったり、粒子同士の付着性が大きくなって固結しやすくなったりするなど安定した取り扱いに困難を伴うおそれがあり、ひいては酸性成分の除去効率が悪化するおそれがある。

すなわち、粉体の流動性が悪化するとともに粒子同士の付着性が大きくなると、酸性成分除去剤自体が凝集しやすくなり、例えば図２（ａ）に示すように、サイロ中において所謂ラットホール現象が発生したり、図２（ｂ）に示すように、ブリッジ現象が発生したりして、これにより酸性成分除去剤の供給が滞り、除去装置における除去効率が大幅に低下するおそれがある。

そこで特許文献２には、微粒子化した炭酸水素ナトリウムの、粒子同士の付着性による粉体の流動性の悪化に対して、固結防止剤としてヒュームドシリカを使用することによって得られる流動性を示す粉体が提案されている。
また特許文献３には、炭酸水素ナトリウムに対し、塊状化禁止剤としての炭酸マグネシウムを含むマグネシウム化合物を添加した粉末反応性組成物が開示されている。この組成物は、流れ性を悪化させる原因のひとつである粉体の塊状化に対して抵抗性を持ち、排ガスを処理するのに十分な有効性を示す粉体であることが示されている。
特表平９−５０７６５号公報 特開２０００−２１８１２８号公報 特表２００２−５００５５３号公報

しかし、炭酸水素ナトリウムの流動性が極端に向上すると、バグフィルターの濾布を構成する繊維の隙間に炭酸水素ナトリウムの粒子が侵入しやすくなり、これにより濾布における圧力損失が上昇、バグフィルターの入口と出口のガスの圧力差（以下、差圧）が増大して、排ガスの流通量が大幅に低下するおそれがある。さらに、炭酸水素ナトリウムの粒子が濾布を通過し、排ガス中の煤塵として観測されるおそれがある。また、濾布表面に堆積した濾過層が、濾布から剥がれ落ちるおそれもある。いずれの場合にも、除去装置全体における酸性成分の除去能力の低下につながるおそれがあった。よって、炭酸水素ナトリウムの流動性を適度な範囲に制御することが可能になれば、除去装置における酸性成分の除去能力の更なる改善を期待できる。酸性成分除去剤は、ごみ焼却炉からの燃焼排ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）や二酸化硫黄（ＳＯ_２）、ボイラ排ガス中の二酸化硫黄（ＳＯ_２）や三酸化硫黄（ＳＯ_３）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）ほかガス中の酸性成分の除去目的に使用されており、酸性成分の除去能力の低下は、排ガス中の有害物質の除去効率の低下に結びつくので、環境保全上回避されなければならない。
よって本発明は、濾布における圧力損失の上昇を抑制するとともに濾布表面からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルが発生しにくく、取扱い性に優れた酸性成分除去剤およびその製造方法を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために鋭意検討した結果、適度な比率で、炭酸水素ナトリウムと、アルカリ土類金属の炭酸塩と、所定の比表面積および平均粒径を有するシリカとを含有し、かつ平均粒径が３〜２０μｍの範囲の粉末が、適度な流動性を示すとともに固結しにくい性質を有し、これにより濾布における圧力損失の上昇を抑制するとともに濾布からの脱落を防止し、またサイロにおけるラットホールやブリッジの発生を防止でき、更には排ガス中の酸性成分の除去効率を改善できることを見出した。

すなわち本発明は、上記の目的を達成するために以下の構成を採用した。
本発明の酸性成分除去剤は、炭酸水素ナトリウムと、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの範囲であるシリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とが含有され、前記シリカの含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、前記アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、かつ平均粒径が３〜２０μｍの範囲であることを特徴とする。
また、本発明の酸性成分除去剤においては、前記シリカがシリカゲルであることが好ましい。
また、本発明の酸性成分除去剤においては、前記アルカリ土類金属の炭酸塩が、塩基性軽質炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムのうち、いずれか１つ以上であることが好ましい。

次に、本発明の酸性成分除去剤の製造方法は、炭酸水素ナトリウムと、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの範囲であるシリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とを混合することにより、前記シリカの含有率が０．２〜２．０質量％であるとともに前記アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が０．２〜２．０質量％である混合物とし、前記混合物を平均粒径が３〜２０μｍの範囲になるまで粉砕することを特徴とする。
また、本発明の酸性成分除去剤の製造方法においては、前記シリカとしてシリカゲルを用いることが好ましい。
また、本発明の酸性成分除去剤の製造方法においては、前記アルカリ土類金属の炭酸塩として、塩基性軽質炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムのうち、いずれか１つ以上を用いることが好ましい。

本発明によれば、濾布における圧力損失を抑制するとともに濾布からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルが発生しにくく、取扱い性に優れた酸性成分除去剤およびその製造方法を提供できる。

以下、本発明の酸性成分除去剤およびその製造方法を詳細に説明する。
本発明の酸性成分除去剤は、炭酸水素ナトリウムと、シリカとアルカリ土類金属の炭酸塩とが含有されてなり、かつこれら混合物の平均粒径が３〜２０μｍの範囲のものである。この酸性成分除去剤においては、炭酸水素ナトリウムからなる粒子の表面に、シリカの多くが一次粒子の状態で均一に分散されていることが好ましい。
シリカの多くが一次粒子の状態で分散していることで、シリカが二次粒子の状態で存在する場合に比べて、酸性成分除去剤の流動性を、さらに適度なものとすることができ、凝集による塊状化を防止することができる。また、アルカリ土類金属の炭酸塩を含有することで、酸性成分除去剤を構成する粒子同士の固結を防止することができる。このように本発明の酸性成分除去剤は、適度な流動性と固結防止能を兼ね備えているので、濾布における圧力損失の上昇を抑制するとともに濾布表面からの濾過層の脱落を防止し、かつサイロなどからの排出トラブルを未然に防止することができる。

本発明の酸性成分除去剤は、特に製造方法は限定されず、適宜公知の方法により混合、粉砕するなどして得ることができるが、後述するように、炭酸水素ナトリウムと、シリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とを混合してから粉砕して得ることが好ましい。混合物とした後に粉砕することで、炭酸水素ナトリウムとアルカリ土類金属の炭酸塩とが良好に粉砕されるだけでなく、二次凝集しがちなシリカを効率的に解砕し、炭酸水素ナトリウム表面にシリカを一次粒子の状態で均一にまぶすことができるので好ましい。これは粉砕の際に、粉体に強いせん断応力を加えることで効果的に混合させることが可能なためである。

酸性成分除去剤の平均粒径は３〜２０μｍの範囲である。平均粒径が３μｍ以上になれば、シリカおよびアルカリ土類金属の炭酸塩を併用することにより、十分な流動性が得られるので好ましい。また、粒径が小さすぎて濾布を通過してしまう問題も回避できる。更に平均粒径が２０μｍ以下であれば、排ガス中の酸性成分を効率よく除去することができるので好ましい。酸性成分除去剤は、性能に優れることや、取り扱いやすいこと等の面から、平均粒径５〜１０μｍの範囲であることがより好ましい。

尚、本発明において、平均粒径とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を使用して測定した体積基準での平均粒径の数値をいうものとする。本発明において、単に平均粒径という場合、エタノールを媒体としてこの方法で測定した値をいうものとする。なお、本明細書では、平均粒径は日機装株式会社製、商品名：マイクロトラックＦＲＡ９２２０を用いて測定している。

アルカリ土類金属の炭酸塩は、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウムおよび炭酸バリウムからなる群より選ばれる１種以上が好ましく、炭酸マグネシウムまたは炭酸カルシウムのいずれか一方または両方が更に好ましく、塩基性軽質炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムからなる群より選ばれる１種以上が特に好ましい。アルカリ土類金属の炭酸塩をシリカとともに添加することによって、適度な流動性を示し、かつ固結防止能を有する酸性成分除去剤を得ることができる。

塩基性軽質炭酸マグネシウムは、マグネシウム塩水溶液に炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムを加えて沈殿させたものであり、分子式：ｘＭｇＣＯ_３／ｙＭｇ（ＯＨ）_２／ｚＨ_２Ｏで表される。ｘ、ｙ、ｚの比率は組成条件により、４：１：４、４：１：５、４：１：６、４：１：７、３：１：３、３：１：４が例示される。また、比表面積は５〜５０ｍ^２／ｇであり、白色単斜晶または鱗片状の結晶粒子が多孔質に凝集したかさ高い無定形粉末である。
軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムは、沈降炭酸カルシウムの製造条件を調整することにより得られる。軽質炭酸カルシウムは、比表面積５〜１２ｍ^２／ｇであり見かけの嵩が高く、紡錘形または棒状の軽い粉末であり、軽微性炭酸カルシウムとも称される。また、膠質炭酸カルシウムは、比表面積１０〜５５ｍ^２／ｇであり、立方体状のコロイド状微粒子であり、極微細炭酸カルシウムとも称される。
膠質炭酸カルシウムは未処理のまま用いることも、凝集化を防止するために粒子表面を脂肪酸や樹脂酸などの有機物で処理した極微細活性化炭酸カルシウムとして用いることもできる。また上記表面処理後に、主にチタネート系およびシラン系カップリング剤が使用して、疎水性炭酸カルシウムを得ることができる。
なお、アルカリ土類金属の炭酸塩は、平均粒径０．１〜１５μｍであることが好ましく、平均粒径１〜１０μｍであることが特に好ましい。

本発明のシリカは、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇであり、かつ、平均粒径が１〜８μｍであることが必要である。比表面積が２５０ｍ^２／ｇ以上であることにより、一次粒子および二次粒子の粒径が大きくなり過ぎることがないために好ましく、比表面積８００ｍ^２／ｇ以下であることにより、一次粒子および二次粒子の粒径が小さくなり過ぎることがないために好ましい。また、平均粒径が１μｍ以上であることにより、粒子がろ布を通過しにくくなるので好ましく、平均粒径８μｍ以下であることにより、小量のシリカで充分な効果が得られ、酸性成分除去剤中の有効成分である炭酸水素ナトリウムの含有量を低下させることがないため好ましい。また、比表面積が３００〜８００ｍ^２／ｇ、かつ平均粒径が２〜８μｍのものがより好ましい。
本発明のシリカは、湿式法により製造されるものが好ましく、ゾルゲル法により製造されるものがより好ましい。
またシリカは、一次粒子として、平均粒径が数ｎｍ〜数１０ｎｍでありこの一次粒子が三次元的な網目状に凝集して、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇであり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの二次粒子構造をとっているものが好ましい。二次粒子構造のシリカは、本発明の酸性成分除去剤を製造する際、粉砕の操作を加えると構造が壊れることから、炭酸水素ナトリウムの粒子表面により均一に分散されやすいためである。
また、本明細書では、シリカの比表面積は、ＢＥＴ比表面積法による。装置は、柴田科学気器械工業株式会社製、商品名：迅速表面積測定装置ＳＡ−１００（ＢＥＴ簡便方式）が挙げられる。
尚、本発明におけるシリカは、上述の条件を満たす市販品を使用することができる。

このようなシリカの具体例として、シリカゲルを用いることができる。シリカゲルは、例えば、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩の水溶液を、塩酸、硫酸などの酸で中和してゾルとし、これを熟成したのちに加温してゲルとし、水洗、乾燥等して最後に粉末状にすることにより得られる。
比表面積と平均粒径の調整は、ケイ酸塩水溶液の濃度、熟成の時間、温度等の条件を変えることで調整できる。比表面積を大きくするには、前記諸条件を調整して凝集体の形成をできるだけ継続させて成長させればよく、小さくするには前記諸条件を調整して凝集体の形成を止めて沈降させればよい。また、平均粒径を大きくするには、同様に前記諸条件を調整して凝集体の形成をできるだけ継続させて成長させればよく、小さくするには同様に前記諸条件を調整して凝集体の形成を止めて沈降させればよい。
このようにして形成されたシリカゲルには、細孔容積および平均細孔径を有する場合がある。細孔容積としては、０．４〜２．０ｍｌ／ｇの範囲が好ましく、０．４４〜１．８ｍｌ／ｇの範囲がより好ましい。
また、平均細孔径は、２〜２５ｎｍの範囲が好ましく、２．５〜２４ｎｍの範囲がより好ましい。
また、本明細書では、シリカゲルの細孔容積と平均細孔径は、水銀圧入法による。装置は、株式会社島津製作所社製、商品名：マイクロメトリックポアサイザ９３１０が挙げられる。
尚、本発明におけるシリカゲルは、上述の条件を満たす市販品を使用することができる。

本発明の酸性成分除去剤において、シリカの含有量は、０．２〜２．０質量％の範囲であり、かつ、アルカリ土類金属の炭酸塩の含有量は、０．２〜２．０質量％の範囲であることが必要である。シリカ及びアルカリ土類金属の炭酸塩の含有量のいずれもが、上限値以下であれば、十分な物性が得られかつ、酸性成分除去のための有効成分を高い含有率で確保できるので好ましい。また、シリカ及びアルカリ土類金属の炭酸塩の含有量のいずれもが、添加する割合が下限値以上であれば、濾布における圧力損失が減少し、サイロからの排出性も向上するので好ましい。
本発明の酸性成分除去剤において、シリカの含有量は、０．５〜１．０質量％の範囲であり、かつ、アルカリ土類金属の炭酸塩の含有量は、１．０〜２．０質量％の範囲であることが好ましい。

また、本発明の酸性成分除去剤は、安息角が４０〜６０°であり、分散度が５０以下であり、噴流性指数が９０未満であることが好ましく、安息角が４０〜５５°であり、分散度が１５〜５０であり、噴流性指数が９０未満であることがより好ましい。安息角が４０〜６０°の範囲であれば、サイロにおけるラットホールやブリッジングの現象の発生を抑制し、これにより除去装置における酸性成分除去剤の供給を円滑にして酸性成分の除去効率を高めることができる。
分散度は、数値が大きいほど粉体の飛散性や噴流性が高くなる。分散度が５０以下であると噴流性が適度となり、バグフィルターの圧力損失の増大やバグフィルターの濾布からの粒子の漏れを抑制することができる。
また、噴流性指数は粉体の噴流性を評価する指標であり、この数値が高いほど飛散性や噴流性が高くなる。噴流性指数が９０未満であればバグフィルターの圧力損失の増大やバグフィルターの濾布からの粒子の漏れを抑制することができる。

安息角は、粉体試料を直径８０ｍｍ、目開き７１０μｍの篩を振動させながら通過させた後、水平面に１６０ｍｍの高さの漏斗から直径８０ｍｍのテーブルに静かに落下させた時に、粉体によって形成された円錐体の母線と水平面のなす角を測定することで規定され、流動性の良い粉体ほど小さい値となる。ここで、粉体の落下量は安息角が実質的に安定するまで落下させるものとする。

また、噴流性指数は、噴流性を数的に評価する一基準で、流動性、崩壊角、差角、分散度の各測定値から表１及び表２より指数を求め、各指数を合算した数値と規定され、この数値が大きいほど噴流性が強いと評価される。以下、各物性の規定について説明する。

流動性は、安息角、圧縮度、スパチュラ角、均一度の各測定値から、同様に指数を求め、各指数を合算した数値で規定される。安息角は、前述の方法で求める。
圧縮度は、｛（かため比重）−（ゆるみ比重）｝／（かため比重）×１００で規定される。ここでゆるみ比重は、粉体試料を直径８０ｍｍ、目開き７１０μｍの篩を振動させながら通過させた後、落下させた粉体を、容積１００ｃｍ^３の容器に摺り切り一杯ためた時の粉体の質量を測定することで規定され、かため比重は、粉体を入れた容器を、１８０秒間に１８０回のペースでタッピングさせた時の、１００ｃｍ^３の容積分の質量を測定することで規定される。スパチュラ角は、１２０ｍｍ×２２ｍｍの金属製のへらを水平にして、その上に粉体を堆積させた時の側面の傾斜角を測定することで規定される。
均一度は、粒度分布の測定より得られた、累積質量分布（篩）における６０％粒径を１０％粒径で割った値で規定される。粒度分布は篩分け法、レーザー回折散乱方式など、対象粉体の粒度等に応じて、種々の方法が使用されるが、今回はレーザー回折散乱方式での測定値を採用した。測定には日機装株式会社製「マイクロトラックＦＲＡ９２２０」を使用した。
崩壊角は、安息角を測定する目的で形成させた粉体による円錐体に、測定器に付属するショッカーにて所定の振動を３回与えて崩壊により形成した円錐体の傾斜角度を測定することで規定される。
差角は、安息角から崩壊角の数値を差し引いて得られる数値で規定される。

分散度は、粉体試料１０ｇを、凹面が上になる様に設置した直径１０ｃｍの時計皿の上に、６１ｃｍの高さから一気に落下させ、落下させた粉体試料の全質量に対する時計皿の外に飛散した粉体試料の質量の１００分率として規定され、この値が大きい粉体ほど、一般に飛散性、噴流性も大きい粉体といえる。

また、本発明の酸性成分除去剤は、粉体層の引っ張り破断力が１００ｍＮ／ｃｍ^２以下の範囲であり、濾布に対する圧力損失が５００Ｐａ以下であり、濾布からの粉体の漏れ濃度が４０ｍｇ／Ｎｍ^３以下であることが好ましい。粉体層の引っ張り破断力のより好ましい範囲は８０ｍＮ／ｃｍ^２以下であり、圧力損失のより好ましい範囲は４００Ｐａ以下であり、粉体の漏れ濃度のより好ましい範囲は２０ｍｇ／Ｎｍ^３以下、特には１０ｍｇ／Ｎｍ^３以下である。

粉体層の引っ張り破断力は、粉体層の固結強度、崩れ易さの指標となり、破断力が小さければその粉体層は固結強度が小さく崩れ易く、破断力が大きければその粉体層は固結強度が大きく崩れにくい、と考えることができる。従って、粉体層の引っ張り破断力が上記の範囲であれば、濾布の表面に堆積した濾過層の脱落が生じにくく、また濾布に対して逆流洗浄（逆洗）を施す際に、濾過層を濾布から容易に取り除くことができる。
また、濾布における圧力損失が上記の範囲であれば、処理装置における酸性成分の除去効率が大幅に低下するおそれがない。
更に、粉体の漏れ濃度が上記の範囲であれば、排出されるばいじんの量における生活環境への負荷を低い水準に抑制することができる。

尚、粉体の引っ張り破断力は、例えば、ホソカワミクロン株式会社製の吊り下げ式粉体層付着力測定装置（コヒテスタＣＴ−２型）を用い、二分割セル法での計測により求めることができる。また、濾布からの漏れ性や差圧の状況は、例えば、ＤＩＮ（ドイツ規格協会の制定したドイツ連邦規格）に準拠した集塵性能試験装置（Ｆｉｌｔｅｒ Ｍｅｄｉａ
Ｔｅｓｔｅｒ）による計測によって求めることができる。

次に、本発明の酸性成分除去剤の製造方法は、通常一般に取り扱われている炭酸水素ナトリウムと、シリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とを混合させた後、混合物の平均粒径が３〜２０μｍの範囲になるまで粉砕することによって製造することが好ましい。
炭酸水素ナトリウムは、粒径が小さいと粒子同士の付着力が大きくなるので、固結したり、粉体の流動性が悪くなり取扱い性が悪くなったりする。またシリカは凝集性が強く、炭酸水素ナトリウムを３〜２０μｍに粉砕後にシリカを混合させようとすると均一に混合させるには困難が伴うため、粉砕操作の前に混合することが、取扱い性の良好な酸性成分除去剤を得ることができ、好ましい。本発明の酸性成分除去剤には炭酸水素ナトリウムの他に複数の成分を含有させるが、各成分を各々単独で計量し各々を炭酸水素ナトリウムに混合させる手法、計量した各成分同士を混合させたものを計量して炭酸水素ナトリウムに混合させる手法のいずれを採用しても差し障りは無い。

炭酸水素ナトリウムの原料粉末は、平均粒径が５０〜３５０μｍの範囲のものを用いることが好ましい。
アルカリ土類金属の炭酸塩として塩基性軽質炭酸マグネシウムを用いた場合は、その原料粉末の比表面積が、５〜５０ｍ^２／ｇの範囲のものを用いることが好ましく、比表面積が、２０〜５０ｍ^２／ｇの範囲のものを用いることがより好ましい。また、アルカリ土類金属の炭酸塩は、平均粒径０．１〜１５μｍであることが好ましく、平均粒径１〜１０μｍであることが特に好ましい。
また、アルカリ土類金属の炭酸塩として軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムを用いた場合は、その原料粉末の比表面積が５〜５５ｍ^２／ｇの範囲のものを用いることが好ましく、比表面積が２０〜５５ｍ^２／ｇの範囲のものを用いることがより好ましい。
また、シリカの原料粉末は、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり平均粒径が１〜８μｍの範囲のものを用いることが好ましく、比表面積が、３００〜８００ｍ^２／ｇの範囲のものが更に好ましい。ここでシリカの平均粒径は、一次粒子の平均粒径をいう。
上記の範囲の平均粒径を有する各原料粉末の混合物を粉砕することによって、平均粒径が３〜２０μｍの酸性成分除去剤が得られるので好ましい。

粉砕は衝撃式粉砕機（高速回転する羽根等による粉砕機）、ジェットミル（衝突気流による粉砕機）、ボールミル等を用いるのが好ましい。風力式分級機を備えた衝撃式粉砕機を用い、粉砕機から排出される粒子を分級して粗粒子は再度粉砕機に戻しながら、原料粉末の混合物を粉砕する場合は、高い収率で目的の粒径の酸性成分除去剤を得ることができるのでより好ましい。また、より細かい粉砕粒子を得たい場合はジェットミルを用いるのがよい。ジェットミルは動力に要する費用が高くなるが、粉砕方法として微粒子化に適しており、篩い分けによる粗粒子除去なしに、高い収率で目的の粒径の酸性成分除去剤を得ることができるので好ましい。

粉砕後の好ましい酸性成分除去剤の平均粒径の下限は、酸性成分との反応の点では特に限定されないが、平均粒径が１μｍに近づくと、互いに粉体粒子が付着する傾向が強くなり、アルカリ土類金属の炭酸塩を併用した場合でも十分な流動性を保持できず、又は多量のアルカリ土類金属の炭酸塩の添加が必要となるなどの問題が生じる。さらに、工業的に生産するには、粉砕に要する設備と動力の費用とが過大になる。また、除去対象の酸性成分との反応性を良好に維持する目的とあわせて、粉砕後の平均粒径は３〜２０μｍとすることが好ましい。

本発明の酸性成分除去剤によれば、シリカおよびアルカリ土類金属の炭酸塩の添加により高い流動性と低い付着性が良好に維持され、サイロからの排出の悪化や、煙道内での分散不良による酸性成分との反応性低下、バグフィルターの濾布における圧力損失上昇の発生等、の可能性を大幅に低減できるため、酸性成分除去剤として良好に使用できる。

本発明の酸性成分除去剤により処理しうる酸性成分を含む気体としては、ポリ塩化ビニル等の産業廃棄物、都市ゴミ、医療廃棄物等の焼却炉等からの塩化水素やフッ化水素を含む排気ガス、硫黄酸化物や窒素酸化物を含有する燃焼ガス、各種製品の製造工程において不純物として酸性を示す物質が成分として混入しているガス等が例示される。
本発明の酸性成分除去剤を用いて気体中の酸性成分を除去する方法としては、酸性成分を含む気体中に本発明の酸性成分除去剤を分散させて反応させた後、バグフィルターなどで捕集する方法が好ましい。気体中への分散にかかる設備としては、例えば、図１に示すような、消石灰などによる排ガス処理設備で通常一般に使用されている方式を使用できる。この方法ではバグフィルターの濾布表面に酸性成分除去剤の濾過層が形成されるので、効率的に酸性成分を除去できる。酸性成分を含む気体の温度は、酸露点より高いことが好ましい。ごみ焼却炉の排ガス処理に使用する場合は、ダイオキシンの生成抑制の観点からは低い温度が好ましく、具体的には１００〜２００℃が好ましいが、酸性成分除去の観点からは１５０〜２５０℃が好ましい。

炭酸水素ナトリウム、シリカおよびアルカリ土類金属の炭酸塩からなる酸性成分除去剤を製造し、各種の評価を行った。
なお各実施例の原料は、平均粒径９５μｍの炭酸水素ナトリウム、比表面積３００ｍ^２／ｇであり、平均粒径３．９μｍであり、細孔容積１．６ｍｌ／ｇであり、平均細孔径２１ｎｍのシリカゲル（富士シリシア社製：サイリシア３１０Ｐ）を用いた。更に、アルカリ土類金属の炭酸塩として、比表面積５０ｍ^２／ｇ、平均粒子径４μｍの膠質炭酸カルシウム（竹原化学社製：ネオライトＶＴ）、比表面積３３ｍ^２／ｇ、平均粒子径７μｍの軽質炭酸マグネシウムを用いた。

尚、本実施例で用いたシリカゲルの比表面積は、ＢＥＴ比表面積である。また、本実施例で用いたシリカゲルの細孔容積と平均細孔径は、水銀圧入法による測定値である。

これら原料粉末を所定の比率で混合した後、風力式分級機を備えた衝撃式粉砕機（ホソカワミクロン株式会社製、商品名：ＡＣＭパルベライザーＡＣＭ―１０Ａ型）を用い、粉砕機から排出される粉末を分級し、粗粒子は再度粉砕機に戻しながら粉砕することにより、酸性成分除去剤（実施例１〜９、比較例１〜７）を得た。

得られた酸性成分除去剤について、粉体層の引っ張り破断力（ｍＮ／ｃｍ^２）、濾布における圧力損失（Ｐａ）、濾布からの薬剤の漏れ濃度（ｍｇ／Ｎｍ^３）、安息角、分散度、および噴流性指数を測定した。結果を表３に示す。

粉体物性の改善および実用性に関する評価は、１）流動性等に関する物性値、２）粉体層の引っ張り破断力、３）ろ布からの洩れ濃度、４）濾布における圧力損失の発生、について計測したデータを用いて実施した。
流動性に関する物性値（安息角、分散度および噴流性指数）は、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスタＰＴ−Ｄ型を用いて、上述の方法により測定した。
また、粉体層の引っ張り破断力は、前述のごとく二分割セルを使用する吊り下げ式粉体層付着力測定装置（ホソカワミクロン株式会社製のコヒテスタＣＴ−２型）を使用して評価した。すなわち、試料約２０（ｇ）を、２つの円筒（内径５０（ｍｍ）、高さ２０（ｍｍ））を底面で重ねてなる二分割セルに充填し、予圧密荷重４８０（Ｐａ）で、温度２０（℃）、相対湿度５０（％）下の環境で２時間加圧し、粉体層を圧縮した。このセルの片方を１ｍｍ／分の速度で円筒の軸に垂直な方向に引張り、円筒の底面部で粉体層にせん断応力を与え、粉体層の破断時の引張り力を測定した。ここで、粉体層破断力（ｍＮ／ｃｍ^２）（引っ張り力を粉体層の断面積で除した結果の値）の基準を１００以下とした。

また、濾布に発生する圧力損失および濾布からの粉体の漏れ濃度は、ＤＩＮに準拠した集塵性能試験装置（Ｆｉｌｔｅｒ Ｍｅｄｉａ Ｔｅｓｔｅｒ）を用いて測定した。試験条件は、テストフィルターとして、ガラス繊維二重織ろ布（ユニチカ株式会社製、ＷＢ９９２）を用い、ろ過面積０．０１５４（ｍ^２）、ろ過速度（２．０ｍ／分）、ダスト濃度（５．０ｇ／ｍ^３）、パルス圧力０．５（ＭＰａ）、パルスジェットは１（ｋＰａ）でかかるよう設定して６時間試験装置の運転を継続し、運転停止して、ダストの供給を停止した後、１０回のパルスジェットを実施し、その後に測定した圧力損失（残存圧力損失）を採用した。
更に、濾布からの漏れ濃度は、テストフィルターの後段に設置したアブソリュートフィルターで捕捉した薬剤量と、通過ガス量とから算出した。濾布において発生する圧力損失の実用上の基準として、５００（Ｐａ）以下、漏れ濃度の基準を４０（ｍｇ／Ｎｍ^３）以下とした。

表３に示すように、炭酸水素ナトリウムにシリカとアルカリ土類金属の炭酸塩を併せて添加することにより、圧力損失、漏れ濃度を低く抑えつつ、安息角が小さくなり、十分な流動性を保持している事が分かる。

本発明の酸性成分除去剤を使用することにより、従来よりも高い固結防止の効果が得られると同時に、ろ布における圧力損失および洩れを抑制可能であることが分かる。

図１は酸性成分除去剤を利用した排ガス中の酸性成分を除去する除去装置の模式図である。 図２は、図１の除去装置のサイロにおけるラットホール現象およびブリッジ現象を説明する模式図である。

符号の説明

１…サイロ、２…排ガス流路（煙道）、３…供給管、４…バグフィルター、４３…濾布

Claims (6)

1. 炭酸水素ナトリウムと、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの範囲であるシリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とが含有され、前記シリカの含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、前記アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が０．２〜２．０質量％の範囲であり、かつ平均粒径が３〜２０μｍの範囲である酸性成分除去剤。
2. 前記シリカがシリカゲルである請求項１に記載の酸性成分除去剤。
3. 前記アルカリ土類金属の炭酸塩が、塩基性軽質炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムのうち、いずれか１つ以上である請求項１または請求項２に記載の酸性成分除去剤。
4. 炭酸水素ナトリウムと、比表面積が２５０〜８００ｍ^２／ｇの範囲であり、かつ、平均粒径が１〜８μｍの範囲であるシリカと、アルカリ土類金属の炭酸塩とを混合することにより、前記シリカの含有率が０．２〜２．０質量％であるとともに前記アルカリ土類金属の炭酸塩の含有率が０．２〜２．０質量％である混合物とし、前記混合物を平均粒径が３〜２０μｍの範囲になるまで粉砕する酸性成分除去剤の製造方法。
5. 前記シリカとしてシリカゲルを用いる請求項４に記載の酸性成分除去剤の製造方法。
6. 前記アルカリ土類金属の炭酸塩として、塩基性軽質炭酸マグネシウム、軽質炭酸カルシウムまたは膠質炭酸カルシウムのうち、いずれか１つ以上を用いる請求項４または請求項５に記載の酸性成分除去剤の製造方法。

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