JP2022039466A - Water-containing organic substance decomposition method and water-containing organic substance decomposition device using microwaves - Google Patents

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Masanobu KUSAKABE
繁 田巻
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Abstract

To provide a water-containing organic substance decomposition method and water-containing organic substance decomposition device capable of decomposing an organic substance in an environment at normal pressure and a temperature lower than or equal to a standard boiling point.SOLUTION: Provided is a water-containing organic substance decomposition method for decomposing an organic substance by injecting an aqueous solution W containing the organic substance into a reaction container 4, and irradiating the aqueous solution W that has been injected into the reaction container 4 with microwaves.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

新規性喪失の例外適用申請有り There is an application for exception of loss of novelty

本発明は、有機物質を含む水溶液中の有機物質を分解する含水有機物質分解方法及び含水有機物質分解装置に関する。 The present invention relates to a hydrous organic substance decomposition method for decomposing an organic substance in an aqueous solution containing an organic substance, and a hydrous organic substance decomposition apparatus.

水溶液中の有機物質（含水有機物質）の分解処理を行う方法としては、従来、水溶液を加熱・加圧することにより超臨界状態を生起させ、水熱反応により有機物質を分解する方法が知られている（特開２００６－０９５４７５号公報）。
水は、温度が３７４.２℃以上かつ圧力が２２．０６ＭＰａ以上になると、液体と気体の中間の密度を持つ超臨界水と呼ばれる流体となる。超臨界水は、常温常圧の水とは全く異なる性質の溶媒であり、気体並みの大きな分子の運動エネルギーと液体並みの高い密度を持つ高活性流体である。このように超臨界水は特異な性質を持つ溶媒であるため、超臨界水中では反応速度が大幅に増大することが期待される。
また、常温常圧における水の比誘電率は約８０であるが、超臨界状態の水の比誘電率は、有機溶媒に匹敵する５から１０程度の比誘電率となる。つまり、通常では水に溶けない有機物質が、超臨界水には非常によく溶解する。このように水でありながら、常温常圧の水とは非常に異なる性質を持つことから有機物質の分解などの分野での応用が期待されている。 As a method for decomposing an organic substance (hydrous organic substance) in an aqueous solution, a method of causing a supercritical state by heating and pressurizing the aqueous solution and decomposing the organic substance by a hydrothermal reaction has been conventionally known. (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-095475).
When the temperature is 374.2 ° C. or higher and the pressure is 22.06 MPa or higher, water becomes a fluid called supercritical water having a density intermediate between liquid and gas. Supercritical water is a solvent whose properties are completely different from those of water at normal temperature and pressure, and is a highly active fluid having a kinetic energy of large molecules similar to that of a gas and a high density comparable to that of a liquid. Since supercritical water is a solvent having unique properties as described above, it is expected that the reaction rate will be significantly increased in supercritical water.
Further, the relative permittivity of water at normal temperature and pressure is about 80, but the relative permittivity of water in the supercritical state is about 5 to 10 which is comparable to that of an organic solvent. That is, organic substances that are normally insoluble in water dissolve very well in supercritical water. Although it is water in this way, it is expected to be applied in fields such as decomposition of organic substances because it has properties that are very different from water at normal temperature and pressure.

特開２００６－０９５４７５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-095475

しかしながら、従来の超臨界水による水熱反応では、含水有機物質の反応容器に対して、超臨界水を誘起する高温高圧に耐えるだけの高度な耐熱性、耐圧性や、超臨界水の高い反応性に耐える高度な耐腐食性が求められるため、反応容器として使用できる材質が、高価なチタンやハステロイ（登録商標）などに限定されるという課題があった。
また、高温・高圧の環境において操作することのできる機器（圧縮機、ポンプ、熱交換器など）などの装置が必要であることも課題であった。
更に、高圧を扱うことによる安全性の確保や様々な規制に適合させなければならないことも課題であった。 However, in the conventional hydrothermal reaction with supercritical water, the reaction vessel of hydrous organic substances has high heat resistance and pressure resistance enough to withstand the high temperature and high pressure that induces supercritical water, and the reaction of supercritical water is high. Since a high degree of corrosion resistance is required to withstand the properties, there is a problem that the materials that can be used as the reaction vessel are limited to expensive titanium, Hastelloy (registered trademark), and the like.
Another problem is the need for equipment such as equipment (compressors, pumps, heat exchangers, etc.) that can be operated in high-temperature, high-pressure environments.
Furthermore, it was also an issue to ensure safety by handling high pressure and to comply with various regulations.

そこで、本発明は、常圧かつ標準沸点以下の温度の環境下において有機物質を分解することのできる含水有機物質分解方法及び含水有機物質分解装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrous organic substance decomposition method and a hydrous organic substance decomposition apparatus capable of decomposing an organic substance in an environment of normal pressure and a temperature below a standard boiling point.

本発明は、上記目的を達成するために以下によって把握される。
（１）本発明の含水有機物質分解方法は、有機物質を含む水溶液を反応容器に注入し、前記反応容器に注入された前記水溶液にマイクロ波を照射することにより前記有機物質を分解する。
（２）上記（１）において、前記水溶液が電解質を含む。
（３）上記（１）又は（２）において、前記水溶液が空気又は酸素存在下である。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記水溶液が前記反応容器に連続的に注入される。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記反応容器が、前記マイクロ波を照射する範囲において、前記マイクロ波の照射方向の前記水溶液の厚みが前記マイクロ波の前記水溶液への浸透深さより薄くなるように構成されている。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記マイクロ波の周波数が３ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記反応容器において前記水溶液が、前記マイクロ波が照射される範囲を通過するのに要する時間が所定時間以上になるように前記水溶液の流速が設定されている。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記反応容器の前記水溶液の温度を検知する温度検知装置の検知結果により前記反応容器又は前記反応容器に前記水溶液を供給する水溶液供給装置の前記水溶液を冷却する冷却装置を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持する。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、少なくとも前記マイクロ波の出力又は照射時間の一方を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持する。
（１１）本発明の含水有機物質分解装置は、有機物質を含む水溶液を処理する含水有機物質分解装置であって、前記水溶液を注入する反応容器と、前記反応容器に注入された前記水溶液にマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、を有する。
（１２）上記（１１）において、前記水溶液が電解質を含む。
（１３）上記（１１）又は（１２）において、前記水溶液が空気又は酸素存在下である。
（１４）上記（１１）から（１３）のいずれかにおいて、前記反応容器に前記水溶液を連続的に注入する水溶液供給装置を有する。
（１５）上記（１１）から（１４）のいずれかにおいて、前記反応容器が、前記マイクロ波を照射する範囲において、前記マイクロ波の照射方向の前記水溶液の厚みが前記マイクロ波の前記水溶液への浸透深さより薄くなるように構成されている。
（１６）上記（１１）から（１５）のいずれかにおいて、前記マイクロ波発生装置が照射する前記マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である。
（１７）上記（１１）から（１６）のいずれかにおいて、前記マイクロ波発生装置が照射する前記マイクロ波の周波数が３ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である。
（１８）上記（１１）から（１７）のいずれかにおいて、前記反応容器において前記水溶液が、前記マイクロ波が照射される範囲を通過するのに要する時間が所定時間以上になるように前記水溶液の流速が設定されている。
（１９）上記（１４）において、前記反応容器の前記水溶液の温度を検知する温度検知装置と、前記反応容器又は前記水溶液供給装置の前記水溶液を冷却する冷却装置と、制御装置と、を有し、前記制御装置が、前記温度検知装置の検知結果により前記冷却装置を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持する。
（２０）上記（１９）において、前記制御装置が、前記マイクロ波発生装置の少なくとも出力又は照射時間の一方を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持する。 The present invention is grasped by the following in order to achieve the above object.
(1) In the method for decomposing a hydrous organic substance of the present invention, an aqueous solution containing an organic substance is injected into a reaction vessel, and the aqueous solution injected into the reaction vessel is irradiated with microwaves to decompose the organic substance.
(2) In the above (1), the aqueous solution contains an electrolyte.
(3) In the above (1) or (2), the aqueous solution is in the presence of air or oxygen.
(4) In any of the above (1) to (3), the aqueous solution is continuously injected into the reaction vessel.
(5) In any of the above (1) to (4), the thickness of the aqueous solution in the direction of irradiation of the microwave is the thickness of the aqueous solution of the microwave in the range in which the reaction vessel is irradiated with the microwave. It is configured to be thinner than the penetration depth.
(6) In any of the above (1) to (5), the frequency of the microwave is 300 MHz or more and 300 GHz or less.
(7) In any of the above (1) to (6), the frequency of the microwave is 3 GHz or more and 300 GHz or less.
(8) In any of the above (1) to (7), the aqueous solution is prepared so that the time required for the aqueous solution to pass through the range irradiated with the microwave in the reaction vessel is a predetermined time or longer. The flow velocity is set.
(9) In any of the above (1) to (8), the aqueous solution supply device for supplying the aqueous solution to the reaction vessel or the reaction vessel according to the detection result of the temperature detection device that detects the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel. By controlling the cooling device for cooling the aqueous solution, the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel is maintained at a predetermined temperature or lower.
(10) In any of the above (1) to (9), the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel is maintained below a predetermined temperature by controlling at least one of the microwave output and the irradiation time.
(11) The hydrous organic substance decomposition apparatus of the present invention is a hydrous organic substance decomposition apparatus for treating an aqueous solution containing an organic substance, and is micronized into a reaction vessel into which the aqueous solution is injected and the aqueous solution injected into the reaction vessel. It has a microwave generator that irradiates waves.
(12) In the above (11), the aqueous solution contains an electrolyte.
(13) In the above (11) or (12), the aqueous solution is in the presence of air or oxygen.
(14) In any of the above (11) to (13), the aqueous solution supply device for continuously injecting the aqueous solution into the reaction vessel is provided.
(15) In any of the above (11) to (14), the thickness of the aqueous solution in the direction of irradiation of the microwave is the thickness of the aqueous solution of the microwave in the range in which the reaction vessel is irradiated with the microwave. It is configured to be thinner than the penetration depth.
(16) In any of the above (11) to (15), the frequency of the microwave irradiated by the microwave generator is 300 MHz or more and 300 GHz or less.
(17) In any of the above (11) to (16), the frequency of the microwave irradiated by the microwave generator is 3 GHz or more and 300 GHz or less.
(18) In any of the above (11) to (17), the aqueous solution is prepared so that the time required for the aqueous solution to pass through the range irradiated with the microwave in the reaction vessel is a predetermined time or longer. The flow velocity is set.
(19) In the above (14), the temperature detecting device for detecting the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel, the cooling device for cooling the aqueous solution in the reaction vessel or the aqueous solution supply device, and the control device are provided. The control device controls the cooling device based on the detection result of the temperature detection device to maintain the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel at a predetermined temperature or lower.
(20) In the above (19), the control device maintains the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel to a predetermined temperature or lower by controlling at least one of the output and the irradiation time of the microwave generator.

本発明によれば、常圧かつ標準沸点以下の温度の環境下において有機物質を分解することのできる含水有機物質分解方法及び含水有機物質分解装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hydrous organic substance decomposition method and a hydrous organic substance decomposition apparatus capable of decomposing an organic substance in an environment of normal pressure and a temperature below a standard boiling point.

本発明の実施形態に係る含水有機物質分解装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline of the water-containing organic substance decomposition apparatus which concerns on embodiment of this invention. 塩化ナトリウム水溶液の比誘電率の周波数依存性を示す図である。It is a figure which shows the frequency dependence of the relative permittivity of an aqueous solution of sodium chloride.

以下、添付図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The same elements are designated by the same numbers or reference numerals throughout the description of the embodiments.

図１は、本発明の実施形態に係る含水有機物質分解装置２０の概要を示す図である。
図１を用いて、本発明の内容について説明する。
本発明の含水有機物質分解装置２０は、有機物質を含む水溶液Ｗを処理し、有機物質を分解処理するものである。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a hydrous organic substance decomposition apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
The contents of the present invention will be described with reference to FIG.
The hydrous organic substance decomposition apparatus 20 of the present invention treats an aqueous solution W containing an organic substance and decomposes the organic substance.

図１において、反応容器４に輸送管２と輸送管１１が接続されている。輸送管２及び輸送管２に設けられた輸送ポンプ１及び開閉器３が反応容器４に水溶液Ｗを供給する水溶液供給装置１５に含まれている。水溶液供給装置１５は、反応容器４に水溶液Ｗを供給することができればよく、このような構成に限定されるものではない。
また、輸送管２と反対側において反応容器４に接続されている輸送管１１には、開閉器１０が設けられている。 In FIG. 1, the transport pipe 2 and the transport pipe 11 are connected to the reaction vessel 4. The transport pipe 2 and the transport pump 1 and the switch 3 provided in the transport pipe 2 are included in the aqueous solution supply device 15 that supplies the aqueous solution W to the reaction vessel 4. The aqueous solution supply device 15 is not limited to such a configuration as long as the aqueous solution W can be supplied to the reaction vessel 4.
Further, a switch 10 is provided in the transport pipe 11 connected to the reaction vessel 4 on the opposite side of the transport pipe 2.

水溶液Ｗは、輸送ポンプ１によって供給されて輸送管２の中を流れ、開閉器３を経由して反応容器４に送られる。輸送管２には開閉器３と反応容器４の間において送気管１６が接続されている。送気管１６は途中に開閉器１７が設けられ、先端にバブリングノズル１８が設けられている。バブリングノズル１８は、例えば多孔質基材が有する多数の微細孔に気体を通すことで、微細な気泡を発生させるものである。送気管１６から空気又は酸素を供給し、バブリングノズル１８を用いて水溶液Ｗに混合する。そして、反応容器４の中を通過して輸送管１１の中を流れ、開閉器１０を経由して含水有機物質分解装置２０の外部に排出される。このように、反応容器４を流れる水溶液Ｗが空気又は酸素存在下であるようになっている。
なお、バブリングノズル１８を通過した水溶液Ｗには、空気又は酸素が混合しているが、以下同様に水溶液Ｗと表記する。 The aqueous solution W is supplied by the transport pump 1, flows through the transport pipe 2, and is sent to the reaction vessel 4 via the switch 3. An air supply pipe 16 is connected to the transport pipe 2 between the switch 3 and the reaction vessel 4. A switch 17 is provided in the middle of the air supply tube 16, and a bubbling nozzle 18 is provided at the tip thereof. The bubbling nozzle 18 generates fine bubbles by, for example, passing a gas through a large number of fine pores of a porous substrate. Air or oxygen is supplied from the air supply tube 16 and mixed with the aqueous solution W using the bubbling nozzle 18. Then, it passes through the reaction vessel 4, flows through the transport pipe 11, and is discharged to the outside of the hydrous organic substance decomposition apparatus 20 via the switch 10. In this way, the aqueous solution W flowing through the reaction vessel 4 is in the presence of air or oxygen.
Although air or oxygen is mixed in the aqueous solution W that has passed through the bubbling nozzle 18, it will be referred to as the aqueous solution W in the same manner below.

図１に示すように、金属製外筐６の内部に向けてマイクロ波を発振するマイクロ波発生装置５が設けられている。反応容器４は、マイクロ波の外部への漏洩を防止するために金属製外筐６で周囲を囲われている。そして、マイクロ波発生装置５が発振するマイクロ波は反応容器４に向けて照射されるように設置されている。したがって、反応容器４に水溶液Ｗが供給されている状態では、マイクロ波発生装置５が発振するマイクロ波は反応容器４の中の水溶液Ｗに照射される。 As shown in FIG. 1, a microwave generator 5 that oscillates microwaves toward the inside of the metal outer casing 6 is provided. The reaction vessel 4 is surrounded by a metal outer casing 6 in order to prevent leakage of microwaves to the outside. Then, the microwave oscillated by the microwave generator 5 is installed so as to be irradiated toward the reaction vessel 4. Therefore, in a state where the aqueous solution W is supplied to the reaction vessel 4, the microwave oscillated by the microwave generator 5 irradiates the aqueous solution W in the reaction vessel 4.

反応容器４に連接して冷却装置７と温度検知装置８が設けられている。冷却装置７は、直接的又は間接的に反応容器４の中の水溶液Ｗを冷却できるようになっている。また、温度検知装置８は、直接的又は間接的に反応容器４の中の水溶液Ｗの温度を測定し、その結果を制御装置９に送出するように構成されている。
制御装置９は、温度検知装置８から受信した水溶液Ｗの温度の測定結果に基づいて、冷却装置７に水溶液Ｗの冷却の指示をすることやマイクロ波発生装置５にマイクロ波の出力の調整の指示をすることで水溶液Ｗの温度を制御する。 A cooling device 7 and a temperature detection device 8 are provided in connection with the reaction vessel 4. The cooling device 7 can directly or indirectly cool the aqueous solution W in the reaction vessel 4. Further, the temperature detecting device 8 is configured to directly or indirectly measure the temperature of the aqueous solution W in the reaction vessel 4 and send the result to the control device 9.
The control device 9 instructs the cooling device 7 to cool the aqueous solution W and adjusts the microwave output to the microwave generator 5 based on the measurement result of the temperature of the aqueous solution W received from the temperature detecting device 8. The temperature of the aqueous solution W is controlled by giving an instruction.

（水溶液Ｗ）
本実施形態において、水溶液Ｗは、例えば、スラリー状のセルロース等の有機物質を含む水溶液である。水溶液Ｗに含まれる有機物質は、含水有機物質分解装置２０によって有機物質を分解する目的により決まるものである。
例えば、廃棄物の適正処理及び再資源化の目的で使用する場合には、厨芥類、し尿、汚泥、家畜糞尿等の有機廃棄物が選択される。また、有機合成を行う目的で使用する場合には、水溶液Ｗを溶媒として反応を行うものであり、有機合成の素材となる有機物質が選択される。 (Aqueous solution W)
In the present embodiment, the aqueous solution W is an aqueous solution containing an organic substance such as slurry-like cellulose. The organic substance contained in the aqueous solution W is determined by the purpose of decomposing the organic substance by the hydrous organic substance decomposition apparatus 20.
For example, when used for the purpose of proper disposal and recycling of waste, organic waste such as human waste, human waste, sludge, and livestock manure is selected. When used for the purpose of organic synthesis, the reaction is carried out using the aqueous solution W as a solvent, and an organic substance as a material for organic synthesis is selected.

水溶液Ｗは電解質、すなわち、水溶液Ｗの中で電離して陽イオンと陰イオンに分かれる物質を含むようにしてもよい。使用する電解質は、例えば、海水中の有害な有機物質（例えばマイクロプラスチック）などの分解を行う場合には塩化ナトリウムを主成分とした電解質が挙げられる。電解質はこれに限定されず、有機物質の種類等に応じて様々な電解質が使用される。本実施形態において電解質は、塩化ナトリウム、塩化カルシウムなどの電離度が大きな強電解質であることが望ましい。 The aqueous solution W may contain an electrolyte, that is, a substance that is ionized and separated into cations and anions in the aqueous solution W. Examples of the electrolyte used include an electrolyte containing sodium chloride as a main component when decomposing harmful organic substances (for example, microplastics) in seawater. The electrolyte is not limited to this, and various electrolytes are used depending on the type of organic substance and the like. In the present embodiment, the electrolyte is preferably a strong electrolyte having a large degree of ionization, such as sodium chloride and calcium chloride.

電解質の濃度は、飽和濃度まで使用可能である。例えば、海水中の有害な有機物質（例えばマイクロプラスチック）などの分解の場合、塩化ナトリウムの濃度は、海水の濃度、すなわち、質量パーセント濃度３．５％程度（モル濃度０．５ｍｏｌ／Ｌ程度に相当する）を含有させることでもよい。 The electrolyte concentration can be used up to the saturated concentration. For example, in the case of decomposition of harmful organic substances (for example, microplastics) in seawater, the concentration of sodium chloride is the concentration of seawater, that is, the mass percent concentration is about 3.5% (molar concentration is about 0.5 mol / L). It may contain (corresponding).

（水溶液供給装置）
図１に示すように、水溶液供給装置１５によって反応容器４に水溶液Ｗが供給される。図１に示す例では、水溶液供給装置１５は輸送管２、輸送ポンプ１及び開閉器３により構成されており、輸送管２が反応容器４に接続されている。 (Aqueous solution supply device)
As shown in FIG. 1, the aqueous solution W is supplied to the reaction vessel 4 by the aqueous solution supply device 15. In the example shown in FIG. 1, the aqueous solution supply device 15 is composed of a transport pipe 2, a transport pump 1, and a switch 3, and the transport pipe 2 is connected to the reaction vessel 4.

輸送管２に設けられた開閉器３、輸送管１１に設けられた開閉器１０を閉じて、水溶液Ｗの流れを止めた状態で、反応容器４に収容されている水溶液Ｗにマイクロ波を照射することもできる。少量の水溶液Ｗを処理する場合にはこのようにする。 With the switch 3 provided in the transport pipe 2 and the switch 10 provided in the transport pipe 11 closed and the flow of the aqueous solution W stopped, the aqueous solution W contained in the reaction vessel 4 is irradiated with microwaves. You can also do it. This is the case when treating a small amount of the aqueous solution W.

多量の水溶液Ｗを処理する場合には、開閉器３、開閉器１０を開いておいて、輸送ポンプ１によって水溶液Ｗを反応容器４の中を連続的に注入し、マイクロ波を水溶液Ｗに連続的に照射する。このように、水溶液Ｗを連続的に処理するようにすることで、大量の水溶液Ｗを効率良く処理することができる。 When processing a large amount of the aqueous solution W, the switch 3 and the switch 10 are opened, the aqueous solution W is continuously injected into the reaction vessel 4 by the transport pump 1, and the microwave is continuously injected into the aqueous solution W. Irradiate the target. By continuously treating the aqueous solution W in this way, a large amount of the aqueous solution W can be efficiently treated.

水溶液供給装置１５によって反応容器４に供給される水溶液Ｗの流量（流速）は、有機物の分解の反応速度と有機物質の濃度によってその最適値が異なるものである。そして、反応速度は、使用するマイクロ波の周波数と出力、電解質の種類と濃度、反応温度などに依存する。したがって、水溶液Ｗの流量（流速）は、分解反応の反応速度と有機物質の濃度に基づいて適宜調整される。 The optimum value of the flow rate (flow velocity) of the aqueous solution W supplied to the reaction vessel 4 by the aqueous solution supply device 15 differs depending on the reaction rate of decomposition of the organic substance and the concentration of the organic substance. The reaction rate depends on the frequency and output of the microwave used, the type and concentration of the electrolyte, the reaction temperature, and the like. Therefore, the flow rate (flow velocity) of the aqueous solution W is appropriately adjusted based on the reaction rate of the decomposition reaction and the concentration of the organic substance.

反応容器４において水溶液Ｗが、マイクロ波が照射される範囲を通過するのに要する時間が所定時間以上になるように水溶液Ｗの流速を設定してもよい。この所定時間は、分解反応の速度と有機物質の濃度に基づいて算出される。
流速をこのように設定することで、水溶液Ｗに含まれる有機物質を確実に分解することができる。 The flow rate of the aqueous solution W may be set so that the time required for the aqueous solution W to pass through the range irradiated with microwaves in the reaction vessel 4 is a predetermined time or longer. This predetermined time is calculated based on the rate of the decomposition reaction and the concentration of the organic substance.
By setting the flow velocity in this way, the organic substance contained in the aqueous solution W can be reliably decomposed.

（反応容器）
反応容器４は、マイクロ波を効率良く透過する材質で構成される。反応容器４の内部の水溶液Ｗにマイクロ波を効率良く照射できるようにするためである。マイクロ波を効率良く透過する材質としては、例えば、石英やフッ素樹脂（テフロン等）が挙げられる。これらの材質は容器としての強度や水の標準沸点以上の耐熱性を有する点でも好適である。 (Reaction vessel)
The reaction vessel 4 is made of a material that efficiently transmits microwaves. This is so that the aqueous solution W inside the reaction vessel 4 can be efficiently irradiated with microwaves. Examples of the material that efficiently transmits microwaves include quartz and fluororesin (Teflon, etc.). These materials are also suitable in that they have strength as a container and heat resistance equal to or higher than the standard boiling point of water.

反応容器４は、マイクロ波を照射する範囲において、マイクロ波の照射方向の水溶液Ｗの厚みがマイクロ波の水溶液Ｗへの浸透深さより薄くなるように構成してもよい。
このように構成することで、水溶液Ｗの厚さ方向全域に亘ってマイクロ波を照射することができ、水溶液Ｗに含まれる有機物質を確実に分解することができる。 The reaction vessel 4 may be configured so that the thickness of the aqueous solution W in the irradiation direction of the microwave is thinner than the penetration depth of the microwave into the aqueous solution W in the range of irradiation with the microwave.
With such a configuration, microwaves can be irradiated over the entire thickness direction of the aqueous solution W, and the organic substance contained in the aqueous solution W can be reliably decomposed.

マイクロ波の浸透深さとは、一般に、物質中へのマイクロ波の浸透の程度をいい、マイクロ波電力が表面の値の半分に減衰する深さで表される。
水のマイクロ波の浸透深さは、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合、１０ｍｍ程度である。 The microwave penetration depth generally refers to the degree of microwave penetration into a substance, and is expressed by the depth at which microwave power is attenuated to half the value of the surface.
The penetration depth of the microwave of water is about 10 mm when the frequency of the microwave is 2.45 GHz.

マイクロ波の浸透深さはマイクロ波の周波数に反比例するため、使用するマイクロ波の周波数によって浸透深さが変化する。したがって、反応容器４においてマイクロ波を照射する範囲のマイクロ波の照射方向の水溶液Ｗの厚みは、使用するマイクロ波の周波数に応じて適宜選択されるものである。 Since the microwave penetration depth is inversely proportional to the microwave frequency, the penetration depth varies depending on the microwave frequency used. Therefore, the thickness of the aqueous solution W in the microwave irradiation direction in the range where the microwave is irradiated in the reaction vessel 4 is appropriately selected according to the frequency of the microwave used.

マイクロ波を照射する範囲のマイクロ波の照射方向の水溶液Ｗの厚みは、薄くすれば確実にマイクロ波が照射され、またそのように構成した反応容器４はより周波数の範囲の広いマイクロ波を使用できる。しかし、水溶液Ｗの流速が同じ場合には、マイクロ波の照射方向の水溶液Ｗの厚みを薄くすると水溶液Ｗを処理する効率が低下することになる。
このような観点から、マイクロ波を照射する範囲のマイクロ波の照射方向の水溶液Ｗの厚みは５ｍｍ以下にすることが望ましく、より好適には３ｍｍ以下にすることが望ましい。 If the thickness of the aqueous solution W in the microwave irradiation direction in the microwave irradiation range is thinned, the microwave is surely irradiated, and the reaction vessel 4 configured in this way uses a microwave with a wider frequency range. can. However, when the flow velocity of the aqueous solution W is the same, if the thickness of the aqueous solution W in the microwave irradiation direction is reduced, the efficiency of processing the aqueous solution W will decrease.
From such a viewpoint, it is desirable that the thickness of the aqueous solution W in the microwave irradiation direction in the microwave irradiation range is 5 mm or less, and more preferably 3 mm or less.

（マイクロ波発生装置）
マイクロ波発生装置５によって水溶液Ｗに照射するマイクロ波の周波数は、反応条件（電解質の種類と濃度、反応温度など）に依存する。
そして、水溶液Ｗに照射するマイクロ波の周波数は、３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることが望ましく、より好適には３ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることが望ましく、更には１０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚであることがより望ましい。この範囲の周波数のマイクロ波を使用することで水溶液Ｗの比誘電率が小さくなるためである。水溶液Ｗの比誘電率を小さくして有機物質の比誘電率に近づけることで、有機物質の分解を進行させることができる。 (Microwave generator)
The frequency of the microwave irradiated to the aqueous solution W by the microwave generator 5 depends on the reaction conditions (type and concentration of electrolyte, reaction temperature, etc.).
The frequency of the microwave irradiating the aqueous solution W is preferably 300 MHz or more and 300 GHz or less, more preferably 3 GHz or more and 300 GHz or less, and further preferably 10 GHz or more and 300 GHz or less. This is because the relative permittivity of the aqueous solution W becomes smaller by using microwaves having frequencies in this range. By reducing the relative permittivity of the aqueous solution W to approach the relative permittivity of the organic substance, the decomposition of the organic substance can proceed.

マイクロ波発生装置５に使用されるマイクロ波発振器は、マグネトロン方式の発振器やソリッドステート方式の発振器などがある。
マグネトロン方式の発振器は単体で大きな出力が得られるため、大量の水溶液Ｗを処理する含水有機物質分解装置２０に好適である。
ソリッドステート方式の発振器は、高い周波数、出力安定度が得られる半導体素子を使用した発振器であり、比較的少量の特定の有機物質を処理する場合に好適である。 The microwave oscillator used in the microwave generator 5 includes a magnetron type oscillator, a solid state type oscillator, and the like.
Since a magnetron type oscillator can obtain a large output by itself, it is suitable for a hydrous organic substance decomposition apparatus 20 that processes a large amount of aqueous solution W.
The solid-state oscillator is an oscillator using a semiconductor element that can obtain high frequency and output stability, and is suitable for processing a relatively small amount of a specific organic substance.

（冷却装置／温度検知装置）
反応容器４に連接するように水溶液Ｗを冷却する冷却装置７と、反応容器４の中の水溶液Ｗの温度を測定する温度検知装置８が設けられている。
冷却装置７は、水溶液Ｗの温度を標準沸点以下に保つように構成されている。 (Cooling device / temperature detection device)
A cooling device 7 for cooling the aqueous solution W so as to be connected to the reaction vessel 4 and a temperature detecting device 8 for measuring the temperature of the aqueous solution W in the reaction vessel 4 are provided.
The cooling device 7 is configured to keep the temperature of the aqueous solution W below the standard boiling point.

反応容器４において水溶液Ｗは、マイクロ波発生装置５によるマイクロ波の照射の影響により発熱することがある。このため、反応容器４の外側に装着した温度検知装置８により反応容器４の中の水溶液Ｗの温度を測定し、測定した温度を制御装置９に送出する。 In the reaction vessel 4, the aqueous solution W may generate heat due to the influence of microwave irradiation by the microwave generator 5. Therefore, the temperature of the aqueous solution W in the reaction vessel 4 is measured by the temperature detection device 8 mounted on the outside of the reaction vessel 4, and the measured temperature is sent to the control device 9.

制御装置９は、温度が所定の温度を超えると判断した場合、冷却装置７に制御信号を送出する。冷却装置７は、制御装置９からの制御信号に基づいて反応容器４を冷却して水溶液Ｗの温度を所定の温度以下に下げる。冷却装置７は、反応容器４の外側においてマイクロ波照射範囲を含む位置で、マイクロ波の照射に支障がない位置に装着されている。 When the control device 9 determines that the temperature exceeds a predetermined temperature, the control device 9 sends a control signal to the cooling device 7. The cooling device 7 cools the reaction vessel 4 based on the control signal from the control device 9 to lower the temperature of the aqueous solution W to a predetermined temperature or lower. The cooling device 7 is mounted on the outside of the reaction vessel 4 at a position including the microwave irradiation range and at a position where the microwave irradiation is not hindered.

また、冷却装置７は反応容器４に連接するように設けるのではなく、反応容器４に水溶液Ｗを供給する水溶液供給装置１５に設けてもよい。このようにすることで、マイクロ波の照射範囲による制約がないため、より効果的な配置が可能となる。例えば、冷却装置７が輸送管２を包むように設けることで冷却効率を良くすることができる。 Further, the cooling device 7 may not be provided so as to be connected to the reaction vessel 4, but may be provided in the aqueous solution supply device 15 that supplies the aqueous solution W to the reaction vessel 4. By doing so, since there is no restriction due to the irradiation range of the microwave, more effective arrangement becomes possible. For example, the cooling efficiency can be improved by providing the cooling device 7 so as to wrap the transport pipe 2.

このように、反応容器４の水溶液Ｗの温度を検知する温度検知装置８の検知結果により反応容器４又は水溶液供給装置１５の水溶液Ｗを冷却する冷却装置７を制御することで反応容器４の水溶液Ｗの温度を所定温度以下に維持するように構成されている。所定温度は、処理する有機物質、電解質等により選択される。例えば、有機物質としてセルロースを分解・処理する場合には、１００℃以下程度の温度が選定される。 In this way, the aqueous solution of the reaction vessel 4 is controlled by controlling the cooling device 7 that cools the aqueous solution W of the reaction vessel 4 or the aqueous solution supply device 15 based on the detection result of the temperature detection device 8 that detects the temperature of the aqueous solution W of the reaction vessel 4. It is configured to maintain the temperature of W below a predetermined temperature. The predetermined temperature is selected depending on the organic substance to be treated, the electrolyte and the like. For example, when decomposing and treating cellulose as an organic substance, a temperature of about 100 ° C. or lower is selected.

なお、冷却装置７により水溶液Ｗを冷却して所定温度以下に維持することを説明したが、制御装置９がマイクロ波発生装置５に信号を送出し、制御装置９からの制御信号に基づいてマイクロ波の出力を調整して水溶液Ｗの温度を所定温度以下に下げるようにしてもよい。この場合、少なくともマイクロ波の出力又は照射時間の一方を制御することで反応容器４の水溶液Ｗの温度を所定温度以下に維持するようにしてもよい。 Although it has been described that the aqueous solution W is cooled by the cooling device 7 and maintained at a predetermined temperature or lower, the control device 9 sends a signal to the microwave generator 5 and the micro is based on the control signal from the control device 9. The wave output may be adjusted to lower the temperature of the aqueous solution W to a predetermined temperature or lower. In this case, the temperature of the aqueous solution W of the reaction vessel 4 may be maintained at a predetermined temperature or lower by controlling at least one of the microwave output and the irradiation time.

（金属製外筐）
マイクロ波は電磁波の一種であり、通信障害を生じさせないために漏洩について様々な規制がされている。したがって、含水有機物質分解装置２０において外部にマイクロ波を漏洩させないことが求められる。
マイクロ波が外部に漏洩しないようにするために、反応容器４とマイクロ波発生装置５を金属製外筐６で覆っている。磁性金属（ニッケル、炭素鋼など）は非磁性金属（銀、銅、アルミニウムなど）より、多くのマイクロ波を吸収するため、金属製外筐６は、磁性金属（ニッケル、炭素鋼など）で構成することが望ましい。ただし、非磁性金属（銀、銅、アルミニウムなど）であっても、所定の厚さ以上であれば、十分に漏洩を防止することができる。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波に対して、金属製外筐６を０．５ｍｍ以上のアルミニウムの板で構成することで十分に漏洩を防止することができる。 (Metal outer case)
Microwaves are a type of electromagnetic waves, and various regulations are imposed on leakage in order to prevent communication problems. Therefore, it is required that the hydrous organic substance decomposition apparatus 20 does not leak microwaves to the outside.
In order to prevent microwaves from leaking to the outside, the reaction vessel 4 and the microwave generator 5 are covered with a metal outer casing 6. Since magnetic metal (nickel, carbon steel, etc.) absorbs more microwaves than non-magnetic metal (silver, copper, aluminum, etc.), the metal outer casing 6 is composed of magnetic metal (nickel, carbon steel, etc.). It is desirable to do. However, even non-magnetic metals (silver, copper, aluminum, etc.) can be sufficiently prevented from leaking as long as they have a predetermined thickness or more. For example, for microwaves of 2.45 GHz, leakage can be sufficiently prevented by forming the metal outer casing 6 with an aluminum plate of 0.5 mm or more.

また、反応容器４に接続されている輸送管２、輸送管１１からマイクロ波が漏洩しないように、輸送管２、輸送管１１も金属製の管材とすることが望ましい。 Further, it is desirable that the transport pipe 2 and the transport pipe 11 are also made of metal so that microwaves do not leak from the transport pipe 2 and the transport pipe 11 connected to the reaction vessel 4.

本発明の実施形態に係る含水有機物質分解について説明する。
一般に多くの有機物質は極性が低く比誘電率が低いとの性質を有する。一方、常温常圧の水は極性が高く比誘電率や約８０と高いため、水を溶媒とした場合には多くの有機物質が溶解しない。 Decomposition of hydrous organic substances according to an embodiment of the present invention will be described.
In general, many organic substances have the property of having low polarity and low relative permittivity. On the other hand, since water at normal temperature and pressure has a high polarity and a high relative permittivity of about 80, many organic substances are not dissolved when water is used as a solvent.

これに対して、水に電解質が含まれる場合、この電解質水溶液にマイクロ波を照射することによって電解質水溶液の比誘電率が低下する。発明者らは、この比誘電率の低下が、以下の式で与えられることを新たに見出した。 On the other hand, when water contains an electrolyte, the relative permittivity of the aqueous electrolyte solution is lowered by irradiating the aqueous electrolyte solution with microwaves. The inventors have newly found that this decrease in the relative permittivity is given by the following equation.

［数１］ε´ｗ（ω）＝１＋［ε´ｗ（０）－１］［１－ｉωτ´ｗ］／［１＋ω２τ´ｗ ２］ [Number 1] ε'w (ω) = 1 + [ ε'w (0) -1] [1- iωτ'w ] / [1 + ω 2 τ'w 2 ]

ここで、ε´ｗ（０）は静的な比誘電率、ωはマイクロ波の周波数、τ´ｗは緩和時間である。緩和時間は、電解質によって異なり、海水濃度の緩和時間に比べて１／１０～１０倍の範囲で変化する可能性がある。 Here, ε'w (0) is the static relative permittivity, ω is the microwave frequency, and τ'w is the relaxation time. The relaxation time varies depending on the electrolyte and may change in the range of 1/10 to 10 times the relaxation time of the seawater concentration.

図２は、塩化ナトリウム水溶液の比誘電率の周波数依存性を示す図である。
数式１によって得られるほぼ海水濃度に相当する０．５５ｍｏｌ／Ｌの濃度の塩化ナトリウム水溶液の比誘電率の周波数依存性を図２に示す。図２には数式１により比誘電率が複素数になることから、比誘電率の実部と虚部を実線と点線でそれぞれ示した。この結果は、参考文献（K. Nortemann, J. Hilland and U. Kaatze, J. Phys. Chem. A, Vol. 101, No. 37 (1997) 6864-6869.）に示される実測値をよく再現しており、我々が提案した比誘電率の周波数依存性は妥当であることが分かる。４０ＧＨｚ以上のマイクロ波をこの濃度の塩化ナトリウム水溶液に照射した場合には、比誘電率が１０以下に低下し、この状態において有機物質が水に融解する。このように、有機物質を含む水にマイクロ波を照射することで水の比誘電率が低下し、有機物質の融解と分解が促進される。 FIG. 2 is a diagram showing the frequency dependence of the relative permittivity of the sodium chloride aqueous solution.
FIG. 2 shows the frequency dependence of the relative permittivity of a sodium chloride aqueous solution having a concentration of 0.55 mol / L, which corresponds to the concentration of seawater obtained by Equation 1. In FIG. 2, since the relative permittivity becomes a complex number according to the mathematical formula 1, the real part and the imaginary part of the relative permittivity are shown by a solid line and a dotted line, respectively. This result is a good reproduction of the measured values shown in the reference (K. Nortemann, J. Hilland and U. Kaatze, J. Phys. Chem. A, Vol. 101, No. 37 (1997) 6864-6869.). It can be seen that the frequency dependence of the relative permittivity proposed by us is appropriate. When a microwave of 40 GHz or more is irradiated to an aqueous solution of sodium chloride having this concentration, the relative permittivity is lowered to 10 or less, and the organic substance is melted in water in this state. In this way, by irradiating water containing an organic substance with microwaves, the relative permittivity of water is lowered, and melting and decomposition of the organic substance are promoted.

この比誘電率は多くの有機物質の比誘電率と同等である。また、有機物質を溶解する有機溶媒の比誘電率は、アセトンが２０．７、エタノールが２４．３、トルエンが２．４、ヘキサンが１８であり、これらの有機溶媒と同等かそれ以下の比誘電率にすることができる。 This relative permittivity is equivalent to the relative permittivity of many organic substances. The relative permittivity of the organic solvent that dissolves the organic substance is 20.7 for acetone, 24.3 for ethanol, 2.4 for toluene, and 18 for hexane, which are equal to or less than those of these organic solvents. It can be a permittivity.

また、温度が３７４℃以上かつ圧力が２２．１ＭＰａ以上の超臨界状態における水の比誘電率は６程度であり、これとほぼ同等の比誘電率である。超臨界状態における水には、有機物質が均一に分散して溶解する。 Further, the relative permittivity of water in a supercritical state where the temperature is 374 ° C. or higher and the pressure is 22.1 MPa or higher is about 6, which is almost the same relative permittivity. Organic substances are uniformly dispersed and dissolved in water in a supercritical state.

したがって、このような電解質水溶液にマイクロ波を照射することによって、更に有機物質の分解が促進されて、電解質水溶液に均一に溶解させることが可能である。 Therefore, by irradiating such an aqueous electrolyte solution with microwaves, the decomposition of organic substances is further promoted, and it is possible to uniformly dissolve the aqueous electrolyte solution.

本実施形態において、有機物質を含む水溶液Ｗにマイクロ波を照射することで常圧かつ標準沸点以下の温度の環境において水溶液Ｗの比誘電率を低下させて、有機物質の分解を促進する。 In the present embodiment, by irradiating the aqueous solution W containing an organic substance with microwaves, the relative permittivity of the aqueous solution W is lowered in an environment of normal pressure and a temperature below the standard boiling point, and the decomposition of the organic substance is promoted.

また、水溶液Ｗに電解質を含有させて水溶液Ｗを電解質水溶液とし、この水溶液Ｗにマイクロ波を照射することで常圧かつ標準沸点以下の温度の環境において水溶液Ｗの比誘電率を多くの有機物質と同等な水準まで低下させることで、更に有機物質の分解が促進されて、水溶液Ｗに均一に溶解させることを可能としている。 Further, the aqueous solution W contains an electrolyte to make the aqueous solution W an electrolyte aqueous solution, and by irradiating the aqueous solution W with a microwave, the relative permittivity of the aqueous solution W can be increased to many organic substances in an environment of normal pressure and a temperature below the standard boiling point. By lowering the temperature to the same level as above, the decomposition of the organic substance is further promoted, and it is possible to uniformly dissolve the organic substance in the aqueous solution W.

以上、説明してきたように、本発明によれば、常圧かつ標準沸点以下の温度の環境下において有機物質を分解することのできる含水有機物質分解方法及び含水有機物質分解装置２０を提供することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided a hydrous organic substance decomposition method and a hydrous organic substance decomposition apparatus 20 capable of decomposing an organic substance in an environment of normal pressure and a temperature equal to or lower than the standard boiling point. Can be done.

以上、具体的な実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を実施しても良い。 Although the present invention has been described above based on the specific embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and modifications and improvements may be carried out as appropriate.

このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。 As described above, the present invention is not limited to a specific embodiment, and those which have been appropriately modified or improved are also included in the technical scope of the present invention. It is clear from the description of the scope of claims.

１ 輸送ポンプ
２ 輸送管
３ 開閉器
４ 反応容器
５ マイクロ波発生装置
６ 金属製外筐
７ 冷却装置
８ 温度検知装置
９ 制御装置
１０ 開閉器
１１ 輸送管
１５ 水溶液供給装置
１６ 送気管
１７ 開閉器
１８ バブリングノズル
２０ 含水有機物質分解装置
Ｗ 水溶液 1 Transport pump 2 Transport pipe 3 Switch 4 Reaction vessel 5 Microwave generator 6 Metal outer casing 7 Cooling device 8 Temperature detection device 9 Control device 10 Switch 11 Transport pipe 15 Water supply device 16 Air supply pipe 17 Switch 18 Bubbling Nozzle 20 Hydrous Organic Material Decomposing Device W Aqueous Solution

Claims (20)

有機物質を含む水溶液を反応容器に注入し、前記反応容器に注入された前記水溶液にマイクロ波を照射することにより前記有機物質を分解することを特徴とする、含水有機物質分解方法。 A method for decomposing a hydrous organic substance, which comprises injecting an aqueous solution containing an organic substance into a reaction vessel and irradiating the aqueous solution injected into the reaction vessel with microwaves to decompose the organic substance. 前記水溶液が電解質を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の含水有機物質分解方法。 The aqueous solution contains an electrolyte.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to claim 1. 前記水溶液が空気又は酸素存在下であることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の含水有機物質分解方法。 The aqueous solution is characterized by the presence of air or oxygen.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to claim 1 or 2. 前記水溶液が前記反応容器に連続的に注入されることを特徴とする、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The aqueous solution is continuously injected into the reaction vessel.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 3. 前記反応容器が、前記マイクロ波を照射する範囲において、前記マイクロ波の照射方向の前記水溶液の厚みが前記マイクロ波の前記水溶液への浸透深さより薄くなるように構成されていることを特徴とする、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The reaction vessel is characterized in that the thickness of the aqueous solution in the irradiation direction of the microwave is thinner than the penetration depth of the microwave into the aqueous solution in the range of irradiation with the microwave. ,
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 4. 前記マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることを特徴とする、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The microwave frequency is 300 MHz or more and 300 GHz or less.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 5. 前記マイクロ波の周波数が３ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることを特徴とする、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The microwave frequency is 3 GHz or more and 300 GHz or less.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 6. 前記反応容器において前記水溶液が、前記マイクロ波が照射される範囲を通過するのに要する時間が所定時間以上になるように前記水溶液の流速が設定されていることを特徴とする、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The reaction vessel is characterized in that the flow velocity of the aqueous solution is set so that the time required for the aqueous solution to pass through the range irradiated with the microwave is a predetermined time or longer.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 7. 前記反応容器の前記水溶液の温度を検知する温度検知装置の検知結果により前記反応容器又は前記反応容器に前記水溶液を供給する水溶液供給装置の前記水溶液を冷却する冷却装置を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持することを特徴とする、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 The reaction vessel is controlled by controlling the cooling device for cooling the aqueous solution of the aqueous solution supply device that supplies the aqueous solution to the reaction vessel or the reaction vessel based on the detection result of the temperature detection device that detects the temperature of the aqueous solution of the reaction vessel. The temperature of the aqueous solution is maintained at a predetermined temperature or lower.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 8. 少なくとも前記マイクロ波の出力又は照射時間の一方を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持することを特徴とする、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の含水有機物質分解方法。 It is characterized in that the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel is maintained at a predetermined temperature or lower by controlling at least one of the microwave output and the irradiation time.
The method for decomposing a hydrous organic substance according to any one of claims 1 to 9. 有機物質を含む水溶液を処理する含水有機物質分解装置であって、
前記水溶液を注入する反応容器と、
前記反応容器に注入された前記水溶液にマイクロ波を照射するマイクロ波発生装置と、
を有することを特徴とする含水有機物質分解装置。 A hydrous organic substance decomposition device that processes an aqueous solution containing an organic substance.
The reaction vessel into which the aqueous solution is injected and
A microwave generator that irradiates the aqueous solution injected into the reaction vessel with microwaves,
A hydrous organic substance decomposition apparatus characterized by having. 前記水溶液が電解質を含むことを特徴とする、
請求項１１に記載の含水有機物質分解装置。 The aqueous solution contains an electrolyte.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to claim 11. 前記水溶液が空気又は酸素存在下であることを特徴とする、
請求項１１又は請求項１２に記載の含水有機物質分解装置。 The aqueous solution is characterized by the presence of air or oxygen.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to claim 11 or 12. 前記反応容器に前記水溶液を連続的に注入する水溶液供給装置を有することを特徴とする、
請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の含水有機物質分解装置。 It is characterized by having an aqueous solution supply device for continuously injecting the aqueous solution into the reaction vessel.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to any one of claims 11 to 13. 前記反応容器が、前記マイクロ波を照射する範囲において、前記マイクロ波の照射方向の前記水溶液の厚みが前記マイクロ波の前記水溶液への浸透深さより薄くなるように構成されていることを特徴とする、
請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の含水有機物質分解装置。 The reaction vessel is characterized in that the thickness of the aqueous solution in the irradiation direction of the microwave is thinner than the penetration depth of the microwave into the aqueous solution in the range of irradiation with the microwave. ,
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to any one of claims 11 to 14. 前記マイクロ波発生装置が照射する前記マイクロ波の周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることを特徴とする、
請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の含水有機物質分解装置。 The microwave frequency irradiated by the microwave generator is 300 MHz or more and 300 GHz or less.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to any one of claims 11 to 15. 前記マイクロ波発生装置が照射する前記マイクロ波の周波数が３ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下であることを特徴とする、
請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載の含水有機物質分解装置。 The microwave frequency irradiated by the microwave generator is 3 GHz or more and 300 GHz or less.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to any one of claims 11 to 16. 前記反応容器において前記水溶液が、前記マイクロ波が照射される範囲を通過するのに要する時間が所定時間以上になるように前記水溶液の流速が設定されていることを特徴とする、
請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載の含水有機物質分解装置。 The reaction vessel is characterized in that the flow velocity of the aqueous solution is set so that the time required for the aqueous solution to pass through the range irradiated with the microwave is a predetermined time or longer.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to any one of claims 11 to 17. 前記反応容器の前記水溶液の温度を検知する温度検知装置と、
前記反応容器又は前記水溶液供給装置の前記水溶液を冷却する冷却装置と、
制御装置と、を有し、
前記制御装置が、前記温度検知装置の検知結果により前記冷却装置を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持することを特徴とする、
請求項１４に記載の含水有機物質分解装置。 A temperature detection device that detects the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel, and
A cooling device for cooling the aqueous solution of the reaction vessel or the aqueous solution supply device,
With a control device,
The control device is characterized in that the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel is maintained at a predetermined temperature or lower by controlling the cooling device based on the detection result of the temperature detection device.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to claim 14. 前記制御装置が、前記マイクロ波発生装置の少なくとも出力又は照射時間の一方を制御することで前記反応容器の前記水溶液の温度を所定温度以下に維持することを特徴とする、
請求項１９に記載の含水有機物質分解装置。 The control device is characterized in that the temperature of the aqueous solution in the reaction vessel is maintained at a predetermined temperature or lower by controlling at least one of the output and the irradiation time of the microwave generator.
The hydrous organic substance decomposition apparatus according to claim 19.
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