JP3138450B2 - メチルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させることを特徴とする難分解物質の分解方法。 - Google Patents

メチルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させることを特徴とする難分解物質の分解方法。

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理水にオゾンを
散気して水中の有害成分である難分解物質を除去する処
理において、オゾンの反応速度を向上させる技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、環境に対する人々の関心が高まっ
ており、特に生活に密接に関係する水に対する人々の関
心は特に大きいものである。下水処理水、し尿処理水、
産業排水およびその二次処理水、上水、簡易水道、専用
水道水、工業用水、中水道などの他、養魚池、養殖池な
どからの排水中には、有機成分、アンモニア等の有害物
質もしくは臭気、着色などの原因となる物質が含まれて
いる。このため、水の処理において高度の処理が要求さ
れており、各種の水処理方法が検討されている。特に河
川においてのフェノール系の有機物による汚染が懸念さ
れている。これは界面活性剤等に含まれる化学物質が河
川において分解される過程に生成するものであり、該フ
ェノール系の有機物はベンゼン環を有するため、加熱等
では容易に分解するものではなく、塩素添加で分解する
ことが可能であるが、塩素添加により分解された場合に
は塩化物が生成するため、適当ではない。
【0003】上記のような水の処理に関しては、オゾン
を用いる水処理方法が知られており、水中の有害成分で
ある難分解物質などの酸化分解による除去、および殺菌
などに広く用いられている。また、オゾンの反応速度を
上げ、該オゾンによる被処理水中の有害物質の分解速度
の向上させ、被処理水の処理解速度を増すために、例え
ば特開昭52−8650号に示されるごとく、界面活性
剤を添加して該添加された界面活性剤により汚水とオゾ
ンとの接触量を増す方法が知られている。
【0004】また、一般に水中でのオゾンによる酸化反
応は、オゾン分子の直接反応とオゾンの自己分解によっ
て生じるヒドロキシラジカル(OH・)とヒドロペルオ
キシラジカル(HO2 ・)によることは知られている。
特にヒドロキシラジカル(OH・)はオゾンより強い酸
化力を示すことから、これを増加させる事が反応の効率
化につながる。この反応の促進する方法には、次に上げ
るものがしられている。被処理水のpHを上げる方法、
過酸化水素を添加する方法、紫外線を照射する方法、放
射線を照射する方法、超音波を照射する方法、金属イオ
ンや金属酸化物などの触媒を使用する方法、等である。
また、フェノール、安息香酸、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸を触媒として、該触媒存在下において汚水をオゾン
処理する方法が知られている。例えば特開平6−233
77号に示されるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の技術に
おいて、オゾンが比較的高価であり、オゾンによる酸化
分解速度が遅く、被処理水を大きな反応槽に導入し、該
反応槽において被処理水中にオゾンを散気するだけで
は、難分解物質の効率のよい処理を行うことが困難であ
る。また、前記特開昭52−8650号に示されるごと
く、界面活性剤を添加した場合においては、反応面積を
大きくすることにより、反応を促進するものであり、被
処理水中に多量の有機物が存在する場合には、前記界面
活性剤が被処理水中の有機物に吸着し、起泡力が低下す
る場合がある。また、該界面活性剤による起泡力の低下
を回避するために、界面活性剤の量を増やす場合には処
理において泡の発生が多くなり、作業上において問題が
発生する可能性がある。前記特開平6−23377号に
示されるごとく、フェノール、安息香酸、ドデシルベン
ゼンスルホン酸を触媒として、該触媒存在下において汚
水をオゾン処理する方法においても十分な効力を発生さ
せるのは困難である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、オゾンに
よる被処理水中の有害物質の分解についての研究を続け
てきた。その結果、被処理水中の有害物質をオゾンによ
り分解する際に少量のクレゾールの存在が該有機物のオ
ゾンによる酸化分解の促進に大きな影響を与えることを
知見し、本発明を完成させるに至った。
【0007】即ち、処理水の浄化工程において、メチル
フェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させ
る。処理水の浄化工程において、メチルフェノールより
なる触媒に低級アルコールもしくはアセトンのいずれか
一方もしくは両方を添加するメチルフェノールよりなる
触媒の存在下にオゾンを反応させる。処理水の浄化工程
において、塩素の存在下において処理水にオゾンを散気
するメチルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを
反応させる。また、処理水の浄化工程において、パラ−
メチルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応
させる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において添加する触媒の量
は、被処理水の状態によりその最適量が異なるが、重量
分率として約0.01ppm前後である。本発明におい
て用いられるクレゾールとしては、オルト、メタ、パラ
位のものが考えられるが、取り分けパラ位のものが好ま
しく、オゾンによる有機物の分解を促進する効果が高い
と認められた。
【0009】また、本発明において、クレゾールを被処
理水に可溶化するために、該クレゾールをアセトンとも
に、該被処理水に添加するものである。また、低級アル
コールを用いることも可能である。該低級アルコールに
は消泡作用があり、クレゾールと共にアセトンを添加す
ることも可能である。該クレゾールの添加方法としては
上記の限りではなく、該クレゾールを被処理水に可溶せ
しめ、オゾンの反応を阻害しないものであれば良く、そ
の他溶剤もしくは界面活性剤を用いることが可能であ
る。また、被処理水に界面活性剤を添加することによ
り、被処理水に散気されたオゾンを泡により保持し、被
処理水とオゾンの接触面積を拡大可能であり、これによ
り反応速度を向上することも可能である。
【0010】本発明においてクレゾールの存在が反応系
においてどのような作用をするか、その作用機構自体は
明らかでない。しかしながら、本発明においてオゾン、
もしくはオゾンより酸化力の高いヒドロキシラジカルが
生成されることにより被処理中の有機物が酸化分解され
ると推察される。オゾンの水中における自己分解反応に
おいて、図1に示すようにオゾン分子が水酸化物イオン
に反応し、超酸化水素および超酸化物イオンが生成さ
れ、該超酸化水素がオゾン分子とさらに反応することに
より、酸素とヒドロキシラジカルが生成する。これに対
して、水中にオゾンの自己分解促進物がある場合のヒド
ロキシラジカルの生成反応は、図1に示すごとく、オゾ
ン分子が自己分解促進物Xに接触することにより、ヒド
ロキシラジカルが生成するものと、前記の如く、オゾン
分子が水酸化物イオンに反応し、超酸化水素および超酸
化物イオンが生成され、該超酸化水素がオゾン分子とさ
らに反応することにより、酸素とヒドロキシラジカルが
生成する。上記ヒドロキシラジカルが被処理水中の有機
物と反応し、該被処理水中の有機物が分解されるもので
ある。
【0011】
〔実施例1〕
河川の水I、Nを採取し、河川の水I、Nおよび純水の
フェノール系物質の濃度を測定した後に、該採取した河
川の水I、Nおよび純水をそれぞれ500ミリリットル
入れ、本発明の標準試薬を添加した後にオゾンを散気し
た。標準試薬は採取した水1リットルに対して100μ
グラム添加された。この後に、該採取した河川の水およ
び下水の処理水に含まれるフェノール系物質の量を測定
した。また、上記の処理は室温で行った。河川の水Iに
おいて予め含まれているフェノール系の物質の濃度は
0.1(μg/L)であり、河川の水Nにおいて予め含
まれているフェノール系の物質の濃度は5.1(μg/
L)であった。また純水に含まれるフェノール系の物質
の濃度は0.1(μg/L)以下であった。オゾンの注
入量はそれぞれ河川の水Iに対して8.5グラム注入時
間は40分であり、注入ガス量は1NL/min、オゾ
ンの吸収量は3.9グラムである。河川の水Nに対して
6.3グラム注入時間は30分であり、注入ガス量は1
NL/min、オゾンの吸収量は3.3グラムである。
純水に対して6.0グラム注入時間は30分であり、注
入ガス量は1NL/min、オゾンの吸収量は3.0グ
ラムである。標準試薬を添加し、オゾンを散気したのち
の河川の水I、Nおよび純水においてフェノール系物質
の量を測定した結果、図3に示すごとく、河川の水I、
Nおよび純水におけるフェノール系物質の測定量はいず
れも0.1(μg/L)以下であった。
【0012】〔実施例2〕 300ミリリットルの超純水に100ミリリットルの水
道水を加え、界面活性剤の入った水性インクを滴下した
溶液を500ミリリットルのビーカーに入れ、溶液Aを
調製した。該溶液A400ミリリットル内に空気を散気
した。結果この場合には、発泡現象は生じなかった。こ
ののち、図2に示すごとく、オゾン発生機3により、溶
液Aを入れたビーカー1内にパイプ2を介してオゾンを
散気した。結果、オゾンを散気すると溶液Aにおいて発
泡現象が生じた。該発泡現象は約五分持続した。次に、
o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾールにつ
いて10μg/Lと成るようにそれぞれアセトンで溶い
た試薬を調製し、それぞれ1滴(約0.03ミリリット
ル)を前記溶液A400ミリリットルに滴下した。 o−クレゾールを添加した溶液Aにおいて発泡現象が持
続した。 m−クレゾールを添加した溶液Aにおいて発泡現象が持
続した。 p−クレゾールを添加した溶液Aにおいて発泡現象が持
続し、特に活発な発泡現象がみられた。
【0013】上記消泡作用には、水道水の残留塩素(C
l)が必要であり、塩素が無いと白色の泡で発泡現象が
持続する。塩素を入れると起泡される泡は赤色インクの
赤い色を呈した泡となり、オゾンのみでは消泡状態にな
る。クレゾールを入れると当初赤色の泡が発生するが、
その後は白色泡となり、発泡現象が持続する。
【0014】
【発明の効果】上記のごとく、本発明の方法によれば、
オゾンの分解反応において、クレゾールを添加すること
により、該オゾンの分解反応を促進し、該オゾンによる
有機物質の酸化分解反応を促進することが可能である。
即ち、クレゾールを添加し、オゾンを散気することによ
り難分解物質を分解可能である。実施例1において、試
料にクレゾールを添加し、オゾンを散気することによ
り、該試料内に含まれるフェノール系物質の濃度を低減
でき、純水にクレゾールを含む標準試薬を添加してオゾ
ンにより処理した結果フェノール系の物質の検出濃度が
0.1μg/Lであったことより、添加されたクレゾー
ル自体も該クレゾールの存在により生成されるヒドロキ
シラジカルもしくは酸素ラジカルにより酸化分解され
る。即ち、クレゾールの添加は、オゾンの分解反応を促
進するとともに、該オゾンもしくはヒドロキシラジカル
による酸化分解反応を妨げない。このため、試料中に含
まれるフェノール系の有機物を試料中にクレゾールの添
加し、オゾンを散気することにより分解除去することが
できるとともに、該クレゾールも系内に残留する可能性
が低い。また、上記の方法による有機物の分解速度をク
レゾールの添加により促進可能であるため、該オゾンに
よる難分解物質の分解方法を水処理に利用した場合、処
理水の処理速度を向上可能であり、反応槽の容量を減少
した場合においても単位時間当たりの水の処理量を効用
できるため、処理施設の敷地面積を少なくすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジカル生成反応を示す模式図である。
【図2】本発明の方法が適用される実験装置の模式図で
ある。
【図3】実施例1の実験結果を示す表である。
【符号の説明】
1 ビーカー 2 パイプ 3 オゾン発生機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 郁夫 大阪市中央区安土町1丁目3番5号 株 式会社関西総合環境センター内 (72)発明者 三浦 一宏 大阪市中央区安土町1丁目3番5号 株 式会社関西総合環境センター内 (56)参考文献 特開 平6−269651(JP,A) 特開 平6−126288(JP,A) 特開 平5−220489(JP,A) 特開2000−42575(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/78 B01J 21/00 - 38/74 C02F 1/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理水の浄化工程において、メチルフェ
    ノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させること
    を特徴とする難分解物質の分解方法。
  2. 【請求項2】 処理水の浄化工程において、メチルフェ
    ノールよりなる触媒に低級アルコールもしくはアセトン
    のいずれか一方もしくは両方を溶剤として添加するメチ
    ルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させ
    ることを特徴とする難分解物質の分解方法。
  3. 【請求項3】 処理水の浄化工程において、塩素の存在
    下において処理水にオゾンを散気するメチルフェノール
    よりなる触媒の存在下にオゾンを反応させることを特徴
    とする難分解物質の分解方法。
  4. 【請求項4】 処理水の浄化工程において、パラ−メチ
    ルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させ
    ることを特徴とする難分解物質の分解方法。
JP10302072A 1998-10-23 1998-10-23 メチルフェノールよりなる触媒の存在下にオゾンを反応させることを特徴とする難分解物質の分解方法。 Expired - Fee Related JP3138450B2 (ja)

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DE69816083T DE69816083T2 (de) 1998-10-23 1998-11-24 Verfahren zur Beschleunigung der Reaktion von Ozon und Abwasser mit Hilfe eines Katalysators
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