JP3374132B2 - ダイオキシン類無害化除去剤およびその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は焼却場や工場などから排
出される汚濁水および排ガスに含まれるダイオキシン類
を無害化除去することができる処理剤および該処理剤を
担持した濾過剤並びにそれらの使用法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、焼却施設や工場から排出される汚
濁水中のダイオキシン類や排ガス中に含まれるダイオキ
シン類は環境衛生上、重大な社会問題となっている。

【０００３】汚濁水中のダイオキシン類の処理方法とし
て、従来には大きく分けて物理化学的処理と生物処理が
ある。物理化学的処理としては、汚濁水中のダイオキシ
ン類を含んだ浮遊物質やコロイド物質を凝集剤でフロッ
クとして沈降分離し、加圧濾過を行なって水と汚泥に分
離し、その汚泥を焼却処理する方法がある。この処理法
は、１５００℃以上での高温処理が必要となるために多
大な費用が掛かる。その為に、これらの汚泥は、焼却処
理をせずに最終処分場で廃棄処分されているのが現状で
ある。

【０００４】生物処理は、自然の自浄作用や微生物の分
解能力や代謝反応を利用し、汚濁水中のダイオキシン類
を無害化除去する処理法である。この処理法は微生物へ
の酸素の供給が不可欠であるため動力費がかさみ、また
処理に時間がかかるという問題がある。

【０００５】排ガス中のダイオキシン類の除去法は、電
気集塵機および、バグフィルターの設置が、いまだに主
流であり、他にはガス化溶融炉といった新たなシステム
も登場してきている。しかしいずれもダイオキシン類の
除去率、費用の面から考えると根本的な解決に至ってい
ないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、焼却場や工場などから排出される汚濁水および排ガ
スに含まれるダイオキシン類を経済的にかつ簡単に無害
化除去することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、３価の鉄
塩、３価のアルミニウム塩、1 価のカリウム塩、硫酸ア
ルミニウムカリウム、塩化マグネシウム及び硫酸マンガ
ンを水に溶解含有させてなるダイオキシン類無害化除去
剤をダイオキシン含有の汚濁水に少量添加し攪拌するだ
けで汚濁水中のダイオキシン類を無害化除去でき、かつ
該剤を開放孔を有する多孔質無機物質に付着（担持）さ
せそして乾燥させて得られる濾過剤に、ダイオキシン類
を含んだ排ガスを通過接触させるだけで、環境基準値
（0.1 mg−TEQ/m³N)を大幅にクリアーすることを可能と
することを見出した。

【０００８】本発明で使用される３価の鉄塩として適し
ているのは、Fe₂(SO₄)₃ 、Fe(NO₃)₃、FeCl₃ 、FeBr₃ 等
の化合物である。

【０００９】本発明で使用される３価のアルミニウム塩
として適しているのは、Al₂(SO₄)₃、Al(NO₃)₃、AlC
l₃ 、AlBr₃ 等の化合物である。

【００１０】本発明で使用される１価のカリウム塩とし
て適しているのは、例えば塩化カリウム（KCl)等であ
る。

【００１１】本発明で使用される硫酸アルミニウムカリ
ウムはＫＡｌ（ＳＯ₄ ）₂ で表され、カリウムミョウバ
ンとも称される。排ガス中のダイオキシン類を無害化除
去する場合、硫酸アルミニウムカリウムのアルミン酸が
解離してイオン化し、凝集作用を発揮し、カリウム塩は
ダイオキシン類の粒子を疎水化させる作用を果たし、正
荷電が排ガス中のダイオキシン類の粒子に対して凝集剤
として作用し、その際に有機塩素化合物であるダイオキ
シン類の塩素基を分断し、解離させる。

【００１２】本発明で使用される塩化マグネシウム（Ma
Cl₂)は本剤中において凝結、凝集作用を向上させる作用
をする。

【００１３】本発明で使用される硫酸マンガンにはMnSO
₄ 、Mn₂(SO₄)₃ がある。硫酸マンガンは本剤中において
ダイオキシン類の塩素基を分断、解離する作用を助ける
作用をする。

【００１４】焼却施設や各種工場などから排出される廃
水中には、微細な粒子が浮遊しており、それ自体が電気
を帯びているため粒子同士がお互いに反発しあってお
り、これが汚濁の原因となっている。

【００１５】上記の成分のうち３価のアルミニウム塩と
３価の鉄塩と１価のカリウム塩はこの水中に浮遊してい
るダイオキシン類を含んだ粒子間に電気的に働いている
斥力を減じファンデルワールス力による粒子間の相互引
力を強力にし、フロックとして、沈降分離させる作用を
果たし、１価のカリウム塩は凝集沈降した粒子を疎水化
させる働きをする。硫酸アルミニウムカリウムは、汚濁
水に添加することにより、アルミン酸が解離してイオン
化し、浮遊粒子に対して凝集作用を果たす。

【００１６】汚濁水中での本発明のダイオキシン類無害
化除去剤は、イオン価の異なる物質を配合し、各成分に
とって溶媒である水に一度に、または段階的に添加して
行なう。溶解の容易さ及び製造された剤の取扱の容易さ
から溶液全体を基準として２５重量％まで、特に好まし
くは５〜１０重量％の濃度で製造するのが好ましい。

【００１７】本発明の剤を汚泥水中のダイオキシンの無
害化除去に使用する場合には、必要に応じてキトサン等
のカリオン系高分子凝集剤、アルギン酸またはナトリウ
ム塩等のアニオン系高分子凝集剤、ｐＨ調整剤を助剤と
して添加してもよい。これらのカチオン−及びアニオン
系高分子凝集剤は、本発明の主成分である金属塩に反応
し難い浮遊粒子をこれらの剤の長い鎖状の分子が捕らえ
結合、凝集する働きをするため助剤として使用すること
ができる。ｐＨ調整剤は、汚濁水中の溶在物質を水酸化
物や硫化物として析出させ、フロックとして沈降分離さ
せる働きをするため、本発明の剤との反応をより円滑に
行なわせるために使用するものである。

【００１８】本発明の剤による汚濁水中のダイオキシン
類の無害化除去のメカニズムは明確にはわかっていない
が、本剤を汚濁水に添加、攪拌し、汚濁水中の浮遊粒子
を電気的に反応させ、粒子間のファンデルワールス力に
よる引力を強化することによって凝集結合させる過程で
ダイオキシン類の塩素基を分断、解離し、無害な類似塩
素化合物に変化させると考えられる。

【００１９】排ガス中のダイオキシンを無害化除去する
際に使用する、本剤を付着させる開放孔を有する多孔質
無機物質は、本剤の主成分である上記の各種塩が多孔質
無機物質の多孔質内を含めた表面に多量に付着し得るも
のであればよく、例えばゼオライト、セピオライト等の
鉱物、活性炭、活性アルミナ、活性白土、多孔質セラミ
ックス、珪藻土を１０００℃以上の高温で焼成して得ら
れる多孔質ソフトセラミックス等がある。この内、安価
で、かつ著しく多孔質である点から多孔質セラミックス
または活性炭が特に有利である。

【００２０】ガス体のための本発明のダイオキシン無害
化濾過剤は、上述の通り上記の各塩を配合し、各塩にと
って溶媒である水に溶解可能な濃度で溶解配合し、これ
を多孔質物質に含浸、乾燥させることによって製造され
る。溶解は、水に一度にまたは段階的に添加して行な
う。溶解の容易さ及び取扱の容易さから、溶液全体を基
準として２５重量％まで、特に好ましくは、５〜１０重
量％の濃度の水溶液を製造するのが好ましい。この水溶
液を開放孔多孔質の無機物質に付着（担持）させて得ら
れた物質をフィルター状として、ガス体をこれに通気さ
せた場合に、含まれるダイオキシン類が除去される。本
発明の濾過剤によるダイオキシン無害化除去の理論は明
確にはわかっていないが、以下のような過程で無害化除
去されるていると考えられる。

【００２１】ガス体のダイオキシン類をフィルターに通
過させた時に正電荷を帯びたフィルターに付着している
無機金属塩が負電荷をおびたダイオキシン類の微粒子と
電気的に結合することにより、お互いが電気的に中和し
て電荷を失い、ファンデルワールスによる粒子間の引力
が強化され、ダイオキシン類の微粒子が物理的に無機金
属塩に吸着される。そして該無機金属塩による触媒作用
により有機塩素化合物であるダイオキシン類の塩素基を
分断し、解離し無害化な類似塩素化合物に変化させるも
のと考えられる。

【００２２】ガス体のダイオキシン類を無害化除去する
場合に使用される本発明の濾過剤は、該濾過剤を実際に
使用する際に、増量剤として多孔質無機物質、例えばゼ
オライト、セピオライト等の鉱物、活性炭、活性アルミ
ナ、活性白土、多孔質セラミックス、多孔質ソフトセラ
ミックス等と混合して使用してもよい。この多孔質無機
物質の使用量は使用目的およびダイオキシン類の濃度お
よび規模に応じて変更することができる。

【００２３】以下に本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、本発明は実施例に限定されない。

【００２４】

【実施例】実施例１：処理剤の製造 水１Ｌに対して下記の通りの各成分を配合し、攪拌して
処理剤水溶液を得る： Fe₂(SO₄)₃ ２９ｇ Al₂(SO₄)₃ ３５ｇ KCl １１ｇ KAl(SO₄)₂ １５ｇ MgCl₂ １０ｇ MnSO₄ １０ｇ実施例２： 処理剤の製造 水１Ｌに対して下記の通りの各成分を配合し、攪拌して
処理剤水溶液を得る： Fe₂(SO₄)₃ ４２ｇ Al₂(SO₄)₃ ４５ｇ KCl ３５ｇ KAl(SO₄)₂ １０ｇ MgCl₂ ３５ｇ MnSO₄ １０ｇ実施例３： 汚濁水中のダイオキシン類無害化除去処理：
ダイオキシン類の濃度が５００ng−TEQ(毒性当量）／L
の汚濁水を検体としてビーカーに採取し、実施例１で製
造された１５〜２１mLの処理剤を添加、攪拌した。さら
に助剤として4 g のキトサンを、次いで5gのアルギン酸
を添加し、攪拌し汚濁水中のダイオキシン類の無害化除
去を行なった。

【００２５】その結果ダイオキシン類の濃度が５００ng
−TEQ(毒性当量：2,3,7,8 −テトラクロロジベンゾ−ｐ
−ジオキシンを毒性当量１とする）／Ｌの高濃度で含有
していた汚濁水を以下のデータが示す通り無害化除去す
ることに成功した。処理後のダイオキシン類濃度の分析
は、水と、凝集沈降処理した微粒子残さの両方について
行なった。結果データを以下に示す。

【００２６】 注：毒性当量は2,3,7,8-T₄CDD 毒性当量(ng-TEQ/L)であり、 毒性等価係数はInternational-TFT を適用した。

【００２７】 以上の結果が示す通り、本発明の剤は汚泥水中のダイオ
キシン類を無害化除去するのに非常に有効である。

【００２８】実施例４：汚濁水中のダイオキシン類無害
化除去処理：表２に記載のダイオキシン類濃度を有する
汚濁水（処理前の水）を、実施例１に記載した処理剤を
使用して実施例３と同様に無害化処理した。処理結果を
「処理後の水」として表２に掲載した。

【００２９】 注：毒性当量は2,3,7,8-T₄CDD 毒性当量(ng-TEQ/L)であり、 毒性等価係数はInternational-TFT を適用した。

【００３０】 実施例５：濾過剤の製造 珪藻土１０ｋｇを約１４００℃で電気炉で焼成してソフ
トセラミックを得る。これの５００ｇに、実施例２で製
造された処理剤２５０ｇを含浸させ乾燥する。５２０ｇ
の嵩密度０．３３〜０．３２ｇ／ｍＬの濾過剤を得る。

【００３１】実施例６：ガス体のダイオキシン類の無害
化除去処理：千葉県千葉市のＳ焼却炉場（日量４５０ｔ
処理）から排出される排ガス中のダイオキシン類を、除
去するために煙道を通過してきた排ガスをブロアーで吸
引し、実施例５の方法で製造された濾過剤を５ｍ³ 充填
したフィルター層に送り込み、通過、接触させた。その
結果、以下のデータが示す通り、基準値の０．１ｎｇ／
ｍ³ を大幅にクリアーした。除去処理前後の比較データ
を以下に示す。

【００３２】 注：定量下限値：毒性当量は2,3,7,8-T₄CDD 毒性当量(ng-TEQ/L)であり、 毒性等価係数はInternational-TFT を適用した。

【００３３】 ４、5 塩素化物 0.008 ng/m³ ６、7 塩素化物 0.02 ng/m³ 8 塩素化物 0.04 ng/m³ 以上の結果から判る通り、本発明のダイオキシン無害化
除去剤は該ガス中のダイオキシン類に対して触媒として
作用して無害な類似塩素化合物とする。

【００３４】略字の説明： T₄CDDs：テトラクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン類 P₅CDDs：ペンタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン類 H₆CDDs：ヘキサクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン類 H₇CDDs：ヘプタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン類 O₈CDD ：オクタクロロジベンゾ−ｐ−ジオキシン T₄CDFs：テトラクロロジベンゾフラン類 P₅CDFs：ペンタクロロジベンゾフラン類 H₆CDFs：ヘキサクロロジベンゾフラン類 H₇CDFs：ヘプタクロロジベンゾフラン類 O₈CDF ：オクタクロロジベンゾフラン

【００３５】

【発明の効果】本発明のダイオキシン無害化除去剤は、
焼却施設をはじめとするあらゆる産業分野で発生するダ
イオキシン含有の廃水および排ガスのダイオキシン類を
経済的にかつ簡単に無害化除去するのに非常に有効であ
り、産業界に多大な貢献をするものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−253748（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−229532（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−305300（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−47245（ＪＰ，Ａ) 特開2000−237800（ＪＰ，Ａ) 特開2001−294846（ＪＰ，Ａ) 特開2002−166253（ＪＰ，Ａ) 特開2001−247841（ＪＰ，Ａ) 特開2001−104963（ＪＰ，Ａ) 特開2000−350974（ＪＰ，Ａ) 特開2000−167406（ＪＰ，Ａ) 特開2000−140627（ＪＰ，Ａ) 特開2000−135439（ＪＰ，Ａ) 特開2000−135432（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−293225（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−207300（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−92140（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−272440（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−99677（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−34680（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 21/01 B01D 53/70 C02F 1/52 C07D 319/24 C09K 3/00 B09B 3/00 A62D 3/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３価の鉄塩、３価のアルミニウム塩、1
   価のカリウム塩、硫酸アルミニウムカリウム、塩化マグ
   ネシウム及び硫酸マンガンを水に溶解含有させてなるダ
   イオキシン類無害化除去剤。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイオキシン無害化除
   去剤をダイオキシン類に汚染された汚濁水に少量添加
   し、攪拌することを特徴とする、ダイオキシン類の無害
   化除去方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のダイオキシン無害化除
   去剤を、開放孔を有する多孔質無機物質に付着させそし
   て乾燥させて得られるダイオキシン類無害化濾過剤。
4. 【請求項４】 多孔質無機物質が珪藻土を１０００℃以
   上の高温で焼成することによって得られるソフトセラミ
   ック、または活性炭である請求項３に記載の濾過剤。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の濾過剤をガス
   体のダイオキシン類の無害化に使用する方法。