JP3624154B2 - 汚染物質の分解方法及びそれに用いる分解装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体状ハロゲン化脂肪族化合物などの汚染物質の分解方法及びそれに用いる分解装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年までの産業技術の発展に伴いハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（例えば塩素化エチレン、塩素化メタン等）が膨大に使用され、その廃棄処理は深刻な問題となってきている。また、使用済みのこれらの気体が、自然環境を汚染するなどの環境問題がおこっており、その解決に多大な努力が払われている。
【０００３】
上記の如き問題に解決を与えるべき装置例として、塩素ガスを含む気体と分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物とを混合せしめ、該混合気体に対して光照射する気体状ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物の分解装置が提案されている（例えば、ＥＰ１０１０４５３Ａ１）。ここでは、塩素ガスを含む気体を得る簡便で安全な手段として、塩素を含む溶液から発生する塩素ガスを用いている。
【０００４】
図１はその一態様の概略図であり、１１は塩素ガスを含む空気の発生手段であり、塩素溶液を含む水槽１２と該溶液に空気を吹き込むパイプ１３及び空気の量を調整するためのバルブ１４を備えている。そして塩素溶液中を通過した空気は塩素ガスを含んだ空気となり、反応槽５に導かれる。１は分解対象ガスを供給する装置であり、反応槽５に導かれ、反応槽５において塩素ガスを含んだ空気と混合され、４の光照射手段によって混合気体に光を所定の時間照射し、分解対象ガスは分解される。分解されたガスは排気管６から排出される。
【０００５】
水槽１２中に入れる塩素溶液としては、水素イオン濃度（ｐＨ値）１〜４及び塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／ｌなる特性を有する溶液等が用いられる。この様な溶液は例えば、水に次亜塩素酸塩（次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カリウム）を溶解させることで得られる。またこの溶液に無機酸等を含ませた場合効率良く塩素ガスを発生させることができる。
【０００６】
また電解質を含む水中に一対の電極を入れ、その間に電位をかけることによって、陽極近傍に上記した性情を示す溶液を生成させることができる。このような電解により生成する水は電解水、機能水などと呼ばれ、その生成装置は殺菌用途等で市販されている。図２に示すように、電解装置２２からなる機能水生成装置２１によって陽極２３側に形成される機能水を、所望の流量で連続的に塩素ガス発生槽１１にポンプ２５及びパイプ２６を介して供給される。図中、２４は陰極であり、２７は陽極側、陰極側を隔てる隔壁である。通気をおこなう気体は供給管１３及びポンプ１４を介して所望の流量で連続的に塩素発生槽１１に供給される。その結果、塩素ガスを含む気体が排出管３から排出される。この塩素を含むガスは反応槽５に導入し、後は上記した方法により分解対象化合物が分解される。また処理で使われた機能水は分解処理槽１１からタンク８に排出される。この様に塩素溶液中に空気を通して塩素ガスを含む空気を生成する方法は、塩素ボンベ等を用意する必要がなく、塩素を安全、簡易、且つ安定して供給することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の気体状ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物分解装置は、以下のような不都合が生じる可能性があった。即ち、分解装置では、光照射下で塩素を含む水等から供給された塩素ガス及び分解対象物質である気体状ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物を混合せしめることによって分解反応を開始させるようにしていた。
ところが、分解対象物質が反応容器内に導入され、分解反応が生じる以前に未分解の状態でそのまま分解対象物質が排出され場合には、それを処理する特別な操作が必要となる。あるいは、誤動作により汚染物質が環境中に放出される可能性があった。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決することができる汚染物質の分解方法及びそのための装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる汚染物質の分解方法は、反応容器内に設けられた気相反応領域に、分解対象物質である汚染物質と、該汚染物質の光照射下での分解のための物質とを導入し、光照射下でこれらを接触させて該汚染物質を分解処理する汚染物質の分解方法であって、
前記気相反応領域に汚染物質を導入する工程と、
前記気相反応領域に該汚染物質の光照射下での分解のための物質を導入する工程と、
前記汚染物質と前記分解のための物質とが導入された気相反応領域に光を照射して該汚染物質の分解処理を行なう工程と、
を有し、
該分解処理の開始のための工程が、前記気相反応領域への分解のための物質の導入、前記気相反応領域への光照射及び前記気相反応領域への汚染物質の導入を、この順で開始させる工程を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明にかかる汚染物質の分解装置は、気相反応領域を構成する反応容器と、該反応領域内に汚染物質を導入するための汚染物質導入手段と、該反応領域内に該汚染物質の光照射下での分解のための物質を導入する分解処理用物質導入手段と、該反応領域に光を照射するための光照射手段とを有する該汚染物質分解処理用の装置であって、
前記汚染物質導入手段、前記分解処理用物質導入手段及び前記光照射手段を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記気相反応領域中での分解処理の開始指示の入力手段と、該入力手段によって入力された分解処理の開始指示に従って、前記分解処理用物質導入手段、前記光照射手段及び前記汚染物質導入手段の動作をこの順に開始させる制御系を有することを特徴とするものである。
本発明においては、機能水として、電解質を含む水の電気分解により陽極近傍に生成する酸性水、あるいは酸性水と陰極近傍に生成するアルカリ性水との混合水が利用でき、その混合水としては、酸性水とアルカリ性水とを１：１以下の割合で混合したものが利用できる。また、機能水としては、水素イオン濃度（ｐＨ値）１〜４、酸化還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）８００〜１５００ｍＶ、及び塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／Ｌのものが、あるいは、水素イオン濃度（ｐＨ値）４〜１０、酸化還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）３００〜１１００ｍＶ、及び塩素濃度が２〜１００ｍｇ／Ｌであるものが利用できる。また、次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カリウムの少なくも一方などの次亜塩素酸塩を用いて機能水を調製することもできる。
また、光照射手段から照射する光の照射量は、１０μＷ／ｃｍ ^２ 〜１０ｍＷ／ｃｍ ^２ あるいは５０μＷ／ｃｍ ^２ 〜５ｍＷ／ｃｍ ^２ とすることができる。
また、本発明における分解対象としての汚染物質にはハロゲン化脂肪族炭化水素化合物、例えば、塩素原子で置換されている脂肪族炭化水素化合物がある。このハロゲン化脂肪族炭化水素化合物としては、トリクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、クロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロ ロエチレン、トリクロロメタン（クロロホルム）及びジクロロメタンの中の少なくとも一つが挙げられる。
【００１１】
本発明によれば、分解処理の開始時における各動作の開始順を上記の特定された順番としたことで、分解反応の開始から初期段階における汚染物質の気相反応領域からの排出という問題が解消され、気相反応領域がら未分解の汚染物質が分解反応開始時に排出された場合に必要とされる操作を省略してより効率的な分解処理を行なうことが可能となる。更に、この開始順をコンピュータ上で予め設定されたプログラムに従って実行することで、誤動作を行なう可能性を排除して装置の安全管理を確実に行なうことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、分解対象の汚染物質としてハロゲン化脂肪族炭化水素化合物を、汚染物質の分解のための物質として塩素を用いる場合を例として、本発明について図面を参照して説明する。なお、ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物と塩素と組合せと同様の分解処理が可能である物質の組合せを本発明に係る分解処理方法及びそのための装置に適用することができる。
【００１３】
（実施態様例１）
本発明に係る分解装置の一実施態様の基本構成について図３に基づき以下に説明する。図３に於いて、５は気相反応領域を有する反応容器からなる反応槽であり、塩素ガス発生槽１１からの塩素を含む空気と分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物とを混合して収納する容器であり、反応槽５内に光照射がおこなわれる。分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物は分解対象物質供給手段１から供給される。
【００１４】
分解対象物質の供給は分解対象物質の供給を制御する手段３４によって制御される。塩素を含む水（機能水）は所望の流量で連続的に、機能水貯溜領域を有する貯溜槽でもある塩素ガス発生槽１１にパイプ２６を介して機能水の供給を制御する手段３１（バルブ）によって供給される。塩素を含む水は２１の機能水生成装置で作成される。通気をおこなう気体は供給管１３及び通気を制御する手段３２（バルブ）を介して所望の流量で連続的に塩素発生槽１１に供給する。その結果、塩素ガスを含む気体が排出管３から排出される。この塩素を含むガスは反応槽５に導入され、分解対象物質と混合後、４の光を照射する手段によって反応槽５内に光照射がおこなわれ分解対象化合物が分解される。光を照射する手段４の光の照射は光の照射を制御する手段３３によって制御される。
【００１５】
３１の機能水の供給を制御する手段は、開始信号を得ることにより機能水の供給を開始する。３２の通気を制御する手段は、通気の開始信号を待ち、通気を開始するものである。３３の光の照射を制御する手段は、照射の開始信号を待ち、照射を開始するものである。３４は分解対象となるガスの供給を制御する手段（バルブ）で、分解対象となるガスの供給の開始は、開始信号を受けることにより供給がおこなわれる。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。３６は光量の検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。
【００１６】
４０は制御手段としてのコンピュータを構成するＣＰＵ若しくはエレクトリックボードで、３５、３６等からの信号を受け予め定められたプログラムに従った手順に基づいて３１，３２，３３，３４の運転開始の制御をおこなう。
【００１７】
次に、この基本構成によって得られる作用を説明する。
【００１８】
先ず、メインスイッチがｏｎとなることで本分解装置の稼動が開始する。即ち、メインスイッチがｏｎ状態となった情報を受け、分解処理開始の指示が入力手段によりＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０に入力される。そして、そこから３１の機能水の供給を制御する手段に開始信号が送られ、１１への機能水の供給が開始する。機能水供給のステップの後、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から３２の通気を制御する手段に開始信号が送られ、塩素ガス発生槽１１への通気がおこなわれる。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から、３３の光の照射を制御する手段に信号が送られ光が照射される。
【００１９】
次に、光量の検知手段３６によって、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボードから、３４の分解対象となるガスの供給を制御する手段にガスの供給の開始を指示する開始信号を送られ分解対象となるガスの供給がおこなわれる
以上のステップを踏むことで、未反応な分解対象ガスが排出管６からそのまま排出されることがなくなる。図４に以上の処理の流れを示す。
【００２０】
なお、機能水からの塩素の供給が所定値に達しているかどうか、あるいは光照射手段からの光量が所定値以上かどうかを判定して、所定値を達成できていない場合にアラームによる警告を行なうようにしてもよい。このようなアラーム機能を組み込んだ場合における処理の流れを図５に示す。
【００２１】
また、汚染物質の供給は、バルブ３４を開く動作をＣＰＵまたはエレクトリックボードから指示することで開始されるが、機能水の供給開始、通気の開始又は光照射の開始の動作時に、バルブ３４が「閉」の状態にあることを連続的または所定の時間的間隔を持って定期的にチェックして、「開」状態となっている場合には、アラームが作動してバルブ３４を閉じる指示を行なうとともに、各動作を一旦停止し、必要な処理を行なう動作をプログラムに追加することもできる。
【００２２】
（実施態様例２）
実施形態例１では、分解対象となるガスの供給と塩素を含む水（機能水）への通気をそれぞれ別におこなったが本実施形態例では、分解対象となるガスで機能水への通気をおこなっている。
【００２３】
即ち、図６に於いて、５は反応槽であり、反応槽の下部には機能水が貯留されており、反応槽５の上部である気相部において、塩素を含む空気と分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物とを混合される。反応槽５内には４の光照射手段で光照射がおこなわれる。
【００２４】
分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物は分解対象物質供給手段１から供給される。機能水は所望の流量で連続的に反応槽５の下部にパイプ２６を介して機能水の供給を制御する手段３１によって供給される。機能水は２１の機能水生成装置で作成される。通気をおこなう気体は分解対象である気体状ハロゲン化脂肪族化合物を含み、供給管１３及び通気を制御する手段３２を介して所望の流量で連続的に反応槽５の下部に供給する。その結果、塩素ガスを含む気体と分解対象である気体状ハロゲン化脂肪族化合物を含む混合気体が反応槽５の上部である気相部に排出される。４の光を照射する手段によって反応槽５内の混合ガスに光照射がおこなわれ分解対象化合物が分解される。光を照射する手段４の光の照射は光の照射を制御する手段３３によって制御される。ここで３７は反応槽５の下部に通気する気体が分解対象物質を含む気体か、通常の空気かを選択する電磁弁である。
【００２５】
３１の機能水の供給を制御する手段は、開始信号を得ることにより機能水の供給を開始するものである。３２の通気を制御する手段は、通気の開始信号を待ち、通気を開始するものである。３３の光の照射を制御する手段は、照射の開始信号を待ち、照射を開始するものである。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。３６は光量の検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。３７の電磁弁は反応槽５の下部に通気する気体を選択するもので、選択を指示する信号によって供給元が選ばれる。
【００２６】
４０は実施態様例１と同様のＣＰＵ若しくはエレクトリックボードで、３５、３６等からの信号を受け予め定められた手順に従い３１，３２，３３，の運転開始の制御、３７の選択の制御をおこなう。
【００２７】
次に、この基本構成によって得られる作用を説明する。
【００２８】
先ず、メインスイッチがｏｎとなることで本分解装置の稼動が開始する。即ち、メインスイッチがｏｎ状態となった情報を受け、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から３１の機能水の供給を制御する手段に開始信号が送られ、反応槽５の下部への機能水の供給が開始する。機能水供給のステップの後、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から３７の電磁弁に信号が送られ、通気気体として空気が選ばれる。３２の通気を制御する手段に開始信号が送られ、反応槽５の下部への機能水への通気がおこなわれる。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から、３３の光の照射を制御する手段に信号が送られ光が照射される。
【００２９】
次に、光量の検知手段３６によって、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボードから、３７の電磁弁に信号が送られ、通気気体として分解対象となるガスが選ばれる。このとき３２の通気を制御する手段に信号が送られており分解対象となるガスの供給がおこなわれる
以上のステップを踏むことで、未反応な分解対象ガスが排出管６からそのまま排出されることがなくなる。図７に以上の処理の流れを示す。
【００３０】
（実施態様例３）
上記の実施形態例１及び２では、塩素を含むガスの発生方法として塩素を含む水に通気を行っていたが本実施形態例では、塩素を含む水を小粒化して塩素を含むガスの発生を促進し気液の接触効率を高め分解反応を行っている。
【００３１】
即ち、図８に於いて、５は反応槽であり、反応槽５の上部には塩素を含む水を小粒化して噴出するノズル２が備え付けられている。機能水は所望の流量で連続的に反応槽５のノズル２を介して機能水の供給を制御する手段３１によって供給される。反応槽５の下部からは１の分解対象物質供給手段から分解対象物質が供給される。反応槽５内で、機能水から発生した塩素を含む空気と分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物とを混合される。また機能水と分解されるべき気体状ハロゲン化脂肪族化合物が接触する。反応槽５内には４の光照射手段で光照射がおこなわれる。
【００３２】
光を照射する手段４の光の照射は光の照射を制御する手段３３によって制御される。３１の機能水の供給を制御する手段は、開始信号を得ることにより機能水の供給を開始するものである。３３の光の照射を制御する手段は、照射の開始信号を待ち、照射を開始するものである。３４は分解対象となるガスの供給を制御する手段で、分解対象となるガスの供給の開始は、開始信号を受けることにより供給がおこなわれる。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。３６は光量の検知手段であり、検知データに基づいて、作業の進行を制御することも可能である。
【００３３】
４０は実施態様例１と同様のＣＰＵ若しくはエレクトリックボードで、３５、３６等からの信号を受け予め定められた手順に従い３１，３３，３４，の運転開始の制御をおこなう。
【００３４】
次に、この基本構成によって得られる作用を説明する。
【００３５】
先ず、メインスイッチがｏｎとなることで本分解装置の稼動が開始する。
【００３６】
即ち、メインスイッチがｏｎ状態となった情報を受け、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から３１の機能水の供給を制御する手段に開始信号が送られ、反応槽５へ機能水の供給が開始する。機能水はノズル２で小粒化し反応槽５内へ噴出される。３５は塩素濃度検知手段であり、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０から、３３の光の照射を制御する手段に信号が送られ光が照射される。
【００３７】
次に、光量の検知手段３６によって、検知データが所定の値となったことをＣＰＵ若しくはエレクトリックボード４０が確認し、ＣＰＵ若しくはエレクトリックボードから、３４の分解対象となるガスの供給を制御する手段に信号が送られ、分解対象となるガスの供給がおこなわれる
以上のステップを踏むことで、未反応な分解対象ガスが排出管６からそのまま排出されることがなくなる。図９に以上の処理の流れを示す。
【００３８】
上記実施形態例１〜３では分解に必要な塩素を含む空気の発生の後、光の照射を開始しているが、光の照射の後に分解に必要な塩素を含む空気の発生をおこなう手順でも良い。しかし、この手順においても汚染物質の供給及びその選択は、必要な塩素を含む空気の発生の後おこなう。
【００３９】
以下、本発明における分解処理及びその装置に適用される物質などについて説明する。
【００４０】
（機能水について）
本発明に用いることのできる塩素溶液としての機能水は、例えば水素イオン濃度（ｐＨ値）が１以上４以下、好ましくは２以上３以下、残留塩素濃度が５ｍｇ／Ｌ以上 ３００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは ３０ｍｇ／Ｌ以上 １２０ｍｇ／Ｌ以下の性状をもつと良い。
【００４１】
電解質（例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウムなど）を原水に溶解し、この水を一対の電極を有する水槽内で電気分解を行なうことによって、陽極側より上記の如きの性状の機能水を得ることができる。電解前の原水中の電解質の濃度は例えば塩化ナトリウムでは ２０ｍｇ／Ｌ〜２０００ｍｇ／Ｌが望ましく、より好ましくは ２００ｍｇ／Ｌ以上 １０００ｍｇ／Ｌ以下とするのがよい。また、このとき一対の電極間に図２、３及び５に示す隔膜２７を配置した場合、陽極近傍に生成される酸性の水と陰極近傍にて生成するアルカリ性の水との混合を防ぐことができる。
【００４２】
隔膜としては例えばイオン交換膜等が好適に用いられる。そしてこのような機能水を得る手段としては、市販の強酸性電解水生成器（例えば、商品名：オアシスバイオハーフ；旭硝子エンジニアリング（株）社製、商品名：強電解水生成器（Ｍｏｄｅｌ ＦＷ−２００；アマノ（株）社製等）を利用することができる。
【００４３】
この溶液は、電解水、電解機能水、機能水等と呼ばれ、除菌目的で使用されている。
【００４４】
上記の特性を有する塩素溶液すなわち機能水は、次亜塩素酸などを用いて試薬から調製することも可能である。例えば、塩酸 ０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．１ｍｏｌ／Ｌ、塩化ナトリウム ０．００５ｍｏｌ／Ｌ〜０．０２ｍｏｌ／Ｌ、及び次亜塩素酸ナトリウム ０．０００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．０１ｍｏｌ／Ｌとすることにより得ることができる。
【００４５】
また、塩酸と次亜塩素酸塩でｐＨが４．０以下で塩素濃度が２ｍｇ／Ｌ以上の ２０００ｍｇ／Ｌの機能水を調製することもできる。例えば、塩酸 ０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．１ｍｏｌ／Ｌ及び次亜塩素酸ナトリウム ０．０００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．０１ｍｏｌ／Ｌとすることにより得ることができる。
【００４６】
上記の塩酸の代りに他の無機酸または有機酸を使用することができる。無機酸としては例えば、フッ酸、硫酸、リン酸、ホウ酸などが、有機酸としては酢酸、ぎ酸、りんご酸、クエン酸、シュウ酸などが利用できる。また、弱酸性水粉末生成剤（例えば、商品名キノーサン２１Ｘ（クリーンケミカル株式会社製））として市販されているＮ_３Ｃ_３Ｏ_３ＮａＣｌ_２等を用いても機能水を製造することができる。
【００４７】
ここで機能水調製に用いる原水としては水道水、河川水、海水等が挙げられる。これらの水のｐＨは通常６〜８の間にあり、塩素濃度は最大でも１ｍｇ／Ｌ 未満であり、このような原水は当然のことながら上記したような有機塩素化合物の分解能は有さない。
【００４８】
（塩素ガスの濃度及び塩素ガス発生手段）
上記の塩素溶液すなわち機能水から分解に必要な光照射下で分解対象物質としての汚染物質を分解するために利用される物質である塩素ガスを発生させることが可能である。塩素ガスを含む気体として、例えば機能水に空気を通すことによって得られる塩素ガスを含有する空気を用いることもできる。これと汚染物質を混合し光照射を行なうことで汚染物質を分解することができる。
【００４９】
また、機能水に空気を通すかわりに汚染物質を含む空気を通すことで、汚染物質と塩素ガスとを含む気体を得ても良い。この場合は比較的高濃度の塩素を含む気体を得ることができる。
【００５０】
そして、汚染物質と塩素を含む気体中における塩素ガスの初期濃度は、２０ｐｐｍＶ〜５００ｐｐｍＶ以下となるように調整することが好ましく、汚染物質濃度によって異なるが、気体中の塩素ガス濃度を、特には ５０ｐｐｍＶから ２００ｐｐｍＶとした場合、汚染物質の分解効率は特に顕著なものとなる。
【００５１】
このような塩素ガスの生成・供給には、上述したような電気分解による方法、薬品の調合による方法が利用できるが、塩素ボンベ、カートリッジ等を用いてこれを希釈して、直接的に所望の濃度の塩素ガスを得ても良い。すなわち、上記の混合気体中の塩素濃度の濃度範囲が実現され得るのなら、そのための方法は状況に応じて最適なものを選択することができる。
【００５２】
（機能水に通気する手段）
機能水に汚染物質を含む気体及び／または曝気用の気体を通気する場合、散気装置（バブラ）を用いることができる。散気装置は、液体に気体を吹き込むために用いられる通常の装置でかまわないが、気泡の大きさが塩素の気散に十分な表面積になるように選定されることが望ましい。
【００５３】
また、散気装置の材質は、機能水の成分と反応しない素材が選定されていることが望ましい。例えば、焼結ガラス、多孔質セラミックス、焼結ＳＵＳ３１６、繊維状のＳＵＳ３１６ で織った網等で作られた多孔質散気板や、ガラスまたはＳＵＳ３１６ 等のパイプで作られたスパージャーなどを用いることができる。
【００５４】
曝気の速さ、機能水の供給スピードなど様々な因子があるが、塩素を含む空気の生成と分解反応の領域（反応領域）が一体化している場合には、処理槽における液相の比率を５％〜３０％望ましくは１０％から２０％にすると良い。また一体化されていない場合においても塩素を含む空気を発生させる槽の容積と分解反応を行なう槽の容積の比率は概ね１：２〜１：９が望ましい。
【００５５】
（機能水の反応領域への供給手段）
図８に示すような構成、すなわち気相反応領域中に直接機能水を供給して気相反応領域を構成する気相にこれを接触させて機能水から塩素を気相に導入する構成を用いる場合には、機能水小滴化して気相反応領域に供給する方法を用いることができる。その際に用いる小滴化のための装置としては種々の構成のものを用いることができるが、加熱蒸気式、噴霧式、シャワー状の噴霧ノズルによる方式、超音波式などによる小滴化手段を用いることができる。
【００５６】
小滴化した場合における液滴の直径は１ｍｍ以下、好ましくは１０^−５〜１０^−１ｍｍ程度の範囲とすることができる。また、液滴が効果的に気相反応領域に留まって塩素を気相に取り込ませる上では、気相反応領域中に充填材を充填することもできる。機能水の小滴化処理における温度には特に制限はないが、４〜５０℃、好ましくは１０〜４０℃の範囲とすることができる。
【００５７】
（分解対象物質）
ここで分解対象となる汚染物質は、光照射下で分解のために利用される物質の作用によって分解反応が始動するもので、例えば、上述したように分解に利用される物質として塩素を用いる場合には、有機塩素化合物、なかでもハロゲン化脂肪族炭化水素化合物を分解対象物質とすることができる。ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物の具体例としては、例えば、塩素化エチレン、塩素化メタン等が挙げられる。具体的には塩素化エチレンとしては、エチレンの１〜４塩素置換体、即ちクロロエチレン、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）が挙げられる。更にジクロロエチレンとしては、例えば１，１−ジクロロエチレン（塩化ビニリデン）、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレンを挙げることができる。また塩素化メタンとしては、メタンの塩素置換体、例えばクロロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン等が挙げられる。
【００５８】
分解対象とする有機塩素化合物を含有する汚染物質には特に制限はなく、塗装工場やドライクリーニング工場の排水、排ガス、上記汚染物質で汚染された土壌や地下水の浄化に適用することができる。例えば、エアーストリッピングの際に発生するガスや汚染された土壌からの真空抽出ガス等に含まれる汚染物質の除去に本発明を用いることができる。
【００５９】
（光照射手段）
本発明に用いることのできる光照射手段としては、例えば、波長 ３００〜５００ｎｍの光が好ましく、３５０〜４５０ｎｍの光を用いるのがより好ましい。また塩素ガスと分解対象物に対する光照射強度としては、例えば波長３６０ｎｍ近辺にピークを持つ光源では数百μＷ／ｃｍ^２（３００ｎｍ〜４００ｎｍ間を測定）の強度で実用上十分の分解が進む。
【００６０】
本発明では光として人体に影響の大きい２５０ｎｍ付近若しくはそれ以下の波長の紫外光を用いる必要が全くないため反応槽としてガラスやプラスティック等の使用が可能である。
【００６１】
そしてこの様な光の光源としては自然光（例えば、太陽光等）または人工光（水銀ランプ、ブラックライト、カラー蛍光ランプ、短波長（５００ｎｍ以下）発光ダイオード等、）を用いることができる。
【００６２】
（分解反応機構）
本発明者らは塩素ガスの存在下で光照射すると有機塩素化合物の分解が進むことを既に見出しているが、その反応機構については不明の部分が多かった。しかし、塩素が特定範囲の波長の光を受けると解離してラジカルを生じることが既に知られている。本発明においても光照射により塩素ラジカルが発生し、分解対象物質と反応することでその結合を切断していると考えられる。
【００６３】
また、本願発明の反応では酸素が必須であるが、これは塩素と水の分解により生じる酸素ラジカルや空気中の通常の酸素の存在があれば十分である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、分解処理の開始時における各動作の開始順を上記の特定された順番としたことで、分解反応の開始から初期段階における汚染物質の気相反応領域からの排出という問題が解消され、気相反応領域がら未分解の汚染物質が分解反応開始時に排出された場合に必要とされる操作を省略してより効率的な分解処理を行なうことが可能となる。更に、この開始順をコンピュータ上で予め設定されたプログラムに従って実行することで、誤動作を行なう可能性を排除して装置の安全管理を確実に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の汚染物質の分解装置の構成を示す図である。
【図２】従来の汚染物質の分解装置の一態様の構成を示す図である。
【図３】本発明にかかる汚染物質の分解装置の一態様の構成を示す図である。
【図４】図３に示す装置における各手段の動作を示すブロック図である。
【図５】図３に示す装置における各手段の動作の他の態様を示すブロック図である。
【図６】本発明にかかる汚染物質の分解装置の一態様の構成を示す図である。
【図７】図６に示す装置での各手段の動作を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる汚染物質の分解装置の一態様の構成を示す図である。
【図９】図８に示す装置での各手段の動作を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 分解対象ガス供給装置
２ ノズル
３ 塩素含有空気導入管
４ 光照射手段
５ 反応槽
６ 排気管
８ タンク
１１ 塩素含有空気発生手段
１２ 塩素溶液を含む水槽
１３ 気体を吹き込むパイプ１３
１４ 気体の量を調整するためのバルブを有するポンプ
２１ 機能水生成装置
２２ 電解装置
２３ 陽極
２４ 陰極
２５ ポンプ
２６ パイプ
２７ 隔壁
３１ バルブ
３２ バルブ
３３ 光照射制御系
３４ バルブ
３５ 塩素濃度検知手段
３６ 光量検知手段
３７ 電磁弁
４０ ＣＰＵ若しくはエレクトリックボード

Claims (29)

1. 反応容器内に設けられた気相反応領域に、分解対象物質である汚染物質と、該汚染物質の光照射下での分解のための物質とを導入し、光照射下でこれらを接触させて該汚染物質を分解処理する汚染物質の分解方法であって、
   前記気相反応領域に汚染物質を導入する工程と、
   前記気相反応領域に該汚染物質の光照射下での分解のための物質を導入する工程と、
   前記汚染物質と前記分解のための物質とが導入された気相反応領域に光を照射して該汚染物質の分解処理を行う工程と、
   を有し、
   該分解処理の開始のための工程が、前記気相反応領域への分解のための物質の導入、前記気相反応領域への光照射及び前記気相反応領域への汚染物質の導入を、この順で開始させる工程を含むことを特徴とする汚染物質の分解方法。
2. 前記分解のための物質が塩素である請求項１に記載の分解方法。
3. 前記塩素の前記気相反応領域への導入は、機能水貯溜領域に供給した気体と該機能水貯溜領域にある機能水とを接触させて調製した塩素を含む気体を前記気相反応領域に導入することで行なわれる請求項２に記載の分解方法。
4. 前記汚染物質及び塩素の前記気相反応領域への導入は、機能水貯溜領域に供給した該汚染物質を含む気体と該機能水貯溜領域にある機能水とを接触させて調製した該汚染物質及び塩素を含む気体を前記気相反応領域に導入することで行なわれる請求項２または３に記載の分解方法。
5. 前記塩素の前記気相反応領域への導入は、該気相反応領域中に機能水を供給して該気相反応領域を構成する気相と接触させることで該気相中に塩素を導入することで行なわれる請求項２に記載の分解方法。
6. 該機能水が次亜塩素酸イオンを含有する請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
7. 該機能水が電解質を含む水の電気分解により陽極近傍に生成する酸性水である請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
8. 該機能水が電解質を含む水の電気分解により陽極近傍に生成する酸性水と陰極近傍に生成するアルカリ性水との混合水である請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
9. 該混合水が該酸性水とアルカリ性水とを１：１以下の割合で混合したものである請求項８に記載の分解方法。
10. 該電解質が塩化ナトリウム及び塩化カリウムの少なくとも一方である請求項７〜９のいずれかに記載の分解方法。
11. 該機能水が次亜塩素酸塩水溶液である請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
12. 該次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウム及び次亜塩素酸カリウムの少なくとも一方である請求項１１に記載の分解方法。
13. 該機能水が更に無機酸または有機酸を含む請求項１１または１２に記載の分解方法。
14. 該無機酸または有機酸が塩酸、フッ酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、酢酸、ぎ酸、りんご酸、クエン酸及びシュウ酸から選ばれる少なくとも一つである請求項１３記載の分解方法。
15. 該機能水が水素イオン濃度（ｐＨ値）１〜４、酸化還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）８００〜１５００ｍＶ、及び塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／Ｌである請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
16. 該機能水が水素イオン濃度（ｐＨ値）４〜１０、酸化還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）３００〜１１００ｍＶ、及び塩素濃度２〜１００ｍｇ／Ｌである請求項２〜５のいずれかに記載の分解方法。
17. 該光が、波長３００〜５００ｎｍの波長域の光を含む光である請求項１〜１６のいずれかに記載の分解方法。
18. 該光が、波長３５０〜４５０ｎｍの波長域の光である請求項１７に記載の分解方法。
19. 該光の照射量が１０μＷ／ｃｍ^２〜１０ｍＷ／ｃｍ^２である請求項１〜１８のいずれかに記載の分解方法。
20. 該光の照射量が５０μＷ／ｃｍ^２〜５ｍＷ／ｃｍ^２である請求項１９に記載の分解方法。
21. 前記汚染物質がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物である請求項１〜２０のいずれかに記載の分解方法。
22. 前記ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物が、塩素原子で置換されている脂肪族炭化水素化合物である請求項２１に記載の分解方法。
23. 該ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物がトリクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、クロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，１−ジクロロエチレン、ｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレン、トリクロロメタン（クロロホルム）及びジクロロメタンの中の少なくとも一つである請求項２２に記載の分解方法。
24. 気相反応領域を構成する反応容器と、該反応領域内に汚染物質を導入するための汚染物質導入手段と、該反応領域内に該汚染物質の光照射下での分解のための物質を導入する分解処理用物質導入手段と、該反応領域に光を照射するための光照射手段とを有する該汚染物質分解処理用の装置であって、
    前記汚染物質導入手段、前記分解処理用物質導入手段及び前記光照射手段を制御する制御手段を有し、該制御手段が、前記気相反応領域中での分解処理の開始指示の入力手段と、該入力手段によって入力された分解処理の開始指示に従って、前記分解処理用物質導入手段、前記光照射手段及び前記汚染物質導入手段の動作をこの順に開始させる制御系を有することを特徴とする汚染物質分解用の装置。
25. 前記制御系がコンピュータに予め設定されたプログラムに従って前記各手段に動作の開始を指示するものである請求項２４に記載の装置。
26. 前記分解のための物質が塩素である請求項２４または２５に記載の装置。
27. 前記分解処理用物質導入手段が、機能水の貯溜槽と、該貯溜槽内に気体を供給する気体供給手段と、該貯溜槽内に供給された気体が該機能水と接触することで得られた塩素を含む気体を前記気相反応領域に導入する手段と、を有する請求項２６に記載の装置。
28. 前記汚染物質導入手段及び前記分解処理用物質導入手段が、機能水の貯溜槽と、該貯溜槽内に汚染物質を含む気体を供給する気体供給手段と、該貯溜槽内に供給された気体が該機能水と接触することで得られた汚染物質及び塩素を含む気体を前記気相反応領域に導入する手段と、を有する請求項２６または２７に記載の装置。
29. 前記分解処理用物質導入手段が、前記気相反応領域を構成する気相に機能水を導入して、該機能水を該気相に接触させて塩素を該気相に導入する機能水導入手段と、前記制御手段からの指示により該機能水導入手段による該気相への機能水の導入を停止する機能水導入停止手段と、を有する請求項２６に記載の装置。

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