JP3665287B2

JP3665287B2 - ダイオキシン除去材及びダイオキシン除去方法

Info

Publication number: JP3665287B2
Application number: JP2001370204A
Authority: JP
Inventors: 勝男鈴木
Original assignee: 勝男鈴木
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003170042A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイオキシン除去材及びダイオキシン除去方法に関し、その目的は、炭化炉や焼却炉などから発生する排煙中に含まれるダイオキシン類などの各種有害物質を、安価且つ高い除去率で除去することができるダイオキシン除去材及びこのダイオキシン除去材を使用したダイオキシン除去方法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾパラジオキサン（以下、ＰＣＤＤｓという。）、ポリ塩化ジベンゾフラン（以下、ＰＣＤＦｓという。）、コプラナーポリ塩化ビフェニール（以下、Ｃｏ−ＰＣＢｓという。）の三種の化合物群の総称である。いずれの化合物群も塩素の置換位置やその数により多数の異性体が存在（ＰＣＤＤｓで７５種、ＰＣＤＦｓで１３５種）する。ダイオキシン類は極めて安定した化合物であり、土壌中で半量が分解されるのに半年以上を要する。
【０００３】
ダイオキシン類は水に溶けにくく、油に溶けやすいために、生物に取り込まれると体内の脂質に溶け排出されにくい。そのために環境中に排出されたダイオキシン類は生物濃縮を受けて、食物連鎖の頂点に位置する人体中で高濃度に蓄積する可能性がある。
【０００４】
ダイオキシン類は極めて毒性が強く、しかも低濃度で、催奇形性、致死性、生殖毒性、免疫・造血機能障害、成長抑制、アトピー性皮膚炎、内分泌撹乱、発がん性など、多様な影響を及ぼすことが疑われている。ダイオキシン類の中で最も毒性が強いものは、２，３，７，８−テトラ塩化ジベンゾパラジオキサンであり、人工物質の中で最も毒性が強い。
【０００５】
ダイオキシン類の発生源としては、ごみ・産業廃棄物・医療廃棄物の焼却施設、製鉄工場、非鉄工場、製紙工場、セラミック工場、自動車、クリーニング工場、たばこ等が考えられるが、その大部分は、焼却施設、特に都市ごみ焼却施設から発生していると推定される。特に日本は国土が狭くゴミ発生量が多いために、欧米に比べて一般ゴミの焼却処分率が高い。よって、日本は世界的にもダイオキシン類の発生量が多い国と考えられている。
【０００６】
ごみ焼却によるダイオキシン類の生成機構としては、不完全燃焼によるものととデノボ合成によるものとが考えられている。不完全燃焼によりダイオキシン類が生成する機構は、塩素を含む有機化合物が不完全燃焼した場合、多核芳香族化合物やポリ塩化ベンゼンなどが発生する。これらが、約４５０〜２００℃の範囲に冷却されたときにダイオキシン類が生成すると考えられている。またデノボ合成によりダイオキシン類が生成する機構は、約２５０〜３５０℃の温度で空気、水分、無機塩素などが未燃炭素の粒子（スス）の表面上で反応することでダイオキシン類が生成すると考えられている。またこのときに灰に含まれる銅、コバルトなどが反応を促進するための触媒として働いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、その優れた消臭性や調湿性が着目されて、或いは良質な燃料として木炭や竹炭が注目されている。木炭や竹炭は、一般的に炭焼用の炭化炉を使用して製造されている。このような炭化炉は、小規模であるとともに、炭化炉内では木材や竹材のみが燃焼されるだけであって、一般の焼却炉のように有害物質が発生するようなゴミが燃焼されることがないために、炭化炉から排出される排煙について、特に大きな規制を受けることはなかった。しかしながら、木材のみを燃焼する炭化炉においても排煙が発生することから、一般の焼却炉に比べれば極微量ではあるがダイオキシン類などの有害物質が発生していると考えられる。そこで、炭化炉などの比較的小型の炉においても排煙中のダイオキシンを除去することが望まれる。
【０００８】
排煙中のダイオキシン類を除去する技術としては、例えば、特開平１０−９９６７７号公報に、ダイオキシン類生成触媒能の低いＦｅ含有量１５００ｐｐｍ以下でＣｕ含有量４０ｐｐｍ以下の活性炭からなる吸着剤が開示されている。また特開平１０−１５１３４２号公報に、表面が親水性である珪酸、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、非晶質水酸化アルミニウムのうちの一種以上の無機質多孔質物質を含有した吸着剤が記載されている。特開平１０−１５１３４３号公報に、表面が疎水性である珪酸、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、非晶質水酸化アルミニウムのうちの一種以上の無機質多孔質物質を含有した吸着剤が記載されている。特開平１１−２２６３９７号公報に、酸化分解能を有する金属又は金属酸化物を担持した活性炭からなる吸着剤が記載されている。
【０００９】
上述したような吸着剤は、確かにダイオキシン類等を吸着して除去することができるが、小規模な炭化炉において高価な吸着剤を使用することはコストの面から不可能であった。本発明は、炭化炉や焼却炉などから発生する排煙中に含まれるダイオキシン類等の各種有害物質を、安価且つ高い除去率で除去することができ、比較的小規模な炭化炉や焼却炉において容易に適用することができるダイオキシン除去材及びこのダイオキシン除去材を使用したダイオキシン除去方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１に係る発明は、１０〜１５ｃｍ四方の立方体形状を有する１ｇ当りの表面積が４７ｍ ^２である、少なくとも、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含有した泥岩と、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状を有する白炭とからなることを特徴とする排煙中のダイオキシン除去材に関する。
請求項２に係る発明は、１０〜１５ｃｍ四方の立方体形状を有する１ｇ当りの表面積が４７ｍ ^２である、少なくとも、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含有した泥岩と、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状を有する白炭とが、それぞれ袋に入れられていることを特徴とする排煙中のダイオキシン除去材に関する。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のダイオキシン除去材を炭化炉や焼却炉などの煙道に充填して、排煙中に含まれる有害物質を除去することを特徴とするダイオキシン除去方法に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るダイオキシン除去材について説明する。本発明に係るダイオキシン除去材は、堆積岩からなる。堆積岩は、地殻表面における常温、常圧の条件下で、空気又は水などの媒介物から地表に沈積してできた岩石のことである。特に本発明では、礫、砂、泥などの砕屑物が石化して形成された砕屑岩を使用することが好ましく、砕屑岩の中でも泥岩を使用することがより好ましい。この理由は、泥岩は礫岩や砂岩に比べて砕屑物の粒径が小さい（泥岩の場合、１／１６ｍｍ以下）ために、砕屑岩の表面積が大きくなり、効率的にダイオキシンなどの有害物質を除去することができるからである。また泥岩は、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどの成分を含み、他の堆積岩に比べて吸着性能が格段に優れるからである。尚、好ましく用いることができる泥岩としては、秋田県南秋田郡五城目町産の泥岩を例示することができる。
【００１２】
堆積岩の形態は特に限定されず、ブロック状、ペレット状、粉粒状などを例示することができる。ブロック状とする場合、その大きさは特に限定されないが、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状とすることが好ましい。粉粒状とする場合、その粒径は特に限定されないが、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜４０μｍとされる。
【００１３】
上述のように堆積岩をブロック状、ペレット状、粉粒状などの形態として用いることもできるが、細かく粉砕した堆積岩を水と混練して成型し、これを６００℃以上、好ましくは７００℃以上の温度で焼成して得られた成型体として使用することもできる。成型体の形態は特に限定されず、ブロック状、ペレット状、粉粒状などを例示することができる。こうすることで、堆積岩を容易に任意の形態に成型することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、前述した堆積岩に加えて、植物性炭化物をともに用いることができる。植物性炭化物を使用することで、排煙中に含まれるダイオキシン類に加えて、水銀、亜鉛、鉛、カドミウム、砒素などの重金属類を除去することができる。植物性炭化物とは、木炭又は竹炭のことであって、原木を７５０〜１０００℃で焼き、３５０〜５２０℃で炭化させることにより得られる白炭を好ましく用いることができる。原木としては、クヌギ（Quercus acutissima）、コナラ（Quercus serrta Thunb）、クロマツ（Pinus thunbergii）、アカマツ（Pinus densiflora）、ヒノキ（Chamaecyparis obtusa）、スギ（Cryptomeria japonica）、ウバメカシ（Quercus phllyraeoides）、竹などを例示することができる。
【００１５】
植物性炭化物を使用する場合、堆積岩と植物性炭化物の使用量は特に限定されないが、重量比で、堆積岩：植物性炭化物＝１０：９０〜９０：１０、好ましくは３０：７０〜７０：３０、より好ましくは堆積岩と植物性炭化物を略等量ずつとされる。この理由は、堆積岩の使用量が、ダイオキシン除去材の総量の１０重量％未満の場合、ダイオキシン類等の有害物質を除去する効果が得られない場合があり、また９０重量％を超えて使用すると、植物性炭化物を添加する効果が得られないために、いずれの場合も好ましくないからである。
【００１６】
植物性炭化物を使用する場合、その形態は特に限定されないが、ブロック状、粉粒状、ペレット状などを例示することができる。ブロック状とする場合、その大きさは特に限定されないが、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状とすることが好ましい。粉粒状とする場合、その粒径は特に限定されないが、５〜２００μｍ、好ましくは１０〜４０μｍとされる。
【００１７】
また植物性炭化物を使用する場合、前述のようにブロック状、ペレット状、粉粒状などの任意の形態として用いることもできるが、細かく粉砕した堆積岩と、細かく粉砕した植物性炭化物と、水とを混練して成型し、これを６００℃以上、好ましくは７００℃以上の温度で焼成して得られた成型体として使用することもできる。成型体の形態は特に限定されず、ブロック状、ペレット状、粉粒状などを例示することができる。こうすることで、任意の形態に成型することができる。
【００１８】
堆積岩と植物性炭化物の好ましい形態としては、ブロック状の堆積岩とブロック状の植物性炭化物を使用する形態、堆積岩からなる成型体をペレット状又は粉粒状に成型したものと木炭ブロックを使用する形態、堆積岩と植物性炭化物からなる成型体を使用する混合形態などを例示することができる。
【００１９】
以上説明した本発明に係るダイオキシン除去材を用いてダイオキシンを除去するには、焼却炉や炭化炉などの煙道にダイオキシン除去材を充填すればよい。こうすることで、焼却炉や炭化炉から発生する排煙中に含まれるダイオキシン類等の有害物質を吸着除去することができる。また、粉粒状に調製した本発明に係る有害物質除去を排ガス流路に直接吹き込んでも構わない。
【００２０】
本発明に係るダイオキシン除去材は、炭化炉或いは、都市ごみ、産業廃棄物、衣料廃棄物などの各種廃棄物の焼却炉、ＲＤＦ燃焼炉などから発生するダイオキシン類等の有害物質の除去に有効である。特に、炭化炉などの比較的小型の炉に好ましく用いることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。尚、配合量は重量％である。
＜試料の調製＞原木としてナラを使用して１２００℃以上の炭化温度で製造した、精錬度の高い荒目（５〜１５ｃｍ）の白炭（硬度１５度）を、麻袋に１８０ｋｇ入れて、実施例１の除去材を調製した。またＤＫＳ５（商品名、加賀谷木材社製）の泥岩（自然泥岩を採掘後、１０〜１５％乾燥した泥岩）を一辺が１０〜１５ｃｍ四方の立方体となるように成型し、麻袋に１８０ｋｇ入れて、実施例２の除去材を調製した。
＜試験例１；泥岩の分析＞上記泥岩（ＤＫＳ５）の成分分析を行った。また１ｇ当りの表面積を測定した。その結果、構成成分としては、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどが検出された。また表面積は、４７ｍ^２／ｇであった。
＜試験例２；排煙中の有害物質除去試験＞炭化炉（加賀谷木材社製）を使用して木材を炭化している際に発生する排煙の有害物質除去効果を試験した。図１は炭化炉（１）の概略を示すブロック図である。（２）は炭化室、（３）は煙道である。試験は、煙道（３）の途中箇所（３３）に上記調製した実施例１（１８０ｋｇ）と実施例２（１８０ｋｇ）の吸着材を充填した。試料を充填した箇所（３３）の下流箇所（３１）及び上流箇所（３２）で排煙を採集して、排煙中に含まれるダイオキシン類の濃度を調べた。
【００２２】
ダイオキシン類の測定は、「ダイオキシン類対策特別措置法施行規則第二条一に定める方法」（平成１１年１２月）及び「ＪＩＳＫ０３１１（１９９９）」に従った。表１〜３にダイオキシン類の詳細な分析条件を示す。表１はＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓの４〜６塩化物の分析条件であり、表２はＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓの７，８塩化物の分析条件である。表３はＣｏ−ＰＣＢｓの分析条件である。ダイオキシン類の分析結果を表４に記載する。尚、毒性等価係数は、「ダイオキシン類対策特別措置法施行規則（平成十一年総理府令第六十七号）第３条」に定める係数を用いた。また表中の「ＮＤ」は検出限界値以下であることを示す。また一酸化炭素濃度と酸素濃度の測定を行った。一酸化炭素濃度の測定は、「ＪＩＳＫ００９８：１９９８７．２（非分散型赤外線吸収式濃度計）」に従った。酸素濃度の測定は、「ＪＩＳＫ０３０１：１９９８６」に従った。結果を表５に記載する。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
【表３】

【００２６】
【表４】

【００２７】
【表５】

【００２８】
表４の結果に示されるとおり、本発明に係るダイオキシン除去材による処理前の排煙中には０．９３ｎｇ／ｍ^３Ｎ（０．０００８４ｎｇＴＥＱ）のダイオキシン類が含まれていたが、処理後の排煙中には０．０３７ｎｇ／ｍ^３Ｎ（０ｎｇＴＥＱ）のダイオキシン類が含まれていた。本発明に係るダイオキシン除去材は、ダイオキシン類等の有害物質を除去することが確認された。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係るダイオキシン除去材及びダイオキシン除去方法は、炭化炉や焼却炉などから発生する排煙中に含まれるダイオキシン類等の各種有害物質を、安価且つ高い除去率で除去することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダイオキシン類の濃度測定に使用した炭化炉の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
１炭化炉
２炭化室
３煙道
３１下流箇所
３２上流箇所
３３有害物質吸着材を充填した箇所

Claims

１０〜１５ｃｍ四方の立方体形状を有する１ｇ当りの表面積が４７ｍ ^２である、少なくとも、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含有した泥岩と、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状を有する白炭とからなることを特徴とする排煙中のダイオキシン除去材。
１０〜１５ｃｍ四方の立方体形状を有する１ｇ当りの表面積が４７ｍ ^２である、少なくとも、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含有した泥岩と、５〜１５ｃｍ四方の立方体形状又は直方体形状を有する白炭とが、それぞれ袋に入れられていることを特徴とする排煙中のダイオキシン除去材。
請求項１又は２記載のダイオキシン除去材を炭化炉や焼却炉などの煙道に充填して、排煙中に含まれる有害物質を除去することを特徴とするダイオキシン除去方法。