JP3761609B2 - オゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去方法および装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
無声放電を利用したオゾン発生器によってオゾンガスを発生させる際に空気を原料とすると、オゾン以外に窒素酸化物（ＮＯｘ）も発生する場合がある。
オゾンは自然分解により酸素に戻るが窒素酸化物の分解はほとんど起こらない。窒素酸化物は、大気汚染物質の一つであり酸性雨の原因にもなり、また、オゾン発生器の腐食を速める原因にもなる。したがって、オゾン発生器で発生した窒素酸化物は早期に除去するのが好ましい。
【０００３】
ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する方法として、従来、触媒を用いて除去する方法、ソーダ石灰を用いて除去する方法、アルカリと活性炭，硬化材からなる除去剤を用いる方法（特公昭５８ー５６９９号参照）、あるいはアルカリ溶液で除去するいわゆる湿式の除去方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の窒素酸化物除去方法にあっては、次の問題があった。
最初の触媒を用いて除去する方法にあっては、ガスを高温に保った状態で触媒と接触させるため、ガスを加熱するための余分なエネルギーが必要になる。また、せっかく生成したオゾンが分解してしまう。
また、ソーダ石灰を用いて除去する方法にあっては、ソーダ石灰自身が生成したオゾンを分解してしまう。アルカリと活性炭，硬化剤からなる除去剤を用いる方法にあっては、除去剤に混入される活性炭が生成したオゾンを分解してしまう。
さらに、湿式の除去方法にあっては、装置が大規模になりかつメンテナンスが面倒である等の問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、余分なエネルギーが不要でオゾンの分解率が低くしかも全体構成が簡易な、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、高さ方向中間部分に配されたフィルタによって上部が窒素酸化物除去剤充填部、下部が液貯留部となるように仕切られたケーシング内にオゾンガスを導き、該導いたオゾンガスを窒素酸化物除去剤充填部に充填した窒素酸化物除去剤に接触させてオゾンガス中に含まれる窒素酸化物を除去した後ケーシング外へ流出させ、このとき窒素酸化物除去剤の表面に生成される硝酸塩に凝縮する水分を、フィルタを通過させて前記液貯留部に落下させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、高さ方向中間部分に配されたフィルタによって上部が窒素酸化物除去剤充填部、下部が液貯留部となるように仕切られたケーシングと、ケーシング上部の前記窒素酸化物除去剤充填部に充填される窒化酸化物除去剤と、前記ケーシングに設けられたオゾンガス流入口およびオゾンガス流出口とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明では、前記窒素酸化物除去剤は、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、アルミニウムの少なくとも一つを主成分とするものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明では、前記オゾンガス流入口はケーシングの側部に、前記オゾンガス流出口はケーシングの天井部に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明では、前記液貯留部には吸水材が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態を表す。図中符号１はオゾン発生器２に連通管３を介して接続されるケーシングであり、内部は高さ方向中間部分に配されたメッシュ４によって、上部が窒素酸化物除去剤充填部５、下部が液貯留部６に仕切られている。また、ケーシング１の側部には窒素酸化物除去剤充填部５の下部に対向するようにオゾンガス流入口７が設けられ、ケーシング１天井部にはオゾンガス流出口８が設けられている。オゾンガス流入口７は前記連通管３に接続される。
【００１２】
ケーシング１の窒素酸化物除去剤充填部５には、窒化酸化物除去剤９…が充填されている。窒素酸化物除去剤９は、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、アルミニウムのうち少なくとも一つを主成分とするものであり、その具体的な形状としては比表面積が大きいものであればよく、例えば多孔質、ラシヒリング状、ハニカム状、繊維状等が挙げられる。
また、窒素酸化物除去剤９が炭酸ナトリウムや炭酸カルシウムを主成分とする場合には、ガラスやセラミッスクのようのオゾンを分解しない繊維状、メッシュ状、あるいは格子状の担体に担持させたものであってもよい。
【００１３】
図２は、種々の窒化酸化物除去剤９を充填した充填層にオゾンガスを通過させて窒素酸化物の除去試験を行った結果を示すものである。試験条件は、除去剤充填層５０ｍｍ、気温３０℃、相対湿度９０％である。この図から明らかなように、ソーダ石灰、スチールウール、銅線は、窒素酸化物除去率は優れているもののオゾン分解率も高く、オゾンガス中の窒素酸化物を除去する材料としては不適切であることが解る。また、水酸化カルシウムもオゾン分解率が高く、同様にオゾンガス中の窒素酸化物を除去する材料としては不適切であることが解る。
一方、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、アルミニウムは、いずれも窒素酸化物除去率が高くかつオゾン分解率が低く、オゾンガス中の窒素酸化物を除去する材料として適切であることが解る。
【００１４】
前記メッシュ４には、窒素酸化物除去剤９を落下させない程度の強度を有し、かつ耐酸性、耐オゾン性を有するとともに、凝縮水を通過させるものが利用される。
また、前記液貯留部６内には、綿、グラスウール、高分子等からなる耐酸性の吸水材１０が配置されている。
【００１５】
次に、上記装置を用いた窒素酸化物の除去方法について説明する。
図示しないオゾン発生器で発生されたオゾンガスは接続管３を介してケーシング１内に導入され、窒素酸化物除去剤９と接触される。ここで、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物は化学反応を起こし固定・除去される。このとき、窒素酸化物除去剤９の表面に生じる硝酸塩は強い潮解性を有し、周囲の水分を凝縮して酸性の硝酸塩溶液を生じる。このようにして生じた硝酸塩溶液は、そのまま放置すると次第に溜まり、オゾンガスの流れにのってケーシング１の流出口８から外部へ排出されようとする。
【００１６】
ところが、窒素酸化物除去剤９の表面に生じた硝酸塩溶液は、自重により下方に流れ、窒素酸化物除去剤９を支持するメッシュ４を通過してケーシング１の下部の液貯留部６に溜まる。そして、この液貯留部６にて吸水材１０により吸収される。したがって、前記のように、硝酸塩溶液がオゾンガスの流れにのってケーシング１の流出口８から排出されることはない。
【００１７】
なお、オゾンガスはケーシング１の側部に設けたオゾンガス流入口７からケーシング１内に侵入し、ケーシング天井部のオゾンガス流出口８から外部へ流出されるが、逆に、ケーシング１の天井部から侵入させてケーシング１の側方へ流出させることも考えられる。この場合、ケーシング１内に充填されている窒素酸化物除去剤９のうち上方に位置する除去剤９から硝酸塩になっていき、この硝酸塩が潮解する。そして、強酸性の硝酸塩水溶液（凝縮水）が下方へ流れ、結局、ケーシング１内のの中央部および下部に存する全ての窒素酸化物除去剤９の表面をぬらしてしまう。
【００１８】
図３は、湿度を変化させたときの窒素酸化物の除去率およびオゾン分解率の変化を示したものである。この図から明らかなように、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、並びにアルミニウムのうち、いずれの窒素酸化物除去剤９を用いた場合でも、湿度が高くなると、窒素酸化物除去率が低下する一方、オゾン分解率が高くなり、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物を除去する目的としては好ましくない現象が起こる。結局、前記のように未処理のオゾンガスをケーシング１の上方から侵入させてケーシング１の側方へ流出させる場合には、窒素酸化物除去率が低下する一方オゾン分解率が高くなるため、好ましくない。
【００１９】
これに対し、上記した実施の形態のように未処理のオゾンガスを、ケーシング１の側部から侵入させて上方へ流出させる場合には、凝縮水が未反応の除去剤９に触れることがない上、下部で生成した硝酸塩が水分を凝縮し、その分、ケーシング１上部では湿度が低下するので、窒素酸化物除去率が高くなるとともにオゾン分解率が低下することとなり、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物を除去するためには好適な条件となる。
【００２０】
なお、本発明のオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去方法および装置は前記実施の形態に限られることなく、ケーシング１やフィルタ（メッシュ４）の構造等、具体的構成要件は、実施に当たり適宜変更可能である。
【００２１】
例えば、前記実施の形態では、液貯留部６に吸水材１０を配置しているが、これに限られることなく、液貯留部６に配管を接続してここに溜まる凝縮水を外部へ排出するように構成してもよい。また、オゾンガスがケーシング１内を満遍なく流れるように、ケーシング１のメッシュ４の下方に整流用チャンバーを設けるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ケーシング上部に充填される窒素酸化物除去剤の表面に生成される硝酸塩に凝縮する水分を、フィルタを通過させて下部の液貯留部に落下させるようにしているので、窒素酸化物除去剤の乾燥状態を維持することができ、したがって、窒素酸化物除去効率を高く維持しつつオゾン分解率を低く押さえることができる。また、常温で処理できるため余分なエナルギーが不要である。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、窒素酸化物除去効率を高く維持しつつオゾン分解率を低く押さえることができ、さらに、部品をケーシング内に全て収めてあるため、ケーシングごと交換することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、窒素酸化物除去剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、アルミニウムの少なくとも一つを主成分とするものであり、これらはいずれも、高い窒素酸化物除去効率を有するとともに、低いオゾン分解率を有しており、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去するものとして最適である。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、前記オゾンガス流入口はケーシングの側部に、前記オゾンガス流出口はケーシングの天井部に設けられているので、凝縮水が未反応のケーシング上部の除去剤に触れることがない上、ケーシング上部では湿度が低下するので、オゾンガス中に含まれる窒素酸化物を除去するための好適な条件を提供できる。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、液貯留部に吸水材が配置されているから、液貯留部に溜まった凝縮水を吸水材によって吸収捕獲することができ、凝縮水が外部へ流出しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略図
【図２】窒素酸化物除去剤として種々のものを用い場合の実験結果を示す図。
【図３】窒素酸化物除去率とオゾン分解率の湿度依存性を示す図。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ オゾン発生器
４ メッシュ（フィルタ）
５ 窒素酸化物除去剤充填部
６ 液貯留部
７ オゾンガス流入口
８ オゾンガス流出口
９ 窒素酸化物除去剤

Claims (5)

1. 高さ方向中間部分に配されたフィルタ４によって上部が窒素酸化物除去剤充填部５、下部が液貯留部６となるように仕切られたケーシング１内にオゾンガスを導き、該導いたオゾンガスを窒素酸化物除去剤充填部に充填した窒素酸化物除去剤９に接触させてオゾンガス中に含まれる窒素酸化物を除去した後ケーシング外へ流出させ、このとき窒素酸化物除去剤の表面に生成される硝酸塩に凝縮する水分を、前記フィルタを通過させて前記液貯留部に落下させることを特徴とするオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去方法。
2. 高さ方向中間部分に配されたフィルタ４によって上部が窒素酸化物除去剤充填部５、下部が液貯留部６となるように仕切られたケーシング１と、
   ケーシング上部の前記窒素酸化物除去剤充填部に充填される窒化酸化物除去剤９と、
   前記ケーシングに設けられたオゾンガス流入口７およびオゾンガス流出口８とを備えることを特徴とするオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置。
3. 請求項２記載のオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置において、
   前記窒素酸化物除去剤は、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、アルミニウムの少なくとも一つを主成分とするものであることを特徴とするオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置。
4. 請求項３記載のオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置において、
   前記オゾンガス流入口はケーシングの側部に、前記オゾンガス流出口はケーシングの天井部に設けられていることを特徴とするオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置。
5. 請求項３または４記載のオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置において、
   前記液貯留部には吸水材１０が配置されていることを特徴とするオゾンガス中に含まれる窒素酸化物の除去装置。

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