JP3781861B2

JP3781861B2 - 過酸化水素分解用活性炭の再生方法

Info

Publication number: JP3781861B2
Application number: JP12661597A
Authority: JP
Inventors: 寿子新明; 敏楊
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JPH10314589A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過酸化水素分解用活性炭の再生方法、更に詳細には、触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を簡易に再生する方法、及び、過酸化水素の分解に使用された容器内に充填したままで触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を再生する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
過酸化水素水は、洗浄殺菌効果が高いので、洗浄液或いは殺菌液として種々の分野で使用されている。例えば、半導体装置の製造工場では、過酸化水素水は、例えば濃度数％〜１０数％の水溶液として、様々な工程で、ウエハを洗浄するための洗浄液として使用されている。また、ウエハ、半導体装置等の洗浄に使用される超純水の送水配管に沈着するスライム、微生物等を洗浄殺菌するために、０．１５重量％〜０．２５重量％の過酸化水素水溶液を使って、定期的に超純水の送水配管を洗浄殺菌している。そのため、半導体装置の製造工場は、種々の洗浄殺菌処理に使用した比較的大量の過酸化水素含有排水が連続して或いは間欠的に排出されている。
半導体装置の製造工場等で洗浄液として使用され、廃液として排出された過酸化水素含有排水は、過酸化水素の残留濃度が高く、従って酸化能が強いために、そのままの未処理水として河川、下水等の公共水域に放流することは、環境上から好ましくない。
そこで、通常、粒状活性炭を充填した容器に過酸化水素含有排水を通水して、活性炭の還元反応的触媒作用により残留過酸化水素を分解、消滅させ、酸化能を低下させた後に、河川、下水等に放流している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、過酸化水素の分解反応触媒として使用されている活性炭は、使用時間の経過と共に触媒活性が低下する。そのため、従来は、活性炭の触媒活性が低下した段階で、活性炭を充填した容器から活性炭を取り出し、新しい活性炭と交換し、取り出した活性炭は、廃棄していた。また、過酸化水素の分解に使用された活性炭の再生方法ではないが、有機物等の吸着に使用された活性炭の再生方法として、吸着能力の低下した活性炭を高温焼成炉で８００℃〜１３００℃程度の高温で焼成することにより再生する方法が知られている。
しかし、活性の低下した活性炭の廃棄は、産業廃棄物として処理されるために環境問題を引き起こし易く、また、高温焼成炉での焼成による再生は、活性炭の搬出、焼成、次いで再充填と面倒であって、しかも運送コスト及び焼成コストが嵩み、その適用は、経済的に困難であった。
特に、半導体装置の製造工場等で使用する高濃度の過酸化水素水溶液の廃液処理では、廃液中の過酸化水素の残留濃度が高く、活性炭の触媒活性の低下が著しく急速に進むために、活性炭の取り替え頻度、或いは再生頻度が高い。従って、活性炭を廃棄している場合には、廃棄コストと新しい活性炭の費用が嵩み、また焼成再生している場合には、再生コストが嵩むという問題があった。
【０００４】
以上のような事情に照らして、本発明の目的は、触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を簡易にかつ経済的に再生する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、再生方法の開発に先立って、過酸化水素分解用活性炭の触媒活性の低下、即ち活性炭の過酸化水素分解能の低下のメカニズムを研究し、次のことを見い出した。
すなわち、過酸化水素の分解は、次の式に従って、主として活性炭の細孔内の触媒活性点（反応部）で進行し、その結果、酸素ガスが発生する。
２Ｈ_２Ｏ_２ → ２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２
そして、発生した酸素ガスの気泡が、活性炭の細孔内に閉じ込められ、活性炭の触媒活性点を覆うために、活性炭の触媒活性の低下が生じる。
本発明者は、更に研究を進め、触媒活性の低下した活性炭を減圧状態に保持して、触媒活性点を覆っている酸素ガスの気泡を細孔内から追い出し、触媒活性点を露出させることにより、触媒活性を回復できることを見い出し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る過酸化水素分解用活性炭の再生方法は、過酸化水素含有水と接触して過酸化水素含有水中の過酸化水素を分解する分解反応の触媒として使用され、触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を再生する方法であって、
３００〜５００ｍｍＨｇａｂｓの圧力下に触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を所定時間保持することを特徴としている。
【００１０】
本発明方法による再生に際し、充填容器から活性炭を取り出しても良いが、容器に活性炭を充填したままで再生するのが好ましい。
容器に活性炭を充填したままで再生する方法では、触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭の充填層を容器内に充填したままで、容器内の気体を吸引して３００〜５００ｍｍＨｇａｂｓの圧力下に充填層を所定時間保持する。また、活性炭を容器内に充填したまま再生する際は、活性炭を充填した容器内に排水を満たしたまま容器内の気体を吸引してもよいが、容器から予め排水を抜き出し、その後、容器内の気体を吸引するのが好ましい。
【００１１】
活性炭再生時の圧力は、３００〜５００ｍｍＨｇａｂｓの範囲の圧力に設定する。減圧下に活性炭を保持する時間、即ち所定時間は、通常、３０分以上、好ましくは１時間以上とする。減圧する手段は、制約はなく、例えば真空ポンプ、エジェクタ等により真空吸引する。
なお、容器内を減圧すると同時に活性炭充填層を加熱するとより効果的に活性炭を再生することができる。
【００１２】
上述したように、過酸化水素の分解により発生した酸素ガスの気泡が過酸化水素分解用活性炭の触媒活性点（反応部）を塞いで、活性炭の触媒活性を低下させている。本発明では、活性炭を減圧下に保持することにより、触媒活性点から被覆酸素ガスを排除し、触媒活性点を再び触媒作用に回帰させることにより、活性炭の触媒活性を回復している。
本発明方法は、過酸化水素分解用活性炭である限り、その種類を問わず適用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
［実施例］
図１は本実施例を適用して再生する活性炭層を備えた分解槽を有する過酸化水素含有排水の処理装置の構成を示すフローシートである。
処理装置１０は、活性炭層１２を内部に有する過酸化水素分解槽１４を備えている。分解槽１４の底部には排水ライン１６が接続され、過酸化水素含有排水を分解槽１４に導入する。排水ライン１６にはスチームライン１８が接続され、活性炭加熱用のスチームを分解槽１４に導入する。また、分解槽１４の頂部には処理排水ライン２０が接続され、過酸化水素の濃度の低い処理排水を外部に流出させる。
活性炭層１２には、過酸化水素分解用活性炭として、三菱化学（株）製の商品名ダイヤホープ００６（平均粒径：１．０ｍｍ）が充填され、複数個（但し、図１では１個のみしか示していない）の温度計２２が活性炭層１２の適所に挿入され、活性炭層１２の上部、中間部、下部の温度を計測する。
【００１５】
１０００ｍｇ／リットルの濃度で過酸化水素を含有する過酸化水素含有排水を長期間にわたり１０ｈｒ^−１のＳＶで分解槽１４に上向流で通水し、過酸化水素の分解を行った。処理排水の過酸化水素の濃度が５００ｍｇ／リットルに上昇した時点で過酸化水素含有排水の通水を停止した。
次いで、ベントライン２４を開放し、ドレンライン２６により分解槽１４から過酸化水素含有排水を抜き出した。次いで、ベントライン２４及びドレンライン２６を閉止し、排気ライン２８を経由して真空ポンプ（図示せず）により吸引して分解槽１４内の圧力を４００ｍｍＨｇａｂｓに減圧し、１時間その圧力を保持して、本発明方法により活性炭の再生処理を行った。
続いて、再生前と同じ過酸化水素含有排水を通水したところ、処理排水の過酸化水素の濃度は、殆ど検出不能程度まで低下していた。この結果から、本発明方法により活性炭の触媒活性を再生できたことが確認された。
【００１６】
【発明の効果】
本発明方法によれば、減圧した雰囲気に、触媒活性の低下した活性炭を所定時間保持することにより、過酸化水素分解用活性炭を再生することができる。
本発明方法を適用することにより、触媒活性の低下した活性炭を簡易にかつ経済的に賦活することができる。また、過酸化水素含有排水の処理に使用された容器内に活性炭層として充填したまま過酸化水素分解用活性炭を再生することができるので、従来から活性炭の焙焼再生に使用されているような特別な再生炉は不要であり、設備的にも極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用する活性炭層を有する過酸化水素含有排水の処理装置のフローシートである。
【符号の説明】
１０過酸化水素含有排水の処理装置
１２活性炭層
１４過酸化水素分解槽
１６排水ライン
１８スチームライン
２０処理排水ライン
２２温度計
２４ベントライン
２６ドレインライン
２８排気ライン

Claims

過酸化水素含有水と接触して過酸化水素含有水中の過酸化水素を分解する分解反応の触媒として使用され、触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を再生する方法であって、
３００〜５００ｍｍＨｇａｂｓの圧力下に触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭を所定時間保持することを特徴とする過酸化水素分解用活性炭の再生方法。
過酸化水素分解用活性炭の充填層を有する容器に過酸化水素含有水を通水して過酸化水素の分解処理を実施し、活性炭の触媒活性が低下した時点で、容器内に充填したまま過酸化水素分解用活性炭を再生する方法であって、
触媒活性の低下した過酸化水素分解用活性炭の充填層を容器内に充填したままで、容器内の気体を吸引して３００〜５００ｍｍＨｇａｂｓの圧力下に充填層を所定時間保持することを特徴とする過酸化水素分解用活性炭の再生方法。
前記過酸化水素分解用活性炭の充填層を有する容器から予め排水を抜き出し、その後、該容器内の気体を吸引することを特徴とする請求項２に記載の過酸化水素分解用活性炭の再生方法。