JP3822303B2 - 有機化合物の分解方法および分解装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物の分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物は、活性炭吸着法、酸化分解法、、活性汚泥法、生物処理法等により除去または分解できる。これらの中でも、活性炭吸着法は、最もよく用いられ、主に水質中に汚染した有機化合物を吸着する目的で使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭吸着法は、高価な吸着剤である活性炭を使用するため、活性炭を再生利用しなければならない。また、粉末状の活性炭を使用するため、取り扱いが容易でなく、設備も比較的大規模である。さらに、その再生作業および設備のメンテナンスには、多大な労力と経費を要する。このことは、近年、最重要視される環境浄化とそのためのコストとの間でジレンマを生じさせている。そこで、水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物を、低コストで容易に除去または分解できる方法と装置が求められていた。
【０００４】
本発明は、水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物を、容易に分解することができる有機化合物の分解方法および分解装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、有機化合物の流体にエキシマによる紫外線を照射して分解することに特徴を有する有機化合物の分解方法である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の有機化合物の分解方法において、前記紫外線が、エキシマランプから発生する１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線であることに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の有機化合物の分解方法において、前記有機化合物の流体が、有機塩素化合物の流体であって、有機塩素化合物のガス、液体もしくは蒸気または有機塩素化合物を含有するガス、液体もしくは蒸気であることに特徴を有する。
【０００８】
これらの発明によれば、エキシマによる紫外線、特にエキシマランプから発生する１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線を照射することにより、有機化合物を効率よく分解できる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物の流体が液体であって、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に流下し、流下中に該紫外線に照射されて分解することに特徴を有する。この発明によれば、流速緩衝体によって液体を徐々に流下させ、紫外線を十分に照射することができるので、分解効率を向上できる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物の流体が、ガスまたは蒸気であって、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に上昇し、上昇中に該紫外線に照射されて分解することに特徴を有する。この発明によれば、流速緩衝体によって、ガスまたは蒸気を徐々に上昇させ、紫外線を十分に照射することができるので、分解効率を向上できる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４または５記載の有機化合物の分解方法において、前記流速緩衝体が、前記紫外線および前記有機塩素化合物に対して安定であって、ガス、蒸気または液体の流速を下げることに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項４または５記載の有機化合物の分解方法において、前記紫外線に照射される際に、前記有機塩素化合物の流体と、触媒ガスとが接触して分解することに特徴を有する。この発明によれば、触媒ガスによって分解が促進され、分解効率を向上できる。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項３乃至７の何れかに記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物が、フロン、ダイオキシン、ＰＣＢ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、シス−１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペンであることに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体の分解装置であって、分解すべき流体を収納する分解処理槽と、エキシマによる１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの紫外線を照射するエキシマランプとを備えることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９記載の有機化合物の分解装置において、前記エキシマランプが、円筒形の紫外線発光部と該紫外線発光部を支持する支持部とから構成され、前記支持部が前記分解処理槽の天面に固定され、前記紫外線発光部が前記有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体内に浸漬されるように設けられていることに特徴を有する。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項９記載の有機化合物の分解装置において、前記エキシマランプが、円筒形の紫外線発光部と、該紫外線発光部を覆って保護する矩形状の保護箱とから構成され、前記エキシマランプが前記分解処理槽の内部に向かって照射するように天面または側面に少なくとも１つ設けられていることに特徴を有する。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理槽に、分解ガスを排出する排気口が設けられていることに特徴を有する。
【００１８】
請求項１３の発明は、有機化合物のガス、蒸気もしくは液体または有機化合物を含有するガス、蒸気もしくは液体の分解装置であって、分解すべき流体を収納する分解処理箱と、該分解処理箱に取り付けられたエキシマランプと、該分解処理箱内にあって該エキシマランプの照射面に近接して設けられ処理流体の流速を低下せしめる流速緩衝体と、該流速緩衝体の上流部の該分解処理箱に設けられた流入口と、該流速緩衝体の下流部の該分解処理箱に設けられた流出口と、該分解処理箱の上部に設けられて分解ガスを排出する排気口とによって構成されることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１３記載の有機化合物の分解装置において、前記流速緩衝体が、ガス、蒸気または液体の流速を下げる網状、石綿状または束状の部材であることに特徴を有する。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１３記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理箱に、触媒ガス流入管と触媒流出管とが設けられていることに特徴を有する。
【００２１】
請求項１６の発明は、分解すべき流体を収納する分解処理槽と、該分解処理槽の天面に取り付けられたエキシマランプとによって構成されている有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体の分解装置であって、前記分解処理槽の側面上部には、分解ガスを排出する排気口が設けられ、該分解処理槽の下には、該分解処理槽の底部を加熱して前記液体から蒸気を発生させるヒーターが設けられていることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００２２】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理槽に、前記エキシマランプの真下に近接して触媒ガス流路が設けられ、該触媒ガス流路の下面には、前記蒸気と触媒ガスが接触する接触部が設けられ、該触媒ガス流路の一方には触媒ガス流入管が、他方には触媒ガス流出管が設けられていることに特徴を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の分解装置の第１実施形態を示す概略図である。本発明の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の天面７の取付口１０に一端が固定されたエキシマランプ１と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口５とによって構成されている。分解処理の際には、分解処理槽２中に有機化合物の液体または有機化合物を含有する溶液（以下、被分解液３という）が供給される。
【００２５】
排気口５は、分解処理槽２の側面上部に設けられていてもよい。排気口５に活性炭フィルター８を備えた排気管６を接続することにより、分解ガス４をさらに精製して排出することができる。
【００２６】
分解処理槽２には、被分解液３をかき混ぜて分解を効率よく行うための攪はん装置９を設けることができる。攪はんは、分解処理槽２の底部から攪はん子によって攪はんしても、分解処理槽２の上部からプロペラによって攪はんしても何れでもよい。
【００２７】
分解処理槽２は、矩形または円筒形の何れでもよいが、エキシマランプ１から発する紫外線および被分解液３に対して反応しない材質または反応しにくい材質、即ち耐溶液性および耐紫外線性を有する材質であることが好ましく、例えばステンレススチール等が好ましい。ステンレススチール等の加工し易い金属の場合は、その天面７にエキシマランプ１の取付口１０および排気口５等の加工が容易にできるので好ましい。
【００２８】
エキシマランプ１は、その上部が分解処理槽２の天面７の取付口１０に固定され、下部が被分解液３に浸漬されている。図２は、第１実施形態に用いたエキシマランプ１の構造を示す概略図である。エキシマランプ１は、円筒形の紫外線発光部１１と、紫外線発光部１１を支持する支持部１２とから構成されている。
【００２９】
紫外線発光部１１は、何れも紫外線を透過しやすい石英等の材料からなる発光管１６と保護管１４とから構成され、それらの間には所定の空間があり、その空間には不活性なガス、例えば窒素ガス等が封入されている。発光管１６の外周には電極１５がスパイラル状または網状に設けられている。発光管１６の内部には、所定の空間を隔てて冷却管２０が設けられている。冷却管２０の中には仕切１８が設けられ、冷却水２０が循環し易くなっている。発光管１６と冷却管１７との間の所定の空間には、エキシマを形成する封入ガス１９、例えばキセノンガス、クリプトンガスまたはアルゴンガスが封入されている。紫外線の波長は、封入ガス１９によって異なり、紫外線発光部１１から発生して、四方に照射する。
【００３０】
支持部１２には、取付部１３が設けられ、分解処理槽２の天面７の取付口１０に取り付けられる。支持部１２の内部には、電極１５の端子や冷却管１７への接続口等が設けられている。
【００３１】
エキシマランプ１は、分解処理槽２の天面７に限らず、側面や底面に取り付けてもよく、また、脱着できるようにしてもよい。
【００３２】
被分解液３は、浸漬されたエキシマランプ１から発する紫外線により、主に二酸化炭素、一酸化炭素および水に分解する。二酸化炭素等のガス成分は、分解ガス４として被分解液３から離脱し、分解処理槽２の天面７に設けられた排気口５から排出される。排気管６および活性炭フィルター８が設けられている場合、分解ガス４は、さらに精製されて外部に排出される。
【００３３】
エキシマランプ１は、封入ガス１９の種類によって１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍの何れかの波長の紫外線を発生する。有機化合物の分解には、１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線が好ましい。この波長の紫外線は、大気中または液体中の酸素から酸化力の強い多くの励起酸素原子を直接生成できる。さらに、この波長の紫外線は、光子のエネルギーが強く、有機化合物中のＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃｌ等の結合を容易に切断でき、ここに励起酸素原子が反応して有機化合物を分解し、二酸化炭素や水等を生成する。例えば、１，１，１−トリクロロエタンを含有する液体にエキシマによる１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線を照射すると、１，１，１−トリクロロエタン中のＣ−Ｃ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃｌの結合が切断され、そこに液体中または大気中から供給されて生成した励起酸素原子が反応して分解し、二酸化炭素、一酸化炭素、水、塩化水素、塩素を生成する。
【００３４】
被分解液３は、有機化合物のみからなる液体であっても、有機化合物を含有する液体であっても何れでもよい。有機化合物の中でも特に有機塩素化合物は、大気や水質を汚染するものが多い。有機塩素化合物のうち、炭素と塩素との結合の強いものの分解に、真空紫外線の照射が好ましい。それらの有機塩素化合物としては、フロン、ダイオキシン、ＰＣＢ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、シス−１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペン等を例示することができる。これらは何れも塩素化合物であるが、他のハロゲン元素を含む有機ハロゲン化物、例えばフッ素、臭素を含む化合物の分解にも適する。
【００３５】
図３は、本発明の分解装置の第２実施形態を示す概略図である。第２実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の側面の取付口２２に固定された少なくとも１つの箱型エキシマランプ２１と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。第１実施形態の装置と同様な構成であり、箱型エキシマランプ２１の構造とその取付位置が相違する。
【００３６】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理槽２の側面に少なくとも１つ設けられ、分解処理槽２の内部に向かって紫外線を照射して、被分解液３を分解する。分解ガス４は、液体から離脱し、分解処理槽２の天面７に設けられた排気口５から排出される。他は、第１実施形態の装置と同様である。
【００３７】
図４は、第２実施形態に用いた箱型エキシマランプ２１の構造を示す斜視図である。箱型エキシマランプ２１は、円筒形の紫外線発光部２４と、紫外線発光部２４を覆って保護する矩形状の保護箱２３とから構成されている。
【００３８】
円筒形の紫外線発光部２４は、図２で示した紫外線発光部１１の構造と同様である。
【００３９】
保護箱２３は、紫外線発光部２４から発した紫外線を照射するように１つの面が開口している。開口面には、紫外線を透過し易い石英ガラス２５が、紫外線発光部２４の保護をかねて設けられている。開口面の外縁部には、取付フランジ２６が設けられ、分解処理槽２の取付口２２に取り付けることができる。開口面以外の保護箱２３は、ステンレススチール等の耐紫外線性の材料であることが好ましい。
【００４０】
図５は、第２実施形態に用いた分解処理槽２の構造の一例を示す斜視図である。分解処理槽２の側面には、少なくとも１つ以上の箱型エキシマランプ２１を取り付けるための取付口２２が設けられている。
【００４１】
図６は、本発明の分解装置の第３実施形態を示す概略図である。第３実施形態の分解装置は、円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の側面に固定された少なくとも１つのリング型エキシマランプ２７と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。第２実施形態の装置と同様な構成であり、エキシマランプの構造とその取付位置が相違する。
【００４２】
リング型エキシマランプ２７は、分解処理槽２の側面に少なくとも１つ設けられ、分解処理槽２の内部に向かって紫外線を照射して、被分解液３を分解する。
【００４３】
リング型エキシマランプ２７の内部の構造は、前記したエキシマランプ１をリング状にしたものである。このため、分解処理槽２は円筒形であることが好ましく、リング型エキシマランプ２７の部分が開口したステンレスまたは全体が石英管であることが好ましい。
【００４４】
図７は、本発明の分解装置の第４実施形態を示す概略図である。第４実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱２８と、分解処理箱２８の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱２８内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱２８に設けられて被処理液３を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱２８に設けられて被処理液３を流出する流出口３１と、分解処理箱２８の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。
【００４５】
本実施形態において、流入口３０から流下した被処理液３は、流速緩衝体２９で緩やかに流下し、箱型エキシマランプ２１からの紫外線が十分に照射され、分解する。分解ガス４は、排気口５から排出され、さらに、活性炭フィルター８によって精製されて排出されてもよい。分解しきれなかった非処理液４１は、流出口３１から排出される。非処理液４１は、流出口３１に接続した流出配管３３を経て非処理液貯水槽３５に貯められ、循環配管３７の途中に設けられた循環ポンプ３８によって被処理液貯水槽３４に送られ、そこから流入配管３２の途中に設けられた流量調整弁３６によって再び分解処理箱２８に流下して分解処理することができる。
【００４６】
分解処理箱２８は、その材質および箱型エキシマランプ２１の取付形態において第２実施形態と同様である。
【００４７】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理箱２８の側面に設けられ、その内部に向かって紫外線を照射する。構造は、図４と同様である。また、その形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００４８】
被分解液３は、紫外線が十分に照射されるほど効率よく分解される。そのため、流速緩衝体２９の構造または流入配管３２の途中に設けられた流量調整弁３６を調整し、緩やかに流下させることによって、効率よく分解することができる。
【００４９】
流速緩衝体２９は、照射する紫外線および被処理液３に対して安定な材質、例えば石英、ステンレス等であって、流入する被処理液３の流速を弱める網状、石綿状または束状に加工された部材であることが好ましい。特に、ガラスファイバーで網状または石綿状にした流速緩衝体２９は、流入する被処理液３の流速を弱めるのに適している。
【００５０】
分解効率を高めるために、分解処理箱２８の下部に設けた触媒ガス流入管４０から、触媒ガス４２を流入することもできる。触媒ガス流入管４０から流入した触媒ガス４２は、分解処理箱２８の上方の排気口５から排出する間に、流速緩衝体２９を流下する被分解液３と接触する。触媒ガス４２と接触した被分解液３は、紫外線に照射されて容易に分解し易くなり、効率よく分解される。分解ガス４は、触媒ガス４２とともに排気口５から排出される。排気口５に接続した排気管６の下流側に吸引ポンプ３９を設けて、触媒ガス４２と分解ガス４を吸引することもできる。
【００５１】
触媒ガス４２は、酸化チタンガス、酸化マグネシウムガス等が好ましく、窒素ガス等の不活性なガスとともに使用してもよい。酸化チタンガス中のチタンまたは酸化マグネシウム中のマグネシウムは、特にＣ−Ｃｌ結合部を攻撃し、その結合を切断して分解する際の触媒となり、被分解液３の反応を促進することができる。
【００５２】
図８は、流速緩衝体２９の一例を示す拡大斜視図である。（ａ）は網状流速緩衝体４３、（ｂ）は石綿状流速緩衝体４４を示している。
【００５３】
図９は、流速緩衝体２９に被処理液３を分岐して流下する一例を示す拡大図である。被処理液３は、流入配管３０に設けられた流量調節弁３６を経て、分岐配管４５で分岐され、幅の広い流速緩衝体２９に流下される。これにより、多くの被処理液３を流下することができ、分解能力を上げることができる。
【００５４】
図１０は、本発明の分解装置の第５実施形態を示す概略図である。第５実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱４６と、分解処理箱４６の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱４６内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱４６に設けられて被分解ガス４７を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱４６に設けられて分解ガス４８を流出する流出口３１とによって構成されている。第４実施形態との相違は、ガスの分解装置である点である。
【００５５】
本実施形態において、流入口３０から流入した被分解ガス４７は、流速緩衝体２９を緩やかに上昇し、箱型エキシマランプ２１からの紫外線が十分に照射されて分解する。分解ガス４８は、流出口３１から排出され、さらにその下流側に設けられた活性炭フィルター８によって精製されて排出されてもよい。また、排出口３１の下流側に吸引ポンプ３９を設けて、分解ガス４を吸引することもできる。
【００５６】
分解処理箱４６は、その材質および箱型エキシマランプ２１の取付形態において第４実施形態と同様である。また、エキシマランプの形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００５７】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理箱４６の側面に設けられ、その内部に向かって紫外線を照射する。その構造は、図４と同様である。また、円筒形の分解処理箱４６、例えば石英管を用い、その外周に図６に示したリング型エキシマランプ２７を設けることもできる。
【００５８】
被分解ガス４７は、紫外線が十分に照射されるほど効率よく分解される。そのため、流入口３０の上流側に流量調整弁３６を設けて調整したり、吸引ポンプ３９を調整して、被分解ガス４７が流速緩衝体２９中を緩やかに上昇するようにして、効率よく分解することができる。流速緩衝体２９は、第４実施形態と同様である。流量調整弁３６を調整することにより、流速緩衝体２９を設けなくても分解処理することができる。
【００５９】
分解効率を高めるために、流入口３０から被分解ガス４７と共に触媒ガス４２を流入することもできる。触媒ガス４２は、被分解ガス４７と混合して流速緩衝体２９を上昇するため、紫外線に照射されて容易に分解し易くなり、効率よく分解される。触媒ガス４２は、分解ガス４８とともに流出口３１から排出される。触媒ガス４２は、第４実施形態と同様である。
【００６０】
図１１は、第５実施形態の流入部の形態を示す拡大斜視図である。分解処理箱４６の上流には、被分解ガス４７を充填した被分解ガスボンベ４９が、流量調節弁３６をともなった流入配管５１によって接続されている。触媒ガス４２を被分解ガス４７とともに流入する場合には、触媒ガス４２を充填した触媒ガスボンベ５０を、流量調節弁３６をともなった触媒ガス流入配管５２によって、流入配管５１に接続することができる。
【００６１】
図１２は、ガス用の流速緩衝体２９の一例を示す拡大斜視図である。（ａ）は千鳥状流速緩衝体５３であって、分解処理箱４６に千鳥状に邪魔板５３ａを設けるようにしてもよく、（ｂ）の網状流速緩衝体５４に示すように、網体５４ａを分解処理箱４６内に波状に配設してもよい。ガス用の流速緩衝体２９は、図８の（ａ）、（ｂ）に示すような網状流速緩衝体４３であっても石綿状流速緩衝体４４であってもよい。
【００６２】
図１３は、本発明の分解装置の第６実施形態を示す概略図である。第６実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱４６と、分解処理箱４６の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱４６内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱４６に設けられて被分解ガス４７を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱４６に設けられて分解ガス４８を流出する流出口３１と、さらに、箱型エキシマランプ２１に近接する流速緩衝体２９の面とは反対側の面に設けられて触媒ガス４２と接触する接触部５５と、分解処理箱４６の流入口３０近傍に設けられた触媒ガス流入管５６と、分解処理箱４６の流出口３１近傍に設けられた触媒ガス流出管５７とによって構成されている。第４実施形態との相違は、触媒ガス４２が被分解ガス４７と混合して流入せず、接触部５５にて接触する構造を有する点である。また、エキシマランプの形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００６３】
本実施形態において、触媒ガス流入口５６から流入した触媒ガス４２は、流速緩衝体２９に対して箱型エキシマランプ２１側と反対側の触媒ガス４２が被分解ガス４７側に漏れるような小さな開口を有する、例えば網体のような接触部５５で、被分解ガス４７と接触し、接触後、触媒ガス流出口５７から排出する。排出した触媒ガス４２を循環して、再び触媒ガス流入口５６から流入することもできる。接触部５５には、目の細かい網状の接触部材が設けられており、触媒ガス側の圧力を、被分解ガス側の圧力より僅かに上げることによって、触媒ガス４２を流速緩衝体２９内に吹き込むことができる。こうすることにより、被分解ガス４７が、触媒ガス４２に混合することを防ぐことができ、触媒ガス４２を節約することができる。また、触媒ガス流入口５６と触媒ガス流出口５７の取付位置を逆にして、触媒ガス４２の流れと、被分解ガス４７の流れを対向させることも有効である。他については、第５実施形態と同様である。
【００６４】
図１４は、本発明の分解装置の第７実施形態を示す概略図である。第７実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽５８と、分解処理槽５８の天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１とによって構成されている。分解処理槽５８の側面上部には、分解ガス４を排出する排気口５が設けられ、分解処理槽５８の下には、分解処理槽５８の底部から被処理液３を加熱して蒸気５９を発生させるヒーター６０が設けられている。
【００６５】
被処理液３は、底部からヒーター６０により加熱され、蒸気５９を発生する。蒸気５９は、有機化合物の蒸気であっても、有機化合物を含有する蒸気であっても何れでもよい。蒸気は、分解処理槽５８の中を上昇し、天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１からの紫外線によって分解する。分解ガス４８は、排気口５から排出される。
【００６６】
排気口５には、上述したように活性炭フィルター８を備えていてもよい。
【００６７】
分解処理槽５８には、攪はん装置９を設けることができる。攪はんは、分解処理槽２の底部から攪はん子によって攪はんしても、分解処理槽２の上部からプロペラによって攪はんしても何れでもよい。
【００６８】
分解処理槽５８は、その天面に箱型エキシマランプ２１を取り付けることができるように開口部を備えている。材質等については、上述と同様である。
【００６９】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理槽２の天面でも側面でも何れでもよいが、天面のほうが好ましい。第１実施形態のような円筒状のエキシマランプ１を、分解処理槽２の上面または側面から挿入することもできる。また、１つの面が照射面となる半円筒形状のエキシマランプでもよい。
【００７０】
図１５は、本発明の分解装置の第８実施形態を示す概略図である。第８実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽５８と、分解処理槽５８の天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、箱型エキシマランプ２１の真下に近接して設けられた触媒ガス流路６１とによって構成されている。触媒ガス流路６１の下面には、蒸気５９と触媒ガス４２が接触する接触部５５が設けられ、触媒ガス流路６１の一方には触媒ガス流入管５６が、他方には触媒ガス流出管５７が設けられている。排気口５は、触媒ガス流路６１の下に近接して分解処理槽５８の側面に設けられている。分解処理槽５８の底部から被処理液３を加熱して蒸気５９を発生させるヒーター６０は、分解処理槽５８の下に設けられている。第８実施形態との相違は、触媒ガス４２と蒸気５９が接触部５５で接触する点である。
【００７１】
本実施形態において、接触部５５には、目の細かい網状の接触部材が設けられており、触媒ガス流路６１の中の触媒ガス４２の圧力を、分解処理槽５８の圧力より僅かに上げることによって、触媒ガス４２を分解処理槽５８内に吹き込むことができる。こうすることにより、蒸気５９が、触媒ガス４２に混合することを防ぐことができ、触媒ガス４２を節約することができる。他については、第５実施形態と同様である。
【００７２】
被処理液３は、底部からヒーター６０により加熱され、蒸気５９を発生する。蒸気５９は、分解処理槽５８の中を上昇し、接触部５５での触媒ガス４２との接触により分解が促進される。分解ガス４８は、排気口５から排出される。触媒ガス４２の循環等については、上述と同様である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機化合物の分解方法および分解装置によれば、エキシマによる紫外線を照射することによって、有機化合物を容易に且つ簡易な装置で分解することができる。特に、大気または水質を汚染する有機塩素化合物に対して効果的であり、液状もしくは気体状の有機塩素化合物、溶液中に含有する有機塩素化合物またはその溶液からの蒸気を容易に且つ簡易な装置で分解することができ、環境浄化において有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分解装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に用いたエキシマランプの構造を示す概略図である。
【図３】本発明の分解装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図４】第２実施形態に用いた箱型エキシマランプの構造を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に用いた分解処理槽の構造の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の分解装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明の分解装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図８】流速緩衝体の一例を示す拡大斜視図である。
【図９】幅広で網状の流速緩衝体に液体を分岐して流下する一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の分解装置の第５実施形態を示す概略図である。
【図１１】第５実施形態の流入部の形態を示す拡大斜視図である。
【図１２】流速緩衝体の一例を示す拡大図である。
【図１３】本発明の分解装置の第６実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明の分解装置の第７実施形態を示す概略図である。
【図１５】本発明の分解装置の第８実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エキシマランプ
２ 分解処理槽
３ 被分解液
４ 分解ガス
５ 排気口
６ 排気管
７ 槽天面
８ 活性炭フィルター
９ 攪はん装置
１０ 取付口
１１ 紫外線発光部
１２ 支持部
１３ 取付部
１４ 保護管
１５ 電極
１６ 発光管
１７ 冷却管
１８ 仕切
１９ 封入ガス
２０ 冷却水
２１ 箱型エキシマランプ
２２ 取付口
２３ 保護箱
２４ 紫外線発光部
２５ 石英ガラス
２６ 取付フランジ
２７ リング型エキシマランプ
２８ 分解処理箱
２９ 流速緩衝体
３０ 流入口
３１ 流出口
３２ 流入配管
３３ 流出配管
３４ 被処理液貯水槽
３５ 非処理液貯水槽
３６ 流量調節弁
３７ 循環配管
３８ 循環ポンプ
３９ 吸引ポンプ
４０ 触媒ガス流入管
４１ 非処理液
４２ 触媒ガス
４３ 網状流速緩衝体
４４ 石綿状流速緩衝体
４５ 分岐配管
４６ 分解処理箱
４７ 被分解ガス
４８ 分解ガス
４９ 被分解ガスボンベ
５０ 触媒ガスボンベ
５１ 流入配管
５２ 触媒ガス流入配管
５３ 千鳥状流速緩衝体
５３a 邪魔板
５４ 網状流速緩衝体
５４a 網体
５５ 接触部
５６ 触媒ガス流入管
５７ 触媒ガス流出管
５８ 分解処理槽
５９ 蒸気
６０ ヒーター
６１ 触媒ガス流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物の分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物は、活性炭吸着法、酸化分解法、、活性汚泥法、生物処理法等により除去または分解できる。これらの中でも、活性炭吸着法は、最もよく用いられ、主に水質中に汚染した有機化合物を吸着する目的で使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭吸着法は、高価な吸着剤である活性炭を使用するため、活性炭を再生利用しなければならない。また、粉末状の活性炭を使用するため、取り扱いが容易でなく、設備も比較的大規模である。さらに、その再生作業および設備のメンテナンスには、多大な労力と経費を要する。このことは、近年、最重要視される環境浄化とそのためのコストとの間でジレンマを生じさせている。そこで、水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物を、低コストで容易に除去または分解できる方法と装置が求められていた。
【０００４】
本発明は、水質汚染または大気汚染を起こす有機化合物を、容易に分解することができる有機化合物の分解方法および分解装置を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、有機化合物の流体にエキシマによる紫外線を照射して分解することに特徴を有する有機化合物の分解方法である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１記載の有機化合物の分解方法において、前記紫外線が、エキシマランプから発生する１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線であることに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の有機化合物の分解方法において、前記有機化合物の流体が、有機塩素化合物の流体であって、有機塩素化合物のガス、液体もしくは蒸気または有機塩素化合物を含有するガス、液体もしくは蒸気であることに特徴を有する。
【０００８】
これらの発明によれば、エキシマによる紫外線、特にエキシマランプから発生する１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線を照射することにより、有機化合物を効率よく分解できる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物の流体が液体であって、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に流下し、流下中に該紫外線に照射されて分解することに特徴を有する。この発明によれば、流速緩衝体によって液体を徐々に流下させ、紫外線を十分に照射することができるので、分解効率を向上できる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物の流体が、ガスまたは蒸気であって、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に上昇し、上昇中に該紫外線に照射されて分解することに特徴を有する。この発明によれば、流速緩衝体によって、ガスまたは蒸気を徐々に上昇させ、紫外線を十分に照射することができるので、分解効率を向上できる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項４または５記載の有機化合物の分解方法において、前記流速緩衝体が、前記紫外線および前記有機塩素化合物に対して安定であって、ガス、蒸気または液体の流速を下げることに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項４または５記載の有機化合物の分解方法において、前記紫外線に照射される際に、前記有機塩素化合物の流体と、触媒ガスとが接触して分解することに特徴を有する。この発明によれば、触媒ガスによって分解が促進され、分解効率を向上できる。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項３乃至７の何れかに記載の有機化合物の分解方法において、前記有機塩素化合物が、フロン、ダイオキシン、ＰＣＢ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、シス−１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペンであることに特徴を有する。
【００１４】
請求項９の発明は、有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体の分解装置であって、分解すべき流体を収納する分解処理槽と、エキシマによる１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの紫外線を照射するエキシマランプとを備えることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９記載の有機化合物の分解装置において、前記エキシマランプが、円筒形の紫外線発光部と該紫外線発光部を支持する支持部とから構成され、前記支持部が前記分解処理槽の天面に固定され、前記紫外線発光部が前記有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体内に浸漬されるように設けられていることに特徴を有する。
【００１６】
請求項１１の発明は、請求項９記載の有機化合物の分解装置において、前記エキシマランプが、円筒形の紫外線発光部と、該紫外線発光部を覆って保護する矩形状の保護箱とから構成され、前記エキシマランプが前記分解処理槽の内部に向かって照射するように天面または側面に少なくとも１つ設けられていることに特徴を有する。
【００１７】
請求項１２の発明は、請求項１０または１１記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理槽に、分解ガスを排出する排気口が設けられていることに特徴を有する。
【００１８】
請求項１３の発明は、有機化合物のガス、蒸気もしくは液体または有機化合物を含有するガス、蒸気もしくは液体の分解装置であって、分解すべき流体を収納する分解処理箱と、該分解処理箱に取り付けられたエキシマランプと、該分解処理箱内にあって該エキシマランプの照射面に近接して設けられ処理流体の流速を低下せしめる流速緩衝体と、該流速緩衝体の上流部の該分解処理箱に設けられた流入口と、該流速緩衝体の下流部の該分解処理箱に設けられた流出口と、該分解処理箱の上部に設けられて分解ガスを排出する排気口とによって構成されることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００１９】
請求項１４の発明は、請求項１３記載の有機化合物の分解装置において、前記流速緩衝体が、ガス、蒸気または液体の流速を下げる網状、石綿状または束状の部材であることに特徴を有する。
【００２０】
請求項１５の発明は、請求項１３記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理箱に、触媒ガス流入管と触媒流出管とが設けられていることに特徴を有する。
【００２１】
請求項１６の発明は、分解すべき流体を収納する分解処理槽と、該分解処理槽の天面に取り付けられたエキシマランプとによって構成されている有機化合物の液体または有機化合物を含有する液体の分解装置であって、前記分解処理槽の側面上部には、分解ガスを排出する排気口が設けられ、該分解処理槽の下には、該分解処理槽の底部を加熱して前記液体から蒸気を発生させるヒーターが設けられていることに特徴を有する有機化合物の分解装置である。
【００２２】
請求項１７の発明は、請求項１６記載の有機化合物の分解装置において、前記分解処理槽に、前記エキシマランプの真下に近接して触媒ガス流路が設けられ、該触媒ガス流路の下面には、前記蒸気と触媒ガスが接触する接触部が設けられ、該触媒ガス流路の一方には触媒ガス流入管が、他方には触媒ガス流出管が設けられていることに特徴を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の分解装置の第１実施形態を示す概略図である。本発明の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の天面７の取付口１０に一端が固定されたエキシマランプ１と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口５とによって構成されている。分解処理の際には、分解処理槽２中に有機化合物の液体または有機化合物を含有する溶液（以下、被分解液３という）が供給される。
【００２５】
排気口５は、分解処理槽２の側面上部に設けられていてもよい。排気口５に活性炭フィルター８を備えた排気管６を接続することにより、分解ガス４をさらに精製して排出することができる。
【００２６】
分解処理槽２には、被分解液３をかき混ぜて分解を効率よく行うための攪はん装置９を設けることができる。攪はんは、分解処理槽２の底部から攪はん子によって攪はんしても、分解処理槽２の上部からプロペラによって攪はんしても何れでもよい。
【００２７】
分解処理槽２は、矩形または円筒形の何れでもよいが、エキシマランプ１から発する紫外線および被分解液３に対して反応しない材質または反応しにくい材質、即ち耐溶液性および耐紫外線性を有する材質であることが好ましく、例えばステンレススチール等が好ましい。ステンレススチール等の加工し易い金属の場合は、その天面７にエキシマランプ１の取付口１０および排気口５等の加工が容易にできるので好ましい。
【００２８】
エキシマランプ１は、その上部が分解処理槽２の天面７の取付口１０に固定され、下部が被分解液３に浸漬されている。図２は、第１実施形態に用いたエキシマランプ１の構造を示す概略図である。エキシマランプ１は、円筒形の紫外線発光部１１と、紫外線発光部１１を支持する支持部１２とから構成されている。
【００２９】
紫外線発光部１１は、何れも紫外線を透過しやすい石英等の材料からなる発光管１６と保護管１４とから構成され、それらの間には所定の空間があり、その空間には不活性なガス、例えば窒素ガス等が封入されている。発光管１６の外周には電極１５がスパイラル状または網状に設けられている。発光管１６の内部には、所定の空間を隔てて冷却管２０が設けられている。冷却管２０の中には仕切１８が設けられ、冷却水２０が循環し易くなっている。発光管１６と冷却管１７との間の所定の空間には、エキシマを形成する封入ガス１９、例えばキセノンガス、クリプトンガスまたはアルゴンガスが封入されている。紫外線の波長は、封入ガス１９によって異なり、紫外線発光部１１から発生して、四方に照射する。
【００３０】
支持部１２には、取付部１３が設けられ、分解処理槽２の天面７の取付口１０に取り付けられる。支持部１２の内部には、電極１５の端子や冷却管１７への接続口等が設けられている。
【００３１】
エキシマランプ１は、分解処理槽２の天面７に限らず、側面や底面に取り付けてもよく、また、脱着できるようにしてもよい。
【００３２】
被分解液３は、浸漬されたエキシマランプ１から発する紫外線により、主に二酸化炭素、一酸化炭素および水に分解する。二酸化炭素等のガス成分は、分解ガス４として被分解液３から離脱し、分解処理槽２の天面７に設けられた排気口５から排出される。排気管６および活性炭フィルター８が設けられている場合、分解ガス４は、さらに精製されて外部に排出される。
【００３３】
エキシマランプ１は、封入ガス１９の種類によって１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍの何れかの波長の紫外線を発生する。有機化合物の分解には、１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線が好ましい。この波長の紫外線は、大気中または液体中の酸素から酸化力の強い多くの励起酸素原子を直接生成できる。さらに、この波長の紫外線は、光子のエネルギーが強く、有機化合物中のＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃｌ等の結合を容易に切断でき、ここに励起酸素原子が反応して有機化合物を分解し、二酸化炭素や水等を生成する。例えば、１，１，１−トリクロロエタンを含有する液体にエキシマによる１７２ｎｍまたは２２２ｎｍの波長の紫外線を照射すると、１，１，１−トリクロロエタン中のＣ−Ｃ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｃｌの結合が切断され、そこに液体中または大気中から供給されて生成した励起酸素原子が反応して分解し、二酸化炭素、一酸化炭素、水、塩化水素、塩素を生成する。
【００３４】
被分解液３は、有機化合物のみからなる液体であっても、有機化合物を含有する液体であっても何れでもよい。有機化合物の中でも特に有機塩素化合物は、大気や水質を汚染するものが多い。有機塩素化合物のうち、炭素と塩素との結合の強いものの分解に、真空紫外線の照射が好ましい。それらの有機塩素化合物としては、フロン、ダイオキシン、ＰＣＢ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、シス−１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペン等を例示することができる。これらは何れも塩素化合物であるが、他のハロゲン元素を含む有機ハロゲン化物、例えばフッ素、臭素を含む化合物の分解にも適する。
【００３５】
図３は、本発明の分解装置の第２実施形態を示す概略図である。第２実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の側面の取付口２２に固定された少なくとも１つの箱型エキシマランプ２１と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。第１実施形態の装置と同様な構成であり、箱型エキシマランプ２１の構造とその取付位置が相違する。
【００３６】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理槽２の側面に少なくとも１つ設けられ、分解処理槽２の内部に向かって紫外線を照射して、被分解液３を分解する。分解ガス４は、液体から離脱し、分解処理槽２の天面７に設けられた排気口５から排出される。他は、第１実施形態の装置と同様である。
【００３７】
図４は、第２実施形態に用いた箱型エキシマランプ２１の構造を示す斜視図である。箱型エキシマランプ２１は、円筒形の紫外線発光部２４と、紫外線発光部２４を覆って保護する矩形状の保護箱２３とから構成されている。
【００３８】
円筒形の紫外線発光部２４は、図２で示した紫外線発光部１１の構造と同様である。
【００３９】
保護箱２３は、紫外線発光部２４から発した紫外線を照射するように１つの面が開口している。開口面には、紫外線を透過し易い石英ガラス２５が、紫外線発光部２４の保護をかねて設けられている。開口面の外縁部には、取付フランジ２６が設けられ、分解処理槽２の取付口２２に取り付けることができる。開口面以外の保護箱２３は、ステンレススチール等の耐紫外線性の材料であることが好ましい。
【００４０】
図５は、第２実施形態に用いた分解処理槽２の構造の一例を示す斜視図である。分解処理槽２の側面には、少なくとも１つ以上の箱型エキシマランプ２１を取り付けるための取付口２２が設けられている。
【００４１】
図６は、本発明の分解装置の第３実施形態を示す概略図である。第３実施形態の分解装置は、円筒形の縦長の分解処理槽２と、分解処理槽２の側面に固定された少なくとも１つのリング型エキシマランプ２７と、分解処理槽２の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。第２実施形態の装置と同様な構成であり、エキシマランプの構造とその取付位置が相違する。
【００４２】
リング型エキシマランプ２７は、分解処理槽２の側面に少なくとも１つ設けられ、分解処理槽２の内部に向かって紫外線を照射して、被分解液３を分解する。
【００４３】
リング型エキシマランプ２７の内部の構造は、前記したエキシマランプ１をリング状にしたものである。このため、分解処理槽２は円筒形であることが好ましく、リング型エキシマランプ２７の部分が開口したステンレスまたは全体が石英管であることが好ましい。
【００４４】
図７は、本発明の分解装置の第４実施形態を示す概略図である。第４実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱２８と、分解処理箱２８の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱２８内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱２８に設けられて被処理液３を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱２８に設けられて被処理液３を流出する流出口３１と、分解処理箱２８の天面７に設けられて分解ガス４を排出する排気口６とによって構成されている。
【００４５】
本実施形態において、流入口３０から流下した被処理液３は、流速緩衝体２９で緩やかに流下し、箱型エキシマランプ２１からの紫外線が十分に照射され、分解する。分解ガス４は、排気口５から排出され、さらに、活性炭フィルター８によって精製されて排出されてもよい。分解しきれなかった非処理液４１は、流出口３１から排出される。非処理液４１は、流出口３１に接続した流出配管３３を経て非処理液貯水槽３５に貯められ、循環配管３７の途中に設けられた循環ポンプ３８によって被処理液貯水槽３４に送られ、そこから流入配管３２の途中に設けられた流量調整弁３６によって再び分解処理箱２８に流下して分解処理することができる。
【００４６】
分解処理箱２８は、その材質および箱型エキシマランプ２１の取付形態において第２実施形態と同様である。
【００４７】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理箱２８の側面に設けられ、その内部に向かって紫外線を照射する。構造は、図４と同様である。また、その形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００４８】
被分解液３は、紫外線が十分に照射されるほど効率よく分解される。そのため、流速緩衝体２９の構造または流入配管３２の途中に設けられた流量調整弁３６を調整し、緩やかに流下させることによって、効率よく分解することができる。
【００４９】
流速緩衝体２９は、照射する紫外線および被処理液３に対して安定な材質、例えば石英、ステンレス等であって、流入する被処理液３の流速を弱める網状、石綿状または束状に加工された部材であることが好ましい。特に、ガラスファイバーで網状または石綿状にした流速緩衝体２９は、流入する被処理液３の流速を弱めるのに適している。
【００５０】
分解効率を高めるために、分解処理箱２８の下部に設けた触媒ガス流入管４０から、触媒ガス４２を流入することもできる。触媒ガス流入管４０から流入した触媒ガス４２は、分解処理箱２８の上方の排気口５から排出する間に、流速緩衝体２９を流下する被分解液３と接触する。触媒ガス４２と接触した被分解液３は、紫外線に照射されて容易に分解し易くなり、効率よく分解される。分解ガス４は、触媒ガス４２とともに排気口５から排出される。排気口５に接続した排気管６の下流側に吸引ポンプ３９を設けて、触媒ガス４２と分解ガス４を吸引することもできる。
【００５１】
触媒ガス４２は、酸化チタンガス、酸化マグネシウムガス等が好ましく、窒素ガス等の不活性なガスとともに使用してもよい。酸化チタンガス中のチタンまたは酸化マグネシウム中のマグネシウムは、特にＣ−Ｃｌ結合部を攻撃し、その結合を切断して分解する際の触媒となり、被分解液３の反応を促進することができる。
【００５２】
図８は、流速緩衝体２９の一例を示す拡大斜視図である。（ａ）は網状流速緩衝体４３、（ｂ）は石綿状流速緩衝体４４を示している。
【００５３】
図９は、流速緩衝体２９に被処理液３を分岐して流下する一例を示す拡大図である。被処理液３は、流入配管３０に設けられた流量調節弁３６を経て、分岐配管４５で分岐され、幅の広い流速緩衝体２９に流下される。これにより、多くの被処理液３を流下することができ、分解能力を上げることができる。
【００５４】
図１０は、本発明の分解装置の第５実施形態を示す概略図である。第５実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱４６と、分解処理箱４６の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱４６内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱４６に設けられて被分解ガス４７を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱４６に設けられて分解ガス４８を流出する流出口３１とによって構成されている。第４実施形態との相違は、ガスの分解装置である点である。
【００５５】
本実施形態において、流入口３０から流入した被分解ガス４７は、流速緩衝体２９を緩やかに上昇し、箱型エキシマランプ２１からの紫外線が十分に照射されて分解する。分解ガス４８は、流出口３１から排出され、さらにその下流側に設けられた活性炭フィルター８によって精製されて排出されてもよい。また、排出口３１の下流側に吸引ポンプ３９を設けて、分解ガス４を吸引することもできる。
【００５６】
分解処理箱４６は、その材質および箱型エキシマランプ２１の取付形態において第４実施形態と同様である。また、エキシマランプの形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００５７】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理箱４６の側面に設けられ、その内部に向かって紫外線を照射する。その構造は、図４と同様である。また、円筒形の分解処理箱４６、例えば石英管を用い、その外周に図６に示したリング型エキシマランプ２７を設けることもできる。
【００５８】
被分解ガス４７は、紫外線が十分に照射されるほど効率よく分解される。そのため、流入口３０の上流側に流量調整弁３６を設けて調整したり、吸引ポンプ３９を調整して、被分解ガス４７が流速緩衝体２９中を緩やかに上昇するようにして、効率よく分解することができる。流速緩衝体２９は、第４実施形態と同様である。流量調整弁３６を調整することにより、流速緩衝体２９を設けなくても分解処理することができる。
【００５９】
分解効率を高めるために、流入口３０から被分解ガス４７と共に触媒ガス４２を流入することもできる。触媒ガス４２は、被分解ガス４７と混合して流速緩衝体２９を上昇するため、紫外線に照射されて容易に分解し易くなり、効率よく分解される。触媒ガス４２は、分解ガス４８とともに流出口３１から排出される。触媒ガス４２は、第４実施形態と同様である。
【００６０】
図１１は、第５実施形態の流入部の形態を示す拡大斜視図である。分解処理箱４６の上流には、被分解ガス４７を充填した被分解ガスボンベ４９が、流量調節弁３６をともなった流入配管５１によって接続されている。触媒ガス４２を被分解ガス４７とともに流入する場合には、触媒ガス４２を充填した触媒ガスボンベ５０を、流量調節弁３６をともなった触媒ガス流入配管５２によって、流入配管５１に接続することができる。
【００６１】
図１２は、ガス用の流速緩衝体２９の一例を示す拡大斜視図である。（ａ）は千鳥状流速緩衝体５３であって、分解処理箱４６に千鳥状に邪魔板５３ａを設けるようにしてもよく、（ｂ）の網状流速緩衝体５４に示すように、網体５４ａを分解処理箱４６内に波状に配設してもよい。ガス用の流速緩衝体２９は、図８の（ａ）、（ｂ）に示すような網状流速緩衝体４３であっても石綿状流速緩衝体４４であってもよい。
【００６２】
図１３は、本発明の分解装置の第６実施形態を示す概略図である。第６実施形態の分解装置は、矩形または円筒形の縦長の分解処理箱４６と、分解処理箱４６の側面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、分解処理箱４６内にあって箱型エキシマランプ２１の照射面に近接して設けられた流速緩衝体２９と、流速緩衝体２９の上流部の分解処理箱４６に設けられて被分解ガス４７を流入する流入口３０と、流速緩衝体２９の下流部の分解処理箱４６に設けられて分解ガス４８を流出する流出口３１と、さらに、箱型エキシマランプ２１に近接する流速緩衝体２９の面とは反対側の面に設けられて触媒ガス４２と接触する接触部５５と、分解処理箱４６の流入口３０近傍に設けられた触媒ガス流入管５６と、分解処理箱４６の流出口３１近傍に設けられた触媒ガス流出管５７とによって構成されている。第４実施形態との相違は、触媒ガス４２が被分解ガス４７と混合して流入せず、接触部５５にて接触する構造を有する点である。また、エキシマランプの形状は必ずしも箱型である必要はなく、１つの面が照射面となる半円筒形状でもよい。
【００６３】
本実施形態において、触媒ガス流入口５６から流入した触媒ガス４２は、流速緩衝体２９に対して箱型エキシマランプ２１側と反対側の触媒ガス４２が被分解ガス４７側に漏れるような小さな開口を有する、例えば網体のような接触部５５で、被分解ガス４７と接触し、接触後、触媒ガス流出口５７から排出する。排出した触媒ガス４２を循環して、再び触媒ガス流入口５６から流入することもできる。接触部５５には、目の細かい網状の接触部材が設けられており、触媒ガス側の圧力を、被分解ガス側の圧力より僅かに上げることによって、触媒ガス４２を流速緩衝体２９内に吹き込むことができる。こうすることにより、被分解ガス４７が、触媒ガス４２に混合することを防ぐことができ、触媒ガス４２を節約することができる。また、触媒ガス流入口５６と触媒ガス流出口５７の取付位置を逆にして、触媒ガス４２の流れと、被分解ガス４７の流れを対向させることも有効である。他については、第５実施形態と同様である。
【００６４】
図１４は、本発明の分解装置の第７実施形態を示す概略図である。第７実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽５８と、分解処理槽５８の天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１とによって構成されている。分解処理槽５８の側面上部には、分解ガス４を排出する排気口５が設けられ、分解処理槽５８の下には、分解処理槽５８の底部から被処理液３を加熱して蒸気５９を発生させるヒーター６０が設けられている。
【００６５】
被処理液３は、底部からヒーター６０により加熱され、蒸気５９を発生する。蒸気５９は、有機化合物の蒸気であっても、有機化合物を含有する蒸気であっても何れでもよい。蒸気は、分解処理槽５８の中を上昇し、天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１からの紫外線によって分解する。分解ガス４８は、排気口５から排出される。
【００６６】
排気口５には、上述したように活性炭フィルター８を備えていてもよい。
【００６７】
分解処理槽５８には、攪はん装置９を設けることができる。攪はんは、分解処理槽２の底部から攪はん子によって攪はんしても、分解処理槽２の上部からプロペラによって攪はんしても何れでもよい。
【００６８】
分解処理槽５８は、その天面に箱型エキシマランプ２１を取り付けることができるように開口部を備えている。材質等については、上述と同様である。
【００６９】
箱型エキシマランプ２１は、分解処理槽２の天面でも側面でも何れでもよいが、天面のほうが好ましい。第１実施形態のような円筒状のエキシマランプ１を、分解処理槽２の上面または側面から挿入することもできる。また、１つの面が照射面となる半円筒形状のエキシマランプでもよい。
【００７０】
図１５は、本発明の分解装置の第８実施形態を示す概略図である。第８実施形態の分解装置は、分解すべき流体を収納する矩形または円筒形の縦長の分解処理槽５８と、分解処理槽５８の天面に取り付けられた箱型エキシマランプ２１と、箱型エキシマランプ２１の真下に近接して設けられた触媒ガス流路６１とによって構成されている。触媒ガス流路６１の下面には、蒸気５９と触媒ガス４２が接触する接触部５５が設けられ、触媒ガス流路６１の一方には触媒ガス流入管５６が、他方には触媒ガス流出管５７が設けられている。排気口５は、触媒ガス流路６１の下に近接して分解処理槽５８の側面に設けられている。分解処理槽５８の底部から被処理液３を加熱して蒸気５９を発生させるヒーター６０は、分解処理槽５８の下に設けられている。第８実施形態との相違は、触媒ガス４２と蒸気５９が接触部５５で接触する点である。
【００７１】
本実施形態において、接触部５５には、目の細かい網状の接触部材が設けられており、触媒ガス流路６１の中の触媒ガス４２の圧力を、分解処理槽５８の圧力より僅かに上げることによって、触媒ガス４２を分解処理槽５８内に吹き込むことができる。こうすることにより、蒸気５９が、触媒ガス４２に混合することを防ぐことができ、触媒ガス４２を節約することができる。他については、第５実施形態と同様である。
【００７２】
被処理液３は、底部からヒーター６０により加熱され、蒸気５９を発生する。蒸気５９は、分解処理槽５８の中を上昇し、接触部５５での触媒ガス４２との接触により分解が促進される。分解ガス４８は、排気口５から排出される。触媒ガス４２の循環等については、上述と同様である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機化合物の分解方法および分解装置によれば、エキシマによる紫外線を照射することによって、有機化合物を容易に且つ簡易な装置で分解することができる。特に、大気または水質を汚染する有機塩素化合物に対して効果的であり、液状もしくは気体状の有機塩素化合物、溶液中に含有する有機塩素化合物またはその溶液からの蒸気を容易に且つ簡易な装置で分解することができ、環境浄化において有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分解装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】第１実施形態に用いたエキシマランプの構造を示す概略図である。
【図３】本発明の分解装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図４】第２実施形態に用いた箱型エキシマランプの構造を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態に用いた分解処理槽の構造の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の分解装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図７】本発明の分解装置の第４実施形態を示す概略図である。
【図８】流速緩衝体の一例を示す拡大斜視図である。
【図９】幅広で網状の流速緩衝体に液体を分岐して流下する一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の分解装置の第５実施形態を示す概略図である。
【図１１】第５実施形態の流入部の形態を示す拡大斜視図である。
【図１２】流速緩衝体の一例を示す拡大図である。
【図１３】本発明の分解装置の第６実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明の分解装置の第７実施形態を示す概略図である。
【図１５】本発明の分解装置の第８実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１ エキシマランプ
２ 分解処理槽
３ 被分解液
４ 分解ガス
５ 排気口
６ 排気管
７ 槽天面
８ 活性炭フィルター
９ 攪はん装置
１０ 取付口
１１ 紫外線発光部
１２ 支持部
１３ 取付部
１４ 保護管
１５ 電極
１６ 発光管
１７ 冷却管
１８ 仕切
１９ 封入ガス
２０ 冷却水
２１ 箱型エキシマランプ
２２ 取付口
２３ 保護箱
２４ 紫外線発光部
２５ 石英ガラス
２６ 取付フランジ
２７ リング型エキシマランプ
２８ 分解処理箱
２９ 流速緩衝体
３０ 流入口
３１ 流出口
３２ 流入配管
３３ 流出配管
３４ 被処理液貯水槽
３５ 非処理液貯水槽
３６ 流量調節弁
３７ 循環配管
３８ 循環ポンプ
３９ 吸引ポンプ
４０ 触媒ガス流入管
４１ 非処理液
４２ 触媒ガス
４３ 網状流速緩衝体
４４ 石綿状流速緩衝体
４５ 分岐配管
４６ 分解処理箱
４７ 被分解ガス
４８ 分解ガス
４９ 被分解ガスボンベ
５０ 触媒ガスボンベ
５１ 流入配管
５２ 触媒ガス流入配管
５３ 千鳥状流速緩衝体
５３a 邪魔板
５４ 網状流速緩衝体
５４a 網体
５５ 接触部
５６ 触媒ガス流入管
５７ 触媒ガス流出管
５８ 分解処理槽
５９ 蒸気
６０ ヒーター
６１ 触媒ガス流路
Claims (8)
- 有機化合物の流体にエキシマによる紫外線を照射して分解する、有機化合物の分解方法であって、
前記有機塩素化合物の流体が液体であり、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に流下し、流下中に該紫外線に照射されて分解することを特徴とする有機化合物の分解方法。 - 有機化合物の流体にエキシマによる紫外線を照射して分解する、有機化合物の分解方法であって、
前記有機塩素化合物の流体が、ガスまたは蒸気であり、前記紫外線の照射面に近接して設けられた流速緩衝体の中を徐々に上昇し、上昇中に該紫外線に照射されて分解することを特徴とする有機化合物の分解方法。 - 前記流速緩衝体が、前記紫外線および前記有機塩素化合物に対して安定であって、ガス、蒸気または液体の流速を下げることを特徴とする請求項１または２記載の有機化合物の分解方法。
- 前記紫外線に照射される際に、前記有機塩素化合物の流体と、触媒ガスとが接触して分解することを特徴とする請求項１または２記載の有機化合物の分解方法。
- 前記有機塩素化合物が、フロン、ダイオキシン、ＰＣＢ、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエタン、シス−１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペンである請求項１乃至４の何れかに記載の有機化合物の分解方法。
- 有機化合物のガス、蒸気もしくは液体または有機化合物を含有するガス、蒸気もしくは液体の分解装置であって、分解すべき流体を収納する分解処理箱と、該分解処理箱に取り付けられたエキシマランプと、該分解処理箱内にあって該エキシマランプの照射面に近接して設けられ処理流体の流速を低下せしめる流速緩衝体と、該流速緩衝体の上流部の該分解処理箱に設けられた流入口と、該流速緩衝体の下流部の該分解処理箱に設けられた流出口と、該分解処理箱の上部に設けられて分解ガスを排出する排気口とによって構成される有機化合物の分解装置。
- 前記流速緩衝体が、ガス、蒸気または液体の流速を下げる網状、石綿状または束状の部材である請求項６記載の有機化合物の分解装置。
- 前記分解処理箱に、触媒ガス流入管と触媒流出管とが設けられている請求項６記載の有機化合物の分解装置。
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