JP3910883B2 - 有機ハロゲン化合物の分解処理方法とその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物の分解処理方法とその装置、さらに詳しくは、電気絶縁油、熱媒体、有機性排液等に含有されているポリ塩化ビフェニル等の有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化して分解処理する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
周知のように、ポリ塩化ビフェニルは非常に安定で分解され難く、しかも絶縁性（電気抵抗）が高いことから、従前においては変圧器やコンデンサー等の絶縁材料や熱媒体或いはカーボンレス複写紙等に用いられていたが、現在では環境上の理由から使用が禁止されている。
【０００３】
しかし、従前から用いられて、また材料そのものの他に現在でも有機性排液及び排水中等に微量成分として残存している場合があり、これらをどのように分解，処理するかが重要な課題となっている。
【０００４】
このようなポリ塩化ビフェニルの分解，処理の手段として、焼却手段による処理方法があるが、この焼却によれば、ダイオキシン等の別の有害物質を生じさせるおそれもあり、環境破壊や安全性の観点からは必ずしも十分ではなく、現在のところ、この化合物が含有される材料や廃棄物の処理は行われていない。
【０００５】
そこで、これを解決する他の手段として、たとえばポリ塩化ビフェニルを含む絶縁油中に金属ナトリウムと水を添加することによって脱ハロゲン化処理する方法等が開発されている。
【０００６】
この方法は、反応槽内にポリ塩化ビフェニルを含む絶縁油を供給し、その反応槽へ、金属ナトリウムを添加した後、水等の反応促進剤を添加し、有機ハロゲン化合物と金属ナトリウムとの反応によって有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化し、反応生成物である塩化ナトリウム等を水に溶解させて無害化された絶縁油と分離して抽出する方法である。
【０００７】
この方法では、有機ハロゲン化合物と金属ナトリウムとの反応の効率を高めるため、金属ナトリウムは微粒子化され鉱油等に分散されてナトリウム分散剤とした状態で反応槽内に添加される。
【０００８】
しかし、この従来の方法によると、金属ナトリウムを微粒子化するための設備が別途必要となり、そのような微粒子化の工程が必要となる。
また微粒子化した金属ナトリウムを保管するにはタンクを常時攪拌しておく必要があり、さらに窒素パージを行うことも必要で、設備も大がかりとなる。
【０００９】
さらに、反応後の金属ナトリウムも当然微粒子であるため、反応槽から回収することが困難であり、その微粒子化ナトリウムは再利用されることはなく、水を添加して未反応のナトリウムを分解処理していたのが現状であった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、金属ナトリウムを微粒子化するための設備を必要とせず、微粒子化の工程が不要となり、微粒子化タンクの攪拌作業や窒素パージも不要となり、しかも反応効率を従来より低下させず且つ添加されるナトリウムを再利用させうるような有機ハロゲン化合物の分解処理方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、有機ハロゲン化合物の分解処理方法とその装置としてなされたもので、有機ハロゲン化合物の分解処理方法としての特徴は、有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、アルカリ金属として微粒子化されていない塊状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行うことである。
【００１２】
この場合、脱ハロゲン化処理後に残留するアルカリ金属は、微粒子化されていない塊状の状態で回収される。反応前において微粒子化されていない塊状のアルカリ金属を添加するので、反応後においても未消費の状態の塊状のアルカリ金属が存在し、従って微粒子化されていない塊状のアルカリ金属を回収することができるのである。
【００１３】
また、他の手段は、有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、アルカリ金属として液状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行うことである。
【００１４】
この場合、脱ハロゲン化処理後に残存するアルカリ金属は、油分に溶解していない 液状の状態となっているが、塊状にして回収される。反応前において添加される液 状のアルカリ金属は、絶縁油等の油分に溶解しないので、反応後においても未消費 の状態で且つ油分に溶解していない液状アルカリ金属が残留するが、融点以上であ った温度を下げると、液状の状態のアルカリ金属は塊状となり、従ってその塊状の アルカリ金属を回収することができるのである。
【００１５】
アルカリ金属としては、たとえば金属ナトリウムが用いられる。ナトリウムであれば安価で入手し易く、取り扱いが容易であるという利点を有する。
【００１６】
また、有機ハロゲン化合物の分解処理装置としての特徴は、有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う反応装置１と、該反応装置１での脱ハロゲン化処理後に残留するアルカリ金属を回収する残留アルカリ金属回収手段とを分解処理装置に具備させたことである。かかる装置によって、上記のような分解処理方法を好適に実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、一実施形態としての有機ハロゲン化合物の分解処理方法を実施するための分解処理装置の概略ブロック図を示す。
本実施形態の有機ハロゲン化合物の分解処理装置は、図１に示すように反応装置１と、該反応装置１の前段に設けられた蒸留装置２と、前記反応装置１の後段に設けられた回収装置13、抽出槽３、及び油水分離装置４からなる。
【００１９】
反応装置１は、図２に示すように、ステンレス製の反応槽５と、同じ材質からなる攪拌翼６とを具備しており、該攪拌翼６はモータ７によって回転自在に構成されている。
【００２０】
図２において、８は前記反応槽１内にガスパージを行うための窒素ガスを充填した窒素ガスボンベ、９は該反応槽１で発生したガスを冷却するための冷却管、10は該冷却管で冷却されたガス中の油分を抽出するためのオイルトラップをそれぞれ示す。
【００２１】
攪拌翼６は、図３及び図４に示すように、回転軸11の上下２段にパドル翼12a,12b が垂直に取り付けられた構成からなり、その上下のパドル翼12a,12b は図４に示すように45度の交差角度をなして配設されている。
【００２２】
前記反応槽１の前段に設けられた蒸留装置２は、予めポリ塩化ビフェニルを含有する絶縁油中の水分を減圧蒸留で除去するためのものである。
反応槽１の後段に設けられた回収装置13は、絶縁油、反応生成物と残存アルカリ金属を分離，回収するためのものである。
【００２３】
また、回収装置13の後段に設けられた抽出槽３は、ポリ塩化ビフェニルと金属ナトリウムとの反応によって生成した、塩化ナトリウム等の反応生成物を、抽出水を用いて絶縁油から分離して抽出するためのものである。
【００２４】
分離装置４は、前記抽出槽３からの絶縁油を抽出水と分離するためのもので、この分離装置４による分離は、静置分離により行われる。
【００２５】
次に、上記のような有機ハロゲン化合物の分解処理装置で、有機ハロゲン化合物の一例としてのポリ塩化ビフェニルを分解する分解処理方法について説明する。
【００２６】
先ず、反応装置１の反応槽５内は、予め窒素ガスボンベ８から窒素ガスを供給してパージし、そのガスパージで反応槽５から放出されるガスを冷却管10で冷却した後、オイルトラップ11でガス中の油分を抽出し、さらに活性炭フィルター（図示せず）を通して外部に放出する。
【００２７】
このように窒素ガスパージされた状態で、ポリ塩化ビフェニルを含有する絶縁油を反応装置１へ供給する。ポリ塩化ビフェニルを含有する絶縁油は、予め蒸留装置２で蒸留し、絶縁油中の水分を減圧蒸留で除去しておく。被処理水中に水分が存在すると、ナトリウムと水との反応によりナトリウムが消費されるため、予め水分を除去しておくことが好ましい。
【００２８】
この反応装置１へは、約100mm サイズ以下、好ましくは１〜10mmサイズの金属ナトリウムの塊を添加し、さらに反応促進物質であるイソプロピルアルコールを添加する。反応温度は、金属ナトリウムの融点である98℃以上で行う。上記のような大きさの金属ナトリウムであれば、攪拌に支障がないため好ましい。
【００２９】
反応装置１の反応槽５内では絶縁油中のポリ塩化ビフェニルと、金属ナトリウムとが反応し、ポリ塩化ビフェニルが脱塩素化されることとなる。
【００３０】
このポリ塩化ビフェニルとナトリウムとの反応によって、ビフェニル等の有機副生成物と塩化ナトリウムが生成されることとなる。さらに、イソプロピルアルコールが添加されていることによって、ポリ塩化ビフェニルとナトリウムとの反応が促進される。
【００３１】
金属ナトリウムは、反応装置１へ添加した直後は所定寸法の塊状のものであるが、反応中は、反応温度が金属ナトリウムの融点以上であり、攪拌を行っているので、金属ナトリウムは液滴状態で分散しており、その金属ナトリウムとポリ塩化ビフェニルが反応し、脱ハロゲン化する。反応後、しばらくすると分散状態にあった金属ナトリウムが攪拌を停止すると塊状に戻る。
【００３２】
従って、未消費の塊状の金属ナトリウムを回収装置13で回収して反応槽５へ返送する等、再利用することができるのである。
塊状の金属ナトリウムの回収は、本実施形態では沈降分離によってなされる。また、本実施形態においては、回収装置13にて未反応の金属ナトリウムを回収したが、反応槽５において回収することも可能である。その場合、反応槽５の下部にメッシュを設置し、反応終了時、反応液をメッシュ排出する際、メッシュ上にナトリウム塊を、メッシュ下にそれ以外の反応液及び反応生成物を排出させるようにする。
【００３３】
反応槽１で生成されたビフェニル等の有機副生成物と塩化ナトリウムとを含む被処理液は、抽出槽３へ供給され、ポリ塩化ビフェニルと金属ナトリウムとの反応によって生成した、塩化ナトリウム等の反応生成物が、抽出水を用いて絶縁油から分離して抽出される。
【００３４】
さらに反応生成物が分離された後の絶縁油の混合物は、油水分離装置４へ供給され、静置分離によって絶縁油と水に分離される。また、１つの槽で抽出と油水分離を行うことも可能である。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態の塊状の金属ナトリウムに代えて、液状のナトリウムを用いた。本発明でいう液状のナトリウムとは、ナトリウムを融点以上に加熱し、溶解させた状態のものをいう。
【００３６】
分解処理装置の全体の構成や、反応装置１の構造等は上記実施形態と同じである。
【００３７】
本実施形態では、ナトリウムが上記実施形態１のような固体ではなく液体であるが、そもそもナトリウムは液体であっても絶縁油等の油分に溶解しないため、攪拌後により液の部分がある程度細かく分断されたとしても、その液滴の部分は少なくとも数mm（たとえば0.1 〜２mm）程度の大きさを持ち、その後に塊状となって上記実施形態の塊状の金属ナトリウムの場合と同様、回収して再利用することができるのである。
【００３８】
本実施形態においては、回収手段として液体サイクロンが用いられる。
【００３９】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態１では、反応後の未消費の金属ナトリウムの回収を、沈降分離によって行い、実施形態２では液体サイクロンで回収したが、金属ナトリウム回収の手段はこれに限定されるものではなく、たとえば遠心分離、膜や金属メッシュによる濾過等の手段を採用することも可能である。
【００４０】
また、該実施形態では、回転軸11の上下２段にパドル翼12a,12b が垂直に取り付けられ、その上下のパドル翼12a,12b が45度の交差角度をなして配設されて攪拌翼６が構成されていたため、攪拌効果が良好となり、従ってポリ塩化ビフェニルの分解をほぼ完全に行うことができるという好ましい効果が得られたが、攪拌翼６の構造も該実施形態に限定されるものではなく、１段のみのパドル翼や門型翼等、任意の構造の攪拌翼を使用することが可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、安価で入手し易く、取り扱いが容易という利点を有することから金属ナトリウムを用いたが、これに限らず、金属カリウム、金属リチウム、金属セシウム或いはこれらの合金を用いることも可能である。
さらに、上記実施形態では、反応温度を98℃以上としたが、これはアルカリ金属として金属ナトリウムを用いたからであり、金属ナトリウムとして他のアルカリ金属を用いた場合には、そのアルカリ金属の融点以上の温度で反応させる。要は、反応温度はアルカリ金属の融点以上とすればよい。
また、反応促進剤としては、イソプロピルアルコール以外に水を使用することも可能である。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、ポリ塩化ビフェニルを処理する場合について説明したが、処理すべき有機ハロゲン化合物の種類も、上記実施形態のポリ塩化ビフェニルに限定されるものではなく、たとえばダイオキシンのようなものであってもよい。また、ＤＤＴやＢＨＣやＣＮＰ等の農薬類であってもよい。要は、処理すべき対象物に有機ハロゲン化合物が含有されていればよいのである。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、絶縁油を分離する手段として静置分離による手段を用いたため、分離操作や装置のメンテナンスが容易となる利点があるが、静置分離以外に、たとえば遠心分離、膜分離、電気泳動式の分離手段等で分離することも可能である。
【００４４】
さらに、処理すべき被処理液の種類も、上記のような有機ハロゲン化合物を含有する絶縁油に限定されるものではなく、熱媒体等のものであってもよく、要は有機ハロゲン化合物を含むものであればよい。
【００４５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４６】
（実施例１）
濃度10％のポリ塩化ビフェニル含有油２L を攪拌槽に入れ、105 ℃に加温し、塊状の金属ナトリウム（７mmサイズ）を45g 添加し、さらにイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡともいう）を46g 添加した。モル比でＮａ：Ｃｌ：ＩＰＡ＝３：１：1.2 となるように金属ナトリウムやＩＰＡの添加量を調整した。回転数270rpmで３時間攪拌を行った。
【００４７】
試験の結果、残留ＰＣＢ濃度は0.1mg/kg以下となった。
【００４８】
（実施例２）
本実施例では反応温度を120 ℃とした。その他の試験条件は上記実施例１と同様に行った。本実施例においても、残留ＰＣＢ濃度は0.1mg/kg以下となった。
【００４９】
（実施例３）
本実施例では、ポリ塩化ビフェニルの濃度を100ppmとした。塊状の金属ナトリウム（７mmサイズ）を9.5g添加し、またＩＰＡに代えて水を1.9g添加した。さらにモル比でＮａ：Ｃｌ：水＝350:１：90となるように金属ナトリウムや水の添加量を調整した。反応温度は実施例１と同様に105 ℃とした。
【００５０】
本実施例においても、残留ＰＣＢ濃度は0.1mg/kg以下となった。
【００５１】
（実施例４）
本実施例では反応温度を120 ℃とした。その他の試験条件は上記実施例３と同様に行った。本実施例においても、残留ＰＣＢ濃度は0.1mg/kg以下となった。
【００５２】
（実施例５）
濃度100ppmのポリ塩化ビフェニル含有電気絶縁油２L を攪拌槽に入れ、110 ℃に加温し、塊状の金属ナトリウム（７mmサイズ）を9.5g添加し、さらに水を1.9g添加した。モル比でＮａ：Ｃｌ：水＝350 ：１：90となるように金属ナトリウムや水の添加量を調整した。回転数270rpmで３時間攪拌を行った。残留ＰＣＢ濃度は0.2mg/kg以下となった。
【００５３】
その後、反応液中の金属ナトリウムを、850 μm のメッシュでふるい分けを行い、未反応の塊状の金属ナトリウムを3.4g回収した。
【００５４】
上記回収した金属ナトリウム3.4gに塊状の金属ナトリウムを6.1g追加し、水3.0gを添加し、濃度100ppmのポリ塩化ビフェニル含有電気絶縁油２L が入った攪拌槽で反応を行った。モル比でＮａ：Ｃｌ：水＝350 ：１：135 となるように金属ナトリウムや水の添加量を調整した。回転数270rpmで３時間攪拌を行った。残留ＰＣＢ濃度は0.1mg/kg以下となった。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、アルカリ金属として微粒子化されていない塊状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行い、或いはアルカリ金属として液状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行う方法であるため、従来のように分散剤を用いた場合と同程度に有機ハロゲン化合物を十分に分解できるとともに、反応後に残存する未消費のアルカリ金属を微粒子化されていない塊状の状態で回収することができ、或いは油分に溶解していない状態の未消費の液状アルカリ金属を塊状にして回収することができ、その結果、ナトリウム等のアルカリ金属を再利用することが可能となり、コストダウンを図ることができるという効果がある。
【００５６】
また、従来のような金属ナトリウムを微粒子化するための設備が不要となり、微粒子化の工程も不要となる。
【００５７】
さらに微粒子化した金属ナトリウムが不要となるので、それを保管するための設備も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての有機ハロゲン化合物の分解処理装置の概略ブロック図。
【図２】反応装置を示す概略ブロック図。
【図３】反応装置の攪拌翼の要部斜視図。
【図４】同概略平面図。
【符号の説明】
１…反応装置 13…回収装置

Claims (3)

1. 有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、アルカリ金属として微粒子化されていない塊状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行い、該脱ハロゲン化処理後に残留するアルカリ金属を、微粒子化されていない塊状の状態で回収することを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解処理方法。
2. 有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う有機ハロゲン化合物の分解処理方法において、アルカリ金属として液状のアルカリ金属を用いてアルカリ金属の融点以上の温度で脱ハロゲン化処理を行い、該脱ハロゲン化処理後に残留するアルカリ金属を、油分に溶解していない塊状の状態で回収することを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解処理方法。
3. 有機ハロゲン化合物にアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行う反応装置（１）と、該反応装置（１）での脱ハロゲン化処理後に残留するアルカリ金属を回収する残留アルカリ金属回収手段とを具備することを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解処理装置。

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