JP4138559B2

JP4138559B2 - 有機ハロゲン化合物の処理方法

Info

Publication number: JP4138559B2
Application number: JP2003102779A
Authority: JP
Inventors: 祥三柳田; 雄二和田; 澄生辻井; 敬昌木嶋; 良夫飯尾; 剛小泉
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: JP2004305903A

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が付着・吸着した固体の処理方法に関し、特に、処理後の固体の処理が簡便であり、装置が小型で低コストとなる処理システムを提供できるマイクロ波による有機ハロゲン化合物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ハロゲン化合物の処理方法に関して、特に、都市ごみ焼却炉から排出され、集塵機によって回収される集塵灰には有機ハロゲン化合物（特に、ダイオキシン類）が多く含有されており、灰固化装置等によって捕集された集塵灰を固形化し、ダイオキシン類の溶出を防止した後に埋め立て等の処理を行っていた。
【０００３】
しかし、近年ダイオキシン類の人体への悪影響を最小限に抑制する目的で、平成１４年１２月１日以降、「廃棄物焼却炉に係るばいじん等に含まれるダイオキシン類の量の基準及び測定の方法に関する省令」により、集塵機によって回収される集塵灰であっても、該集塵灰中に含有されるダイオキシン類の含有濃度は、集塵灰１グラムにつき３ナノグラム以下に規制されることとなり、原則として集塵機から回収された集塵灰に対してもダイオキシン類を除去する措置を施す必要が生じることとなった。
【０００４】
この規制に適合すべく有機ハロゲン化合物の処理方法としては、捕集した灰を酸素欠乏状態で、灰温度３５０乃至４００℃以上で３０分以上加熱し、さらに再合成を防ぐために加熱後急速に１００℃以下に冷却する方法や、有害有機化合物を含む灰をアルカリ水溶液と混合し、反応装置に連続的に注入し、マイクロ波を照射して沸点以上の温度に加熱・加圧して連続的に有害有機化合物を分解・無害化する方法等がある（例えば、特許文献１参照。）。
また、炭素系触媒担体に担持された白金族触媒と芳香族系塩素化合物とを含む反応系に水素などの還元性物質の存在下でマイクロ波を照射して芳香族塩素化合物の脱塩素化を行う方法などがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３３４０６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１９６４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のこれらの方法の場合、分解時間が長時間となり、ランニングコストがかかることとなる。
また、有害有機化合物をアルカリ水溶液と混合する方法の場合、溶液内処理のため、設備が大型化、処理に使用する水処理も別途必要となる等の欠点がある。本発明はかかる点に鑑み、溶液内処理に伴う水処理を無くし、反応時間を短くすることができる小型で低コストな有機ハロゲン化合物の処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法は、有機ハロゲン化合物が付着・吸着した固体に対し、水を１乃至５０％、アルカリ物質としてのＣａＯを１乃至５０％添加し、予備加熱することなく、湿潤状態でマイクロ波を照射することによって、前記固体を常温から１５０〜２５０℃に到達するまで加熱し、アルカリ置換反応と酸化分解反応を生じさせることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成からなる本発明は、溶液処理のような水処理が不要であり、処理後の物質も水分含有量が少なくその輸送等が容易に行うことができる。
また、水分不足のためアルカリ置換反応が生じにくくなったり水分過多により酸化反応が生じにくくなることはない。
【０００９】
この場合において、電磁波吸収物質の活性炭又は酸化鉄を添加して行うようにすることができる。
【００１０】
これにより、マイクロ波の照射による加熱処理の効率を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明による有機ハロゲン化合物の処理方法の概略を説明する全体図を示す。
【００１５】
図中１は、有機ハロゲン化合物を含む固体を示し、容器Ｃに送り込まれるもので、実際の設置場所においては、都市ごみ焼却炉に設置される集塵機の底面にダンパから配管を介し容器Ｃに接続されることとなる。
有機ハロゲン化合物を含む固体１として、都市ごみ焼却灰・集塵灰・製鋼用電気炉ダストの他、土壌中汚染粒子状物質等が対象となるが、これらに限られるものではない。
【００１６】
３は、水を示し、容器Ｃに取り付けられ、容器Ｃの内部に水分を供給する供給管から供給するもので固体１を湿潤状態にするため、霧状に噴霧することが好ましい。
【００１７】
また、４はアルカリ物質を示し、アルカリ物質４としてＣａＯを供給する場合、固体１に対する含有率は、１乃至５０％の範囲で供給するようにすることが好ましい。
これは、含有率が１％未満と少ない場合、アルカリ置換反応が生じにくく、反対に５０％を超える範囲では、アルカリ置換反応に必要以上のアルカリ物質を供給することとなり、ランニングコストが嵩むこととなる。
アルカリ物質４も、容器Ｃに取り付けられ、容器Ｃの内部にアルカリ物質を供給する供給管から供給するものである。
【００１８】
Ｓは、有機ハロゲン化合物を含む固体１に、水３とアルカリ物質４を加え湿潤状態となった固体１を示し、図２に示す如く固体１の表面全体に水３が覆うようになる状態をいう。
【００１９】
固体１に対して、添加する水が１％未満の状態においては水分不足のためアルカリ反応が生じにくくなり、反対に５０％を超える範囲においては、溶液内処理と同様な状態になりアルカリ置換後の酸化反応が生じにくい。
【００２０】
５は、マイクロ波を示し、水３とアルカリ物質４を加え湿潤状態となった固体に照射するもので、この際に電磁波吸収物質（活性炭や酸化鉄）を添加して行うことによりマイクロ波５による加熱処理の効率が格段に向上する。
２は、マイクロ波の照射によって、有機ハロゲン化合物が分解され無害化された固体を示す。
【００２１】
次に示す化学式１が本発明における化学反応の概略を示すものである。
有機ハロゲン化合物に、水とアルカリ物質（式中ではＣａＯ）を加えマイクロ波の照射による加熱によって塩素が水酸基と置換し、この水酸基の存在によって酸化反応が促進され、直鎖有機化合物などが生成される。
【００２２】
この反応によって、ダイオキシン類などの有機ハロゲン化合物は分解除去される。
【００２３】
【化１】

【００２４】
表１は、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法の実験に用いた模擬灰１の組成を示すもので、都市ごみ焼却炉の集塵機から回収される集塵灰の組成に近い構成となっている。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表２は、模擬灰１に有機ハロゲン化合物としてヘキサクロロベンゼンのみと、ヘキサクロロベンゼンと水を加えてマイクロ波を照射した際における、ヘキサクロロベンゼンの分解率を示すもので、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法においてはいずれも分解率が５０％を越える良好な結果となった。
また、模擬灰重量１０グラムに対して水１グラム添加した場合には、分解率は９０％となった。
マイクロ波を利用しない外部加熱では加熱に長時間要するとともに、分解率も２０％未満で十分な効果は得られないことが知られている。
なお、表中「ｎｄ」は、試験検出器によっては検出できない微量であることを示すものである（以下、同じ。）。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表３は、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法の実験に用いた模擬灰２の組成を示すものである。
【００２９】
【表３】

【００３０】
表４は、模擬灰２を使用した試験において、４−クロロフェノールを模擬灰２に加えたときの分解率と反応生成物の生成率を示すもので、分解率は到達温度１５０℃、水分含水率１０％において６０〜７５％であった。
模擬灰２を使用した試験結果より、１５０℃到達後３０秒間処理を行った場合には、直鎖有機化合物の生成率が増加し、分解率も増加していることから、本発明における処理方法では、アルカリ置換反応から酸化分解反応へと移行して直鎖有機化合物が生成していることがわかる。
【００３１】
【表４】

【００３２】
表５は、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法の実験に用いた模擬灰３の組成を示すものである。
【００３３】
【表５】

【００３４】
表６は、模擬灰３を使用した試験において、４−クロロフェノールを模擬灰３に加えたときの、４−クロロフェノールの分解率と反応生成物の生成率を示すもので、分解率は到達温度１５０℃、含水率１０％において５０％であった。
表４と表６より、活性炭含有率は１２％である模擬灰２の方が、同含有率２％の模擬灰３に比して分解率が高く、同一到達温度までのマイクロ波照射時間が短いことがわかる。これより、活性炭等、電磁波吸収物質の添加効果が確認できるものである。
【００３５】
【表６】

【００３６】
表７は、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法の実験に用いた模擬灰４の組成を示すものである。
【００３７】
【表７】

【００３８】
表８は、模擬灰４を使用した試験において、４−クロロフェノールを模擬灰４に加えたときの、４−クロロフェノールの分解率と反応生成物の生成率を示すもので、分解率は到達温度１５０℃、含水率１０％において3０％であり、フェノール類生成率と直鎖有機化合物生成率はｎｄとなっている。
模擬灰３及び模擬灰４を使用した試験結果より、酸化カルシウムによるアルカリ置換反応が生じ、フェノール類の生成反応が生じていることがわかる。
【００３９】
【表８】

【００４０】
以上、本発明の有機ハロゲン化合物の処理方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上の如く有機ハロゲン化合物の処理方法によるときは、従来の水溶液中での処理によって生じる廃液処理を不要とし、装置の低コスト化、小型化することができるとともに、処理後の粒子状物質には、含有水分量が少ないため、ハンドリングが良好であり、粉体輸送などを容易に行うことができる。
また、マイクロ波加熱方式であるため、固体状物質及びその周辺の水分のみを局所加熱することができ、反応時間が短時間となることにより電力消費も大幅に削減することができ、また、大量の有機ハロゲン化合物が付着・吸着した固体の処理を行うことができる。
【００４２】
さらに、電磁波の照射に際して、活性炭などの電磁波吸収物質を添加するときは、分解反応が促進される。
本発明の分解対象となる有機ハロゲン化合物は、都市ごみ焼却灰・集塵灰・製鋼用電気炉ダストなどから排出されるものが主となり、それらには電磁波吸収物質及び脱ハロゲン化触媒が多く含有されているため、本発明による処理方法において、電磁波吸収物質を添加することなくその効果を享受することが可能となる。特に、集塵灰中にはアルカリ物質が多く含有されており、本発明処理方法において分解効果が高く、アルカリ物質添加が不必要な場合が多い。
また、本方式は、土壌粒子などに含有される有機ハロゲン化合物処理、その他固体物質に付着・吸着している有機ハロゲン化合物にも適応することができる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるダイオキシン類の除去方法を説明する全体図を示す。
【図２】有機ハロゲン化合物が付着・吸着した固体の湿潤状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１有機ハロゲン化合物が付着・吸着した固体
３水
４アルカリ物質
５マイクロ波

Claims

有機ハロゲン化合物が付着・吸着した固体に対し、水を１乃至５０％、アルカリ物質としてのＣａＯを１乃至５０％添加し、予備加熱することなく、湿潤状態でマイクロ波を照射することによって、前記固体を常温から１５０〜２５０℃に到達するまで加熱し、アルカリ置換反応と酸化分解反応を生じさせることを特徴とする有機ハロゲン化合物の処理方法。
電磁波吸収物質の活性炭又は酸化鉄を添加して行うことを特徴とする請求項１記載の有機ハロゲン化合物の処理方法。