JP4292716B2 - 環境ホルモンの分解方法及びその装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質であるダイオキシン、ポリ塩化ビフェニール(PCB)等の環境ホルモンを洗浄除去した後にこの環境ホルモンを分解処理して無害化する方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
環境ホルモンの一つであるPCBを含有したもの、或いはPCBで汚染されている機器などを洗浄する方法として、有機溶剤を含んだ洗浄液で洗浄する方法や、CO2等の超臨界流体を用いた洗浄方法が知られている。後者の洗浄方法として、例えば特開平7−34096号公報には、PCBで汚染されたトランスを超臨界又は擬臨界状態のCO2溶媒又はCO2溶媒にn−ヘキサン等の助溶剤を添加した混合溶媒と接触させて該トランス中のPCBを抽出しトランスを再生する方法が提案されている。
これらの洗浄方法では、洗浄後にPCBを含む洗浄液を一旦タンクに貯蔵し保管されていた。この貯蔵されたPCBを含む洗浄液は、例えば1000〜1300℃の高温で上記洗浄液を燃焼してPCBを分解する方法や、超臨界水中で別途分解する方法等を用いて別途分解が行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このため、上記従来のPCBの分解方法では、洗浄工程と分解工程とが連続して行われず、それぞれ別々に処理されているため、有害物質を管理する上で問題があった。また従来のPCBの分解は極めて高温で行われるため、高温の熱分解処理中に塩化水素ガスが発生し、この塩化水素ガスが分解装置を腐食させる問題があった。また燃焼分解後の降温中の200〜500℃の温度領域では有害なダイオキシンが生成し易く、二次的な環境対策が必要であった。
【0004】
本発明の目的は、環境ホルモンの含有物又は汚染物から環境ホルモンを除去した後、この環境ホルモンを連続的に分解処理して無害化する方法及びその装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、分解装置を腐食させることなく、分解後の廃水処理及び廃ガス処理が容易である環境ホルモンの分解方法及びその装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図1に示すように環境ホルモンの含有物又は汚染物19を10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO212で洗浄して上記環境ホルモンをCO212に溶解する工程と、上記環境ホルモンの溶解した液化CO212に助燃剤26を添加する工程と、助燃剤を添加した液化CO2に更に500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力で酸素源27を添加して環境ホルモンを系外に取り出すことなく、超臨界CO2中で上記環境ホルモンを燃焼させ分解する工程とを含む環境ホルモンの分解方法である。
環境ホルモンの溶解した液化CO2に助燃剤26を添加した後、500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力で酸素源27を添加すると、超臨界状態で酸化燃焼反応が生じて環境ホルモンは化学的に分解し、無害化する。500〜700℃の温度での加熱は反応の初期にのみ行われ、酸化燃焼反応を生じると、この燃焼により、その後は高温に維持される。
【0006】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明であって、環境ホルモンの溶解した液化CO212に助燃剤26とともに苛性ソーダ水溶液28を添加する環境ホルモンの分解方法である。
環境ホルモンの溶解した液化CO2に助燃剤26及び酸素源27の他に苛性ソーダ水溶液28を加えて超臨界状態にすると、環境ホルモンの分解の際に生じるHClを無害のNaClに変換する。これにより装置が腐食する問題は低減される。
【0007】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明であって、環境ホルモンがダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニール類、ジクロロジフェニルトリクロロエタン、トリブチル錫、ノニルフェノール、ビスフェノールA及びフタル酸エステル類からなる群から選ばれた1又は2以上の化学物質である環境ホルモンの分解方法である。
【0008】
請求項4に係る発明は、環境ホルモンの含有物又は汚染物19を10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO212で洗浄して環境ホルモンをCO212に溶解する溶解槽18と、溶解槽18で環境ホルモンを溶解した液化CO212に助燃剤26を添加するタンク24と、環境ホルモンを溶解した液化CO212を500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力に昇温加圧する熱交換器32及びポンプ31と、昇温加圧された環境ホルモンを溶解したCO212に酸素源27を添加して超臨界CO2中で環境ホルモンを燃焼させ分解する分解槽33と、燃焼させて分解した分解物を含む超臨界CO2より液体CO2と分解残渣とに分離する分離槽37とを備えた環境ホルモンの分解装置である。
請求項4に係る発明では、環境ホルモンの含有物又は汚染物を洗浄から分解まで一連の装置において密閉状態で処理するため、有害物質を系外に取り出すことなく無害化できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の環境ホルモンの分解方法において、環境ホルモンとはダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニール類、ジクロロジフェニルトリクロロエタン、トリブチル錫、ノニルフェノール、ビスフェノールA又はフタル酸エステル類等をいう。
本発明の溶解工程では10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO2が環境ホルモンの含有物又は汚染物を溶解するために使用される。下限値未満の温度又は下限値未満の圧力では、環境ホルモンの含有物又は汚染物の溶解が不十分となる。また上限値を越える温度又は圧力では、装置材料及び経済性の点で好ましくない。
【0010】
本発明の添加工程では、先ず環境ホルモンの溶解した液化CO2に助燃剤を添加する。環境ホルモンの溶解した液化CO2に添加する助燃剤としてはアルコール類が好ましく、具体的にはアルコール類としてはメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が例示される。また、これの代替としてグリコール類、エステル類を単独で使用しても良いが、水又はアルコール類と混合することによりグリコール類、エステル類の粘度を低下させて使用しても良い。これらのアルコール類、グリコール類及びエステル類等が廃棄物を含有している場合、従来これらは焼却処理されていたが、本発明では廃アルコール類、廃エステル類及び廃グリコール類から廃棄物を除去した後、これらを助燃剤として使用しても良い。なお、エステル類は酸素供給量が不足した場合、有機酸が発生するが、この発生した有機酸は分解装置内を循環させることにより分解できる。
【0011】
環境ホルモンの溶解した液化CO2に助燃剤とともに苛性ソーダ水溶液を添加することにより、後述する分解工程においてCO2を超臨界状態にして環境ホルモンを分解する際に生じるHClを無害のNaClに変換することができる。これにより装置が腐食する問題は低減される。環境ホルモンの溶解した超臨界CO2に添加する苛性ソーダ水溶液の添加量は超臨界CO2中の環境ホルモンの溶解量に依存し、環境ホルモン中に含まれる塩素量と同当量添加することが望ましい。
【0012】
本発明の分解工程では、この助燃剤を添加した液化CO2に更に酸素源を500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力で、好ましくは550〜650℃の温度及び20〜25MPaの圧力で環境ホルモンの溶解した超臨界状態のCO2に添加して、環境ホルモンを燃焼して分解させる。下限値未満の温度又は下限値未満の圧力では、環境ホルモンの含有物又は汚染物の分解が不十分となる。また上限値を越える温度又は圧力では、装置材料及び経済性の点で好ましくない。環境ホルモンの溶解した超臨界状態のCO2に添加する酸素源としては過酸化水素(H22)、酸素ガス、空気等が挙げられる。環境ホルモンの溶解した超臨界CO2に添加する酸素源の添加量は超臨界CO2中の環境ホルモンの溶解量に依存する。
【0013】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、この実施の形態では、環境ホルモンの洗浄媒体には10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO212が用いられる。ボンベ11に貯えられた液化CO212はバルブ13及び熱交換器17を通過して、溶解槽18にその上方から導入される。溶解槽18内には、環境ホルモンの含有物又は汚染物から構成される機器19が支持グリッド21上に配置される。溶解槽18内において、液化CO212は10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力に保持される。上記圧力範囲の下限値未満では環境ホルモンを液化CO2に溶解する能力が不足し、また上記圧力範囲の上限値を越えても環境ホルモンの溶解能力はそれほど向上しない。溶解槽18内で環境ホルモンの含有物又は汚染物から構成される機器19と接触した液化CO2は機器19に良く浸透し環境ホルモンを確実に溶解する。環境ホルモンが溶解した液化CO2は機器19から効率よく抽出されて溶解槽18から取り出され、バルブ22を介してタンク24に送られる。
【0014】
このタンク24には分解のための助燃剤26としてエチルアルコール等のアルコール類及び苛性ソーダ水溶液28が導入され、環境ホルモンが溶解した液化CO2と均一に混合される。この混合液はバルブ29を介してポンプ31に送られ、ここで高圧にされ、更に熱交換器32で加熱され、超臨界状態になって分解槽33に導入される。同時に分解槽33には過酸化水素(H22)、酸素ガス、空気等の酸素源27が導入される。その結果、分解槽33内は洗浄工程と比較してより高温でより高圧の超臨界状態、例えば500〜700℃の温度で15〜30MPaの圧力に維持される。液化CO2に溶解した環境ホルモンはこの分解槽33内で助燃剤26及び酸素源27により燃焼反応を起こして分解する。この燃焼反応によって発生する熱源により分解槽33内の温度を維持するため分解工程における加熱は熱交換器32による加熱のみでよい。この環境ホルモンの燃焼反応の結果、塩化水素(HCl)ガスが発生するが、苛性ソーダ水溶液28によりこのHClガスは中和され無害のNaClとして回収される。このように環境ホルモンを燃焼させた場合でも塩素の化合物であるHClを除去できるので、従来の分解方法のように有害なダイオキシンを発生するおそれがない。環境ホルモンが分解した後の液化CO2とNaClを含む反応残渣は分解槽33から取り出され、バルブ34を介して冷却器36で冷却された後、分離槽37に送られる。この分離槽37で超臨界CO2は減圧及び冷却により液体状態となり、NaClを含む反応残渣38と分離される。分離された液化CO2は環境ホルモンの溶解用としてボンベ11に送られてリサイクルされる。また分離槽37からはNaClを含む反応残渣38が回収される。
【0015】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明には次の優れた効果がある。
(1) 有害物質である環境ホルモンを洗浄から、燃焼分解処理まで密閉状態で連続して処理することができる。
(2) 従来の1000℃以上の高温の熱分解処理に比べて、比較的処理温度が低く、エネルギーコストを低減できる。
(3) 環境ホルモンの溶解した液化CO2に更に苛性ソーダ水溶液を添加すれば、環境ホルモンの分解の際に生じるHClをNaClに変換して回収することができる。この結果、従来の分解方法と異なり、分解装置をHClで腐食させることなく、かつ有害なダイオキシンを発生させず、廃水処理及び廃ガス処理が簡便となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の環境ホルモンで汚染された機器の洗浄と洗浄後の環境ホルモンの分解処理を行う装置の構成図。
【符号の説明】
11 液化CO2タンク
12 液化CO2
18 溶解槽
19 環境ホルモンで汚染された機器
24 タンク
26 助燃剤
27 酸素源
28 苛性ソーダ水溶液
31 ポンプ
32 熱交換器
33 分解槽
37 分離槽
38 NaClを含む反応残渣

Claims (4)

  1. 環境ホルモンの含有物又は汚染物(19)を10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO2(12)で洗浄して前記環境ホルモンを前記CO2(12)に溶解する工程と、
    前記環境ホルモンの溶解した液化CO2(12)に助燃剤(26)を添加する工程と、
    前記助燃剤を添加した液化CO2に更に500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力で酸素源(27)を添加して前記環境ホルモンを系外に取り出すことなく、超臨界CO2中で前記環境ホルモンを燃焼させ分解する工程と
    を含む環境ホルモンの分解方法。
  2. 環境ホルモンの溶解した液化CO2(12)に助燃剤(26)とともに苛性ソーダ水溶液(28)を添加する請求項1記載の環境ホルモンの分解方法。
  3. 環境ホルモンがダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニール類、ジクロロジフェニルトリクロロエタン、トリブチル錫、ノニルフェノール、ビスフェノールA及びフタル酸エステル類からなる群から選ばれた1又は2以上の化学物質である請求項1又は2記載の環境ホルモンの分解方法。
  4. 環境ホルモンの含有物又は汚染物(19)を10〜30℃の温度及び3〜5MPaの圧力の液化CO2(12)で洗浄して前記環境ホルモンを前記CO2(12)に溶解する溶解槽(18)と、
    前記溶解槽(18)で環境ホルモンを溶解した液化CO2(12)に助燃剤(26)を添加するタンク(24)と、
    前記環境ホルモンを溶解した液化CO2(12)を500〜700℃の温度及び15〜30MPaの圧力に昇温加圧する熱交換器(32)及びポンプ(31)と、
    前記昇温加圧された環境ホルモンを溶解したCO2(12)に酸素源(27)を添加して超臨界CO2中で前記環境ホルモンを燃焼させ分解する分解槽(33)と、
    燃焼させて分解した分解物を含む超臨界CO2より液体CO2と分解残渣とに分離する分離槽(37)と
    を備えた環境ホルモンの分解装置。
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