JP4962688B2 - Oxidative decomposition equipment for trace hazardous substances - Google Patents

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Description

この出願の発明は、微量有害物質の酸化分解装置に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、池や湖沼の富栄養化によって繁殖した藻類やこれを捕食する小動物や菌類の分離・分解、さらにはトリハロメタンやトリブチルスズなどの環境ホルモン物質と呼ばれている有害化合物等の分解処理の際に生じる排ガス、自動車エンジンなどの排ガス中の微量有害物質の酸化分解装置とこれを用いた分解方法に関するものである。   The invention of this application relates to an apparatus for oxidative decomposition of trace harmful substances. More specifically, the invention of this application is related to the separation and decomposition of algae that have been propagated by eutrophication of ponds and lakes, small animals and fungi that prey on them, and harmful substances called environmental hormone substances such as trihalomethane and tributyltin. The present invention relates to an oxidative decomposition apparatus for a trace amount of harmful substances in exhaust gas generated during decomposition treatment of compounds and the like, exhaust gas such as automobile engines, and a decomposition method using the same.

従来より、汚濁水や排ガス中の各種の有害物質を分離・分解処理するための様々な方式や手段が検討されてきており、すでに実用化されている方法にも各種のものがある。   Conventionally, various methods and means for separating and decomposing various harmful substances in polluted water and exhaust gas have been studied, and there are various methods already in practical use.

これらの方法では、化学薬剤を加えるか、あるいはこれら薬剤と接触させることにより分解処理する化学的方法や、微生物による処理として特徴のある生物学的方法、さらには電気化学的な分解法などが主なものとして知られている。また、例えば、汚濁水を処理した際に生じる排ガスやディーゼルエンジンを含む自動車エンジンが排出する排ガスの有害物質の処理には、フィルターに単に吸着させる処理方法が知られている。   These methods mainly include chemical methods in which chemical agents are added or decomposed by contact with these agents, biological methods characteristic of treatment with microorganisms, and electrochemical decomposition methods. It is known as In addition, for example, a processing method in which a filter is simply adsorbed is known for processing harmful substances in exhaust gas generated when processing polluted water and exhaust gas emitted from an automobile engine including a diesel engine.

しかしながら、池や湖沼、あるいは河川水などにおける繁殖した藻類やこれを捕食する小動物、菌類や、各種の有害物質等を含有する汚濁水を処理した際に生じる排ガス、そして近年とみに問題として深刻化しているトリハロメタン、トリブチルスズ、ダイオキシン等の環境ホルモン物質と呼ばれている有機化合物をも分解するとの点においては、従来の方法ではいずれも一長一短があり、共通した手段、方式としては適用できないという問題があった。   However, the algae produced in the ponds, lakes and rivers, river water, etc., small animals that prey on them, fungi, polluted water containing various harmful substances, etc. In terms of degrading organic compounds called environmental hormone substances such as trihalomethane, tributyltin, and dioxin, both conventional methods have their merits and demerits and cannot be applied as a common means and method. It was.

このような状況において、この出願の発明者らは、高電場パルス放電によって酸化分解処理することが有効であることを見出し、この酸化分解法の適用のための望ましい方法とその装置について検討を進めてきた。   In such a situation, the inventors of this application have found that it is effective to perform oxidative decomposition treatment by high electric field pulse discharge, and are proceeding with studies on a desirable method and apparatus for application of this oxidative decomposition method. I came.

この出願の発明は、以上のとおりの背景からなされたものであって、従来法の問題点を解消し、より効率的に大量処理が可能であって、各種の被処理対象に対してより広範囲に適用することのできる汎用性に優れた、排ガス中の微量有害物質の酸化分解装置とこれを用いた分解方法を提供することを課題としている。   The invention of this application has been made from the background as described above, solves the problems of the conventional method, enables more efficient mass processing, and has a wider range of objects to be processed. It is an object to provide an apparatus for oxidative decomposition of a trace amount of harmful substances in exhaust gas and a decomposition method using the same, which are excellent in versatility that can be applied to the present invention.

この出願の酸化分解装置は、上記の課題を解決するものとして、以下のことを特徴としている。
<1>ガスの流入部とその排出部とを備える、電気的に絶縁した円筒容器の中心部に金属もしくは表面に白金を配設した金属の棒状体陰極として配置され、この陰極はセラミックスまたは樹脂で電気的に絶縁されておりこの陰極の周囲に、導電性酸化物で表面被覆した帯板がらせん状に巻きつけられらせん面が形成されているとともに、このらせん面の外壁を、ステンレス板またはチタン板で覆ったもの陽極として円筒容器に収容されており、陽極と陰極の間に線間電圧0.4kV/cm〜7kV/cm、周波数50〜150kHz、電流1〜50mAを付与する発信装置を備えている。
<2>導電性酸化物が酸化チタン、酸化スズ、酸化ルテニウムの1種以上である。
The oxidative decomposition apparatus of this application is characterized by the following in order to solve the above problems .
<1> and a and its discharge portion inlet of the gas, the rod-shaped body of electrically metals were provided with platinum metal or the surface in the center of the circle tube container insulated is arranged as a cathode, this cathode is electrically insulated with ceramic or resin, around the cathode, with helical surface the surface coated strip is helically wound with a conductive oxide is formed, the helical surface an outer wall, which is covered with stainless steel plate or a titanium plate is accommodated in a cylindrical container as an anode, line voltage between the anode and the cathode 0.4kV / cm~7kV / cm, frequency 50~150KHz, current 1 A transmission device for providing 50 mA is provided.
<2> The conductive oxide is at least one of titanium oxide, tin oxide, and ruthenium oxide.

さらに、この出願の酸化分解方法は、前記<1>または<2>の装置を用いることを特徴としている。Furthermore, the oxidative decomposition method of this application is characterized by using the apparatus <1> or <2>.

以上のとおりのこの出願の発明は、高電場パルス放電によって酸化分解処理することで、より効率的に大量処理が可能であって、コンポストや下水処理場の排ガス、燃焼排ガス、ダイオキシン、ダイオキシン、NOX SOx 自動車の排ガス、炭化水素等の各種の被処理対象に対してより広範囲に、汎用性高く適用することができる。 As described above, the invention of this application is capable of mass treatment more efficiently by performing oxidative decomposition treatment by high electric field pulse discharge, and it is possible to perform exhaust gas, combustion exhaust gas, dioxin, dioxin, NO in compost and sewage treatment plants. X sO x automobile exhaust gas, more broadly to various treatment object such as hydrocarbons, can be applied versatile high.

この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。   The invention of this application has the features as described above, and an embodiment thereof will be described below.

まず、この出願の第1の発明の装置が依拠する酸化分解の主な原理は次のとおりである。すなわち酸化チタン、酸化ルテニウム、酸化スズ粒子等の導電性酸化物が構成する空洞の表面に電子が入ると、その表面は主に酸素ラジカルやヒドロキシルラジカルが10〜100μsの間発生する。これらの酸素ラジカルやヒドロキシルラジカルは、例えばNOX 、SOX 、H2 S等の排ガスを酸化し、さらにヒドロキシルラジカルは、例えば芳香族系のフェノール物質の開裂に大きな働きをすることが知られている。この発明装置は、これらの高電場パルス照射による特性を生かした排ガス処理装置である。 First, the main principle of oxidative decomposition on which the apparatus of the first invention of this application is based is as follows. That is, when electrons enter the surface of a cavity formed by a conductive oxide such as titanium oxide, ruthenium oxide, or tin oxide particles, oxygen radicals and hydroxyl radicals are mainly generated for 10 to 100 μs on the surface. These oxygen radicals and hydroxyl radicals are known to oxidize exhaust gases such as NO x , SO x , and H 2 S. Furthermore, hydroxyl radicals are known to play a major role in the cleavage of aromatic phenolic substances, for example. Yes. The apparatus of the present invention is an exhaust gas treatment apparatus that takes advantage of these characteristics of high electric field pulse irradiation.

また、電子照射で生態細胞膜は貫通され、細胞粒子は穿孔されることになる。細胞構成物質を液体中に出すので、殺菌に有効である。たとえば、藍藻類を線間電圧1kv/cm、電流1mAで破壊する。*Oラジカルおよび*OHラジカルは、酸化後、H+ イオンを液中に残すので、電気穿孔された細胞は空泡に酸素を持つ場合には脱気される。一方、細胞膜は速やかに帯電し、凝集性をもつので、容易に沈澱する。このように、生細胞の分解除去に有用である。そして、このとき生じる排ガスを効率よく酸化分解することができる。 Moreover, the ecological cell membrane is penetrated by electron irradiation, and the cell particles are perforated. Since cell constituents are put out in a liquid, it is effective for sterilization. For example, cyanobacteria are destroyed with a line voltage of 1 kv / cm and a current of 1 mA. * O radicals and * OH radicals leave H + ions in the liquid after oxidation, so that the electroporated cells are degassed if they have oxygen in the air bubbles. On the other hand, the cell membrane is rapidly charged and has an aggregating property, so it easily precipitates. Thus, it is useful for the decomposition removal of living cells. The exhaust gas generated at this time can be efficiently oxidized and decomposed.

例えば、汚濁水の処理における酸化分解でNOX 、SOX 、H2 S等の有害ガスが発生する場合を考慮すると、これらの再分解が望ましいことになる。この出願の発明は、そのための装置として、第1および第2の発明のように、電気的に絶縁した円筒容器の中心部に導電性酸化物を被覆した金属棒を配置してこれを陽極とし、その外側を多孔性金属板によって同心円状に囲み、これを陰極とし、さらにその外側で、かつ、円筒の内側に導電性酸化物を被覆した金属円筒を収容し、円筒容器内へのガスの流入部とその排出部とを備えた排ガス中の有害物質の酸化分解装置であって、陽極と陰極に、線間電圧で0.4kV/cm〜7kV/cm、周波数50〜150kHz、電流1〜50mAを付与する発信装置を備えたことを特徴とする微量有害物質の酸化分解装置とすることである。 For example, considering the case where harmful gases such as NO x , SO x , and H 2 S are generated by oxidative decomposition in the treatment of polluted water, re-decomposition of these is desirable. In the invention of this application, as an apparatus for that purpose, as in the first and second inventions, a metal rod coated with a conductive oxide is disposed at the center of an electrically insulated cylindrical container, and this is used as an anode. The outside is concentrically surrounded by a porous metal plate, which is used as a cathode, and a metal cylinder covered with a conductive oxide is accommodated on the outside and inside the cylinder. An apparatus for oxidizing and decomposing harmful substances in exhaust gas, comprising an inflow part and an exhaust part thereof, having a line voltage of 0.4 kV / cm to 7 kV / cm, a frequency of 50 to 150 kHz, and a current of 1 to 1 The present invention is to provide an oxidative decomposition apparatus for a trace amount of harmful substances, characterized in that it includes a transmitter that provides 50 mA.

そして、円筒容器内には、中心軸方向に直交する隔壁が設けられている酸化分解装置を好ましい態様とすることである。   And it is making the oxidative decomposition apparatus in which the partition orthogonal to a central axis direction is provided in a cylindrical container make a preferable aspect.

図1はその構成例を示している。   FIG. 1 shows an example of the configuration.

この図1では、酸化チタン、酸化スズ、酸化ルテニウム等の導電性酸化物を被覆したチタンやステンレス等の丸棒を陽極(10)とし、ステンレスやチタンの多孔性金属板を陰極(11)として、これにより陽極(10)を同心円状に囲み、さらにその外側の内壁に上記同様の導電性酸化物を被覆したチタンやステンレスの円筒(12)を配置している。そして、これらは、電気的に絶縁した円筒容器(図示は省略)内に納められている。   In FIG. 1, a round bar made of titanium or stainless steel coated with a conductive oxide such as titanium oxide, tin oxide or ruthenium oxide is used as an anode (10), and a porous metal plate made of stainless steel or titanium is used as a cathode (11). Thus, the anode (10) is concentrically enclosed, and a titanium or stainless steel cylinder (12) coated with the same conductive oxide as described above is arranged on the outer inner wall. These are housed in an electrically insulated cylindrical container (not shown).

ガスは、流入口(13)より入り、隔壁板(14)にじゃまされながら軸方向に流れて排出口(15)より1パスで出ていくことになる。   The gas enters from the inlet (13), flows in the axial direction while being blocked by the partition plate (14), and exits from the outlet (15) in one pass.

この装置によれば、線間電圧1kV/cm、電流2mA、周波数50kHzで、NOx 、H2 Sなどの分解は70〜80%になることが確認されている。 According to this apparatus, it has been confirmed that the decomposition of NO x , H 2 S, etc. is 70 to 80% at a line voltage of 1 kV / cm, a current of 2 mA, and a frequency of 50 kHz.

また、第3の発明では、その装置の構成は、電気的に絶縁した円筒容器の中心部に金属もしくは表面に白金を配設した金属棒状体を陰極として置き、これをセラミックスや樹脂で電気的に絶縁して、導電性酸化物で表面被覆したらせん状の帯板を巻きつけて取り付け、さらにその外壁をステンレス板やチタン板で覆ったものを陽極として収容し、円筒容器内へのガスの流入部とその排出部とを備えた排ガス中の有害物質の酸化分解装置であって、陽極と陰極の間に線間電圧0.4kV/cm〜7kV/cm、周波数50〜150kHz、電流1〜50mAを付与する発信装置を備えたことを特徴としている。   In the third aspect of the invention, the structure of the apparatus is that a metal rod-like body having a metal or platinum disposed on the surface is placed as a cathode at the center of an electrically insulated cylindrical container, and this is electrically connected with ceramics or resin. When the surface is covered with a conductive oxide, a spiral strip is wrapped and attached, and the outer wall covered with a stainless steel plate or titanium plate is accommodated as an anode, and the gas into the cylindrical container is accommodated. An apparatus for oxidizing and decomposing harmful substances in exhaust gas comprising an inflow section and an exhaust section thereof, having a line voltage between an anode and a cathode of 0.4 kV / cm to 7 kV / cm, a frequency of 50 to 150 kHz, and a current of 1 It is characterized by having a transmitter that gives 50 mA.

図2は、その構成例を示したものである。   FIG. 2 shows an example of the configuration.

図2の例においては、軸部分(16)を陰極として、らせん面(17)を酸化金属で被覆した陽極とし、かつらせん面(17)の外筒部分の内側も酸化金属で被覆した陽極とし、流入口(13)から入ったガスはらせん面に沿って流れていく。らせんのピッチを細かくすれば、有害ガスの除去効率は高まるが、圧力損失が大きくなる。たとえば、ピッチ30mm、らせん面外径12cmで円筒長さ30cmの時、NOx 、H2 Sの除去率は線間電圧1kV/cm、電流2mA、50kHzで90〜95%となることが確認されている。 In the example of FIG. 2, the shaft portion (16) is a cathode, the spiral surface (17) is an anode coated with metal oxide, and the inside of the outer tube portion of the spiral surface (17) is also an anode coated with metal oxide. The gas that has entered from the inlet (13) flows along the spiral surface. If the pitch of the helix is made finer, the removal efficiency of harmful gases increases, but the pressure loss increases. For example, when the pitch is 30 mm, the outer diameter of the spiral surface is 12 cm, and the cylinder length is 30 cm, the NO x and H 2 S removal rates are confirmed to be 90 to 95% at a line voltage of 1 kV / cm, a current of 2 mA, and 50 kHz. ing.

さらに、この出願の第4の発明の装置では、内側に酸化スズや酸化チタンなどの導電性酸化物もしくは白金を被覆した金属筒を複数束ねた構造のものを陽極として、さらに金属筒一つ一つに金属を中心に置き、これを陰極とし、これらを電気的に絶縁した円筒、角形状の筒の中に収容し、ガスの流入部とその排出部とを備えた排ガス中の有害物質の酸化分解装置であって、陽極と陰極との間に線間電圧0.4kV/cm〜7kV/cm、周波数50〜150kHz、電流0.5〜50mAを付与する発信装置を備えたことを特徴としている。   Furthermore, in the apparatus of the fourth invention of this application, a metal tube having a structure in which a plurality of metal tubes coated with a conductive oxide such as tin oxide and titanium oxide or platinum are bundled inside is used as an anode, and each metal tube is further separated. A metal is placed in the center, and this is used as a cathode, which is housed in an electrically insulated cylinder or square cylinder, and contains harmful substances in the exhaust gas with a gas inlet and outlet. An oxidative decomposition apparatus comprising a transmitter for applying a line voltage of 0.4 kV / cm to 7 kV / cm, a frequency of 50 to 150 kHz, and a current of 0.5 to 50 mA between an anode and a cathode. Yes.

図3は、この構成例を示したものである。   FIG. 3 shows an example of this configuration.

ダイオキシンや自動車エンジンの排ガスである炭化水素やCOの酸化燃焼、ディーゼルエンジンの黒煙やNOX 消去を考慮している。筒体(18)には略50φのチタンを用い、その内側に酸化スズを塗布して、中心に白金線(19)を配置している。飽和水蒸気とCO1%濃度の合成ガスを送気して100kHzと50kHz(いずれもデューテイ比50%)とし、線間電圧1kV/cmの実測値としては、図4に示すとおりの結果が得られている。ハニカム構造および円筒または角形ハニカム内部の酸化スズや酸化チタンの溶着技術を改良することによって酸化分解率を向上させることが可能となる。燃焼ガス中のダイオキシンの分解の可能性も、この図4から十分読み取れるので、電極の直径を小さくし、電極の長さを長くし、周波数を150〜200kHzまで高めることによって除去効率を高められると考えられる。NOX 、SOx も常温のガスで実験した限り、酸化処理されているので、ディーゼルエンジンのNOX 、SOx 減少にも有用と考えられる。 Oxidative combustion of hydrocarbons and CO is a gas of dioxins and automobile engines into account the black smoke and NO X erasure of the diesel engine. The cylinder (18) is made of approximately 50φ titanium, tin oxide is applied on the inside thereof, and a platinum wire (19) is arranged at the center. Saturated water vapor and 1% CO2 synthesis gas are sent to 100 kHz and 50 kHz (both duty ratios are 50%), and the measured value of the line voltage 1 kV / cm is as shown in FIG. Yes. It is possible to improve the oxidative decomposition rate by improving the welding technology of tin oxide and titanium oxide inside the honeycomb structure and the cylindrical or rectangular honeycomb. Since the possibility of decomposition of dioxin in the combustion gas can be sufficiently read from FIG. 4, the removal efficiency can be increased by reducing the diameter of the electrode, increasing the length of the electrode, and increasing the frequency to 150 to 200 kHz. Conceivable. Since NO x and SO x are oxidized as long as the experiment was conducted at room temperature, it is considered useful for reducing NO x and SO x in diesel engines.

以上のガス中の有害物質の酸化処理については、たとえば、より実際的には、次のような条件がその実施において考慮することもできる。
対照物:コンポスト、下水処理場の排ガス、トイレット等の悪臭、燃焼排ガス、ダイオキシン、NOX SOx 自動車の排ガス、炭化水素;
方法:電圧高め6〜7kV/cm、パルス幅20〜25μs、デュ−ティ比30〜50%(ガス速度1m/s以下)、電流1〜5mA(低め)。;
水供給:アトマイザーを使ってガススプレー法とする;
温度条件:200℃以下(水分解しないこと)。
Regarding the oxidation treatment of harmful substances in the gas described above, for example, the following conditions can be taken into consideration in practice.
Counterparts: compost, exhaust sewage treatment plants, malodorous toilet etc., flue gas, dioxin, NO X SO x automobile exhaust gas, hydrocarbons;
Method: Voltage increase 6-7 kV / cm, pulse width 20-25 μs, duty ratio 30-50% (gas velocity 1 m / s or less), current 1-5 mA (lower). ;
Water supply: gas spray method using atomizer;
Temperature condition: 200 ° C. or less (no water decomposition).

また、汚濁水の処理装置は、基本的には、表面に導電性酸化物を配設一体化させた金属を陽極とし、多孔質セラミックスもしくは樹脂を隔壁とし、その両側の内壁を貴金属溶着した金属板で囲い、この金属板を陰極とした構造を有し、陽極の隔壁を面対称として、2室の空間を形成したものであって、前記空間に対する矩形波放電装置を備え、汚濁水を一方の空間に流して電場照射し、その後上澄みを別の空間において電場照射するようにしている。 In addition, the polluted water treatment device is basically a metal in which a conductive oxide is disposed and integrated on the surface as an anode, porous ceramics or resin as partition walls, and inner walls on both sides thereof are welded with noble metal. The metal plate is surrounded by a plate and has a structure in which the metal plate is used as a cathode, and a space of two chambers is formed with the anode partition wall being plane-symmetrical, and is provided with a rectangular wave discharge device for the space. Then, the electric field is irradiated in the space, and then the supernatant is irradiated in the electric field in another space.

そして、この構成において、陽極の隔壁と陰極との間の空間は、1〜10cmの距離を置き、この空間に対する矩形波放電は、周波数10〜200kHz、線間電圧200V/cm〜10kV/cm、電流0.5〜50mAの条件で行われるものとし、汚濁水は、最初の空間に0.01〜0.1m/sの流速で流すようにしたことや、表面に配設一体化させた導電性酸化物は、酸化チタン、酸化スズ、酸化ルビジウムのうちの1種以上であり、金属板に溶着した貴金属は白金であるものとしたことを好ましい。   In this configuration, the space between the anode partition and the cathode is placed at a distance of 1 to 10 cm, and the rectangular wave discharge with respect to this space has a frequency of 10 to 200 kHz, a line voltage of 200 V / cm to 10 kV / cm, It is assumed that the electric current is 0.5 to 50 mA, and the polluted water is made to flow in the first space at a flow rate of 0.01 to 0.1 m / s, and the conductive material disposed and integrated on the surface. The active oxide is at least one of titanium oxide, tin oxide, and rubidium oxide, and the noble metal deposited on the metal plate is preferably platinum.

添付した図面の図5は、この場合の構成例を示したものである。   FIG. 5 of the accompanying drawings shows a configuration example in this case.

この例においては、第1室(1)には陽極(1A)と陰極(1B)が、第2室(2)には陽極(2A)と陰極(2B)が、設けられており、陽極(1A)と陽極(2A)との間には、隔壁(20)が配置されている。   In this example, the first chamber (1) is provided with an anode (1A) and a cathode (1B), and the second chamber (2) is provided with an anode (2A) and a cathode (2B). A partition wall (20) is disposed between 1A) and the anode (2A).

ポンプP1で移送した藻類を含む液は第1室(1)を通って、電場照射処理され、沈澱槽(3)で容易に沈降分離される。さらにポンプP2で沈澱槽(3)の上澄液、すなわち細胞分解物や溶解性物質を含む上澄液は、第2室(2)に送られ、ここで電場照射される。沈澱槽(4)では、微粒子が沈澱する。大部分はCO2 やN2 ガスとなって沈澱槽(3)(4)の上部で排出するが、硫化水素ガス、NOx 、SOx など有害ガスが発生するので、この出願の第1および第2の発明のガス状物質の処理を行うことができる。 The liquid containing algae transferred by the pump P1 passes through the first chamber (1), is subjected to an electric field irradiation treatment, and is easily settled and separated in the precipitation tank (3). Further, the supernatant of the precipitation tank (3), that is, the supernatant containing cell degradation products and soluble substances, is sent to the second chamber (2) by the pump P2, where it is irradiated with an electric field. In the precipitation tank (4), fine particles are precipitated. Most of them are CO 2 and N 2 gas, and are discharged at the upper part of the precipitation tanks (3) and (4). However, since harmful gases such as hydrogen sulfide gas, NO x and SO x are generated, The gaseous substance of the second invention can be processed.

金属酸化物の空洞に発生する *Oラジカルの活性を利用し、酸素ラジカルの酸化分解に生成するH+ の帯電性を利用して、死細胞となった細胞片の凝集を促進させ藻類を分離し、細胞内容物の酸化を十分に達成するために1電極2室構造によって問題を解決している。 * Utilizing the activity of the O radical generated in the cavity of the metal oxide, and utilizing the chargeability of H + generated by oxidative decomposition of the oxygen radical, it promotes the aggregation of dead cell debris and separates algae However, in order to sufficiently oxidize the cell contents, the problem is solved by the one-electrode two-chamber structure.

また、汚泥水中に含まれる芳香族系の物質のダイオキシン、PCB等は開裂、酸化分解中に中間生成物を生成するので、繰り返し電場照射する
すなわち、基本的には、両面に導電性酸化物粒子による薄膜を配設一体化させて分子分画選択透過性をもたせた多孔性金属板と、その両面側を金属製の、もしくは金属表面を持つ箱状容器で囲んで空間を形成し、多孔性金属板を陽極とし、箱状容器を陰極としたものであって、陽極および陰極に対する電圧印加装置を備え、多孔性金属板と箱状容器で囲まれた一方の側の空間には、汚濁水を加圧循環させ、陽極および陰極に電圧を印加し、他方の側の空間に限外ろ過するようにしている。
Also, dioxins, PCBs, etc. of aromatic substances contained in sludge water produce intermediate products during cleavage and oxidative decomposition, so they are repeatedly irradiated with an electric field. That is, basically conductive oxide particles on both sides A porous metal plate made by arranging and integrating a thin film with molecular molecular selective permeability and a space surrounded by a box-like container made of metal or having a metal surface on both sides to form a porous A metal plate as an anode and a box-shaped container as a cathode, comprising a voltage application device for the anode and the cathode, and in one space surrounded by the porous metal plate and the box-shaped container, Is pressurized and circulated, a voltage is applied to the anode and cathode, and ultrafiltration is performed in the space on the other side.

そして、この構成において、多孔性金属板は、粒径0.001〜0.01μmの導電性酸化物粒子による厚み10〜20μmの薄膜を有し、その選択透過性は50×104 〜2×104 ダルトンの分子分画量であって、汚濁水は、0.2〜6.0MPaで加圧循環され、かつ、陽極および陰極の間には、周波数10〜200kHz、線間電圧200V/cm〜10kV/cmの電圧が印加されるようにしたことや、導電性酸化物薄膜は、酸化チタン、酸化スズ、酸化ルテニウムのうちの1種以上により構成され、箱状容器は、ステンレス金属製の、もしくは白金表面を持つものとしたことを好ましい態様としてもいる。 In this configuration, the porous metal plate has a thin film having a thickness of 10 to 20 μm made of conductive oxide particles having a particle diameter of 0.001 to 0.01 μm, and has a selective permeability of 50 × 10 4 to 2 ×. The molecular fraction of 10 4 daltons, and the polluted water is pressurized and circulated at 0.2 to 6.0 MPa, and the frequency is 10 to 200 kHz and the line voltage is 200 V / cm between the anode and the cathode. A voltage of 10 kV / cm is applied, and the conductive oxide thin film is composed of one or more of titanium oxide, tin oxide, and ruthenium oxide, and the box-shaped container is made of stainless metal. Alternatively, it is also preferable to have a platinum surface.

図6は、このような構成の一例を示したものである。この図6において、陽極としての多孔性金属板(5)と陰極としての箱状容器(6)(7)とによって形成される上部空間(8)には、被処理原水を、たとえば加圧ポンプP1で0.2〜5.0MPaまで加圧して循環流通させる。上部空間(8)側の多孔性金属板(5)の表面の金属酸化物膜においては、空隙が、たとえば0.002〜0.01μmの径の小孔として存在し、分子量で200Da(ダルトン)以上の分子の透過を阻止する構造でいわゆる限外ろ過、逆浸透膜と同じ性質を持たせてある。200ダルトン以下の物質は金属酸化物膜を通過して、多孔性金属板(5)の下部からしみ出し、下部空間(9)に入るようにしておく。ろ過水も2〜3回ポンプで循環させることによって完全にCO2 やN2 となる。 FIG. 6 shows an example of such a configuration. In FIG. 6, in the upper space (8) formed by the porous metal plate (5) as the anode and the box-like containers (6) (7) as the cathode, the raw water to be treated is, for example, a pressure pump Pressurize at P1 to 0.2 to 5.0 MPa and circulate. In the metal oxide film on the surface of the porous metal plate (5) on the side of the upper space (8), voids exist as small holes having a diameter of, for example, 0.002 to 0.01 μm, and the molecular weight is 200 Da (Dalton). It has the same properties as so-called ultrafiltration and reverse osmosis membranes in the structure that prevents the permeation of the above molecules. A substance of 200 daltons or less passes through the metal oxide film, oozes out from the lower part of the porous metal plate (5), and enters the lower space (9). The filtered water is completely converted to CO 2 or N 2 by circulating it with a pump 2 or 3 times.

難分解性物質の分子量や分子結合強弱によって周波数、線間電圧、電流を変化させることになる。上部空間(8)および下部空間(9)からの循環水から分解ガスが出るので、有害ガスについてはこの発明の装置を用いて、または活性炭の吸収で処理する必要がある。ダイオキシンやPCBについても化学構造からみて容易に分解できると考えられる。トリハロメタンやN−ヘキサンイソプロパノールなど地下水中の有害物質については100%分解することが確認されている。   The frequency, line voltage, and current are changed depending on the molecular weight of the persistent substance and the strength of the molecular bond. Since cracked gas comes out from the circulating water from the upper space (8) and the lower space (9), it is necessary to treat harmful gases using the apparatus of the present invention or by absorption of activated carbon. Dioxins and PCBs are also considered to be easily decomposed from the chemical structure. It has been confirmed that harmful substances in groundwater such as trihalomethane and N-hexaneisopropanol decompose 100%.

酸素ラジカルは、酸化電極表面の空洞に多く発生するが、この酸化力は強力でなく、酸化金属とその粒形状を慎重に選定すると *Oラジカルよりも *OHラジカルが発生する条件があり、この条件の確認は化学物質の着色性よりできるので、この条件を選ぶことにより、 *OHラジカルによって芳香族系の環の開裂が短時間に行える。 A large amount of oxygen radicals are generated in the cavity on the surface of the oxidation electrode, but this oxidizing power is not strong, and there are conditions that generate * OH radicals rather than * O radicals when carefully selecting the metal oxide and its particle shape. The condition can be confirmed by the colorability of the chemical substance. By selecting this condition, the aromatic ring can be cleaved in a short time by the * OH radical.

*OHラジカルは酸化の時 *Oラジカルとなり、H+ を遊離するので、粒子の帯電凝集にも有利である。ただ、*OHラジカルの発生時間は1〜10μsの短時間であるので、発信周波数を高める必要があるが、大きな線間電圧を得にくい。従って、電極面を相互に近づけることで、*OHラジカルの発生を高めることができる。これによって、たとえば、図7に示すようなフェノールの分解をきわめて短時間に行うことができる * OH radicals become * O radicals during oxidation and liberate H + , which is advantageous for charged aggregation of particles. However, since * OH radical generation time is a short time of 1 to 10 μs, it is necessary to increase the transmission frequency, but it is difficult to obtain a large line voltage. Therefore, the generation of * OH radicals can be increased by bringing the electrode surfaces closer to each other. Thereby, for example, the decomposition of phenol as shown in FIG. 7 can be performed in a very short time .

また、陽極面の上面部分を膜構造として200ダルトン以上を阻止することで回分処理し、分解されたものを下部空間(9)の液部で再度分解する2段分解膜複合形構造とすることで分解効率を高めることが可能となる。   In addition, the upper surface portion of the anode surface is made into a membrane structure, and batch processing is performed by blocking 200 daltons or more, and the decomposed material is made into a two-stage decomposition membrane composite structure that decomposes again in the liquid portion of the lower space (9). It is possible to increase the decomposition efficiency.

以下に、この出願の発明の処理装置の実施例を示し、さらに具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the processing apparatus of the invention of this application will be shown and more specifically described.

1:藻類を含有する汚濁水の処理と、その際に生じる排ガスの処理
クロロフィルaの濃度で50μg/Lのアオコを含む汚濁水を、酸化チタンを有する陽極とステンレス陰極とを備えた図5に示す装置により、50kHz、線間電圧400v/cm、電流5mAで、流量1L/minで連続処理したところ、表1のような結果を得た。窒素ガス、N2 Oガスの発生が得られること、また窒素とリンの物質収支からみて、確実に窒素成分が分解されていることが分かる。
1: Treatment of contaminated water containing algae and treatment of exhaust gas generated at that time Contaminated water containing 50 μg / L of blue chlorophyll a in concentration of chlorophyll a is provided with an anode having titanium oxide and a stainless cathode in FIG. Using the apparatus shown, continuous treatment was performed at 50 kHz, line voltage of 400 v / cm, current of 5 mA and a flow rate of 1 L / min. The results shown in Table 1 were obtained. It can be seen that generation of nitrogen gas and N 2 O gas is obtained, and that the nitrogen component is reliably decomposed in view of the mass balance of nitrogen and phosphorus.

なお、リンについては沈澱し、沈殿物側に移動していることが明白である。   It is apparent that phosphorus has precipitated and has moved to the precipitate side.

Figure 0004962688
2:芳香族系の物質の分解実験
芳香族系の物質としてフェノールを供した。このフェノールのベンゼン環の開裂が確実に行えるかどうか、酸化スズを有する陽極とステンレス陰極とを備えた図6に示した装置で、石炭酸の分解実験を回分実験として実施したところ、図7に示した結果が得られ、確実に分解されていることがわかった。分解途中では中間生成物の存在がみられたが、時間の経過とともに消滅した。ポリフェノールなど分子量の大きい褐変物質について分子分画量20000ダルトンの金属酸化膜面を作成し、0.3Mpaの圧力で運転操作したところ、濁度の減少D520 きわめて高速に減少した(図8)。
Figure 0004962688
2: Decomposition experiment of aromatic substance Phenol was used as an aromatic substance. Whether or not the cleavage of the benzene ring of phenol can be surely performed was carried out by performing a decomposition experiment of carboxylic acid as a batch experiment with the apparatus shown in FIG. 6 provided with an anode having tin oxide and a stainless steel cathode. The result was obtained and it was found that the product was reliably decomposed. The presence of intermediate products was observed during the decomposition, but it disappeared over time. When a metal oxide film surface having a molecular fraction of 20000 Dalton was prepared for a browning substance having a large molecular weight such as polyphenol and operated at a pressure of 0.3 Mpa, the turbidity decrease D 520 decreased very rapidly (FIG. 8).

以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、酸化膜面を限界ろ過的作用をもたせ、高電場処理することによって排水処理過程に発生したNOX などの有害ガスや自動車の排ガス(NOx 、SOx など)を酸化分解することができる。 As described above in detail, the invention of this application, remembering ultrafiltration effect of the oxide film surface, high electric field treatment exhaust of harmful gases and automobiles, such as NO X generated in the waste water treatment process by (NO x, SO x ) can be oxidatively decomposed.

また、有害物質である微量のトリハロメタンやトリブチルスズ、ダイオキシン等のような環境ホルモン物質などを酸化処理し、芳香族系の環を開裂させ、無毒化することができる。   In addition, it can be detoxified by oxidizing an environmental hormone substance such as a trace amount of trihalomethane, tributyltin, dioxin or the like which is a harmful substance to cleave the aromatic ring.

この出願の発明のガスの酸化分解装置の一例を示した概要図である。It is the schematic which showed an example of the oxidative decomposition apparatus of the gas of invention of this application. 図1とは別の例を示した概要図である。It is the schematic which showed the example different from FIG. さらに別の例を示した概要図である。It is the schematic which showed another example. 酸化処理によるCO2 増加率の結果を例示した図である。It is a diagram illustrating a result of CO 2 increase due to oxidation. 汚濁水の酸化分解処理装置の一例を示した概要図である。It is the schematic which showed an example of the oxidative decomposition processing apparatus of polluted water. 汚濁水の酸化分解処理装置の別の例を示した概要図である。It is the schematic which showed another example of the oxidative decomposition processing apparatus of polluted water. フェノールの酸化分解の実際の結果を例示した図である。It is the figure which illustrated the actual result of the oxidative decomposition of phenol. ポリフェノールの減少例を示した図である。It is the figure which showed the example of decrease of polyphenol.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1室
1A 陽極
1B 陰極
2 第2室
2A 陽極
2B 陰極
3,4 沈澱槽
5 多孔性金属板
6,7 箱状容器
8 上部空間
9 下部空間
10 陽極
11 陰極
12 円筒
13 流入口
14 隔壁板
15 排出口
16 軸部分
17 らせん面
17A 絶縁板
18 筒体
19 白金線
20 隔壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st chamber 1A Anode 1B Cathode 2 2nd chamber 2A Anode 2B Cathode 3, 4 Precipitation tank 5 Porous metal plate 6, 7 Box-shaped container 8 Upper space 9 Lower space 10 Anode 11 Cathode 12 Cylinder 13 Inlet 14 Partition plate 15 Discharge port 16 Shaft portion 17 Spiral surface 17A Insulating plate 18 Cylindrical body 19 Platinum wire 20 Bulkhead

Claims (3)

ガスの流入部とその排出部とを備える、電気的に絶縁した円筒容器の中心部に金属もしくは表面に白金を配設した金属の棒状体が陰極として配置され、この陰極はセラミックスまたは樹脂で電気的に絶縁されており、
この陰極の周囲に、導電性酸化物で表面被覆した帯板がらせん状に巻きつけられてらせん面が形成されているとともに、このらせん面の外壁を、ステンレス板またはチタン板で覆ったものが陽極として円筒容器に収容されており、
陽極と陰極の間に線間電圧0.4kV/cm〜7kV/cm、周波数50〜150kHz、電流1〜50mAを付与する発信装置を備えたことを特徴とする排ガス中の微量有害物質の酸化分解装置。
A metal rod-like body having a metal or platinum on the surface is disposed as a cathode at the center of an electrically insulated cylindrical container having a gas inflow portion and a discharge portion thereof. Is electrically insulated,
Around the cathode, a strip coated with a conductive oxide surface is spirally wound to form a spiral surface, and the outer wall of the spiral surface is covered with a stainless steel plate or a titanium plate. It is housed in a cylindrical container as an anode,
The line voltage between the anode and the cathode 0. An oxidative decomposition apparatus for a trace amount of harmful substances in exhaust gas, comprising a transmitter for applying 4 kV / cm to 7 kV / cm, a frequency of 50 to 150 kHz, and a current of 1 to 50 mA.
導電性酸化物が酸化チタン、酸化スズ、酸化ルテニウムの1種以上であることを特徴とする請求項1の酸化分解装置。 The oxidative decomposition apparatus according to claim 1, wherein the conductive oxide is one or more of titanium oxide, tin oxide, and ruthenium oxide. 請求項1または2の装置を用いることを特徴とする微量有害物質の酸化分解方法。A method for oxidative decomposition of a trace amount of harmful substances using the apparatus according to claim 1.
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