JP5528890B2 - ダイオキシン類発生抑制剤並びに燃焼排ガス処理方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献5のダイオキシン吸着剤においてもその効果は十分ではなく、さらに効果的にダイオキシン類の発生を抑制し得る剤が求められている。
本発明の他の目的は、上記ダイオキシン類発生抑制剤を用いての燃焼排ガスの処理方法を提供することにある。
SiO2:51.0乃至75.0重量%
Al2O3:13.0乃至28.0重量%
MgO:4.0乃至8.0重量%
を有し、酸化物換算でのアルカリ金属とアルカリ土類金属との合計量が0.30乃至2.00重量%であり、
灼熱減量(1000℃)が6.0乃至12.0重量%であり、メチレンブルー吸着能が30乃至80mmol/100gの範囲にあり、且つ、
焼却炉中で、炭素ラジカルが塩化物由来の塩素原子および空気由来の酸素原子と反応して生成する、ダイオキシン類の中間体である芳香族塩素化合物を吸着することを特徴とするダイオキシン類発生抑制剤が提供される。
(1)スメクタイト系粘土とその酸処理物との混合物からなること、
(2)スメクタイト系粘土が酸性白土からなること、
(3)スメクタイト系粘土の酸処理物が活性白土からなること、
が好適である。
即ち、ダイオキシン類は、焼却炉中で、炭素ラジカルなどが食塩等の塩化物由来の塩素原子および空気由来の酸素原子と反応してクロロベンゼン類、クロロフェノール類、クロロナフタレン類などといった芳香族塩素化合物が生成し、この芳香族塩素化合物が更にカップリング反応して生成するものである。後述する実施例に示されているように、本発明のダイオキシン類発生抑制剤は、ダイオキシン類発生の過程で中間体として生じる芳香族塩素化合物(例えばクロロベンゼン)を有効に吸着するという特性を有しており、この結果、ダイオキシン類発生を効果的に抑制することができると考えられる。
一方、スメクタイト系粘土を硫酸等の鉱酸で処理して得られる酸処理物は、酸処理によってNa+やCa2+がプロトン(H+)に交換されるため、その殆どのものはアルカリ含量に関する条件を満足しているが、酸処理によってMgO量が低減してしまうため、基本組成の条件を満足するものは少ない。
本発明のダイオキシン類発生抑制剤(以下、芳香族塩素化合物発生抑制剤と呼ぶことがある。)は、スメクタイト系粘土、スメクタイト系粘土の酸処理物あるいは両者の混合物からなるものである。
SiO2 :51.0乃至75.0重量%
Al2O3 :13.0乃至28.0重量%
MgO:4.0乃至8.0重量%
を有していることが必要である。即ち、この基本組成を満足しないものは、芳香族塩素化合物に対する吸着力が低く、ダイオキシン類の発生抑制効果が低くなってしまう。
このような範囲の比表面積及び細孔容積を有するものは、芳香族塩素化合物ばかりか発生したダイオキシン類等に対する物理的吸着特性も高く、従ってダイオキシン類の発生を極めて効果的に抑制することができる。
本発明の芳香族塩素化合物発生抑制剤は、上述したような基本組成及びアルカリ含量を有するスメクタイト系粘土或いはその酸処理物からなるものである。上記の基本組成及びアルカリ含量を満足するスメクタイト系粘土は特定の産地からわずかに産出するに過ぎず、一般に産出するスメクタイト系粘土は、前述した基本組成の条件を満足するとしても、アルカリ含量がかなり多く、アルカリ含量に関する条件を満足していない。一方、スメクタイト系粘土の酸処理物である活性白土は、酸処理によってアルカリ含量が低減するため、アルカリ含量についての条件を満足しているものの、酸処理によってMg含量が低減するため、基本組成についての条件をほとんど満足していない。
ゴミ焼却炉などから発生した燃焼排ガスは、濾布などからなるバグフィルターで集塵された後に煙突から排出されるが、バグフィルターを通す前に、前述した芳香族塩素化合物発生抑制剤により処理される。これにより、ダイオキシン類発生の中間体となる芳香族塩素化合物を有効に吸着除去できるため、排ガス中のダイオキシン類の発生を有効に抑制することが可能となる。
なお、芳香族塩素化合物発生抑制剤の吹き込み量や担持量等は、焼却炉の性能(排ガス量やダイオキシン類もしくはハイドロカーボンの発生量等)に応じて適宜設定すればよい。
(株)リガク製 Rigaku RIX 2100を用い、ターゲットはRh、分析線はKαで、その他は以下の条件で測定を行った。
得られた分析データより、SiO2、Al2O3、MgO、Na2O、K2O、CaO、Fe2O3、TiO2、SO3の合計が100重量%になるように補正し、化学組成値を算出した。
試料を磁製るつぼに入れ、1000℃で一時間焼成後放冷し減量を測定し、水分(110℃乾燥減量%)補正して算出した。
日本ベントナイト工業会標準試験方法JBAS−107−77に準拠し、0.5N硫酸を無添加で測定後、水分を補正してMB吸着能(mmol/100g)を算出した。
Micromeritics社製Tri Star 3000を用いて測定を行った。細孔容積は、脱離側窒素吸着等温線からBJH法で求めた細孔分布において細孔径1.7nm〜300nmまでの細孔容積を積算して求めた。比表面積は比圧が0.05から0.25の吸着枝側窒素吸着等温線からBET法で解析した。
Leftin and Hall法により、下記のように測定した[参考文献:吸着(共立全書157)]。
試料は予め110℃で3時間乾燥する。乾燥後の試料1.000gをろ紙が入ったソックスレー抽出器にいれる。そこに、ベンゼンにトリフェニルクロロメタンを0.02mol/Lになるように調製した溶液50mlを加え24時間放置する(その時外気は遮断する)。次にフラスコにベンゼン100mlを用意し、加熱しながら、ベンゼンがソックスレーに入るのを確認後、24時間連続抽出する。次に、別のフラスコにアセトン150mlを用意し、ベンゼンの時と同様の操作を行い抽出する。先に定量しておいた蒸発皿に抽出液を移し、蒸発乾固後、乾燥器にて110℃で1時間乾燥し、放冷後、定量し、下記式よりルイス酸を測定した。
ルイス酸=S/260 (mmol/g)
但し、Sは抽出物の質量(mg)
1.8Lのガラス瓶に200℃で30分間加熱処理した試料0.5gを採取してシールした後、事前に気化調製したクロロベンゼンを50〜100ppmになるように注入した。ガス注入1時間後にガス検知管でガス濃度を測定し、ガス濃度が5ppm以上になるまでガス注入操作を繰り返した。その後、ガス濃度5ppmになるまで吸着したガス量を求め、試料のガス吸着量(5ppm平衡)(mg/g)を求めた。
山形県鶴岡市の産地がそれぞれ違う酸性白土を用いた。物性測定を行い、結果を表1に示す。
実験例1及び実験例2の酸性白土を重量比1:1で混合した物を混練し5mm径に造粒し、この造粒物1000gを処理槽に充填した。そこに19重量%硫酸水溶液1000gを循環させた。その時の処理温度は90℃、処理時間は6時間であった。酸処理終了後、酸処理物に洗浄水を循環して水洗を行った後、110℃で乾燥した後ボールミルで粉砕、篩い分けして活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
原料に実験例1の酸性白土を用い、酸処理条件を27重量%に変えた以外は、実験例4と同様にして行い、活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
米国産Ca型ベントナイトを原料として用い、酸処理条件を24重量%に変えた以外は、実験例4と同様にして行い、活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
原料に実験例2の酸性白土を用い、酸処理条件を36重量%に変えた以外は、実験例4と同様にして行い、活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
新潟県胎内市産のCa型ベントナイトを原料として用い、酸処理条件を24重量%に変えた以外は、実験例4と同様にして行い、活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
新潟県新発田市産の酸性白土を用いた。物性測定を行い、結果を表1に示す。
原料に実験例3の酸性白土を用い、酸処理条件を40重量%に変えた以外は、実験例4と同様にして行い、活性白土粉末を得た。物性測定を行い、結果を表1に示す。
宮城県蔵王町産のNa型とCa型のベントナイトをそれぞれ用いた。物性測定を行い、結果を表1に示す。
Claims (5)
- 焼却炉から排出される排ガスに含まれるダイオキシン類の発生を抑制するダイオキシン類発生抑制剤であって、
スメクタイト系粘土またはその酸処理物からなり、
下記基本組成;
SiO2:51.0〜75.0重量%
Al2O3:13.0〜28.0重量%
MgO:4.0〜8.0重量%
を有し、
酸化物換算でのアルカリ金属とアルカリ土類金属との合計量が0.30〜2.00重量%であり、
灼熱減量(1000℃)が6.0〜12.0重量%であり、メチレンブルー吸着能が30〜80mmol/100gの範囲にあり、且つ、
焼却炉中で炭素ラジカルが塩化物由来の塩素原子および空気由来の酸素原子と反応して生成する、ダイオキシン類生成過程の中間体である芳香族塩素化合物を吸着することを特徴とするダイオキシン類発生抑制剤。 - スメクタイト系粘土とその酸処理物との混合物からなる請求項1に記載のダイオキシン類発生抑制剤。
- スメクタイト系粘土が酸性白土からなる請求項1または2に記載のダイオキシン類発生抑制剤。
- スメクタイト系粘土の酸処理物が活性白土からなる請求項1または2に記載のダイオキシン類発生抑制剤。
- 請求項1〜4の何れかに記載のダイオキシン類発生抑制剤を用いて廃棄物焼却から発生する燃焼排ガスを処理することを特徴とする燃焼排ガス処理方法。
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