JP5540337B2 - 排ガスの処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
背景技術
そのような除去方法としては、従来、例えば吸着剤による吸着法、直接燃焼法、触媒燃焼法、蓄熱燃焼法などが一般的な方法として知られている。
また、揮発性の有機化合物(VOC)を含む空気を吸着放電素子に通してVOCを吸着させ、次いで吸着放電素子に高電圧を印加してバリア放電を発生させて、VOCを分解する吸着放電分解装置が提案されている(非特許文献1)。
さらに、上記の特許文献3に記載の方法では、吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させるためのプラズマ発生装置と、脱着した被処理成分を分解するためのプラズマ発生装置がそれぞれ必要であるという問題があった。
(a)排ガスを吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を吸着剤に吸着させるとともに、有害成分吸着除去後の排ガスを排出する工程、
(b)大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させ、該活性ガスを、前記吸着剤充填部および前記プラズマ発生装置を接続するガス循環経路内を循環させ、前記吸着剤に吸着された有害成分と常温〜100℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
(c)有害成分分解処理後のガスを前記のガス循環経路から排出する工程
を含む、排ガスの処理方法を提供することである。
(イ)排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
(ロ)活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
(ハ)前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
(ニ)前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
(ホ)有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜100℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされている。
発明の効果
さらに、トルエン、キシレン、ベンゼンのような揮発性の炭素含有有機化合物をCO2まで分解することができるため、分解過程での中間生成物が大気中に放出されるおそれがない。
(イ)排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
(ロ)活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
(ハ)前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
(ニ)前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
(ホ)有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜100℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされている。
図1は、本発明の処理装置の1実施形態の模式図であり、吸着剤充填部を並列的に3つ配置した場合を示している。
また、吸着剤の充填量は、排ガス中に含まれる有害成分とそれに対する吸着剤の吸着能力、ならびに排ガスの単位時間当たりの流量などを考慮して、適宜定めることができる。
これらのプラズマ発生装置であれば、作動中に装置の温度を上昇させないので、熱による装置の損傷を抑制でき、しかも安全に操作できるという利点がある。
そして、これらの電極は、少なくとも一方が誘電体バリアで覆われた一対の板状金属であれば、誘電体バリアを用いない場合に比べて電解強度が大きくなり、活性ガスの生成に有利である。
本発明の処理装置が吸着剤充填部を1つだけ、例えば(1a)だけを備える場合には、図2に示すように、排ガスは排ガス導入バルブ(6)から排ガス導入管(8a)を通って吸着剤充填部(1a)へ導かれ、有害成分が吸着除去された後の排ガスは吸着剤充填部(1a)から排ガス排出管(9a)、オゾン分解触媒(13)およびガス排出バルブ(14)を通って大気中に放出される。
また、本発明の処理装置が吸着剤充填部を4つ以上備える場合には、上記で説明した吸着剤充填部が3つの場合に準じて、適宜増設することができる。
(a)排ガスを吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を吸着剤に吸着させるとともに、有害成分吸着除去後の排ガスを排出する工程、
(b)大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させ、該活性ガスを、前記吸着剤充填部および前記プラズマ発生装置を接続するガス循環経路内を循環させ、前記吸着剤に吸着された有害成分と常温〜100℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
(c)有害成分が分解処理された後の処理済みガスを前記のガス循環経路から排出する工程
により行なわれる。
上記のプラズマ発生装置により活性ガスを発生させる原料ガスは、排ガス中に含まれる処理対象の有害成分により、空気、酸素ガスなどからなる群から適宜選択される。
トルエンの場合:
また、活性ガスによる有害成分の分解を促進するために、大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させる際に、過酸化水素水または水を添加してOHなどのラジカルの生成量を増加させてもよい。
有害成分の分解が終了したならば、次いで外気導入バルブ(10a)を開け、ポンプ(4)により外気を導入して、活性ガス循環経路(3a)および吸着剤充填部(1a)から、処理済みガス排出管(11a)およびガス排出切換えバルブ(12)、オゾン分解触媒(13)およびガス排出バルブ(14)を介して、処理済みガスを大気中に放出する。
この処理済みガスの排出が終わった段階で、吸着剤充填部(1a)内の吸着剤は再生されており、次の有害成分の吸着に備えられる。
実施例
試験装置の流路内に3mlのトルエンを注入し、循環ファン(ルーツフロア)を用いて流量712L/分で装置内のガスを循環させることにより、トルエンを気化させ、疎水性ゼオライト吸着剤HiSiV1000(充填体積0.54L)に吸着させた。トルエンが完全に吸着されたことを確認した後、流量はそのままで沿面放電リアクタの電源をONにして、310〜320Wの条件で、プラズマを発生させた。
循環処理時間に伴って、COおよびCO2が増加し、O2が減少していることが図5からわかる。また、COの増加に比べて、CO2の増加が大きいことから、トルエンが効果的にCO2に分解されていることが分かる。
一方、トルエンについては、循環処理時間に関係なく、常に0ppmであり、吸着剤からのトルエンの脱着は行なわれていないことが確認された。
転化率は、その後も増加し続け、270分で139%となった。転化率が100%を超えたのは、循環流路内にトルエンやトルエンの分解による反応生成物などが付着していたか、あるいは1度使用した吸着剤を再生して使用したため、この実施例で使用した吸着剤にトルエンが残留していたためと推測される。
2:プラズマ発生装置
2a:原料ガス導入バルブ
2b:原料ガス導入管
3a、3b、3c、3a'、3b'、3c':活性ガス循環経路
4:活性ガス循環ポンプ
5a、5b、5c、5a'、5b'、5c':活性ガス循環切換えバルブ
6:排ガス導入バルブ
7:排ガス導入切換えバルブ
8a、8b、8c:排ガス導入管
9a、9b、9c:排ガス排出管
10a:外気導入バルブ
10:外気導入管
11a、11b、11c:処理済みガス排出管
12:ガス排出切換えバルブ
13:オゾン分解触媒
14:ガス排出バルブ
15、15':開閉バルブ
21:メッシュ板
22:吸着剤
23:放電素子
24:邪魔板
25:スリット
Claims (15)
- (a)排ガスを吸着剤充填部に供給し、排ガスを前記吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を前記吸着剤に吸着させ、有害成分が吸着除去された後の排ガスを排出する工程、
(b)前記吸着剤充填部への排ガスの供給を停止し、空気又は酸素ガスを原料ガスとして大気圧非熱プラズマ発生装置に供給し、前記大気圧非熱プラズマ発生装置によりオゾンを含む活性ガスを発生させ、発生させた活性ガスをガス循環経路を介して前記吸着剤充填部に供給し、活性ガスと前記吸着剤に吸着された有害成分とを常温〜100℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
(c)有害成分分解処理後の処理済みガスを前記のガス循環経路から排出する工程
を含み、
前記ガス循環経路は、発生させた活性ガスを前記吸着剤充填部に供給し、前記吸着剤充填部を流通した後の活性ガスを前記大気圧非熱プラズマ発生装置に供給するように、前記大気圧非熱プラズマ発生装置と前記吸着剤充填部とを接続する排ガスの処理方法。 - 前記の吸着工程(a)および前記の分解・再生工程(b)が、前記ガス循環経路内に設けられたバルブにより切替えできるように並列的に配置された2つ以上の吸着剤充填部の間で、交互にあるいは順次行なわれる、請求項1に記載の処理方法。
- 前記の分解・再生工程(b)の終了後、外部の空気を前記のガス循環経路内へ導入して、有害成分分解処理後のガスをガス循環経路から排出することをさらに含む、請求項1または2に記載の処理方法。
- 前記の分解・再生工程(b)において、分解・再生を行なうべき吸着剤充填部の上流側で、前記活性ガス中のオゾンを分解してラジカルを生成させ、分解・再生を促進することをさらに含む、請求項1〜3のいずれかに記載の処理方法。
- 前記の分解・再生工程(b)において、大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させる際に、過酸化水素水または水を添加してOHラジカルの生成量を増加させ、分解・再生を促進することをさらに含む、請求項1〜4のいずれかに記載の処理方法。
- 前記のガス循環経路から分解処理済みガスを排出する際に、二酸化マンガンを含む触媒により、処理済みガス中のオゾンおよび未分解ガスを除去することをさらに含む、請求項1〜5のいずれかに記載の処理方法。
- 前記の排ガスが、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチレンオキサイドまたはトリクロロエチレンを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の処理方法。
- 前記の吸着剤が、活性炭、ゼオライト、疎水性ゼオライト、ガンマアルミナおよびシリカゲルからなる群から選択される、請求項1〜7のいずれかに記載の処理方法。
- 前記の吸着剤が、ペレット形状またはハニカム形状である、請求項1〜8のいずれかに記載の処理方法。
- (イ)排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
(ロ)空気又は酸素ガスを原料ガスとしてオゾンを含む活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
(ハ)発生させた活性ガスを前記吸着剤充填部に供給し、前記吸着剤充填部を流通した後の活性ガスを前記大気圧非熱プラズマ発生装置に供給するように、前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
(ニ)前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
(ホ)有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜100℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされていることを特徴とする排ガス処理装置。 - 前記のガス循環経路に接続された吸着剤充填部が、ガス循環経路に設けられたバルブにより切換えできるように、並列的に複数配置されてなる、請求項10に記載の処理装置。
- 前記のガス循環経路に外部空気取り入れ口がさらに設けられている、請求項10または11に記載の処理装置。
- 前記の吸着剤充填部の上流側のガス循環経路内に、オゾンを分解してラジカルを生成する触媒がさらに配置されてなる、請求項10〜12のいずれかに記載の処理装置。
- 前記の大気圧非熱プラズマ発生装置またはその上流部に、過酸化水素水または水を供給するラインを設けた、請求項10〜13のいずれかに記載の処理装置。
- 前記のプラズマ発生装置が、沿面放電方式、パルスコロナ放電方式、無声放電方式、交流コロナ放電方式、直流コロナ放電方式または矩形波高電圧電源により稼動する、請求項10〜14のいずれかに記載の処理装置。
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