JPH04114667A - 有機ハロゲン化合物分解処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、農薬や殺虫剤に用いられるＤＰＥや、半導体
の基板やドライクリーニングの洗浄剤として用いられる
トリクロロエチレン等の有機ハロゲン化合物を光触媒に
よって分解処理する装置に関する。

［従来の技術］ 有機ハロゲン化合物は、ＤＰＥ　（ジメチルトリクロロ
ヒドロキシエチルリン酸）やＤＤＶＰ　（ジメチルジク
ロロビニルリン酸）等の塩素系化合物がゴルフ場、田畑
、農園等の除草剤、殺菌剤として、又、トリクロロエチ
レンやテトラクロロエチレンが半導体基板やドライクリ
ーニングの洗浄剤として用いらる等、広く農業、工業の
分野で利用されている。しかしこれらは、本来自然界に
存在しないもので、生物分解を受は難く、−旦環境中に
排出されると蓄積し、又、そのまま植物や動物の体内に
残留し易く、且つそれが毒性を有している。

従って、これが散布されて揮発し、又は、それが地下に
浸透し、河川に流出すると、有書物として蓄積して自然
環境を汚染し、発がんや内蔵障害及び咽頭癌等を起こす
原因となり、今日大きな社会問題となっている。

ところが、従来これに対する対策は、吸着処理や揮発処
理等が試みられているだけで、前者は吸着量が飽和に達
すると失効し、後者は揮発したものが大気中に拡散して
汚染を引起こす等の難点を有し、殆ど有効な方法が見出
されていない現状である。

［発明の解決しようとする課題］ そこで本発明は、有機物質の分解に光エネルギーを効率
良く変換する光触媒が有効であることに着目し、さらに
鋭意研究を進めた結果、ハロゲン化合物は、炭酸ガスを
生成する反応の下で分解し。

その分解反応には酸素の存在が必須であることを見出し
、この酸素を充分に供給し分解反応を速やかに進行させ
る装置として、本発明を完成させたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明有機ハロゲン化合物分解処理装置は、ゴルフ場、
工場等から出される有機ハロゲン化合物を含んだ排水を
一時的に溜める貯留槽と、その貯留槽に臨んでオゾン又
は空気を混入させて充分な酸素を溶存させる酸素混入器
と、当該酸素を溶存した排水が出入自在なカラムを備え
、そのカラム内に照射ランプの光照射により励起する光
触媒を排水と接触する状態で配した反応槽とを連設した
ことを特徴として構成されるわ 当該光触媒には、二酸化チタンに白金を担持させたもの
を用いるのが望ましい。

又、酸素混入器には、回転羽根を有し４その回転羽根の
中心部で負圧の発生する四所に外気に通した連通パイプ
を挿入させた構造のものを用いるのが望ましい。

更に、酸素混入器には、電極間に放電空隙を有し、その
空隙に誘電体を挟んで金属充填材を介設したオゾン発生
器を連股させるのが望ましい。

［作用コ ゴルフ場、工場等から出される有機ハロゲン化合物を含
んだ排水が貯留槽に蓄えられると、そこに臨んだ酸素混
入器により、直接空気が又はオゾン発生器からの空気が
導入され、攪拌作用で充分な酸素が磁ｔす込む。次いで
、これが反応槽のカラムに入ると、照射ランプからの光
を受けてバンドギャップ以上のエネルギーを得て光励起
した触媒と接触し、酸素分子がイオン化し、それが脱塩
素反応を促し、更に分解を進めて炭酸ガスを生じる。

この炭酸ガスの発生を伴う分解反応により、有機ハロゲ
ン化合物が分解され、無害化処理される。

このとき、二酸化チタンに白金を担持させた光触媒は、
電荷分離を実現する半導体として作用する。

又、回転羽根の中心部で負圧の発生する箇所に外気に通
じた連通パイプを挿入させた酸素混入器は、酸素の溶存
率を高めるように働く。

更に、電極間に放電空隙を有し、その空隙に誘電体を挟
んで金属充填材を介設したオゾン発生器は、空中酸素の
オゾン化を効率良く進める。

〔実施例］ 本発明装置は、大略して、使用後の排水を処理するため
の貯留槽１と、当該貯留槽ｌに臨設した排水に酸素を供
給する酸素混入器２及びこれに連設したオゾン発生器３
と、光触媒４ｂ及びその照射ランプ４ｃを配した反応槽
４と、これら間に処理水を巡回させる循環装Ｗ５とから
成る（第１図参照）。

先ず、貯留槽１は、ゴルフ場、半導体製造工場及びクリ
ーニング場等から出される排水を一時的に溜める為のタ
ンクで、排出量に応じた適当容量とする。

そして、この貯留槽１には、処理水に酸素を導入する酸
素混入器２を臨設し、望ましくはオゾン発生器３を連結
する。先ず、酸素混入ａ２は、有機ハロゲン化合物の分
解反応に酸素が重要なため、排水中に充分な酸素を溶存
させようとするもので、一般の攪拌器を利用できるが、
望ましくは、第２図に示す如く、モーターに連結した回
転羽根２ａを備え、その回羽根の中心部で負圧の発生す
る箇所に外気と通じる導入パイプ２ｂを挿入し、回転に
よりて生じる負圧で外気を自動的に液内に導入し、且つ
、その導入空気を回転渦の中に混入させて、空気と水と
の接触割合を増大させる機構を付加させる。当該酸素混
入器２は、単独で用いて、直接外気を導入しても良いが
、望ましくはオゾン発生器３からの多量のオゾンを含ん
だ空気を導入するのが望ましい。

そのオゾン発生器３は、前述の通り、オゾンを液中で酸
素に分解させて溶存酸素量を高めようとするもので、−
・定電界を付与して空気中の酸素分子をオゾン化する装
置を用いることができるが、望ましくは、第３図に示す
如く、電極３ａ、３ａ間に誘電体３ｂを挟み、放電空隙
量３ｃに金属充填剤３ｄを装填して、交流高電圧を印加
する装置を用いる。即ち、金属充填剤３ｄで電気力線に
粗密の変化を生しさせ、そこに交番電界を付与して。

空気中の酸素を効率的にオゾン化させる構造とする。

次に、該貯留Ｗ！１にカラム４ａ内に光触媒４ｂ及び照
射ランプ４ｃを装着させた反応槽４を連結させるが、こ
の光触媒４ｂとは、光の照射により励起されて活性化に
至る触媒をいい１例えば、ＴｉＯ２，Ｚｎ○、ＲｕＯ２
，ＷＯ２、Ｔ１Ｎｂ２０７、Ｎｂ２Ｏ５等を指す。これ
らはバンドギャップ以上の光エネルギーを照射すると、
価電子帯から伝導帯へ電子が励起され、一方に電子が他
方に正孔が生して光励起されるという、一種の半導体と
しての特性を有する。そして、この半導体としての特性
をより強めるには、正孔の関与する反応と電子の関与す
る反応とが別の離れた場所で起こる電荷分離が実現され
るよう触媒に金属を担持させたものが好ましい。これに
は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ等にｐｔを担持させた触媒が最も
秀れている。

そして、この光触媒４ｂのカラム４ａｌ＼の装填の仕方
は、照射ランプ４ｃとの関係で決るが、第４図に示す如
く、ａ）照射ランプ４ｃをカラム４ａの中心で透明板４
ｅで仕切られた空間に配し、その対抗位置に処理水と接
触させつつ周壁に触媒４ｂを配して、光照射を広域で受
け、その表面で反応を進めるａ様、ｂ）逆に、第５図に
示す如く、照射ランプ４ｃ数本をカラム４ａの周壁に配
し、その対抗位置に処理水と接触させつつ透明板４ｅで
仕切られた空間内に触媒４ｂを配し、光を集中させて、
その表面で反応を進める態様等がある。

共に、カラム４ａの周壁は光を散乱する鏡面とし、又、
触媒４ｂと処理水との接触を多くするため、パンフル板
４ｄを介設するのが望ましい。

この光照射ランプ４Ｃは、前記光触媒４ｂがバンドキャ
ップを越える以上のエネルギーを照射する必要があり、
光触媒の種類や特性によって異なるが、−船釣には４０
０ｎｍ以下の短波長の電磁波を発するものが好ましい。

これには１例えば紫外線ランプやキセノンランプ及び高
圧水鎖ランプ等を用いることができる。

そして、上記貯留１１ＦＩ及び反応槽４との間に、−回
の処理では不十分な場合に繰返し処理を行なう為、ポン
プ５８等を介して循環装置５を配設する。

次に本実施例の作用を説明する。先ず、ゴルフ場、又は
クリーニングエ楊等から出された有機ハロゲン化合物を
含んだ排水は、貯留槽１に蓄えられる。

そして、該貯留槽ｌに臨んだ酸素混入１１２によって、
第２図の如く、導入パイプ２ｂを通じて羽根２ａの回転
に従って負圧の生じた所に外気が自動的に導入され、そ
の導入された空気が回転羽根２ａによる渦流に巻き込ま
れる。すると、その渦流中で空気と水とが傾繁に接触す
るので、酸素が水に融は込む割合が増大し、酸素の溶存
率が頗る向上する。

更に、この酸素混入器２にオゾン発生器３を連設した場
合には、当該オゾン発生器３が、空気に電界を付与して
空気中の酸素分子を励起し、金属充填材により電気力線
に粗密を生じさせ、酸素分子を有効にオゾン化させるこ
とができる。

さて、こうして、充分な酸素を溶存させた排水が反応槽
４に導かれると、先ず、光触媒４ｂと照射ランプ４ａと
が対置的に配されたカラム４ａ内に入り、ここで、広く
照射され励起させた光触媒と接触し、次のような分解反
応が惹起される。

例えば、トリクロロエチレンの場合は、Ｃ２ＨＣｌ　３
　＋Ｈ２０＋３／２０２　　→２Ｃ○２　＋３Ｈ”＋３
Ｃ１ の反応で、 トリクロロフェノールの場合は、 ２Ｃ６Ｈ２Ｃ３３０Ｈ＋　１１０２　→１　２ＣＯ２＋
　　６Ｈ’″＋　６Ｃ１−の反応で分解反応が進む。

このとき、光触媒４ｂの作用の詳細は明らがでないが、
次のように考えられる。触媒に光エネルギーが与えられ
ると、半導体界面で正孔が関与する酸化反応が、金属電
極界面で電子の関与する還元反応が起こり、酸素分子と
電子が結びついて酸素イオン種が生成される。そして、
この酸素イオン種が、水分子と共同してトリクロロエチ
レン又はトリクロロフェノールを攻撃して、脱塩素反応
を起こし、これが更に分解して最終的に炭酸ガスを生成
する。

この反応で重要なことは、酸素の存在であり、酸素混入
器２を用いた場合は、こ九がない場合と比較して、反応
速度が３〜５倍増加し、オゾン発生器３を備えると４〜
６倍に増加する。又、触媒を用いないと反応は殆ど進行
せず、又、触媒の存在下でも光照射がないと分解は起こ
らない。この場合、ＴｉＯ２のみでは３５％が分解する
に過ぎないのに対し、Ｐｔ担持触媒を用いると、５分程
度で９５％が分解する。しかし、ｐｔを担持させない触
媒でも、長時間照射すれば、３時間で９０％程度を分解
する。

従って、この反応では、酸素分子の存在と、それをイオ
ン化させる光触媒の存在とが必須であり、その実現には
、光照射装置と酸素分子を溶存させる装置との組合せが
必要であり、本発明装置はこれら条件を、上述の通り酸
素の溶存率を高める酸素混入器２及びオゾン発生器３と
、光触媒を励起させて酸素をイオン化する反応槽４とを
組合せ、効率良く実現させている。

尚、副生するＨｌ、Ｃ１−イオンはＨＣＩとなるが、極
く微量であり、必要に応じて中和処理により、無害化し
て排出する。

［本発明の効果コ 本発明装置は以上ように、光触媒の機能を中心とし、そ
の照射装置及び酸素の混入器等を組合せたので、従来殆
ど有効な手段が見出せなかった有機ハロゲン化合物の分
解が実行でき、発がんや内蔵障書等の重大な疾病を伴う
環境汚染の問題を解決できるという秀れた効果を奏する
。

その際、分解反応が有利に進む条件を、充分な酸素を溶
存させる酸素混入器及びオゾン発生器と、光触媒を効率
良く励起させる反応槽とが協働して整えるので、この分
解反応が確実且つ効率良く実現されるという機能的効果
も備え、真に有利な発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図が装置全体
の正面図、第２図が酸素混入器の一部縦断側面図、第３
図がオゾン発生器の縦断側面図、第４図（Ａ）が反応槽
の縦断側面図、（Ｂ）が同縦断正面図、第５図（Ａ）が
反応槽に別の態様の縦断側面図、（Ｂ）が同縦断正面図
。 １・・・貯留Ｎ　　２・・・酸素混入Ｒ３・・・オゾン
発生器　　４・・・反応槽　　４ａ・・・カラム　　４
ｂ・・・光触媒　　４ｃ・・・照射ランプ　　５・・・
循環装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ゴルフ場、工場等から出される有機ハロゲン化合物
   を含んだ排水を一時的に溜める貯留槽と、その貯留槽に
   臨んでオゾン又は空気を混入させて充分な酸素を溶存さ
   せる酸素混入器と、当該酸素を溶存した排水が出入自在
   なカラムを備え、そのカラム内に照射ランプの光照射に
   より励起する光触媒を排水と接触する状態で配した反応
   槽とを連設したことを特徴とする有機ハロゲン化合物分
   解処理装置。 ２）光触媒を、二酸化チタンに白金を担持させたものと
   した特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 ３）酸素混入器が、回転羽根を有し、その回転羽根の中
   心部で負圧の発生する箇所に外気を通じた連通パイプを
   挿入させて成る特許請求の範囲第１項ないし第２項のう
   ちいずれか１項記載の処理装置。 ４）酸素混入器に、電極間に放電空隙を有し、その空隙
   に誘電体を挟んで金属充填材を介設したオゾン発生器を
   連設した特許請求の範囲第１項ないし第３項のうちいず
   れか１項記載の処理装置。