JPH04243517A - 有害ガスの除去方法 - Google Patents

有害ガスの除去方法

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JPH04243517A
JPH04243517A JP3022686A JP2268691A JPH04243517A JP H04243517 A JPH04243517 A JP H04243517A JP 3022686 A JP3022686 A JP 3022686A JP 2268691 A JP2268691 A JP 2268691A JP H04243517 A JPH04243517 A JP H04243517A
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敏昭 藤井
Norimitsu Kitajima
北嶋 宣光
Hidetomo Suzuki
英友 鈴木
Kazuhiko Sakamoto
和彦 坂本
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気体中あるいは空間中
の清浄方法及び装置に係り、特に、気体中あるいは空間
中に存在する有害ガス(毒性ガス,有害性ガス,臭気性
ガス,悪臭ガス)の捕集・除去方法及び装置に関する。 本発明の除去方法及び装置は、家庭、事務所、病院、あ
るいは各種産業において排出される有害ガスや密閉空間
(静止空間)において発生した有害ガスの除去に用いる
ことができる。次に、その例を示す。 (1)家庭、事務所、病院におけるNOx,タバコ臭,
トイレ臭,各種薬品臭の処理。 (2)各種燃焼設備からのNOx,SOx等の排ガス処
理。 (3)自動車の排ガス処理。 (4)半導体工業、薬品工業、食品工業、農林産業、医
療、精密機械工業におけるクリーンルーム及びその周辺
における各種有害ガスの処理。
【0002】
【従来の技術】従来、各種の工業及び産業における排ガ
ス及び自動車の排ガスの大気中への放出については、公
害防止の観点から法的その他の規制措置がとられており
、特に窒素酸化物及び硫黄酸化物については、酸性雨や
光化学スモッグの原因物質としてその排出は厳しく制限
されている。排出規制の対象とされている排ガス中の窒
素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)の処理技術
は、従来多くの方式が提案されているが、実用的には種
々の課題がある。たとえば、従来の排ガスの脱硝技術と
しては、アンモニア添加による還元法、触媒を使用する
還元法、放射線照射法等が提案されている。
【0003】従来のこれらの方法は、夫々次のような問
題点がある。■  アンモニア添加による還元法;脱硝
効果が低い。■  触媒を使用する還元法;連続的に使
用した場合触媒性能が低下する。触媒として金属、貴金
属を用いているので、省資源の観点から見直す必要があ
る。 ダストや酸性物質の影響を受けやすい。■放射線照射法
;硝安や硫安のような二次生成物を大量に生ずるので、
別途副生成物の処理が必要である。又、これらのいずれ
の方法もアンモニアの添加を行うので、脱硝反応で消費
されないアンモニアはリークアンモニアとして排出され
、二次公害となる。又、アンモニアの使用、省資源の観
点から見直す必要がある。
【0004】次に、家庭や事務所において喫煙により発
生した微粒子や、有害ガス(臭気性ガスを含む)につい
て説明する。これらの物質は、一般にいわゆるタバコ臭
として問題にされており、臭気はもちろんその有害性(
例、発ガス性)のため捕集・除去の要求が近年特に高ま
っている。これらの捕集・除去には、活性炭や植物精油
を使用したもの等種々の除去材を使用する方法や装置の
提案があるが、これらの除去材はいずれも性能が不十分
であり、新規方法・装置の出現が期待されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、工場や
家庭から排出される有害ガスの処理方法としては各種提
案されているが、種々の問題点を有し、十分に満足でき
る除去方法ではなかった。本発明は、上記の点を解決し
、取扱い易く、コンパクトで安価な有害ガスの除去方法
とその装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、空間中に存在する有害ガスの除去にあ
たり、紫外線及び/又は放射線を照射して有害ガスを微
粒子化し、該微粒子を光電子により荷電させた後、荷電
微粒子を捕集することを特徴とする有害ガスの除去方法
としたものである。
【0007】また、上記他の目的を達成するために、本
発明では、紫外線及び/又は放射線の照射源を有する有
害ガスの微粒子化部、該微粒子を光電子により荷電させ
る荷電部と該荷電微粒子を捕集する捕集部とを、少なく
とも備えることを特徴とする有害ガスの除去装置とした
ものである。そして、上記方法として、微粒子の荷電は
、光電子放出材に紫外線及び/又は放射線を照射するこ
とにより、光電子を放出せしめ、該光電子により行うも
のである。また、上記微粒子の荷電は、電場において行
うのがよい。
【0008】次に、本発明の各種構成部材を詳細に説明
する。微粒子化部は、有害ガスを微粒子に変換する部分
であり、主に排ガスへの照射線源より成っており、その
照射線源は、有害ガスが微粒子に変換できるものであれ
ばいずれでも良い。紫外線照射の他に電磁波、レーザ、
放射線が適用分野、対象処理有害ガスの成分、濃度、装
置規模、形状、効果、経済性等で適宜予備試験を行い選
択し使用できる。該照射により有害ガスは、微粒子に変
換される。微粒子への変換(微粒子化)においては、2
60nm以下、好ましくは200nm以下の波長を有す
る照射源が効果的であり、紫外線及び/又は放射線照射
が効果、操作性の点で通常好適に用いられる。
【0009】例えば、紫外線の光源としては、水銀灯、
水素放電管(重水素ランプ)が、放射線としてはα線,
β線,γ線などが用いられ、照射手段としてコバルト6
0,セシウム137,ストロンチウム90などの放射性
同位元素、又は原子炉内で作られる放射性廃棄物及びこ
れに適当な処理加工した放射性物質を線源として用いる
方法、原子炉を直接線源として用いる方法、電子線加速
器などの粒子加速器を用いる方法などを利用する。加速
器で電子線照射を行う場合は、低出力で行うことで、高
密度な照射が出来、効果的となる。加速電圧は、500
kV以下、好ましくは、50kV〜300kVである。
【0010】次に、微粒子の荷電部は、微粒子化された
有害ガスの荷電を与える部分であり、その構成を図2に
示しており、本発明の大きな特徴である。微粒子を含む
排ガス7は、微粒子の荷電部3に導入される。該微粒子
は、主に紫外線透過性ガラス材と該表面に薄膜状に付加
されたAuより成る光電子放出材8に、紫外線ランプ9
からの紫外線照射により放出される光電子10により効
率良く荷電され、荷電微粒子となり、後方の荷電微粒子
捕集部4にて捕集・除去される。11は電極であり、微
粒子の荷電を電場で行うために設置している。
【0011】光電子による微粒子の荷電については、本
発明者の種々の提案があり、適宜用いることができる。 次に、主な提案を示す。 1.特開昭61−178050号(PS Patent
 4,750,917号)、 2.特開昭62−244459号、3.特開昭63−7
7557号、4.特開昭63−100955号、5.特
開平2−8638号、6.特開平2−10034号、7
.特願平1−120563号、8.特願平2−1533
35号
【0012】夫々の構成について説明する。光電子放出
材は、紫外線照射により光電子を放出するものであれば
何れでも良く、光電的な仕事関数の小さいもの程好まし
い。効果や経済性の面から、Ba,Sr,Ca,Y,G
d,La,Ce,Nd,Th,Pr,Be,Zr,Fe
,Ni,Zn,Cu,Ag,Pt,Cd,Pb,Al,
C,Mg,Au,In,Bi,Nb,Si,Ti,Ta
,U,B,Bu,Sn,Pのいずれか又はこれらの化合
物又は合金又は混合物が好ましく、これらの単独で又は
二種以上を複合して用いられる。複合材としては、アマ
ルガムの如く物理的な複合材も用いうる。
【0013】例えば、化合物としては酸化物、ほう化物
、炭化物があり、酸化物にはBaO,SrO,CaO,
Y2 O5 ,Gd2 O3 ,Nd2 O3 ,Th
O2 ,ZrO2 ,Fe2 O3 ,ZnO,CuO
,Ag2 O,La2 O3 ,PtO,PbO,Al
2O3 ,MgO,In2 O3 ,BiO,NbO,
BeOなどがあり、またほう化物にはYB6 ,GdB
6 ,LaB5 ,NdB6 ,CeB6 ,BuB6
 ,PrB6 ,ZrB2 などがあり、さらに炭化物
としては、UC,ZrC,TaC,TiC,NbC,W
Cなどがある。また、合金としては黄銅、青銅、りん青
銅、AgとMgとの合金(Mgが2〜20wt%)、C
uとBeとの合金(Beが1〜10wt%)及びBaと
Alとの合金を用いることができ、上記AgとMgとの
合金、CuとBeとの合金及びBaとAlとの合金が好
ましい。酸化物は金属表面のみを空気中で加熱したり、
或いは薬品で酸化することによっても得ることができる
【0014】さらに他の方法としては使用前に加熱し、
表面に酸化層を形成して長期にわたって安定な酸化層を
得ることもできる。この例としてはMgとAgとの合金
を水蒸気中で300〜400℃で温度の条件下でその表
面に酸化膜を形成させることができ、この酸化薄膜は長
期間にわたって安定なものである。また、本発明者が、
すでに提案したように光電子放出材を多重構造としたも
のも好適に使用できる(特願平1−155857号)。 又、適宜の母材上に、薄膜状に光電子放出し得る物質を
付加し、使用することもできる。本例はガラス母材上に
Auを薄膜状に付加して用いる例である。これらの材料
の使用形状は、板状、プリーツ状、曲面状、網状等何れ
の形状でもよいが、紫外線の照射面積及び空気との接触
面積の大きな形状のものが好ましい。
【0015】光電子放出材からの光電子の放出は、本発
明者がすでに提案したように、反射面、曲面状の反射面
等を適宜用いることで効果的に実施することが出来る(
特開昭63−100955号公報)。光電子放出材や反
射面の形状は、装置の形状、構造あるいは希望する効率
等により異なり、適宜決めることができる。
【0016】紫外線の種類は、その照射により光電子放
出材が光電子を放出しうるものであれば何れでも良く、
通常、水銀灯、水素放電管、キセノン放電管、ライマン
放電管などが適宜利用できる。適用分野によっては、殺
菌(滅菌)作用を併せてもつものが好ましい。紫外線の
種類は、適用分野、作業内容、用途、経済性などにより
適宜決めることができる。例えば、バイオロジカル分野
においては、殺菌作用、効率の面から遠紫外線を併用す
るのが好ましい。例えば、殺菌ランプ(254nmが主
な波長)を用いると本発明の荷電に、殺菌(滅菌)作用
が加わり好ましい。該紫外線源としては、紫外線を発す
るものであれば何れも使用でき、適用分野、装置の形状
、構造、効果、経済性等により適宜選択し用いることが
できる。
【0017】光電子による微粒子の荷電は、電場におい
て光電子放出材に紫外線照射することにより効率良く実
施される。電場における荷電については、本発明者がす
でに提案している(例、特開昭61−178050号、
特開昭62−244459号各公報、特願平1−120
563号)。本発明の電場は、0.1V/cm〜5kV
/cmであり、好適な電場の強さは、利用分野、条件、
装置形状、規模、効果、経済性等で適宜予備試験や検討
を行い決めることが出来る。例えば、密閉空間の浄化の
場合は弱い電場で良いが、処理ガス量が多い各種産業排
ガスの場合は比較的強い電場を用いる。
【0018】また、紫外線を照射する代わりに放射線の
照射によっても、同様に微粒子に荷電せしめ、同様の効
果を得ることができる。放射線の照射については、本発
明者がすでに提案しており(特開昭62−24459号
公報)同様に実施できる。光電子による荷電は、微細な
超微粒子(例、<0.1μm)でも高効率で荷電される
ので、該微粒子の捕集・除去が効率良く実施できる。微
粒子の該荷電は、荷電にあたり微粒子の粒径を大きく成
長させて行うこともできる。微粒子の粒径を大きくし、
荷電する方法については、本発明者がすでに提案してお
り(特願平1−120564号)、適用分野により適宜
微細な微粒子の荷電に利用できる。次に、荷電微粒子捕
集部4は、荷電微粒子の捕集・除去を行う部分であり、
適宜周知の方法及び装置が適用できる。
【0019】すなわち、荷電微粒子の捕集材は、荷電微
粒子が捕集できるものであればいずれも使用できる。通
常の荷電装置における集じん板(集じん電極)や静電フ
ィルター方式が一般的であるが、スチールウールあるい
は、タングステンウールのようなウール状物質を電極(
ウール状電極材)としたような捕集部自体が電極を構成
する構造のものも有効である。エレクトレット材も好適
に使用できる。又、本発明者がすでに提案したイオン交
換フィルタ(繊維)も適用分野によっては有効である。 イオン交換フィルタは、本方法で捕集困難な共存する有
害ガス、臭気性ガス等も捕集できるので、適用分野によ
っては好ましい。これらの捕集材は、適用分野、装置規
模、形状、経済性等により、適宜1種類又は2種類以上
組合せて用いることができる。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例1 本発明の一具体例として、燃料の燃焼炉から発生する燃
焼排ガス中SOxの処理へ適用した場合の装置の概略図
を図1に示す。図1において、燃焼炉から排出された平
均120ppm のSOx(主にSO2 )を含有する
排ガス1は、微粒子化部2にて紫外線照射され排ガス1
中SOxが微細な微粒子(エアロゾル)に変換される。 3は該微粒子の荷電部であり、微粒子は前述した光電子
放出材から発生する光電子により効率良く荷電され、荷
電微粒子となり、次いで後方の荷電微粒子捕集部4にて
捕集、除去され、清浄化された排ガス(SOx10pp
m )は煙突5にて排出される。6は排ガスの吸引及び
排出ファンである。
【0021】図1の例では、微粒子化部2、微粒子の荷
電部3、荷電微粒子の捕集部4を、個別に夫々設置した
が、これらの部分は適用分野、装置規模、形状、効果、
経済性等により適宜機能を一体化し、又は適宜の位置に
設置し実施できる。例えば、(1)微粒子化部2と微粒
子の荷電部3が一体化、(2)微粒子の荷電部3と捕集
部4が一体化、更には(3)微粒子化部2、荷電部3、
捕集部4が全て一体化できる。上述、微粒子化部2と荷
電部3の照射源の選定や荷電微粒子の捕集材、また上述
微粒子化部2、荷電部3、捕集部4の一体化の有無や一
体化の種類(どの機能を一体化するか)あるいは、これ
ら部分の設置法は、適用分野、装置の形状、構造、効果
、経済性等により、適宜検討し、予備試験を行い決める
ことができる。
【0022】一般的な形態の例を述べると、■工業排ガ
スのような大規模な処理の場合は、照射源として放射線
を用い、微粒子化部2、荷電部3、捕集部4を図1のよ
うに個別に設置して行う。すなわち、大規模な処理では
、処理量が多いため装置のランニングコストを低く押え
ることが、実用上重要である。そのためには各構成部分
を最適条件で運転するのが好ましい。また、捕集部4は
独立させ、捕集微粒子を適宜排出できるようにし、長時
間の連続運転が可能なことが必要である。このような場
合の荷電微粒子の捕集は、集じん板(集じん電極)を好
適に用いることができる。
【0023】次に、■小規模の形態として、家庭や事務
所等における喫煙等により発生した有害ガス(臭気性ガ
ス)の除去がある。この場合は、後述の実施例のごとく
、照射源として紫外線を用い微粒子化部、微粒子の荷電
部及び荷電微粒子の捕集部を全て、1つの部分で行うよ
う構成している。すなわち、家庭や事務所等のように処
理量が少ない分野では、装置がコンパクト化(小型化)
していることが実用上好ましい。そのため、全ての機能
を1つのボックス内で行うようにしている。
【0024】実施例2 事務所における空気清浄を、図3に示した本発明の基本
構成図を用いて説明する。室内11には、喫煙等に起因
した微粒子(粒子状物質)12及び有害ガス(臭気性ガ
スを含む、例  アルデヒド類,ケトン類,ピリジン類
,ピロール類,ニトリル類,窒素酸化物,NO,NO2
 )13が浮遊している。空気清浄は、天井部に設置さ
れた紫外線ランプ14、光電子放出材15、電場設置の
ための電極16及び荷電微粒子の捕集板16、紫外線の
反射面17にて実施される。
【0025】ここで、電場設定のための電極は、荷電微
粒子の捕集板を兼ねている。すなわち、微粒子12は、
紫外線ランプ14が照射された光電子放出材15から放
出される光電子18により荷電され、荷電微粒子19と
なり、該荷電微粒子19は荷電微粒子の捕集板16にて
捕集される。一方、有害ガス13は本発明の構成にて捕
集・除去される。
【0026】すなわち、有害ガス13は紫外線ランプ1
4から発生される260nm以下の波長の紫外線により
微細な超微粒子(エアロゾル)20に変換される。微細
な超微粒子20は、そのままの状態か、あるいは1部は
喫煙で生じた微粒子12に付着、凝集し、光電子放出材
15から放出される光電子18により荷電され、荷電微
粒子19となり、該荷電微粒子は、荷電微粒子の捕集板
16に捕集される。微細な超微粒子は、光電子により高
効率に荷電されるので、捕集・除去が容易にできる。こ
のようにして、室内11の微粒子(粒子状物質)12及
び有害ガス(臭気性ガス含む)13は、捕集・除去され
室内11は清浄空気となる。
【0027】上記において、光電子放出材への紫外線の
照射は、曲面状の反射面17を用い、紫外線ランプ14
から紫外線を板状の光電子放出材15に効率より照射し
ている。紫外線ランプ14には重水素ランプを用いてい
る。電極16は、喫煙等で生じた微粒子12、及び有害
ガスから生じた微細な微粒子の荷電を電場で行うために
設置している。すなわち、光電子放出材15と電極16
の間に電場を形成している。
【0028】微粒子の荷電は、電場において光電子放出
材15に、紫外線照射することにより、効率良く実施さ
れる。ここでの電場電圧は、50V/cmである。また
、電極16は、荷電微粒子の捕集材も兼ねており、集じ
ん板を用いている。本例では、室の1部あるいは、紫外
線照射を行う近傍に空気の攪拌(混合)部、例えば小動
力のファンを設置すると、室内空気の流れができるので
、効果が高まり好ましい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果を奏す
ることができる。 (1)有害ガスの除去にあたり、有害ガスに紫外線及び
/又は放射線照射することにより、■有害ガスは、微粒
子化され、取扱いやすい(処理しやすい)形態となった
。 (2)有害ガスの除去にあたり、上記1に次いで光電子
による荷電を行うことで、■微細な超微粒子(例えば、
<0.1μm)でも容易に荷電微粒子となり、捕集・除
去が容易な形態となった。■光電子による荷電は、高効
率で均一な荷電となるので、荷電微粒子の取扱いが容易
になった。■荷電量がほぼ均一な微粒子となるので、荷
電微粒子の捕集、除去やハンドリッグが容易となった。 ■■〜■より、適宜の荷電微粒子捕集材を用いることで
、荷電微粒子は容易に捕集、除去できた。
【0030】(3)紫外線照射及び/又は放射線照射を
用いることにより、■該照射に有害ガスの微粒子化(作
用)と該微粒子の荷電(作用)の両方の作用を持たせる
ことができる(有害ガスの微粒子化と生成した該微粒子
の荷電が1つのボックスでできる)ので、適用分野によ
っては、コンパクトで安価な装置となった。■適用分野
、装置規模、形状、効果、経済性等により、適宜好適な
照射源を選択できるので、幅広く種々の分野に適用する
ことができた。例えば、各種産業における排ガス処理の
ような大規模な処理の分野は放射線照射、事務所、家庭
のような小規模な処理の分野は紫外線照射、バイオテク
ノロジー分野のごとく殺菌(滅菌)作用が有用で、操作
性が良く、小規模だがかなり高効率な有害ガス除去が必
要な分野は紫外線照射で、特に殺菌波長を有する紫外線
の併用等である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を排ガスの処理に適用した装置の概略図
である。
【図2】微粒子を荷電する装置の構成図である。
【図3】本発明を事務所の空気清浄に適用した概略説明
図である。
【符号の説明】
1、7:排ガス、2:微粒子化部、3:荷電部、4:捕
集部、5:煙突、6:排出ファン、8、15:光電子放
出材、9、14:紫外線ランプ、10、18:光電子、
11:電極、12:微粒子、16:電極兼捕集板、17
:紫外線反射面、19:荷電微粒子

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  空間中に存在する有害ガスの除去にあ
    たり、紫外線及び/又は放射線を照射して有害ガスを微
    粒子化し、該微粒子を光電子により荷電させた後、荷電
    微粒子を捕集することを特徴とする有害ガスの除去方法
  2. 【請求項2】  紫外線及び/又は放射線の照射による
    微粒子化の波長は、260nm以下である請求項1記載
    の有害ガスの除去方法。
  3. 【請求項3】  光電子による微粒子の荷電は、光電子
    放出材に紫外線及び/又は放射線を照射することにより
    行う請求項1記載の有害ガスの除去方法。
  4. 【請求項4】  光電子放出材は、少なくとも1部分が
    光電的な仕事関数の小さい物質よりなる請求項3記載の
    有害ガスの除去方法。
  5. 【請求項5】  光電子放出材は、少なくとも1部分が
    、Ba,Sr,Ca,Y,Gd,La,Ce,Nd,T
    h,Pr,Be,Zr,Fe,Ni,Zn,Cu,Ag
    ,Pt,Cd,Pb,Al,C,Mg,Au,In,B
    i,Nb,Si,Ta,Ti,U,B,Eu,Sn,P
    及びその化合物から選ばれた一種の材料よりなる請求項
    3記載の有害ガスの除去方法。
  6. 【請求項6】  光電子放出材は、少なくとも1部分が
    、Ba,Sr,Ca,Y,Gd,La,Ce,Nd,T
    h,Pr,Be,Zr,Fe,Ni,Zn,Cu,Ag
    ,Pt,Cd,Pb,Al,C,Mg,Au,In,B
    i,Nb,Si,Ta,Ti,U,B,Eu,Sn,P
    及びその化合物から選ばれた二種以上の合金又は混合物
    又は複合材よりなる、請求項3記載の有害ガスの除去方
    法。
  7. 【請求項7】  光電子による微粒子の荷電は、0.1
    V/cm〜5kV/cmの電場において行う請求項1又
    は3記載の有害ガスの除去方法。
  8. 【請求項8】  荷電微粒子の捕集は、集じん板、静電
    フィルタ、エレクトレット材から選ばれた1種類以上で
    行う請求項1記載の有害ガスの除去方法。
  9. 【請求項9】  紫外線及び/又は放射線の照射源を有
    する有害ガスの微粒子化部、該微粒子を光電子により荷
    電させる荷電部と該荷電微粒子を捕集する捕集部とを、
    少なくとも備えることを特徴とする有害ガスの除去装置
  10. 【請求項10】  前記微粒子を荷電させる荷電部には
    電場が設けられている請求項9記載の有害ガスの除去装
    置。
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