JPH0661373B2 - ハロゲン化炭化水素の脱ハロゲン化方法 - Google Patents

ハロゲン化炭化水素の脱ハロゲン化方法

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JPH0661373B2 JP62505594A JP50559487A JPH0661373B2 JP H0661373 B2 JPH0661373 B2 JP H0661373B2 JP 62505594 A JP62505594 A JP 62505594A JP 50559487 A JP50559487 A JP 50559487A JP H0661373 B2 JPH0661373 B2 JP H0661373B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ハロゲン化炭化水素は環境問題を惹起することがある。
このことは特に多塩素化したビフェニル、ジベンゾオキ
シン、ジベンゾフラン及び他の多環式芳香族化合物に該
当する。これらの化合物は鉱油中の汚染物質として、物
質または鉱油に溶解して土壌中に、例えば漏れ油として
または水と共に、廃棄負荷物からの漏れ水として、また
はち密な、特に歴青を含む相中の汚染物質として存在し
うる。
このような種類の化合物が例えば1200℃以上の高温にお
いて、これらの温度を燃焼過程の長い経過をわたって確
実に維持するかぎり、無害に燃焼されうることは公知で
ある。これが該当しない場合に、通常の燃焼条件下で適
当な抽出物が存在するとかえってハロゲン化したジオキ
サンまたはジベンゾフランが形成されて、環境にさらに
負担を与えることになる。
さらに、ハロゲン化炭化水素がナトリウム及びカリウム
のような金属によって脱ハロゲン化されることが公知で
ある。この反応は、例えば懸濁液としての溶融ナトリウ
ムによって高温において実施される。
土壌中に汚染物質として存在するハロゲン化炭化水素
は、回転管状炉中で放出される。このガス流は次に高温
燃焼装置に供給されるかまたは凝縮される。
凝縮相中に存在するハロゲン化炭化水素は次に慣習的な
脱ハロゲン化反応を受けることができる。
有機化学文献には、一連の脱ハロゲン化反応が記載され
ている。これらの反応は全て、精製物質を問題にすると
いう前提の下に機能する。例えば、純粋なハロゲン化炭
化水素はパラジウム触媒の存在下、次亜リン酸で処理す
ることによって比較的簡単な方法で脱ハロゲン化され
る。これらの方法はごく少量の汚染物質が媒質中に存在
するならば、直ちに機能しなくなる。従って、環境保護
の領域では必要な触媒を短時間後に無効にするような成
分を有する混合物が常に問題であるので、これらの方法
は環境保護の領域では実際には用いることができないと
理解すべきである。
請求項１の上位概念の特徴を備えた方法はヨーロッパ特
許出願公開第188718号によって述べられている。この場
合に公知の方法ではハロゲン化炭化水素を脱ハロゲン化
触媒の使用下で化学的／熱的に分解し、この際の公知の
触媒は酸化カルシウム及び／または水酸化カルシウム及
び酸化鉄の混合触媒である。公知の方法はハロゲン化炭
化水素の熱分解のために600℃〜800℃の範囲内の温度を
必要とする。
上記方法にはかなりの欠点が存在する。脱ハロゲン化は
ハロゲン化炭化水素を全て酸化分解する、すなわち燃焼
によって分解することから成るので、非常な高温が必要
である。そのため、このような方法は非常に高く費用を
要し、上記の範囲条件が維持されない場合には、このよ
うな状況下で高毒性物質が生産される危険がある。酸化
分解以外の科学的方法では、常に反応相手と任意に触媒
が必要であり、触媒は溶融ナトリウム金属、ナトリウム
アルコラートまたは触媒を用いた化学的に純粋な物質の
上記脱ハロゲン化の場合と同様に、強く汚染された混合
物もしくは水を含む系では効力を失う。
さらに公知の方法では、比較的高温では最初に存在する
ハロゲン化炭化水素から有害な二次生成物が形成され
る、例えばハロゲン化芳香族化合物からジオキシンまた
はジベンゾフランが形成される。
本発明は最初に存在するハロゲン化炭化水素からの有害
な二次生成物の形成が遮断されるような、前記種類の方
法を提供するという課題に基づく。
この課題は特許請求項１の特徴を有する方法によって解
決される。
本発明による方法は、低温におけるハロゲン化炭化水素
の分散を化学的方法のみで惹起するという基本的考えに
基づくものである。これを達成するために、本発明では
先ず最初にハロゲン化炭化水素を化学的に分散させるこ
とを提案する。これによって、分解すべきハロゲン化炭
化水素が次の脱ハロゲン化のために自由に接近されやす
くなり、これによってハロゲン化炭化水素の化学的反応
性が高くなり、ごく低い反応温度においても化学的にの
みで分解されるようになる。この場合に、請求の範囲の
方法では周囲温度と最高510℃との間にある温度を用い
て、前記先行技術に平均値で比べて必要な反応温度がほ
ぼ半分になるようにする。この他、請求の範囲の方法で
は好ましくない高毒性二次生成物が形成されないことも
加わる。
特に発明者の多く刊行物から混合物質を化学的方法で分
散させることが公知である。化学的方法による分散（簡
単にDCR方法と呼ぶ）は流動状物質及び固体物質もしく
は流動状物質の溶液を化学反応によって大きい表面を形
成しながら分配する簡単な方法であり、西ドイツ特許第
2053627号，第2328777号，第2328778号，第2520999号，
第2533789号，第2533790号，第2533791号及びこれらの
国外対応特許の対象である。特に西ドイツ公告公報第25
33790号は水酸化物形成化合物の鉱油中、鉱油様物質中
または鉱油含有物質中への化学的分散方法を述べてい
る。しかし、この公告公報にはハロゲン化炭化水素もこ
のような方法に使用可能であることに関するヒントが存
在しない。上記意味での表面拡大への条件を満たし、そ
のため化学的方法での分配に用いることのできる多くの
化学反応の中で、特に水酸化カルシウムを形成する酸化
カルシウムと水との反応と水酸化アルミニウムを形成す
るアルミニウムアルコラートの加水分解が挙げられる。
生成する微細に分散した固体物質製剤中に存在する化合
物は特に高い化学反応性を有する。分散物質との特定の
化学反応の実施のために必要な反応相手を同時に分散さ
せることができることは、科学的方法による分散方法の
利点である。このようにして、両反応相手が高反応性形
態で共存することになる。
ハロゲン化炭化水素の脱ハロゲン化には、求核性反応相
手が合目的に用いられる。分散反応の実施に抽出物（出
発物質）としての酸化カルシウムを用いるならば、担体
物質として水酸化カルシウムを含む固体物質組成物が得
られる。分散反応をハロゲン化炭化水素を導入して実施
する場合には、生成する水酸化カルシウムは均一にハロ
ゲン化合物を含む。
ハロゲン化合物と水酸化カルシウムは高反応性形態でも
存在する。ヒドロキシルイオンは求核性反応相手であ
る。固体物質組成物を閉じた系中で加熱すると、ハロゲ
ン化炭化水素は脱ハロゲン化される。このためには約１
時間の滞留時間でわずか約500℃の反応温度が必要であ
る。例えば、アルコラートのような高反応性の求核性反
応相手を同時に分散することによって、この温度はアル
コラートの構造に応じて約300℃に低下する。水酸化カ
ルシウムを形成する酸化カルシウムの反応に必要な水に
水酸化カリウムを加えるならば、同じ反応条件下で反応
温度は約400℃に低下する。これに関連して、滞留時
間、反応温度、求核性反応性及び特に溶剤の間に化学の
分野で周知の関係が通用する。専門家はその都度完全に
脱ハロゲン化すべきハロゲン化炭化水素に対して最も好
都合な抽出物及び特に有効な求核性反応相手と共に、脱
ハロゲン化ができるだけ低い温度でできるだけ短時間に
終了されるように、条件を最適化することができる。従
って、微細に分散した反応生成物を求核性反応相手の存
在下で周囲温度において簡単に脱ハロゲン化するまで反
応させることができる。
例えば水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムの場
合のように、求核性反応相手が分散化学反応の抽出物か
ら生成しないかぎりでは、求核性反応相手を加え、化学
反応による分散に同時に組入れることが合目的である。
特に適した求核性反応相手は既に挙げたアルカリ水酸化
物とアルカリアルコラートの他に、アルコールまたはア
ミンである。KOHの他に例えばジエチレングリコールの
ようなアルコールも存在する場合は、高い求核反応性を
有するアルコラートイオンが平衡して形成される。
求核性反応相手の存在下で、その都度適用したDCR方法
の微細に分散した反応生成物中のハロゲン化炭化水素の
脱ハロゲン化のために加熱が必要であるかぎりでは、ハ
ロゲン化炭化水素が完全に脱ハロゲン化する前に漏出す
るのをさけるために、この加熱を閉じた反応室内で実施
するのが合目的である。場合によってはガス状炭化水素
の固体反応相手との完全な反応を保証するために、ガス
量をなるべく少なく維持し、それと同時に微細に分散し
た反応生成物と求核性反応相手とによって反応室をでき
るだけ完全に充てんすることが望ましい。しかし脱ハロ
ゲン化は流動床または固定床反応器において連続的に実
施して、この際に生成する炭化水素は、それがハロゲン
化部分をまだ含んでいる場合には、床中に還流すること
ができる。
本発明による反応によって、ハロゲンを含む高毒性物質
を簡単な方法でかつ完全に確実に脱ハロゲン化して、毒
性の低い物質へ、すなわち例えばテトラクロルジベンゾ
ジオキシンを最初の化合物に比べて完全に超毒性物質を
含まない比較的無害な化合物であるジベンゾジオキシン
へ、転化することができる。しかし、脱ハロゲン後に生
成する副生成物をも無害にするために、反応生成物すな
わち一般に粉末状で存在する脱ハロゲン化後の生成物を
通常の燃焼に、すなわち約800℃で作動する燃焼装置に
供給する。二次生成物は常に簡単に燃焼するので、環境
への上記危険はもはや生ずることがない。
本発明の目的のために市販の生石炭、例えば白色微粒状
石炭としての酸化カルシウムが好ましいが、粗粒状物も
多くの場合に使用可能である。この生石炭は18重量％ま
で酸化マグネシウムまたは他の不純成分を含むことがで
きる。
疎水性化酸化カルシウムによって、ハロゲン化有害物質
を床中に「蓄積する」ことができる。この吸着もしくは
予備分配は主として廃棄物として用いられる歴青を含む
物質または鉱油の添加によっても改善される。
以下の実施例では、量の記載は全て重量部を表す： 実施例１ 工業的に製造された異性体混合物としての多塩素化ビフ
ェニル(PCB)14部にCaO 28部を混合する。水10部を添加
することによって、発熱的分散化学反応で乾燥した粉末
状組成物が生成する。これを閉じた管内で510℃に加熱
し、この温度に30分間保持する。この条件下で脱ハロゲ
ン化が99.996％まで行われる。
実施例２ PCB 10000ppmで汚染された鉱油14部にCaO 28部と、KOH
1.4部を溶解した水10部とを化学的方法で分散させる。
反応生成物を350℃において30分間滞留させた後には、P
CB 0.98ppmまで検出可能である。
実施例３ PCB 10000ppmで汚染された鉱油14部にCaO 28部と、KOH
1.4部とポリエチレングリコール（平均分子量400）２部
を溶解した水10部とを化学的方法で分散させる。反応生
成物を300℃において30分間滞留させた後に、まだPCB
1.4ppmが検出可能である。
実施例４ 貯蔵タンクからのPCB 0.14部とテトラクロロエタン0.9
部とを含む鉱油残渣14.9部にCaO 28部と、KOH 1.4部と
ポリエチレングリコール（平均分子量400）２部とを溶
解した水10部とを化学的方法で分散させる。オートクレ
ーブ中での350℃における30分間の滞留時間後にテトラ
クロルエタンは検出されず、PCBはわずか0.9ppmまで検
出される。
実施例５ トリクロルベンゾール中50％PCB溶液10000ppmで汚染さ
れた廃棄物質14部にCaO 28部と、NaOH１部を溶解した水
10部とを化学的方法で分散させる。固定床での350℃に
おける30分間の滞留時間後に、その他の点では同じ分析
条件下でPCBもトリクロルベンゾールも検出されない。
実施例６ 植物保護剤の製造からのヘキサクロルンゾール50％以上
を含む塩素含有廃棄物質の混合物100000ppbによって汚
染された粘土質土壌56部にコンベヤー式反応器中、水18
部の存在下で疎水性CaO 50部と密接に混合した。混合過
程で疎水性CaOによって受容された有機汚染物質は化学
的方法でこのように分散される。反応混合物を350℃に
おいて30分間滞留させた場合に、ハロゲン化炭化水素5.
5ppbがなお検出される。
この沈積物にさらにKOH１部を例えば水溶液として加え
ると、脱ハロゲン化度は99.9973％に上昇し、その他の
点では同じ分析条件下でハロゲン化炭化水素1.1ppbがま
だ検出される。
実施例７ 植物保護剤の製造からの、テトラクロルベンゾールとト
リクロルベンゾールと同様なヘキサクロルベンゾールと
ペンタクロルベンゾール、種々に塩素化されたナフタリ
ン及び少量の種々に塩素化されたジベンゾジオキシン50
％以上を含む塩素含有廃棄物質の混合物2000000ppbによ
って汚染された砂を含む土壌56部にコンベヤー反応器に
おいて疎水性化CaOを廃棄鉱油10部の存在下で密接に混
合する。混合過程で廃棄鉱油に受容される有機汚染物質
は、水18部の添加後に化学的方法で分散される。反応混
合物を350℃で30分間維持する。この後にハロゲン化炭
化水素2.0ppbがなお検出される。
イ）廃棄鉱油；ロ）歴青様廃棄物質；ハ）難揮発生有機
物質を負荷した使用済み漂白粘土；またはニ）溶液中の
ハロゲン化炭化水素を吸収、若しくは疎水性CaOのよう
に吸着結合して、求核性反応相手を最適に接近させる他
の物質；を最初に化学的方法で分散させ、 次いで、同様に疎水性である分散化学反応の反応生成物
を、汚染された土壌、砂またはその他の汚染された物質
と混合し、そして 適当な時間適当な温度に維持する、場合に殆ど同じ結果
が得られる。この場合に土壌、砂等は殆んど乾燥してい
なければならない。
本発明によって除染した土壌と砂は残留するが混入され
ない有害物質痕跡量を環境にもはや放出しないので、例
えば固定土台のような固体相として使用可能である。こ
のことは特に、土台を圧縮下で構成する場合に通用す
る。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】求核性反応相手の存在下でのハロゲン化炭
    化水素の脱ハロゲン化方法であって、ハロゲン化炭化水
    素を化学的方法で分散し、このようにして得られた微細
    に分散した反応生成物を、周囲温度と約510℃との間に
    ある反応温度において、求核性反応相手との化学反応に
    よって脱ハロゲン化することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】ハロゲン化炭化水素を求核性反応相手の存
    在下で化学的方法で分散させることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】求核性反応相手が分散反応の抽出物（出発
    物質）から生ずることを特徴とする請求項１または２に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】求核性反応相手として酸化カルシウムを用
    いることを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】求核性反応相手としてアルカリ水酸化物、
    アルカリアルコラート、アルカリ土類金属水酸化物、ア
    ルコールまたはアミンを用いることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】微細に分散した反応生成物を求核性反応相
    手の存在下でできるだけ短時間での脱ハロゲン化に丁度
    必要な温度に加熱することを特徴とする請求項１〜５の
    いずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】閉じた反応室内で加熱を実施することを特
    徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】微細に分散した反応生成物と求核性反応相
    手とによって、反応室をできるだけ完全に充てんするこ
    とを特徴とする請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】脱ハロゲン化をオートクレーブ中で不連続
    的に実施することを特徴とする請求項１〜８のいずれか
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】脱ハロゲン化を固定床反応器中または流
    動床中で連続的に実施することを特徴とする請求項１〜
    ８のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】分散化学反応と脱ハロゲン化を１工程プ
    ロセスとして実施することを特徴とする請求項１〜１０
    のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】ハロゲン化炭化水素として、多塩素化芳
    香族化合物、特に塩素化したビフェニル及びジオキサン
    を用いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】油、油スラッジ、土壌または泥土中に汚
    染物質として存在するハロゲン化炭化水素を用いること
    を特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
JP62505594A 1986-09-24 1987-09-23 ハロゲン化炭化水素の脱ハロゲン化方法 Expired - Fee Related JPH0661373B2 (ja)

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