JPH0669552B2

JPH0669552B2 - アジド含有廃棄物の処理

Info

Publication number: JPH0669552B2
Application number: JP4130641A
Authority: JP
Inventors: ラジ・ケイ・クプタ; モートン・エル・クラフト; ウィリアム・ビー・コールマン
Original assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Current assignee: TRW Vehicle Safety Systems Inc
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: US5073273A; JPH05138176A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アジド含有廃棄物の処
理法、より詳細にはアルカリ金属アジドおよびオキシダ
ントの着火性混合物を含有する廃棄物の処理法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ金属アジドは膨張式の乗客拘束
用具（ｖｅｈｉｃｌｅｏｃｃｕｐａｎｔｒｅｓｔｒ
ａｉｎｔ）、たとえばエアバッグ、に用いるガス発生材
料の調製に使用される。アルカリ金属アジドは、アルカ
リ金属アジドに対する反応体を含めた他の成分と混合さ
れる。アルカリ金属アジドに対する一般的な反応体は金
属酸化物、たとえば酸化鉄または酸化銅、および水溶性
オキシダント、たとえば硝酸ナトリウムである。成分混
合物はガス発生材料に成形される。着火するとこれらの
ガス発生材料は窒素を生成する。

【０００３】ガス発生材料は米国特許第４，８１７，８
２８号明細書に示されるように、ガス発生粒子（ｇｒａ
ｉｎ）に成形することもできる。これらの粒子は粒子に
機械的強度を付与する炭素繊維など、および粒子の成形
に際して押出し助剤として機能するベントナイトなどの
成分を含有することもできる。

【０００４】ガス発生粒子は取扱い、輸送および貯蔵に
よる破損を生じやすい。破損すると、それらの粒子は乗
客拘束用具に用いるのに不適当となる。従って破損粒子
は固体廃棄物となる。

【０００５】ガス発生粒子を製造するための１方法は、
成分を湿式ブレンドするものである。成分を湿式ブレン
ドするために用いた装置を洗浄すると、それらの成分を
含有する液体廃棄物が生じる。

【０００６】アルカリ金属アジドは高価である。従って
固体および／または液体廃棄物から実質量のアジドを回
収するための試みがなされている。これは、アジドを廃
棄物の他の成分から分離するための分離装置を用いるも
のである。しかしこの回収に際して、若干の残留アジド
を含有する排出液が得られる。排出液は他の成分、たと
えば金属酸化物をも含有するであろう。従って排出液は
燃焼性である可能性があり、埋立てまたは下水管廃棄に
は不適当である。

【０００７】出版物″ＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒ
ｉａｌｓ″、プレナム・プレス、ニューヨーク（１９７
７）、２巻、３章、表題″アジドの取扱い、貯蔵性およ
び破壊″には、アルカリ金属アジドを含有する廃棄物を
廃棄するための数種の方法が示されている。１方法は廃
棄物を大型焼却炉または解放式ピット内で燃焼させるも
のである。アジドは分解して、アルカリ金属酸化物の残
渣が残される。これらの酸化物は水と反応してアルカリ
金属水酸化物を生成する可能性がある。これらのアルカ
リ金属水酸化物は濃縮された状態であり、廃棄前に酸で
中和し、次いで残渣中の不溶性固体から濾別されなけれ
ばならず、これらはすべて廃棄経費を付加する。また焼
却または解放式ピット内での燃焼は、有害なガス状副生
物、たとえば金属ナトリウムの活性酸化物および窒素酸
化物を発生する可能性がある。

【０００８】上記出版物には、アジドを硝酸ナトリウム
（ＮａＮＯ₂）および水の酸性溶液で中和することによ
るアジド含有廃棄物の廃棄法も示されている。この方法
の問題点は、中和反応に際してアジ化水素酸ヒューム
（ＨＮ₃）を発生する可能性がある点である。アジ化水
素酸ヒュームは爆発性であり、極めて低い濃度（たとえ
ば空気中、１００ｐｐｂ）で高毒性である。さらに他の
有毒ヒューム、たとえば酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）が中和反応
に際して発生する可能性がある。

【０００９】発明の要約本発明は、アルカリ金属アジドを含有するアルカリ性水
性スラリーを調製し、そしてアルカリ金属アジドを酸化
して硝酸アルカリ金属塩となすのに有効な条件下でこの
アルカリ性水性スラリーをオゾン気流により処理するこ
とにより、アルカリ金属アジドを含有する廃棄物を処理
しうるという知見にある。硝酸アルカリ金属塩は廃棄ま
たは他の用途のために回収することができる。好ましく
は、アルカリ金属アジドを含有するアルカリ性水性スラ
リーは塩基性であり、少なくとも約８のｐＨをもつ。ア
ルカリ性水性スラリーが塩基性である状態でオゾン化を
実施することにより、アジ化水素酸（ＨＮ₃）の形成が
防止される。

【００１０】本発明は特に、アジドと反応性であってア
ジドと混合した場合に着火性混合物を形成する酸化剤を
アルカリ金属アジドのほかに含有するアルカリ金属アジ
ド廃棄物の処理に利用しうる。一般にこの種の酸化剤は
水に不溶性の金属酸化物である。廃棄物がアルカリ金属
アジドのほかに水不溶性成分を含有する場合は、オゾン
化の前および／または後にアルカリ性水性スラリーを濾
過することが好ましい。硝酸アルカリ金属塩の回収前
に、濾過により水不溶性成分がスラリーから回収され
る。

【００１１】好ましい形態の説明本発明の譲受け人に譲渡された米国特許第４，８１７，
８２８号明細書には、アルカリ金属アジドを含有するガ
ス発生粒子が示されている。多数のガス発生粒子が乗客
拘束用具、たとえばエアバッグ、に用いるインフレータ
ーアセンブリーに装入される。エアバッグにはエアバッ
グが収縮している普通の不活性状態がある。エアバッグ
を搭載した車両が衝突すると、エアバッグはその収縮状
態から膨張する。エアバッグの膨張はガス発生粒子の着
火によりインフレーターアセンブリーからガスが急速に
流入することにより起こる。エアバッグが膨張すると、
乗客の動きを拘束する効果があり、それは乗客が車両内
部の構造部品と激しく接触するのを防ぐ。

【００１２】ガス発生粒子は、アルカリ金属アジドおよ
びアジドと反応性であるオキシダント少なくとも１種を
含有する組成物から製造される。使用しうるアルカリ金
属アジドの例は、ナトリウム、カリウムおよびリチウム
アジドである。ナトリウムアジドが好ましいアルカリ金
属アジドである。好ましいオキシダントは金属酸化物で
ある。金属酸化物の金属はアルカリ金属より起電力の低
い系列のいずれかの金属であってよい。好ましい金属の
例は、鉄、銅、マンガン、スズ、チタン、ニッケルおよ
びそれらの組合せである。好ましいオキシダントは酸化
鉄、たとえば酸化第二鉄、または酸化銅である。

【００１３】ガス発生粒子の組成は、水溶性オキシダン
ト、たとえばアルカリ金属の硝酸塩、クロレートおよび
／またはパークロレート、あるいは以上の組合せからな
っていてもよい。硝酸ナトリウムが好ましい水溶性オキ
シダントである。

【００１４】比較的少量の押出し助剤および強化繊維が
ガス発生粒子の組成物中に含まれていてもよい。ベント
ナイトが好ましい押出し助剤である。グラファイト繊維
は好ましい強化繊維である。

【００１５】たとえばガス発生粒子の組成物は下記の成
分を含有する：成分量ナトリウムアジド（ＮａＮ₃）４８％−６８％酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）２５％−４５％グラファイト繊維０％− ６％ベントナイト０％− ５％硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）０％−１０％ガス発生粒子の組成は上記の組成と異なるものであって
もよいことを理解すべきである。たとえばナトリウムア
ジド以外のアルカリ金属アジドを使用しうる。同様に、
異なる金属酸化物および／または異なるオキシダントを
使用しうる。グラファイト繊維以外の繊維、たとえばガ
ラス繊維および鉄繊維をガス発生粒子の機械的強化に使
用しうる。

【００１６】米国特許第４，８１７，８２８号明細書に
示されるように、ガス発生粒子は好ましくは円筒形であ
る。粒子をプレスして円筒形にすることができる。粒子
は取扱い、貯蔵および輸送による破損を生じやすい。粒
子が破損すると乗客拘束用具のインフレーターに用いる
のには不適当であり、従って固体廃棄物となる。

【００１７】廃棄物はガス発生粒子の製造に際して多数
の処理工程のいずれかにおいても生じる可能性がある。
工程に応じて廃棄物は液状または固体状となる可能性が
ある。ガス発生粒子の製造に際しては、多数のガス発生
材料の成分を水中で混合することができる。従って水性
廃棄物が生じる可能性がある。水性廃棄物はガス発生材
料の製造に使用した導管、容器または他の装置の洗浄に
よっても生じる可能性がある。さらに水性廃棄物は幾つ
かの処理工程のいずれかにおいて形成されるスラッジの
洗浄によって生じる可能性もある。

【００１８】ガス発生粒子の製造における特定の工程
は、乾燥した環境で実施しうる。アジド含有材料の粒子
の形の廃棄物はこれらの工程から生じる可能性がある。
乾燥状態のアジド含有廃棄物は、ガス発生粒子を乗客拘
束用具内へ組み込む際にも生じる可能性がある。乾燥状
態または水性液体状の他のアジド含有廃棄物源は当業者
に自明であろう。

【００１９】本発明方法においては、乾燥状態または水
性液体状の廃棄物を反応器に導入する。廃棄物中のアジ
ドその他の水溶性成分をすべて溶解するのに有効な量の
水を供給するために、反応器に水を添加する。反応器お
よび廃棄物は室温であることが好ましい。

【００２０】廃棄物が比較的大型の乾燥粒子である場
合、好ましくは廃棄物を反応器に導入する前に粉砕また
は摩砕してより小さな粒子となす。これによって廃棄物
の水溶性成分はより易溶性となる。たとえば廃棄物を約
２ｍｍの最大粒度に低下させる。粒度低下はいずれか適
切な粒度低下装置により行うことができる。

【００２１】一般に反応器内の廃棄物は、水溶性成分の
ほかに水不溶性成分、たとえば金属酸化物を含有するス
ラリーの形である。アジド、たとえばナトリウムアジド
はアルカリ性であり、従って水、アジドおよび水溶性オ
キシダント（たとえばニトレート）（存在する場合）の
溶液は少なくともわずかに塩基性であり、約８以上のｐ
Ｈをもつであろう。好ましくは、溶液のｐＨは約９以上
である。必要な場合には、混合物のアルカリ度を高める
ために反応器中のスラリーを塩基、たとえば水酸化ナト
リウムで処理することができる。反応器中のスラリーの
好ましいｐＨは９−１１である。このｐＨにおいては、
アジ化水素酸（ＨＮ₃）およびアジ化水素酸蒸気の形成
は防止される。

【００２２】反応器はオゾン発生装置からオゾンを反応
器内へ導入するための底部入り口を備えていることが好
ましい。反応器は、反応器内へ導入されたオゾンを水お
よびアジドを含有する廃棄物混合物全体に分散させるた
めの手段を提供するバフルを反応器内に備えていること
も好ましい。混合物の沈降または相分離を防止するため
に、オゾン化の前、および必要に応じて途中に、水およ
び廃棄物の混合物を撹拌してもよい。

【００２３】一般にオゾン発生装置はオゾン／空気混合
物を生成する。一般的なオゾン：空気の容量比は約１．
２：１００である。オゾン化はバッチ式または連続式で
行うことができる。

【００２４】オゾン化はアジドが次式に従って実質的に
完全に水中のニトレート、窒素ガスおよびナトリウムイ
オンに転化されるまで行われる。：ＮａＮ₃＋３Ｏ₃ → Ｎａ⁺＋ＮＯ₃ ^-＋Ｎ₂＋３Ｏ₂ （１）２ＮａＮ₃＋Ｏ₃＋Ｈ₂Ｏ → ２Ｎａ⁺＋２ＯＨ^-＋Ｏ₂＋３Ｎ₂ （２）反応器内のアジド含有スラリーへのオゾン添加速度、ま
たはオゾン化を実施する期間には限界はないが、ただし
オゾン化はナトリウムアジド中の窒素がすべてニトレー
トイオン（ＮＯ₃ ^-）および窒素（Ｎ₂）に転化されるま
で実施すべきである。また溶液はナトリウムイオンおよ
びヒドロキシルイオンを含有する。これは、たとえば約
半時間で行われる。

【００２５】オゾン化の前または後にスラリーを濾過し
てスラリー中の水不溶性物質、たとえば金属酸化物を除
去することができる。オゾン化後にスラリーから濾別さ
れた場合、金属酸化物固体は埋立て地への廃棄に適して
いる。ＮａＮＯ₃および水酸化ナトリウムを含有する濾
液は下水管に廃棄することができる。あるいは濾液をた
とえば乾燥により処理して硝酸ナトリウムから水を蒸発
させてもよい。硝酸ナトリウムから水を蒸発させること
により硝酸ナトリウムを再生し、ガス発生材料の製法に
再使用することができる。水酸化ナトリウムは乾燥工程
で硝酸ナトリウムと共に結晶化するであろう。水酸化ナ
トリウムの量は、再生硝酸ナトリウムをガス発生材料の
製造に使用するのに障害となるほどではない。事実、ガ
ス発生材料を製造するための湿式法においてアジ化水素
酸の形成を防止するためには約１０のｐＨが望ましく、
従って水酸化ナトリウムの存在は有益である。

【００２６】実施例１最大粒度約２ｍｍに低下された、固体状ガス発生材料の
乾燥廃棄物を、廃棄物約０．２ｇ：水約１００ｍｌの比
率で水に添加した。水の量は廃棄物の水溶性成分を溶解
するのに有効なものであった。廃棄物は通常の窒素発生
用組成物であり、重量基準で下記よりなっていた：約５
７．５％のナトリウムアジド；約２％の硝酸ナトリウ
ム；約３５％の酸化鉄；約３％のグラファイト繊維；お
よび約２．５％のベントナイト。酸化鉄、グラファイト
繊維およびベントナイトなどの成分は水に不溶性であっ
た。得られた分散液は約８．２のｐＨを示した。オゾン
を反応器内へ導入するための底部入り口ならびにオゾン
をアジド−水混合物全体に分散させるための複数のバフ
ルを備えた反応器に、この分散液を導入した。オゾン発
生装置を反応器のオゾン入り口に接続し、オゾン／空気
混合物を反応器にオゾン：空気の容量比約１．２：１０
０の量で供給した。オゾン／空気混合物の流量は、水１
００ｍｌにつき毎分約２００ｍｌで３０分間であった。

【００２７】オゾン処理後の分散液を濾過し、濾液試料
をイオンクロマトグラフィーによりアジドおよびニトレ
ートイオン濃度につき分析した。濾液試料中にはアジド
は検出されなかった。クロマトグラムはニトレートの大
きなピークを示した。これらの結果は、混合物中の全ナ
トリウムアジドの約１２％が酸化されてニトレートイオ
ンになったことを示した。残りのナトリウムアジド（約
８８％）は酸化されて窒素およびナトリウムイオンとな
った、濾液のｐＨは約１１．５であった。

【００２８】実施例２この実施例は、残留スラリーをオゾン化により処理する
前に廃棄物からアジドを回収するために固体アジド廃棄
物を処理することを説明する。廃棄物は実施例１の場合
と同じ組成をもつものであった。廃棄物をまず最大粒度
約２ｍｍに低下させた。次いで廃棄物の水溶性成分、た
とえばアジドおよびニトレートを溶解するのに十分な水
を添加して、廃棄物の水性スラリーを調製した。このス
ラリーを遠心分離して、水不溶性成分、たとえば酸化第
二鉄または酸化第二銅を、アジドおよびニトレートの溶
液から分離した。残留する微粉はメンブレン型ポリシン
グフィルターにより溶液から分離された。金属酸化物そ
の他の水不溶性成分はさらにガス発生材料を調製するた
めに再循環することができる。

【００２９】次いで溶液を晶析装置中で結晶化させた。
溶液が硝酸ナトリウムを含有する場合、分別結晶化を行
って硝酸ナトリウムパージ液流を得ることができる。ナ
トリウムアジド結晶を溶液から分離し、次いでたとえば
水分約０．４重量％にまで乾燥させた。これによりアジ
ド結晶はさらにガス発生材料を調製するために再使用ま
たは再処理するのに適したものとなった。アジド結晶お
よび硝酸ナトリウムパージ液流（存在する場合）をそれ
から分離した母液は、若干の残留金属酸化物および他の
水不溶性成分、若干の溶解した、および結晶化したアジ
ド、ならびに若干の溶解した、および結晶化したニトレ
ートを含有していた。母液は再スラリー化し、２回目の
遠心分離およびアジド結晶化を行って、アジドをさらに
回収することができた。次いで母液を再び再スラリー化
し、母液中の残留アジドの分解のために実施例１の場合
と同様にオゾン化により処理した。

【００３０】オゾン化ののち、液体を遠心分離し、アジ
ドを含まない金属酸化物をさらに回収した。そこで残留
する液体は下水管廃棄に適したものとなった。あるいは
母液をオゾン化ののち遠心分離せずに埋立て地に廃棄す
ることができる。

【００３１】以上の本発明の好ましい形態から、当業者
は改良、変更および修正を行うことができるであろう。
このような当業者がなしうる範囲内の改良、変更および
修正は特許請求の範囲の記載に包含されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者モートン・エル・クラフトアメリカ合衆国カリフォルニア州90623, ラ・パルマ，レッドウッド・サークル 7361 (72)発明者ウィリアム・ビー・コールマンアメリカ合衆国アリゾナ州85205，メサ, スノードン・ストリート 6137

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ金属アジドを含有する廃棄物を
処理するための、下記工程を含む方法：該アルカリ金属
アジドを含有するアルカリ性水性スラリーを調製し；そ
してアルカリ金属アジドを酸化して窒素および硝酸アル
カリ金属塩となすのに有効な条件下で、該アルカリ性水
性スラリーをオゾン気流により処理する。
【請求項２】廃棄物が水不溶性固体をも含有し、オゾ
ン化後にこれらの水不溶性固体を硝酸アルカリ金属塩か
ら分離する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】水不溶性固体が金属酸化物からなる、請
求項２に記載の方法。
【請求項４】廃棄物がナトリウムアジド、硝酸ナトリ
ウムおよび酸化鉄よりなる組成物である、請求項３に記
載の方法。
【請求項５】水不溶性固体を回収する工程をさらに含
む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】硝酸塩がそれから水を蒸発させることに
より回収される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】アルカリ性水性スラリーが約８以上のｐ
Ｈを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】廃棄物がアルカリ金属アジドおよび金属
酸化物を含有するガス発生材料である、請求項１に記載
の方法。
【請求項９】アルカリ金属アジドがナトリウムアジド
であり、金属酸化物が酸化鉄または酸化銅である、請求
項８に記載の方法。
【請求項１０】廃棄物が水不溶性オキシダントを含有
する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】アルカリ金属アジドおよび該アジドと
反応性である水不溶性金属酸化物を含有するガス発生材
料廃棄物を処理するための、下記工程を含む方法：該廃
棄物を含有し、約９以上のｐＨを有する水性スラリーを
調製し；そして酸素およびオゾンを含有する気流を用い
て、該アジドを酸化して窒素および溶液状のニトレート
イオンとなすのに有効な期間、それに有効な量のオゾン
により該水性スラリーを処理し；そして該溶液から金属
酸化物を分離する。