JPH0698265B2

JPH0698265B2 - 排ガス浄化方法及び装置

Info

Publication number: JPH0698265B2
Application number: JP2303686A
Authority: JP
Inventors: 修平巽; 彰一高尾; 憲仁桧垣
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1990-11-08
Filing date: 1990-11-08
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH04176320A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、道路トンネルからの換気ガス等に含まれる低
濃度の一酸化窒素（NO）、二酸化窒素（NO₂）等の窒素
酸化物（NO_X）を吸着除去する排ガスの浄化方法及び装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

道路トンネル内の換気設備は、主として煤塵による視程
障害の除去、あるいは有害物質濃度を許容濃度以下の水
準に保ち、トンネル利用者の安全確保と不快感の低減を
主たる目的として設けられている。現在一般に用いられ
ている換気方式は、新鮮な外気をトンネル内に送気し、
あるいは汚染空気をトンネル外に換気することにより、
汚染空気を希釈する方式が用いられている。

一方、最近の道路トンネルでは、延長が10Kmを越えるも
のが建設されるなど、長大なトンネルが計画される場合
がある。このような長大なトンネルの換気設備では、ト
ンネル中間部において空気の交換を行うための換気用立
坑を建設する必要があり、換気設備に係わる工事費が多
額となるとともに運転経費も多大となる。

一方、従来の換気方式では、トンネル内で高濃度に汚染
された空気が、坑口あるいは換気口より集中して連続的
に放出されるため、周辺の大気環境の汚染が問題とされ
る。このため、省エネルギーを図ることができ、周辺環
境への汚染度を軽減し得る新しい換気方式の開発が望ま
れている。

従来、トンネル排ガスのように低濃度のNO_X含有ガスを
処理する方法としては、種々提案されている。

例えば、特開昭49−129695号公報には、二酸化マンガン
を触媒として用い、NOをNO₂に酸化した後に、NO₂を吸着
除去する方法が記載されている。

また、特開昭49−129671号公報には、排ガスにオゾンを
混合し、この混合ガスを活性炭層に通してNO_Xを除去す
る方法が記載されいてる。

さらに、特開平１−155934号公報には、排ガスをシリカ
ゲル系脱湿剤で予め脱湿処理した後、ゼオライト系吸着
剤により、NO_Xを吸着除去する方法が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭49−129695号公報記載の方法においては、酸化反
応は150〜350℃の高温が必要であり経済的ではないとい
う問題点がある。

また、特開昭49−129671号公報記載の方法においては、
高いNO_X除去率が得られないので、実用的ではないとい
う問題点がある。

さらに、特開平１−155934号公報記載の方法は、脱湿工
程で多くのエネルギーを消費するので経済的でないとい
う問題点を有している。

また、吸着以外の方法を用いる場合、設備費やランニン
グコスト（莫大なエネルギー消費等のため）で経済的に
問題があり、実用的ではなかった。

本発明者らは、種々の研究を重ねた結果、「NO_Xを吸着
剤で吸着除去する場合、高いNO_X除去率が得られない」
ことの原因は、NO_Xが吸着される際、吸着剤表面でNO_Xと
空気中の水分とが反応し、このとき吸着され難いNOが発
生するためであることを知見した。そこで、この問題に
ついて、さらに検討、実験を行った結果、発生したNOに
もオゾンを添加して吸着することにより、効率よくNO_X
を除去し得ることを知見した。

本発明は上記の知見に基づきなされたもので、低濃度の
NO_Xを含む排ガスから効率よくNO_Xを吸着除去することが
できる方法及び装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記の目的を達成するため、本発明の排ガス浄化方法
は、つぎの（ａ）、（ｂ）の２工程、すなわち、（ａ）窒素酸化物を含む排ガスにオゾンを混合し、この
混合ガスを活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミ
ナ、天然鉱石からなる群より選ばれた物質を主成分とす
る吸着剤を充填した吸着層に通す工程、（ｂ）窒素酸化物を吸着剤で吸着除去する際に発生する
一酸化窒素を含むガスにオゾンを混合し、この混合ガス
を活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天然鉱
石からなる群より選ばれた物質を主成分とする吸着剤を
充填した他の吸着層に通す工程、を包含することを特徴としている。

上記の方法において、（ｂ）の工程を２回以上連続して
行うのが望ましい。

本発明の方法において、まず、一酸化窒素（NO）、二酸
化窒素（NO₂）等の窒素酸化物を含む排ガスにオゾン（O
₃）を混合し、主としてNOを吸着され易いNO₂に酸化した
後、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天然
鉱石等の吸着剤によって吸着除去する。この際生じるNO
に再度オゾンを加えて吸着され易いNO₂に酸化し、吸着
剤によって吸着除去する。これら一連の操作又は後の操
作を繰り返し行うことによりNO_Xを除去する。

活性炭の原料としては、植物系の木材、のこくず、ヤシ
殻、パルプ廃液などと、鉱物系の石炭、石油残渣、石油
コークス、石油ピッチなどがある。石炭は石灰化度の違
いによって亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭に分類される
が、炭種の違いによって製造される活性炭の物性もかな
り異なる。亜炭を原料とするDarcoや瀝青炭を原料とす
るCALなどの活性炭は有名である。本発明において、
「活性炭」とは、上記の植物系又は／及び鉱物系活性炭
と、これらに塩基を添着した活性炭及び金属塩を添着し
た活性炭を指称する。

また、「ゼオライト」とは、合成ゼオライト、Ａ、N-
A、Ｘ、Ｙ、HS、ZK-5、Ｂ（P1）、Ω、Ｓ、Ｒ、Ｇ、
Ｄ、Ｔ、Ｌ、ハイドロオキシーカンクリナイト（hydrox
y cancrinite）型、Ｗ、ゼオロン（Zeolon）、Ｃ型ゼオ
ライト及びこれらの陽イオン交換体を指称する。

また、「天然鉱石」としては、天然ゼオライト、凝灰
岩、玄式岩を挙げることができる。

また、本発明の排ガス浄化装置は、第１図に示すよう
に、窒素酸化物を含む排ガスを導入する排ガス導管10
と、この排ガス導管10に接続され、吸着剤を充填した第１吸
着槽11と、第１吸着槽11の排ガス出口管14に接続され、吸着剤を充
填した第２吸着槽12と、排ガス導管10及び排ガス出口管14に接続されたオゾナイ
ザー15とを包含することを特徴としている。13は第３吸
着槽、16は第２吸着槽12からの排ガス出口管である。

第１図は、一例として吸着槽を３段設ける場合を示して
いるが、吸着層を２段又は４段以上とすることも勿論可
能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例、比較例を挙げて説明する。

実施例１活性炭Ａ（ヤシ殻系活性炭）、活性炭Ｂ（ピッチ系活性
炭）、活性炭Ｃ（石炭系活性炭）を吸着剤として、順
次、以下の実験を行った。

第３図に示す装置を用い、２つの吸着槽11、12にはそれ
ぞれ36mlの活性炭を充填した。処理ガスは5ppmのNOを含
む空気で、温度40℃、流量12l/minとした。なお、それ
ぞれの吸着槽11、12の空間速度は20,000hr^-1であった。

まず、処理ガスにオゾンを60ml/min加え、NOをNO₂に酸
化し、生成したNO₂を含む空気を第１吸着槽11（反応管
径22mm）に通してNO₂を吸着させた。20時間後の第１吸
着槽11からの出口ガスには、1.6ppmのNO_X（うちNOが1.5
ppm以上）が含まれていた。

さらに、この出口ガスにオゾンを18ml/min加え、NOをNO
₂に酸化し、生成したNO₂を含む空気を第２吸着槽12（反
応管径22mm）に通してNO₂を吸着させた。第２吸着槽12
からの出口ガスには、0.2pmのNO_Xが含まれていた。第１
吸着槽11及び第２吸着槽12における操作は、同時に、と
もに連続して行った。

このとき発生するNOの主な反応機構は、３NO₂＋H₂O→２HNO₃＋NO である。なお、H₂Oは空気中の水分である。

経過時間とNO_X除去率との関係は、第４図に示す如くで
あった。

比較例１活性炭Ａ、Ｂ、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験を
行った。

第２図に示す装置を用い、１つの吸着槽17に72mlの活性
炭を充填した。処理ガスは5ppmのNOを含む空気で、温度
40℃、流量12l/minとした。なお、吸着槽17の空間速度
は10,000hr^-1であった。

まず、処理ガスにオゾンを60ml/min加え、NOをNO₂に酸
化し、生成したNO₂を含む空気を吸着槽17（反応管径22m
m）に通してNO₂を吸着させた。20時間後の出口ガスに
は、1.2ppmのNO_Xが含まれていた。経過時間とNO_X除去率
との関係は、第５図に示す如くであった。

第５図では50時間経過後のNO_X除去率は65％前後である
が、第４図では50時間経過後のNO_X除去率が85％前後で
あり、実施例１（２段処理）の方法が、比較例１（１段
処理）の方法に比べて、NO_X除去率が大幅に向上してい
ることがわかる。

実施例２活性炭Ａ、Ｂ、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験を
行った。

処理ガス温度を30℃に保ち、その他の条件は実施例１と
同様の実験を行った。経過時間とNO_X除去率との関係
は、第６図に示す如くであった。

比較例２活性炭Ａ、Ｂ、Ｃを吸着剤として、順次、以下の実験を
行った。

NOのオゾン酸化及びNO₂の吸着除去を１回のみとし、そ
の他の条件は実施例２と同様として実験を行った。ただ
し、活性炭量は72ml、空間速度は10,000hr^-1とした。経
過時間とNO_X除去率との関係は、第７図に示す如くであ
った。

第７図では50時間経過後のNO_X除去率は80％前後である
が、第６図では50時間経過後のNO_X除去率が97％前後で
あり、実施例１（２段処理）の方法が、比較例１（１段
処理）の方法に比べて、NO_X除去率が大幅に向上してい
ることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を奏する。

（１）吸着剤表面でNO₂と空気中の水分とが反応して発
生する吸着され難いNOを、オゾンにより酸化して吸着さ
れ易いNO₂に転換するものであるから、吸着剤により効
率よくNO_Xを吸着除去することができる。

（２）NOをNO₂に酸化する工程を複数回行うことによ
り、より効率的にNO_Xを除去することができる。

（３）高いNO_X除去率を長時間維持できるので、吸着剤
の取り替え頻度を少なくすることができ経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排ガス浄化方法を実施する装置の一実
施例を示す系統図、第２図は比較例１におけるフローを
示す説明図、第３図は実施例１におけるフローを示す説
明図、第４図は実施例１における結果を示すグラフ、第
５図は比較例１における結果を示すグラフ、第６図は実
施例２における結果を示すグラフ、第７図は比較例２に
おける結果を示すグラフである。 10……排ガス導管、11……第１吸着槽、12……第２吸着
槽、13……第３吸着槽、14、16……排ガス出口管、15…
…オゾナイザー、17……吸着槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】つぎの（ａ）、（ｂ）の２工程、すなわ
ち、（ａ）窒素酸化物を含む排ガスにオゾンを混合し、この
混合ガスを活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミ
ナ、天然鉱石からなる群より選ばれた物質を主成分とす
る吸着剤を充填した吸着層に通す工程、（ｂ）窒素酸化物を吸着剤で吸着除去する際に発生する
一酸化窒素を含むガスにオゾンを混合し、この混合ガス
を活性炭、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、天然鉱
石からなる群より選ばれた物質を主成分とする吸着剤を
充填した他の吸着層に通す工程、を包含することを特徴とする排ガス浄化方法。
【請求項２】（ｂ）の工程を２回以上連続して行うこと
を特徴とする請求項１記載の排ガス浄化方法。
【請求項３】窒素酸化物を含む排ガスを導入する排ガス
導管（10）と、この排ガス導管（10）に接続され、吸着剤を充填した第
１吸着槽（11）と、第１吸着槽（11）の排ガス出口管（14）に接続され、吸
着剤を充填した第２吸着槽（12）と、排ガス導管（10）及び排ガス出口管（14）に接続された
オゾナイザー（15）とを包含することを特徴とする排ガ
ス浄化装置。