JPH09299753A

JPH09299753A - 有機塩素化合物の光分解装置

Info

Publication number: JPH09299753A
Application number: JP8137503A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsutani; 浩松谷
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】有機塩素化合物を含有するガスを紫外線反応容
器において効率的に分解し、コンパクトな反応容器によ
る処理を可能とする有機塩素化合物の光分解装置を提供
する。【解決手段】紫外線ランプを備えた複数個の反応容器を
配管で直列に連結し、有機塩素化合物を含有するガスを
第一の反応容器に導入して紫外線を照射し、反応ガスを
順次後続の反応容器に供給して紫外線を照射することを
特徴とする有機塩素化合物の光分解装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機塩素化合物の
光分解装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、有機
塩素化合物で汚染された土壌を真空抽出して得られたガ
ス、地下水を曝気して得られたガス等に含まれる有機塩
素化合物を、紫外線照射により分解して除去するに際し
て、分解効率が高く、反応容器を小型化することができ
る有機塩素化合物の光分解装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機塩素化合物は、優れた溶解力を有す
る溶剤として長年にわたり使用されてきたが、近年その
発癌性が指摘され、環境への放出が制限されている。し
かし、環境の有機塩素化合物による汚染は依然解決され
ておらず、全国の井戸からトリクロロエチレンやテトラ
クロロエチレン等が検出され、地下水や土壌の有機塩素
化合物による汚染が大きな問題となっている。有機塩素
化合物は比較的揮発しやすいために、ガスとして大気中
に容易に拡散する。土壌の汚染の場合は主に真空抽出法
によって、地下水の汚染の場合はいったん揚水し、曝気
法によって空気と混合した状態で有機塩素化合物が取り
出される。この空気中の有機塩素化合物濃度は、真空抽
出法の場合は数千ないし一万ppmにも達する場合があ
る。このような地下水、土壌等の汚染の原因物質である
有機塩素化合物の除去装置としては、現在は、土壌から
真空抽出し、あるいは地下水を曝気したのち、活性炭等
の吸着材で吸着し廃棄物として処理する装置が一般的に
は使用されている。しかし、活性炭等による吸着は、汚
染物質を回収、再利用しない限り、単に汚染物質を移行
させるのみで、根本的な解決にはなっていない。したが
って、有機塩素化合物を分解して無害化する方法及び装
置に関する研究がこれまで積極的に行われ、種々の技術
が提案されている。例えば、有機ハロゲン化合物を含む
排ガスを紫外線照射処理して酸性の分解ガスとしたの
ち、アルカリで洗浄して無害化処理する方法（特開昭６
２−１９１０２５号公報）、有機ハロゲン化物を含有す
る排水を曝気処理し、排出されるガスを紫外線照射した
のちアルカリ洗浄する装置（特開昭６２−１９１０９５
号公報）、ハロゲン化非環式炭化水素化合物とオゾンと
を混合して紫外線を照射し、ハロゲン化非環式炭化水素
化合物を分解する装置（特開平１−２３６９２５号公
報）、有機ハロゲン化物を含有する排水を紫外線を照射
しつつ曝気処理し、さらに排出されるガスを紫外線照射
したのちアルカリ洗浄する装置（特開平２−７５３９１
号公報）等が提案されている。有機塩素化合物は光化学
的には比較的分解されやすいために、このように紫外線
を利用した分解方法及び装置が数多く提案されている。
しかし、紫外線照射による光反応だけでは有機塩素化合
物を完全に分解することは容易でなく、分子内に塩素原
子を有する反応中間体が残存しやすい。このため、土中
又は水中に含有される揮発性有機化合物を曝気により抽
出し、酸素存在下に紫外線を照射して酸化し、酸化生成
物を含有するガスを水と接触させたのち好気性生物によ
り分解する方法（特開平７−１１６４６７号公報）のよ
うに、紫外線照射による光反応を行ったのち、さらに微
生物反応を行う処理方法が提案されている。しかし、有
機塩素化合物に紫外線照射を行うと、有機塩素化合物が
微生物により分解しやすい反応中間体に変換されると同
時に、微生物に有害な影響を与える反応中間体も生成す
るので、微生物処理を長期間安定して行うことは容易で
はない。一方、日本国内においては、有機塩素化合物で
汚染されて浄化が必要なサイトは敷地面積が小さい場合
が多く、大型の浄化装置を持ち込むことは困難である。
そこで、よりコンパクトで高性能の浄化装置が求められ
ている。また、土壌から真空抽出したガスを対象とする
場合、ガス中に存在する有機塩素化合物の濃度は長期的
には浄化開始直後から徐々に低下するが、その濃度は日
々変動するので、負荷の変動に対して安定した処理が可
能な浄化装置が求められている。しかし、紫外線照射を
行う紫外線反応容器を最適化する一般的な方法はいまだ
開発されていない。したがって、有機塩素化合物の濃度
変動に対応できるように不用意に大きな反応容器を設計
することもあり、そのため本来は効率が高いはずの紫外
線分解法は経済的な理由により実用化されていなかっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機塩素化
合物を含有するガスを紫外線反応容器において効率的に
分解し、コンパクトな反応容器による処理を可能とする
有機塩素化合物の光分解装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、紫外線ランプを備
えた複数個の反応容器を直列に連結して、有機塩素化合
物を含有するガスを光分解することにより、分解効率を
著しく向上し得ることを見いだし、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
（１）紫外線ランプを備えた複数個の反応容器を配管で
直列に連結し、有機塩素化合物を含有するガスを第一の
反応容器に導入して紫外線を照射し、反応ガスを順次後
続の反応容器に供給して紫外線を照射することを特徴と
する有機塩素化合物の光分解装置、を提供するものであ
る。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）有機
塩素化合物が、汚染された土壌又は地下水からガス状態
で抽出されたものである第(１)項記載の有機塩素化合物
の光分解装置、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明装置は、有機塩素化合物を
含有するガスに適用することができる。対象とする有機
塩素化合物には特に制限はないが、本発明装置は脂肪族
塩素化合物の分解に適しており、特にトリクロロエチレ
ン及びテトラクロロエチレンを効率よく分解することが
できる。対象とする有機塩素化合物を含有するガスには
特に制限はなく、塗装工場の排ガス、ドライクリーニン
グ工場の排ガス、汚染された土壌からの真空抽出ガス、
地下水の曝気の際に発生するガス等に適用することがで
きる。本発明装置は、これらの中で、特に土壌又は地下
水から有機塩素化合物を抽出したガスの処理に適してい
る。土壌や地下水の有機塩素化合物汚染は、主としてト
リクロロエチレン又はテトラクロロエチレンによる場合
が多い。汚染が土壌の場合は、主に真空抽出法によっ
て、また、地下水の場合はいったん揚水し曝気法によっ
て空気と混合した状態で有機塩素化合物が取り出され
る。本発明装置においては、紫外線反応容器において、
有機塩素化合物を含むガスに紫外線を照射する。紫外線
の有するエネルギーは波長に反比例するので、紫外線が
３００ｎｍ以下の波長のものを含むと、有機塩素化合物
の炭素−塩素結合を切断するために十分なエネルギーが
供給されるので好ましい。有機塩素化合物に紫外線が照
射されると、塩素原子の非結合性のｎ電子が励起され、
炭素−塩素結合がラジカル的に切断される。有機塩素化
合物が、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等
のように、炭素−炭素二重結合を有し、かつ、炭素原子
に塩素原子が結合していると、波長約２００ｎｍ付近に
最大吸収ピークを有するので、３００ｎｍ以下の波長を
有する紫外線を特に効率よく吸収し、炭素−炭素二重結
合のπ電子が励起され、炭素−塩素結合のラジカル的切
断が起こる。

【０００６】上述のごとく、紫外線は波長３００ｎｍ以
下のものを含むことが好ましいが、同時に３００ｎｍを
超える波長の光は、有機塩素化合物の分解により生成す
る塩素分子により吸収され有効に利用される。紫外線の
照射に用いることができる光源としては、例えば、低圧
水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、キセノ
ンランプ、重水素ランプ、メタルハライドランプ等を挙
げることができる。これらの中で、紫外線照射効率の高
い低圧水銀ランプを、特に好適に使用することができ
る。光源を保護するためにランプの保護筒を設ける場合
は、石英ガラス、透明テフロン製がよく、パイレックス
ガラスは３００ｎｍ以下の波長をカットするので適当で
はない。本発明装置においては、有機塩素化合物は紫外
線を吸収して励起され不安定になると脱塩素反応を起こ
し、系内に酸素分子が存在するときは自らは酸素分子と
反応して、酸素原子とも結合した塩素原子を有する反応
中間体となる。放出された塩素ラジカルは、一部は２個
が反応して塩素分子となり、残部はさらに他の有機塩素
化合物の分子をラジカル的に攻撃し、炭素中心ラジカル
を生成する。炭素中心ラジカルは系内に酸素分子が存在
するときは酸素分子と反応して、同様に酸素原子とも結
合した塩素原子を有する反応中間体となる。このような
ラジカル反応の結果、光分解生成物として最終的に二酸
化炭素、塩化水素、酸クロライド、ホスゲン、塩素分子
等を生成する。反応は連鎖的に進行するので、この反応
の量子収率は一般的に高く、効率よく有機塩素化合物の
濃度を低下させることができる。

【０００７】光分解反応により生成する塩素分子は、波
長約３３０ｎｍに最大吸収ピークを有し、それより短波
長側では急激に吸光度が減少するが、長波長側では可視
部まで吸光度の減少は比較的小さいため、特に低圧水銀
ランプから照射される波長のうち、トリクロロエチレン
やテトラクロロエチレンが吸収する波長２５４ｎｍをほ
とんど吸収しないが、トリクロロエチレンやテトラクロ
ロエチレンに吸収されない比較的長波長の紫外線と可視
光線の一部を吸収する。分解反応により生成した塩素分
子を含むガスを第一の紫外線反応容器から第二の紫外線
反応容器に供給するとき、第一の反応容器と第二の反応
容器を連結する配管は通常は直径が小さく、反応容器内
ではガスの流れが層流であったものが配管内では乱流に
近くなり、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン
と塩素分子がよく混合する。したがって、第二の反応容
器内においては、トリクロロエチレンやテトラクロロエ
チレンと塩素分子がよく混合された状態で、トリクロロ
エチレンやテトラクロロエチレンの光吸収を妨害するこ
となく塩素分子は光励起される。光励起された塩素分子
は塩素ラジカルに解裂し、未反応のトリクロロエチレン
分子やテトラクロロエチレン分子を攻撃し、続いてこれ
らを酸化分解する。このため、直列に連結した紫外線反
応容器で効率よく有機塩素化合物の光分解が起こり、コ
ンパクトな装置での処理が可能となる。本発明装置は、
必要に応じて３台以上の紫外線反応容器を直列に連結
し、ガス中の有機塩素化合物の濃度が所定の値まで低下
するまで分解することができる。

【０００８】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。図１は、実施例及び比較例に用
いた紫外線反応容器の断面図である。紫外線反応容器１
は、内部に直径２cmの石英管２を備えた直径１０cm、高
さ２０cmのパイレックスガラス製内部照射型円筒状反応
容器３であり、石英管には殺菌ランプ４［東芝(株)製、
ＧＬ６（６Ｗ）］が挿入されている。反応容器には、
下部にはガス入口５が、上部には紫外線照射後のガス出
口６が設けられている。図２は、実施例に用いた光分解
装置の工程系統図である。本図の装置は、図１に示す反
応容器２台を第一反応容器７及び第二反応容器８として
内径４mmのテフロンチューブを用いて直列に連結し、第
一反応容器の入口、第一反応容器の出口すなわち第二反
応容器の入口及び第二反応容器の出口の３カ所にサンプ
リングポート９を設けたものである。なお、サンプリン
グしたガスは、ＦＩＤ検出器付きガスクロマトグラフで
分析した。実施例１図２に示す光分解装置を用い、トリクロロエチレン約５
００ppmを含む空気を第一反応容器下部の入口から５リ
ットル／分の流量で供給した。殺菌ランプを点燈し、第
一反応容器入口、第一反応容器出口及び第二反応容器出
口のガス中のトリクロロエチレン濃度を測定した。反応
が定常状態になったとき、トリクロロエチレン濃度は、
第一反応容器入口において５０４ppmであり、第一反応
容器出口において１０１ppmであり、第二反応容器出口
において１１ppmであった。トリクロロエチレンの分解
率は、９７.８％である。比較例１反応容器１台のみを使用し、トリクロロエチレン約５０
０ppmを含む空気を反応容器下部の入口から２.５リット
ル／分の流量で供給した。殺菌ランプを点燈し、反応容
器入口及び出口のガス中のトリクロロエチレン濃度を測
定した。反応が定常状態になったとき、トリクロロエチ
レン濃度は、反応容器入口において４９９ppmであり、
反応容器出口において６３ppmであった。トリクロロエ
チレンの分解率は、８７.４％である。実施例１及び比
較例１の結果を、第１表に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】実施例１及び比較例１において、トリクロ
ロエチレンを含有する空気の空間速度は等しいが、２台
の反応容器を直列に連結した実施例１の方が、１台の反
応容器のみを用いた比較例２よりもトリクロロエチレン
の分解率が高く、本発明の有機塩素化合物の光分解装置
の有効性が確認された。

【００１１】

【発明の効果】本発明装置は、コンパクトな紫外線反応
容器によって高い分解率でガス中の有機塩素化合物を分
解除去することができる。そのため、有機塩素化合物に
より汚染された地下水、土壌を経済的に浄化することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例に用いた紫外線反応容器の断面
図である。

【図２】図２は、実施例に用いた光分解装置の工程系統
図である。

【符号の説明】

１紫外線反応容器２石英管３内部照射型円筒状反応容器４殺菌ランプ５ガス入口６ガス出口７第一反応容器８第二反応容器９サンプリングポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線ランプを備えた複数個の反応容器を
配管で直列に連結し、有機塩素化合物を含有するガスを
第一の反応容器に導入して紫外線を照射し、反応ガスを
順次後続の反応容器に供給して紫外線を照射することを
特徴とする有機塩素化合物の光分解装置。