JPS60216827A - 被酸化性硫黄化合物の酸化分解処理方法 - Google Patents

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】 本発明は、被酸化性硫黄化合物と酸素とを含む気体の光
酸化分解処理方法に関するものであり、本発明の方法を
利用することにより悪臭源である被酸化性硫黄化合物を
効果的かつ経済的に分解し、悪臭を除去することができ
る。

［従来技術］ し尿処理場や下水処理場、養家斎場などで発生する悪臭
が社会問題となって（′Ｘるが、悪臭成分の主要なもの
はアンモニア、メチルアミン、トリメチルアミンなどの
窒素化合物および硫化水素、メチルメルカプタン、硫化
メチル、二硫化メチル、二硫化炭素などの硫黄含有化合
物であり、これらのほかに少量の不飽和炭化水素や不飽
和アルデヒドなどが含まれている。これらのうち、窒素
化合物は塩基性であるので酸洗浄等の方法によって除去
できるが、硫黄化合物は除去しがたく、その悪臭度は特
に大きいので１０Ｅｌｌｌｍ以下の低濃度でも激しい嫌
悪の情をもよおすことが知られている。

従来よりし尿処理場や下水処理場、養家斎場などにおい
て発生する悪臭を除去する方法として種々の技術が開発
されているが、１〜１　００００ｐｐ一程度の低濃度の
上記悪臭成分の大部分を悪臭を感じない程度に浄化する
ことはむずかしく、効率よく、しかも経済的に悪臭を除
く方法を確立することは極めて重要な社会的課題である
。

［発明の目的］ 本発明の目的は、前記の問題点を解決し、被酸化性硫黄
化合物を含む酸素含有の気体を効果的かつ経済的に光酸
化分解して脱臭する技術を提供することにある。

［発明の構成コ 本発明は、被酸化性硫黄化合物を含む酸素含有気体に、
周期表第工ａ族、第１ａ族もしくは第ｍｂ族の元素また
はアンモニア類のハロゲン化物、ハロゲン酸塩または硫
黄酸塩の単独またはそれらの混合物の存在下で、被酸化
性硫黄化合物と酸素とを含む気体に紫外線を照射するこ
とを特徴とする方法に関する。

［発明の実施態様］ 本発明で用いる周期表第１ａ族、第１Ｉａ族もしくは第
ｍｂ族の元素またはアンモニア類のハロゲン化物、ハロ
ゲン酸塩または硫黄酸塩は、紫外線照射による光分解反
応を促進する作用を果すものである。

周期表第工ａ族、第１Ｉａ族もしくは第ｎｂ族の元素と
しては、たとえば水素、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム
、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、カド
ミウムなどがあげられる。アンモニア類としては、たと
えばアンモニアがあげられる。また、それらのハロゲン
化物としては、たとえばフッ化物、塩化物、臭化物およ
びヨウ化物があげられ、ハロゲン酸塩としてはたとえば
塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩などが、硫黄酸塩とし
てはたとえば亜硫酸塩、硫酸塩、過硫酸塩などがあげら
れる。

また前記元素またはアンモニア類の酸化物、水酸化物、
炭酸塩などの無機酸塩および有機酸塩と、ハロゲンある
いはハロゲン化水素などの反応性ハロゲン化合物、ハロ
ゲン酸あるいは硫黄酸とを作用させることによって実質
的に前記の化合物を生成せしめて使用してもよい。以下
、これらの化合物または混合物を光酸化促進触媒という
。

本発明における被酸化性硫黄化合物と酸素とを含む気体
とは、被酸化性硫黄化合物を約１　ｐｐｍ以上および酸
素を約１％以上含む混合気体のことを意味し、たとえば
発酵気体、し尿処理場や下水処理場、家畜飼育場からの
悪臭空気などがあげられる。また、さらにアンモニア、
メチルアミンやジメチルアミン、トリメチルアミンなど
の含窒素炭化水素類、不飽和炭化水素類、アルコール類
、アルデヒド類などを含んでいてもよい。

本発明における被酸化性硫黄化合物とは酸素と反応しう
る硫黄化合物のことを意味し、たとえばメチルメルカプ
タン、硫化メチル、二硫化メチル、二硫化炭素などの硫
黄含有炭化水素類や硫化水素などがあげられる。とくに
本発明の特徴的効果は１　ｐｐｍ以下の極低濃度の硫黄
化合物を効果的に酸化分解できる点にあり、このことが
悪臭除去における基本をなしている。

本発明は、かかる混合気体に前記光酸化促進触媒の存在
下に紫外線を照射して被酸化性硫黄化合物を酸化分解処
理するものであり、使用する紫外線としては遠紫外線で
も近紫外線でもよい。それらの紫外線は超高圧水銀灯、
キセノン灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超低圧水銀灯の
単独使用または併用によって発生させることができる。

また放電管内に水銀のほか、第三成分を共存させて特定
の波長分布特性を有する紫外線を放射するように改良さ
れた光源を使用してもよい。

本発明の方法には遠近両紫外線を使用できるが、電力効
率の点からみて波長が２００ｎ−以上の近紫外線を使用
するのが好ましい。

すなわち、真空紫外線と称される遠紫外線は高純度の石
英管内における低圧水銀蒸気の放電励起によって発生さ
せているが、その発生効率は低く、これに対して普通級
純度の石英管あるいはバリウムなどを添加した特殊なガ
ラス管における低圧水銀蒸気の放電励起によって殺菌線
と称される波長２５４ｎ―の短波長近紫外線を比較的高
い効率で発生させうる。さらに、高圧水銀灯や超高圧水
銀灯は波長３６５ｎ−の光を主波長とする長波長近紫外
線を高い効率で放射しうるだけでなく、石英の代りにガ
ラスを使っても管壁に吸収されることなく近紫外線を取
り出しうるという利点がある。ところで、該硫黄化合物
を含有する空気などの酸素性気体に波長２００ｎｉ以上
の近紫外線を照射しても、これらの成分が光を吸収しな
いので酸化分解反応は殆んど生起しない。しかしながら
、驚ろくべきことに前記促進触媒を存在させることによ
って被酸化性硫黄化合物の酸化分解反応が生起し、それ
らに起因する悪臭などを除去しうるのである。

紫外線の照射時間は紫外線の種類、被酸化性硫黄化合物
の種類や濃度、被処理混合気体の組成などによって異な
り、それらの条件に合わせて適宜選定すればよいが、通
常１０秒間ないし５分間照射すればよい。

本発明における促進触媒の作用機構は未だ明らかではな
いが、紫外線を吸収して酸素を吸着活性化し、この活性
化酸素種が硫黄化合物と反応しているものと推定される
。これらの素反応を経て触媒の活性点が再生されるため
に、従来の方法では到底実現されえなかった極めて低濃
度の硫黄化合物が高い電力効率で酸化分解しうるものと
考えられる。

本発明の方法は特定の反応容器に被処理気体を導入して
バッチ方式または連続方式で実施してもよいし、排気管
等に設けて連続処理してもよい。

促進触媒の使用量は被酸化性硫黄化合物の組成、濃度お
よび光源の種類と電力使用量によって異なり、特別な制
限はないが、通常担体１ｇ当り０．１μモル〜１ミリモ
ルが使用される。また、その使用形態としては、促進触
媒の種類、本発明の方法の実施態様、規模などによって
種々のものが採用できる。たとえば粉状で用いることも
できるし、水その他の溶液として光源表面および（また
は）反応管壁に塗布して湿った状態で用いることもでき
る。また、塗布面、光源あるいは反応管壁土に塗布後に
乾燥し・て微粒子固体状で析出させて使用してもよい。

そのほか、石英やガラスなどの表面積の多い繊維あるい
はこれらの布に水溶液を含浸させ、そのまま、あるいは
乾燥して用いることができるほか、吸着性の大きいシリ
カゲルや活性炭に担持させて使用することもできる。さ
らに必要な成分が不足した場合には促進触媒の水溶液を
書状で散布しつつ用いることもできる。

本発明の方法により、被酸化性硫黄化合物は二酸化硫黄
、無水硫酸、−酸化炭素、水などに容易に分解される。

これらの分解生成物は中性またはアルカリ水溶液による
洗浄や塩基性固体による吸着などの通常の方法によって
容易に分解除去することができる。

つぎに本発明の方法を実施例に基づいて説明するが、本
発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜２および比較例１〜２ ヨウ化リチウムの１０−Ｈ水溶液に１ｇのガラス綿を浸
漬し、これを乾燥して１ｇ当り、０．１ミリモルのヨウ
化リチウムを担持させた促進触媒を得た。

この促進触媒１００ｇ＋ｇ（ヨウ化リチウム、１０μモ
ル）を直径４．２α、長さ１５３の円筒状＾純度石英反
応筒に入れ、各５ｐｐｍの第１表に示す被酸化性硫黄化
合物を含む空気を導入し、約１５％の真空紫外線（波長
２００　ｒｖ以下）と約１０％の長波長近紫外線（波長
３００ｎ−以上）を含む短波長近紫外線（波長２００〜
３ＧＯｎ−）から成る紫外線を放射する２０ワツトの超
低圧水銀灯を１０１の距離から室温で２分間外部照射し
、被酸化性硫黄化合物の分解率をガスクロマトグラフィ
ーで測定した。結果を第１表に示す。

なお、比較のため促進触媒を添加しなかった系について
もそれぞれ実施例１および２と同様にして紫外線を照射
した。

第　１　表 実施例３〜２６ ヨウ化リチウムに代えて第２表に示す促進触媒を用いた
ほかは実施例２と同様にしてメチルメルカプタンの分解
率を測定した。結果を第２表に示す。

第　２　表 注１：実施例１６では、暗反応の帳装置が極めて多いの
で、担持ガラス綿を１１５０（２■）に減らした。（Ｚ
ｎ１２：０．２ｉ１モル）注２：実施例２５では、炭酸
リチウム（１０μモル）とヨウ化水素（１０μモル）と
を混合して用いた。なお、炭酸リチウム単独では殆んど
活性を示さなかった。

注３：実施例２６では、水酸化リチウム（１０μモル）
とヨウ素（５μモル）とを混合して用いた。

実施例２７〜２９および比較例３〜５ ヨウ化リチウム５埒を担持したガラス綿触媒（５０ＩＩ
ｇ）および実施例１で用いた反応器と光源を用い、メチ
ルメルカプタン５１）Ｉ）−を含む空気を導入し、光源
と反応器の間にバイコールフィルターあるいはパイレッ
クスフィルターを置いてそれぞれ２２０ｒｖ＋以下およ
び２８Ｇ＋ｖ以下の波長の紫外線を除いた光を１分間照
射した。結果を第３表に示す。

第　３　表 第３表の結果から、本発明における促進触媒が２２０〜
２８０ローの短波長近紫外線および２８０ｎｇ＋以上の
長波長近紫外線によるメチルメルカプタンの酸化反応を
促進する効果を有することがわかる。

実施例３０ 実施例１で用いた反応器にヨウ化リチウム１１ｔｇを担
持したガラス綿１００■を入れた後にメチルメルカプタ
ンｌｐｐｍ＋を含有する空気を導入した。この反応器の
外側１．０１の距離から１００Ｗ高圧水銀灯の長波長近
紫外線（主波長：　３６５μｍ）を３０分間照射して４
９％の分解率を得た。なお、促進触媒無添加時の分解率
は１０％であった。

またヨウ化リチウム０．２＃Ｆを担持したガラス綿２０
■を入れ、２．０ｃｍの距離から殺菌灯の短波長近紫外
線（主波長：　２５４ｎｉ）を５分照射して５０％の分
解率を得た。なお、促進触媒無添加時の分解率は７％で
あった。

これらの結果から、この促進触媒が２５４１１の短波長
近紫外線による酸化反応を特に促進すること、および高
圧水銀灯による３６５ｎｉの長波長近紫外線による酸化
反応をも促進することがわかる。

実施例３１ 促進触媒としてヨウ化リチウム１．４μモルを含有する
１４０■の水を１４ｊｌｌＦのガラス綿に含ませたもの
を用いたほかは実施例１と同様にして紫外線を２分間照
射してメチルメルカプタンを分解し、分解率４１％を得
た。この含湿ガラス綿を乾燥して再び使用した際の分解
率は３５％であった。また、１００μモルのヨウ化リチ
ウムを含有する１、Ｏｇの水を反応容器の内側に塗布し
て乾燥後に紫外線を照射した場合の分解率は３２％であ
った。

これらの結果から、反応管壁に付着させることによって
も光分解反応が促進されることおよび水溶液状態で使用
できることがわかる。

［発明の効果］ 本発明の処理方法によるときは、２００１１ｍ以下の波
長の遠紫外線はもとより、電力効率が極めて高く経済性
に富むが被酸化性硫黄化合物を酸化分解することのでき
ない２００ｎ園を超える波長の近紫外線をも有効に利用
して、極めて低濃度の悪臭性被酸化性硫黄化合物を容易
に゛かつ高分解率で酸化分解処理することができ、悪臭
の原因の１つである被酸化性硫黄化合物を除去すること
ができる。

［産業上の利用分野］ 本発明の処理方法は発酵気体、し尿処理場や下水処理場
、養家斎場などの被酸化性硫黄化合物に起因する悪臭の
除去に特に効果的に利用ｐきる。このほか、被酸化性硫
黄化合物の放出が問題となる工場排気等にも利用できる
ので、本発明の処理方法は環境衛生上極めて意義のある
ものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　周期表第１ａ族、第１［ａ族もしくは第ｎｂ族の元
   素またはアンモニア類のハロゲン化物、ハロゲン酸塩ま
   たは硫黄酸塩の単独またはそれらの混合物の存在下で、
   被酸化性硫黄化合物と酸素とを含む気体に紫外線を照射
   することを特徴とする被酸化性硫黄化合物の酸化分解処
   理方法。