JPS6120329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオゾン含有ガス中のオゾンを効率よく
除去する方法に関する。 強力な酸化力を有するオゾンは上水の浄化、殺
菌、工場排水の処理、下水処理、排煙脱硝、各種
の悪臭除去などに幅広く利用されている。 一般にオゾンは空気あるいは酸素を原料として
簡単な操作で製造されること、水中のフエノー
ル、シアンなど、さらには大気中の悪臭成分であ
る硫化水素、メルカプタン類など、あるいは排煙
中の窒素酸化物などとの反応性に富むことなどを
考慮すれば、今後各分野でのオゾン利用はさらに
増加することが明らかである。 通常オゾンが関与するシステムでは酸化反応を
完全に行なわせるために過剰のオゾンを使用しな
ければならない。その結果、未反応のオゾンが排
出される。 周知のごとくオゾンは大気汚染、いわゆるオキ
シダント生成物質であり人体に及ぼす悪影響はも
ちろん、農作物においては葉緑素の破壊、同化作
用の抑制などによる被害も大きく、二次公害防止
の面からこの余剰オゾンを除去しなければならな
い。このため、高性能かつ経済的な排オゾン処理
方法の早期開発が切望され、今日までに活性炭
法、熱分解法、薬液吸収法などが提案されてい
る。熱分解法は重油、軽油などのバーナーにより
オゾンを熱分解する方法であり、300〜400℃の分
解炉へオゾン含有ガスを導入してオゾンを分解す
る方法である。通常、ガス中のオゾン濃度は小さ
く、したがつてこの方法では大量の空気を加温し
なければならず経済的ではない。 薬液吸収法は第１鉄塩、亜硫酸ソーダ、チオ硫
酸ソーダなどの還元剤水溶液、または苛性ソーダ
などのアルカリ水溶液にオゾン含有ガスを導入し
てオゾンを吸収する方法である。この方法では、
薬品の補充、オゾンの吸収に伴なう薬液組成の変
化によつて吸収能が低下すること、ガス中のオゾ
ン濃度の変化に対応できないこと（オゾン含有ガ
スの負荷変動に対する追従性が悪い）、排液処理
などが問題である。活性炭法は粒状活性炭層へオ
ゾン含有ガスを導入して、活性炭表面で酸素に分
解する方法である。この方法はオゾン含有ガスの
負荷変動に対する追従性に優れ、しかも常温にお
いて極めて低濃度のオゾンをも分解除去し得るな
どの長所を有するが、活性炭層の通気圧損失が大
きい、活性炭が酸化されて消失するのでそれを補
充する必要があるなどの短所がある。 活性炭によるオゾンの分解機構は複雑であるが
一応活性炭の(1)オゾン吸着作用（狭義）、(2)オゾ
ン分解触媒作用、(3)オゾンが分解してできた酸素
原子と活性炭との化学反応（燃焼）の三つの作用
に大別される。従来から活性炭によるオゾン処理
では、活性炭1gr.に対して約5gr.のオゾンを処理
できるとされていたが、上述のごとき３つの作用
が複雑に絡み合つているうえに活性炭とオゾンと
の接触条件がこれらの作用に大きく影響するの
で、一概にそれらの作用の量論関係で活性炭のオ
ゾン分解機構を説明し得ない。 本発明者らは、特に常温における化学現象に着
目し、研究をおこなつたところ、常温のような比
較的低温においてはオゾンの活性炭への吸着作用
がオゾン分解活性および活性炭寿命に最も大きく
関与していることを知見した。すなわち比較的低
温においては触媒作用と並行してかなりの割合で
オゾンが活性炭に吸着される。この吸着されたオ
ゾンが速やかに分解して脱離すれば活性点がつぶ
されることなく、従つて失活することはないが、
オゾンの強い酸化力のために、活性炭表面にＣ_n
Ｏ_o（ｍ／ｎ：１〜２）なる炭素と酸素の複合体
が形成され、これが脱離せず徐々に活性炭表面に
蓄積し、活性点を覆うためにオゾン分解活性が低
下することがわかつた。本発明者らは、このよう
な新知見を基にして、更に研究をした結果、水溶
性マンガン化合物およびアルカリ金属および／ま
たはアルカリ土類金属のうち１種または２種以上
の双方を担持せしめた組成物を用いるとその表面
でガス中のオゾンが極めて効果的に分解されるこ
と、さらに高い分解性能を与え、しかも活性炭の
寿命が従来の活性炭のそれの３〜４倍に増大する
ことを知見した。これらの新知見に基づいて本発
明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は(1) 水溶性マンガン化合物
および(2) アルカリ金属および／またはアルカリ
土類金属の１種または２種以上の双方を、水溶性
マンガン化合物を焼成することなく、活性炭に担
持せしめた組成物にオゾン含有ガスを接触させる
ことを特徴とするオゾンの除去方法である。 本発明で用いられる活性炭は木炭、コークス、
ヤシガヤなどを原料として通常の方法により賦活
されたものであれば、如何なるものでもよく、そ
の比表面積は、約700〜2000m²／grのものが好ま
しい。 その形状は粒状、破砕状など如何なるものでも
よい。特にヤシガラを原料とした破砕状の活性炭
が好ましい。 ここで水溶性マンガン化合物とは、水に対する
溶解度が水100gr.に対して約1gr.（常温）以上の
ものを言い、たとえばマンガンの塩化物、硫酸
塩、硝酸塩、酢酸塩、チオシアン酸塩などのマン
ガン塩、たとえばマンガン酸カリウム、マンガン
酸ナトリウム、マンガン酸バリウムなどのマンガ
ン酸塩、たとえば過マンガン酸亜鉛、過マンガン
酸アンモニウム、過マンガン酸カドミウム、過マ
ンガン酸カリウム、過マンガン酸カルシウム、過
マンガン酸ストロンチウム、過マンガン酸ナトリ
ウム、過マンガン酸バリウム、過マンガン酸リチ
ウム、過マンガン酸ルビジウムなどの過マンガン
酸塩などがあげられる。水溶性マンガン化合物を
担持させる手段は如何なるものでもよく、たとえ
ば水溶性マンガン化合物を水に溶解した後、この
溶液を活性炭に含浸または散布する手段などがあ
げられる。 前記水溶性マンガン化合物は焼成することなく
活性炭に担持せしめられる。ここで、焼成とは、
たとえば窒素、炭酸ガス、ヘリウムなどの不活性
ガス気流下で約100〜500℃でおこなうもので、こ
の操作によつて活性炭に担持された水溶性マンガ
ン化合物の一部または全部が活性酸化マンガンに
なることを言う。ししたがつて、実質的に前記の
ような化学変化がおこらないような条件下で水溶
性マンガン化合物を担持した活性炭を乾燥するこ
とは差しつかえない。 水溶性マンガン化合物の担持量は、Mnとして
約0.1〜10重量％、特に約0.5〜５重量％が好まし
い。 アルカリ金属を担持させる場合は、たとえば、
ナトリウム、カリウムなどの水酸化物や硝酸塩な
どを水に溶解した後、この溶液を活性炭に含浸せ
しめ、乾燥すればよい。アルカリ土類金属を担持
させる場合は、たとえばカルシウム、ストロンチ
ウム、バリウム、ラジウムなどの塩化物、臭化
物、沃化物もしくは硝酸塩を水に溶解した後、前
記の水溶性マンガン化合物を担持させる手段に準
じて活性炭に担持させる。前記元素の炭酸塩、硝
酸塩、弗化物またはリン酸塩を用いる場合は、活
性炭原料中にこれらの化合物を配合することによ
つて担持される。担持量は、アルカリ金属およ
び／またはアルカリ土類金属元素の量をＭとし、
マンガン化合物の量をMnとすると、MnとＭの和
が約10重量％をこえないようにすることが好まし
い。 このようにして製造された活性炭にオゾン含有
ガスを接触させる。オゾン含有ガス中のオゾン含
有量は如何なる濃度のものでもよいが、特に約
1ppm〜10000ppmが好ましい。オゾンの他に有
機ガスが含まれていても差しつかえない。接触温
度はできるだけ低いことが好ましく、特に約０〜
60℃が好ましい。接触時間は通常１／10〜20秒程
度、特に１／５〜10秒程度が好ましい。ガスを活
性炭に接触させる場合、たとえば固定床、移動床
または流動床、スラリー方式、バツチ式の接触撹
拌法などの公知の手段によりおこなわれる。 本発明で用いられる組成物は従来のものに比べ
て高活性で、しかも長寿命であるため、その使用
量は１／３〜１／４程度でよい。したがつて、本
発明によれば組成物の充填塔は小型化されるので
充填層の通気抵抗は小さくなる。このため、装置
の建設費の低減や運転費の縮小などが可能で経済
的に極めて有利な方法である。 以下に実施例ならびに比較例をあげ、本発明を
具体的に説明する。 比較例 １ BET表面積1050m²／ｇ、粒度９〜14メツシユ
の破砕状ヤシガラ活性炭に３重量％の硝酸マンガ
ン水溶液を散布して110℃の電気乾燥機で約１時
間の乾燥をおこなつてMnとして１重量％を含む
活性炭を製造した。このようにして得られた硝酸
マンガン担持活性炭を使用してオゾン分解の活性
試験を以下の条件で行ない第１表に示す結果を得
た。 触媒層：0.65cmφ×4.5cm（容積0.5ml） 反応温度：25℃ 全ガス流量：1.0／min ガス組成：オゾン80ppmを含有する相対湿度 50％の空気 実施例 １ BET表面積1050m²／ｇ、粒度９〜14メツシユ
の破砕状ヤシガラ活性炭に３重量％の酢酸マンガ
ンおよび１重量％の塩化マグネシウムを含む水溶
液を散布して110℃の電気乾燥機で約１時間の乾
燥をおこないMnとして0.7重量％、Mgとして0.2
重量％を含む活性炭を製造した。このようにして
得られたマンガンおよびマグネシウムを担持した
活性炭を使用してオゾン分解の活性試験を実施例
１と同様に行ない第１表に示す結果を得た。 比較例 ２ BET表面積1050m²／ｇ、粒度９〜14メツシユ
の破砕状ヤシガラ活性炭を110℃の窒素雰囲気中
で約１時間乾燥した後、オゾン分解の活性試験を
実施例１と同様に行ない第１表に示す結果を得
た。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水溶性マンガン化合物および(2) アルカリ金
   属および／またはアルカリ土類金属の１種または
   ２種以上の双方を、水溶性マンガン化合物は焼成
   することなく、活性炭に但持せしめた組成物にオ
   ゾン含有ガスを接触させることを特徴とするオゾ
   ンの除去方法。