JPS6145487B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、余剰麻酔ガス中の笑気の処理方法お
よび処理装置に関するものである。

手術室に漏洩した麻酔ガスを長期間吸入するこ
とにより、手術室で働く医師、看護婦らに健康障
害が起こることが明らかにされている。そのた
め、米国National Institute for Occupational
Safety and Health（NIOSH）は手術室内の漏洩
麻酔ガス濃度を笑気25ppm、ハロセン0.5ppm以
下に抑えるように勧告している。このような情勢
から、最近、手術室の麻酔ガス汚染対策が注目さ
れるようになり、余剰麻酔ガスの排出装置を設置
する病院も少しづつ現われ始めた。この排出装置
は患者の呼気である余剰麻酔ガスをポンプで吸引
し、そのまま屋外へ排出する装置である。この排
出装置の使用は、手術室内の麻酔ガス濃度を低下
させるのには確かに有効であるが、他方、麻酔ガ
ス汚染を病院周辺地域へ拡散し、二次公害となる
恐れがある。したがつて、排出装置を用いて余剰
麻酔ガスを排出する際には、そのまま排出するの
ではなく、その中に含まれている麻酔ガスをでき
る限り除去または無害化する必要がある。手術室
で主として使用されている麻酔ガスは笑気（亜酸
化窒素、N₂O）とハロセン（１，１，１―トリフ
ロロ―２―ブロモ―２―クロロエタン）である。
ハロセンなど笑気以外の麻酔ガスは活性炭に良く
吸着されるので、余剰麻酔ガス排出装置に活性炭
キヤニスターを組み込むことによつて、比較的容
易に吸着除去することが可能である。それに対
し、笑気については現在、適当な実用的な除去方
法が知られていない。そのため、余剰麻酔ガス中
の笑気についてはそのまま屋外に排出せざるを得
ないのが現状である。

余剰麻酔ガス中には、笑気が少なくとも10容量
％以上含有されており、通常は30〜80容量％もの
高濃度で含まれ、その他は酸素、窒素である。本
発明者らは、かかる余剰麻酔ガス中の笑気を無毒
化するために触媒による分解を検討した。触媒と
しては、活性が高く、低い温度で笑気を窒素と酸
素に分解し、かつ長期間の使用に耐え、さらに使
用後において容易に再賦活できるものであること
が要求される。本発明者らは、かかる特性を有す
る触媒を探索した。

その結果、鉄族金属と希土類元素の酸化物の混
合物を主成分とする触媒が、触媒活性が高く、か
つ長期間の使用に耐え、さらにまた使用後の触媒
は水素により容易に再賦活できることを見い出
し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、(1)
余剰麻酔ガス中の笑気を、鉄族金属に希土類元素
の酸化物を混合してなる触媒の存在下、150〜550
℃の温度で接触させ、笑気を窒素と酸素とに分解
することを特徴とする余剰麻酔ガス中の笑気の処
理方法および(2)鉄族金属に希土類元素の酸化物を
混合してなる触媒が充填された、笑気を150〜550
℃で窒素と酸素に分解するための反応器からなる
余剰麻酔ガス中の笑気の処理装置である。

さらに本発明者らは、鉄族金属と希土類元素の
酸化物の混合物に白金族金属のひとつをさらに添
加して得られる触媒が、触媒活性が高く、二酸化
窒素、一酸窒素の副生量が少なく、かつ長期間の
使用に耐え、さらにまた、使用後の触媒は水素に
より容易に再賦活され、笑気の分解触媒として最
適であることを見い出した。

本発明において用いられる触媒成分の基質は鉄
族金属たとえばニツケル、コバルト、鉄である。
この基質金属に希土類元素の酸化物、たとえばラ
ンタン、セリウム、プラセオジウムまたはサマリ
ウムの酸化物を組み合せる。その混合割合は鉄族
金属１にたいして希土類元素の酸化物が0.1〜20
（重量比）、さらに好ましくは0.5〜10の範囲にあ
ることが好ましい。混合割合が0.1以下であると
二酸化窒素、一酸化窒素の副生量が多くなる傾向
があり、また、耐熱性にも乏しくなる。一方、混
合割合が20以上であると触媒活性が低下する傾向
にある。また、鉄族金属と希土類元素の酸化物の
混合物に添加される白金族金属としては、たとえ
ば、ロジウム、ルテニウム、白金、パラジウム等
が挙げられ、これらのうち少なくともひとつが添
加される。かかる白金族金属の添加割合は鉄族金
属と希土類元素の酸化物の混合物における鉄族金
属１にたいし0.001〜0.1（さらに好ましくは0.005
〜0.05）の範囲にあることが望ましい。この範囲
内にあると、高い触媒活性が得られる。本発明に
おいて、触媒は上述のごとき、種々の鉄族金属、
希土類元素の酸化物のなかで任意のものが選択さ
れて組み合わされたもの、さらに好ましくはこれ
に上記の白金族金属の任意のものが組み合わされ
たものが用いられるが、なかでも、ニツケル、酸
化ランタンおよびロジウムの組み合わせが好まし
い。

本発明において触媒としては上記鉄族金属と希
土類元素の酸化物の混合物、またさらにこれに白
金族金属を加えた混合物をそのまゝ成型したも
の、または担体に担持させたものが用いられる。
担体としては、アルミナ、シリカ、チタニア等が
あげられる。本発明において用いられる触媒は、
公知の方法によつて製造されるが、鉄族金属およ
び希土類元素の酸化物からなる混合物にさらに白
金族金属を添加する場合を例にとると、鉄族金
属、希土類元素および白金族金属の硼酸塩もしく
は塩化物の水溶液を乾燥（担体を使用する場合に
は上記水溶液を含浸させた後乾燥）したのち、ア
ンモニア処理、熱分解、水素還元及び熱処理を行
うことにより製造することができる。この場合、
含浸、乾燥、アンモニア処理、熱分解、水素還元
及び熱処理の一連の操作を、鉄族金属、希土類元
素及び白金族金属について別個に任意の順序で、
あるいはその２種以上を組み合わせておこなうこ
とができる。

本発明において、余剰麻酔ガスは150〜550℃で
0.2秒以上触媒に接触させることが必要である。
150℃以下でか、笑気を窒素と酸素に十分分解す
ることが困難であり、また、550℃以上の高温を
病院等の施設で採用することは安全上からも好ま
しくない。

次に、本発明の処理装置について説明する。第
１図は本発明の処理装置の概略を示すものであ
る。麻酔器のポツプ・オブ・バルブより排出され
る余剰麻酔ガスは余剰麻酔ガス排出装置によつて
空気とともに吸引される。この余剰麻酔ガスと空
気の混合気体が150〜550℃に加熱された反応器１
に導入され、その中に含まれる笑気が窒素と酸素
に分解される。

本発明の装置に用いられる反応器は、反応器の
使用温度に耐える材質で作られ、前記の触媒が充
填される気体と触媒との接触時間が0.2秒以上で
あるように適宜形状、大きさ等が選択されて製作
される。特に、粒状の担体に担持された触媒をス
テンレス管等に充填した反応器が好ましく使用で
きる。また、本発明の処理装置においては、第１
図に示すように、反応器の前部に反応器に入る気
体をあらかじめ加熱するために予熱器３を置くこ
とができる。さらにまた、本発明の処理装置にお
いては、第１図に示すように、エネルギーを有効
に利用するため、反応器から排出される高温の気
体と反応器に導入される気体との間で熱交換でき
るように熱交換器４を置くことができる。さらに
また、本発明の処理装置においては、反応器から
排出される高温の気体を空気によつて希釈し、冷
却するようにブロワー２を置くことができる。

また、本発明においては、ハロセンに被毒され
にくい触媒を使用しているものの、ハロセンによ
る触媒の劣化を防ぐため、余剰麻酔ガス排出装置
にハロセンを吸着除去するための活性炭キヤニス
ターを組み込み、本発明の処理装置に導入される
気体に含まれるハロセンをできる限り少なくする
ことが望ましい。

以下、実施例により本発明を説明する。

実施例 １ 合成シリカ粉末（富士デヴイソン社製シリカ
204）に、ニツケルとしてシリカにたいし21重量
％、酸化ランタンとしてシリカにたいし59重量％
になるように硝酸ニツケルと硝酸ランタンの混合
水溶液を含浸させ、これを練つて球状に成型後乾
燥させ、続いて20℃に保つた。10％アンモニア水
の飽和蒸気中に30分間晒した。このものを空気中
400℃まで加熱して、塩を分解して酸化物とし、
さらに、これを水素気流中で常温から450℃まで
昇温して、酸化ニツケルが還元金属状態になるま
で還元したのち、さらに450℃で１時間保ち、こ
のようにしてシリカに対してニツケルが21重量
％、酸化ランタンが59重量％担持された触媒を得
た。この触媒を内径1.5cmのステンレス管に長さ
10cmに充填し、反応器とした。この反応器を電気
炉に入れて380℃に加熱し、余剰麻酔ガスの一組
成である笑気と酸素の混合気体（笑気：酸素＝
50：50容量％）を予熱器で380℃に加熱したの
ち、50ml／minで反応器の入口より通じた。反応
器の出口からでてきた気体を採取し、ガスクロマ
トグラフイーで笑気ガスを測定したところ、笑気
ガスの分解率は100％であつた。また、このとき
反応器の出口からでてきた気体に含まれる二酸化
窒素、一酸化窒素の合計の濃度は8ppmであつ
た。この条件で、18日間連続運転をおこなつたの
ち、笑気ガスの分解率を調べたところ99.2％であ
り、触媒活性は殆んど変化していなかつた。さら
に30日間運転することにより、笑気ガスの分解率
は94.8％となつたが、この触媒を、同じ反応器中
で水素気流中、400℃で１時間処理することによ
り、笑気ガスの分解率は再び100％となつた。

実施例 ２ 球型のアルミナ担体（住友化学製活性アルミ
ナ）に、コバルトとして担体にたいし10重量％、
酸化セリウムとして担体にたいして30重量％にな
るように硝酸コバルトと硝酸セリウムの混合水溶
液を含浸させ、のち、実施例１と同様の操作によ
り触媒を調製することにより担体にたいしコバル
トが10重量％、酸化セリウム30重量％担持された
触媒を得た。この触媒を実施例１と同様にステン
レス管に充填して反応器とし、この反応器を420
℃に加熱し、実施例１と同じ笑気と酸素の混合気
体を予熱器で420℃に加熱し、実施例１と同様に
反応器の入口より通じた。このとき、笑気ガスの
分解率は100％であり、また反応器の出口からで
てきた気体に含まれる二酸化窒素、一酸化窒素の
合計の濃度は11ppmであつた。この条件で45日
間連続運転をおこなつたが、笑気ガスの分解率は
わずかに7.2％低下しているのみで、92.8％であ
つた。

実施例 ３ 実施例２と同様の担体に8.2重量％のニツケ
ル、12重量％の酸化ランタンおよび0.1重量％の
ロジウムを担持する触媒を用い、実施例１と同様
にステンレス管に充填して反応器とし、この反応
器を330℃に加熱し、実施例１と同じ笑気と酸素
の混合気体を予熱器で330℃に加熱し、実施例１
と同様に反応器の入口より通じた。このときの笑
気ガスの分解率は100％または反応器の出口から
でてきた気体に含まれる二酸化窒素、一酸窒素の
合計の濃度は3ppm以下であつた。この条件で32
日間連続運転をおこなつたところ、笑気ガスの分
解率は91.2％となつた。この触媒を実施例１と同
様の操作により水素で処理したところ笑気ガスの
分解率は100％となつた。

実施例 ４ 実施例１と同様の操作により合成シリカ粉末に
たいしコバルトが15重量％、酸化ランタンが42重
量％およびパラジウムが0.2重量％担持された触
媒を得た。この触媒を実施例１と同様にステンレ
ス管に充填して反応器とし、この反応器を280℃
に加熱し、実施例１と同じ笑気と酸素の混合気体
を予熱器で280℃に加熱し、実施例１と同様に反
応器の入口より通じた。このときの笑気の分解率
は97.5％であつた。28日間連続運転をおこなつた
が、笑気ガスの分解率はわずかに2.0％低下して
いるのみで、95.5％であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、余剰麻酔ガス中の笑気の処理装置の
概略図であり、 １…反応器、２…ブロアー、３…予熱器、４…
熱交換器を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 余剰麻酔ガス中の笑気を鉄族金属に希土類元
   素の酸化物を混合してなる触媒の存在下、150〜
   550℃の温度で接触させ、笑気を窒素と酸素とに
   分解することを特徴とする余剰麻酔ガス中の笑気
   の処理方法。 ２ 該触媒は、さらに白金族金属の少なくともひ
   とつを添加してなる触媒である特許請求の範囲第
   １項記載の余剰麻酔ガスの笑気の処理方法。 ３ 該触媒は、ニツケル、酸化ランタンおよびロ
   ジウムからなる触媒である特許請求の範囲第２項
   の余剰麻酔ガスの笑気の処理方法。 ４ 鉄族金属に希土類元素の酸化物を混合してな
   る触媒が充填された、笑気を150〜550℃で窒素と
   酸素に分解するための反応器からなる余剰麻酔ガ
   ス中の笑気の処理装置。 ５ 該触媒は、さらに白金族金属の少なくともひ
   とつを添加してなる触媒である特許請求の範囲第
   ４項記載の余剰麻酔ガス中の笑気の処理装置。 ６ 該触媒は、ニツケル、酸化ランタンおよびロ
   ジウムからなる触媒である特許請求の範囲第５項
   記載の余剰麻酔ガス中の笑気の処理装置。