TW495372B - Adsorbent for dioxins - Google Patents

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A7 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 ，消 費 合 -作 社 印 製 B7 五、發明說明（1 ) 本發月係有關-種戴奥辛類（該詞意指平成U年法 105號「戴奥辛類對策特別處置法」第2條規定之「戴 辛類」’表示「聚氣化苯并咲喃、聚氣化笨并·對-戴奥辛、 共平面多氣聯苯」之總稱，以下亦同）之吸著材料。詳言之， 本發：係有關一種可有效率地吸著垃圾或廢棄物等燃燒設 備排氣中之不完全燃燒成分（其中包含褐色之黑色油狀 物，亦即焦油成分，以下稱「焦油成分」）之吸著材料。 望知枯術 工業廢棄物或一般家庭垃圾等之燃燒處理所用之燃燒 ”又備所產生之排氣中含有戴奥辛類。其中，該戴奥辛類已 头會引起皮膚或内臟損害，或產生畸形或具致癌性，為劇 毒物質。尤其，狹義之戴奥辛類之2,3,7,8_四氣聯苯_對_ 戴奥辛可謂為人類目前所得者最具毒性物質之一。其他戴 奥辛亦對人體有害，且多氣聯苯（pCB)之毒性已被提出， 其中共平面PCB在PCB類中具有特強毒性之平面結構。 近年來’已指出此類高毒性戴奥辛類之污染問題。尤 其’已發現有些戴奥辛因垃圾燃燒所產生，形成嚴重問題。 亦即’依據垃圾焚化場之運轉條件，由於燃燒垃圾而產生 戴奥辛類，生成之戴奥辛類混入垃圾焚化場所排出之飛 灰’隨垃圾焚化場排氣而自煙齒排出，而發生垃圾焚化場 周圍之土壤污染問題。 鑒於上述實情，期望開發一種可自排氣中吸著戴奥辛 類而予以去除之吸著材料。 解決問題之方法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 312291 I----^-----------------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 495372 A7 五、發明說明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 迄今，作為吸著及捕捉戴奥辛類之吸著材料已知有活 性碳。然而，自垃圾焚化場排氣伴隨之戴奥辛類不僅存在 於排氣中含有之大量焦油成分中，而且當含有大量焦油成 刀時活陡碳不僅無法充分移除焦油本身，而且活性碳表 面由於附著有焦油成分而堵塞細孔，結果成為戴奥辛類除 去能力降低之原因。尤其，對共平面_pCB而言，焦油成分 會顯著降低其除去能力。因此期望開發出一種不受焦油成 分含量之影響而具有安定去除能力之吸著材料。 又為了防止戴奥辛類再合成，較好在通過特別容易 引起戴奥辛再合成之約3 0〇l左右溫度之溫度區域之前， 先除去造成再合成原因之物質·芳族碳化氫或氣等物質，因 而更期望可在400。(：以上高溫使用之吸著材料。然而，活 性碳在南溫有爆炸危險而難以在高溫使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 〆鑒於上述實情，本發明人等致力於開發可充分去除排 氣中戴奥辛類之吸著材料所進行之研究結果發現，特定之 無機吸著材料可吸著排氣中所含之焦油成分及其中所含之 戴奥辛類，且係一種即使棑氣中含有大量焦油成分亦可自 排氣中充分去除戴奥辛類，同時可在高溫使用之可充分去 除高溫戴奥辛類之吸著材料。因而完成本發明。 解決問|之手殺 亦即，本發明之特徵為包含至少一種選自活性氧化 鋁鋁型彿石、鈣型沸石及氧化矽之材料所構成之戴奥辛 類吸著材料。 各有本發明吸著材料欲去除之戴奥辛類之流體代表例 ^張尺度適用^^準（CNS)A4規格⑽χ挪公& 2 495372 A7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 為由垃圾焚化場所排出之排氣。此外，含有戴奥辛類之氣 體、含有戴奥辛類之液體如工廠排放廢水均可利用本發明 ^吸著材料予以去除戴奥辛類。尤其，對含有大量焦油成 分之排氣、焦油成分量不定之排氣及高溫排氣等情形，更 可充分發揮本發明之效果。 本發明之吸著材料包含有活性氧化鋁、鋁型沸石、鈣 型沸石及氧化石夕，可以一種單獨使用，亦可合併兩種以上 使用。 本發明中氧化鋁雖為氧化鋁之總稱，但本發明中係使 用活性氧化鋁。本文中活性氣化鋁係指對焦油成分具有吸 附能力之氧化鋁，為無機之多孔材料之一，可例舉如了、 刀、0 ' X、/C、Θ、<5型之氧化鋁等。該活性氧化鋁可 由使用鋁鹽經加水分解、或鹼性鹽（鋁酸鈉）以酸中和、或 酸性鹽（氣化鋁）以鹼中和，而獲得如勃姆石凝膠等之氫氧 化鋁沉澱物，再經乾燥、熱處理而得低結晶性之氧化鋁。 活性氧化鋁之種類、形狀等並無特別限制，可使用一般商 業上獲得者。又，亦可使用含有氧化矽之氧化鋁。 經濟部智慧財產局員工.¾費合作社印製 B曰

再者，本發明所用之沸石一般為水合鋁矽酸鹽，且較 好使用人工沸石而不使用天然沸石或合成沸石。該人工沸 石係以煤灰為原料所合成之沸石，其與合成沸石之區別在 於合成沸石係由具有某種程度以上純度之原料（矽酸、氫氧 化铭等）所製得。因此，此人工濟石含有未完全形成海石之 中間生成物及未燃燒之碳成分，其沸石之純度（含有沸石結 比）介於合成沸石與天然沸石之間。據此，該人工沸石具 312291 " 495372 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 有不同於合成沸石及天然沸石之特— 性碳般之吸附能力及離子交換妒，疋特徵，例如具有如活 薄石之陽離子交換能力約為天“。又’人工 前述人工沸石之製法並無特別限 /。 法、乾式法等方法獲得。該人 可利用濕式 如，使粒徑小之飛灰與2.5至35=:由飛灰製得。例 溶液在約Μ反應…小時=濃度之嚴氧化卸水 而仔卸型人工濟石。再者’亦可於鐵化合物(確酸鐵、氣化 :二或：鹽水溶液中，進行斜離子與鐵離子或與銘離子之 離子=換，而分別獲得鐵型及銘型之人工海石。此時，前 述之灰飛較好為煤炭或紙裝燃燒而#，但亦可使用由一般 廢棄物或工業廢棄物燃燒所得者。 再者，本發明中之氧化矽一詞雖意指二氧化矽之热 稱’但本發明中，該氧化石夕特別舉例如非晶型石夕酸及石夕凝 黟。石夕凝膠係以Sl〇2.nH2〇之組成式表示，包括天然或 合成品兩種，任一種均可用於本發明。又，該等氧化矽種 類並無特別限制且一般可使用商業購得者。 如上所述，本發明中，關於活性氧化鋁、鐵型沸石、 鋁型沸石、鉀型沸石及氧化矽之種類及粒度等並無特別限 制，且使用方法亦無特別限制。此外，可獲得相同效果之 其他材料可例舉如酸性白土、磷灰石等。 此處，說明本發明吸著材料之使用方法，例如，使用 大型焚化爐之例中，可使用粉末狀吸附材料，此時可採用 吹入該粉末狀吸附材料及藉集塵裝置回收吸著材料之方

I 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 312291 495372 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員. 工 •消 費 合 •作 社 印 製 312291 A7 五、發明說明（5 , 法。又，處理小型批次式塑料焚化爐之燃燒不安定之焚化 爐排氣時，可採用之方法為使排氣通過粒狀材料、或通過 成薄膜狀成型品之氧化鋁纖維、氧化矽纖維等，或通過以 該等填充之管柱之方法。 又本發明之吸耆材料由於在南溫如約800°C之高溫 時亦可使用，因此將本發明之吸著材料成型為蜂巢狀而填 充於二次燃燒室中，藉由間歇性燃燒操作，在不燃燒時自 排氣中捕捉未燃物，而在燃燒運轉時將累積之未燃物分 解，因此可長期間運作而無須替換吸著材料。 再者，本發明之吸著材料除了前述必要成分以外，在 不損及本發明效果之下，可含有其他成分。例如，可添加 妈化合物。亦即，燃燒垃圾中含大量氣乙烯而使排氣中氣 化氫濃度變高時，可併用作為中和劑之熟石灰等之鈣化合 物’藉此可除去排氣中之戴奥辛類至更低濃度。 又’本發明之吸著材料藉由與含戴奥辛類之流體接 觸，藉吸著流體中乏戴奥辛類而自流體中除去。本發明吸 著材料與含戴奥辛類之流體接觸之方法並無特別限制。例 如’可使用本發明之吸著材料填充於管柱中，使含戴奥辛 類之流體通過該管柱之方法。 本文中，藉由處理排氣之場合加以說明。本發明之吸 著材料可在排氣溫度為9〇〇。(：以下之範圍使用。然而，排 氣溫度為300。(：左右時，可能發生戴奥辛類再合成，因此 較好使用l〇〇°C至250°C之低溫範圍或400°C至900°C之高 溫範圍，更好為150°C至180°C之低溫範圍或500°C至6“ 中咖家標準（CNS)A4規格⑽x 297公愛 — — — — — —--^ — I-----^ 01-------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 ..... B7 五、發明說明（6 ) ' 〜-- °C之高溫範圍。 再者，說明本發明吸著材料之使用方法。本發明之吸 著材料可擔持在適當載體上使用。例如，將玻璃纖維、氣 化矽纖維或鐵福隆纖維等纖維材料與本發明之吸著材料一 起形成過濾器，或使該吸著材料擔持在陶瓷製造之蜂巢體 上之方法使用。例如使含戴奥辛類之排氣通過該過濾器或 蜂巢體之方法。此時擔持方法並無特別限定。例如，將其 浸潰於溶解或分散有本發明吸著材料之溶液後再經乾燥之 方法。 發明效果 如上所述，本發明之吸著材料與習知吸著材料例如活 性碳等相比較，可更有效率地吸著戴奥辛類並予以去除。 尤其，對於含有大量焦油成分之排氣、焦油成分含量不定 之排氣、或排氣為400。(3以上之高溫時，可充分發揮本發 明之效果。亦即，習知活性碳等之吸著材料由於焦油成分 阻塞表面細孔而無法發揮吸著能力之缺點，藉由本發明之 吸著材料，該等情況下可移除大量之焦油成分，結果，無 論是否含於焦油成分中，均可確實地除去排氣中之戴奥辛 類。又，不僅可除去共平面之PCB，其他PCB亦同樣可去 除。 通常’焦油成分大多在不完全燃燒而使一氧化碳濃度 變尚之場合排出。尤其，一氧化碳濃度超過150 ppm時焦 油成分量多’藉由習知吸附材料無法充分移除焦油成分， 但使用本發明之吸著材料時，在一氧化碳濃度超過1 50 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 6 312291 — — — — — — — — — — — I I I I — I ^ « — — — — — — I— I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 495372 經濟部智慧財產局I.工消費合作社印製

五、發明說明（7 ) ppm時亦可充分去除焦油成分。再者，無關焦油成分量之 多募，可充分去除戴奥辛類，因此對排氣中焦油成分量不 定之情況’戴奥辛類之除去率亦穩定。據此，本發明之吸 著材料可使用在小型批次塑料焚化爐處理燃燒不安定之焚 化爐排氣。 又，由於本發明吸著材料之焦油成分除去容量大，即 使排氣未進行前處理，亦可穩定地去除戴奥辛類。又，本 發明之吸著材料填充於管柱而使排氣通過時，吸著材料壽 命意外地長。 據此’本發明之吸著材料可使用在棑氣溫度在4〇〇t： 以上之場合’且可確實除去排氣中之戴奥辛類。又，由於 自低溫至高溫可恆定地充分去除，而對排氣溫度不定之溫 度變化仍可穩定地除去，因此易於管理排氣溫度。又，對 冷部塔前後排氣溫度各異之兩端，可同時使用本發明之吸 著材料，不僅可確實地除去低沸點焦油成分，亦可確實地 除去高沸點焦油成分。

再者本發明之吸著材料具耐熱性，可加熱至7QQ〇C 至900 C，因此可利用加熱處理之分解反應及脫氣反應使 吸者材料再生。 實施例 以下本發明藉實施例具體加以說明，但其僅為例示， 而不能用以限制本發明之範圍。 實施例1 將平均粒徑5毫米之粒狀r型氧化鋁填充於管柱中， 4^^372 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（8 ) 自批-人小型焚化爐將溫度160°c之排氣以空間速度（亦即 SV值，SV=氣體流量m3/h+吸著材料容量m3而求得）1〇〇〇〇 通過前述管柱。依據「JIS K-0311『排氣中戴奥辛類及共 平面PCB之測疋法』」’測定處理前後之戴奥辛類含量，並 求出戴奥辛類去除率。 排氣中C〇量為60 ppm時，去除率為88%，CO量為 540 ppm時，去除率為89%。 實施例2 除了將粒狀r型氧化鋁改用粒狀酸性白土 50重量〇/〇 及粒狀磷灰石50重量％之混合物外，其餘如實施例1同樣 進行，並求得戴奥辛類之去除率。 排亂中co量為60 ppm時，去除率為85%，c〇量為 540 ppm時，去除率為82%。 … 實施例 3 除了將粒狀r型氧化銘改用粒狀鐵型人工濟石外，其 餘如實施例1同樣進行，並求得戴奥辛類之去除率。“ 排氣中CO量為60 ppm時，去除率為89%，⑺ 540 ppm時，去除率為86%。 一 比較例1 除了將粒狀7型氧化鋁改用粒狀活性碳外，其餘如 施例1同樣進行，並求得戴奥辛類之去除率。’、' 實 排氣中CO量為60 ppm時，去除率為9〇%，c 540 ppm時，去除率為74%。 為 比較例2 表紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮 312291 -------L-------------訂-----------^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員·工消費合作社印製 495372 A7 -----B7 _____ 五、發明說明（9 ) 除了將粒狀r型氧化鋁改用粒狀α型氧化鋁以外，其 餘如實施例1同樣進行，並求得戴奥辛類之去除率。 排氣中C0量為60 ppm時，去除率為34%，C0量為 540 ppm時，去除率為38〇/〇。 實例4 使纖維直徑5至i〇微米之纖維狀活性氧化鋁 (Al203:Si02=78:22 ; 95(TC燒結）成型為空隙率88%之平坦 臈狀所得之平坦膜纖維狀活性氧化鋁填充於管柱中，自批 -人小型焚化爐將溫度180°C之排氣以空間速度50000通過 前述管柱。測定處理前後之戴奥辛類含量，並求得戴奥辛 類去除率。 排氣中C0量為46 ppm時，去除率為61%，C0量為 770 ppm時，去除率為66%。 實施例5 除了將平坦膜纖維狀活性氧化鋁改用平坦膜纖維狀氧 化石夕外’其餘如實施例4般進行，並求得戴奥辛類之去除 率 〇 排氣中C0量為46 ppm時，去除率為57%，C0量為 770 ppm時，去除率為55%。 比較例3 除了將平坦膜纖維狀活性氧化鋁改用平坦膜織維狀α 型氧化鋁外，其餘如貪施例4般進行，並求得戴奥辛類之 去除率。 排氣中C0量為46 ppm時，去除率為27%，C0量為 I-----I--------------til----I ·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9 312291 495372 A7 B7 五、發明說明（10 ) 770 ppm時，去除率為25%。 依據前述，由前述實施例及比較例之結果顯示，使用 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之吸著材料，排氣中co含量多之場合’亦即焦油 含量多之場合亦可獲得優異之除去效果。另一方面，使用 活性碳時’排氣中⑶量少之場合可獲得優異之除去效 果’但CO量多之場合則除去效果降低。又，使用α型氧 化鋁時，無論焦油成分多寡，去除率均低。 實施你丨6 將大型燃煤式焚化爐之含有⑺為25ppm之排氣通過 陶瓷製高溫過濾器，在過濾器前端以對lm3之排氣為〇 2 克之比例吹入粉末狀鐵型人工沸石，並藉該過濾器捕集粉 末狀鐵型人工沸石。測定過濾器前後之戴奥辛類量，並^ 出戴奥辛類之去除率。 排氣溫度為160°C時，去除率為91%，溫度為6〇(Γ(： 時，去除率為84%。 實施例7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了將粉末狀鐵型人工沸石改用粉末狀^型氧化鋁 外，其餘如實施例6般進行，並求得戴奥辛類之去除率。 排氣溫度為160°C時，去除率為83%，溫度6〇〇°c時， 去除率為79% 〇 比較例4 除了將粉末狀鐵型人工沸石改用粉末狀鈣型人工沸石 外，其餘如實施例6般進行，並求得戴奥辛類之去除率。 排氣溫度為160°C時，去除率為95%，顯示優異之去 312291 495372 經濟部智慧財產局員‘工消費合作社印製 A7 五、發明說明（11 除性能，但在溫度600艺時，去除率為62%，與實施例6 及實施例7相較，去除能力降低。 實施例8 於批次式小型焚化爐之二次燃燒室之氣體通道中充填 成型為蜂巢狀之粒狀鋁型人工沸石，使C0含量為3 8 ppm 及溫度為400至800°C之得自該批次式小型焚化爐之一次 燃燒室之排氣以空間速度200,000通過前述充填處，測定 二次燃燒室前後之戴奥辛類量，並求出戴奥辛類之去除 率y去除率為60%。 實施例9 於批次式小型焚化爐之二次燃燒室之氣體通道中充填 成型為蜂巢狀之粒狀鉀型人工沸石，使CO含量為45 ppm 及溫度為400至800°C之得自該批次式小型焚化爐之一次 燃燒室之排氣以空間速度200,000通過前述充填處，測定 二次燃燒室前後之戴奥辛類量，並求出戴奥辛類之去除 率，去除率為55% 〇 比較例5 於批次式小型焚化爐之二次燃燒室之氣體通道中充填 成型為蜂巢狀之粒狀鈣型人工沸石，使co含量為31 PPm 及溫度為400至800°C之得自該批次式小型焚化爐之一次 燃燒室之排氣以空間速度200,000通過前述充填處，測定 二次燃燒室前後今戴奥辛類量，並求出戴奥，辛類之去除 率，去除率為3 3 %。 依據前述，使用本發明吸著材料之實施例8及實施例 t--------^----------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 312291 495372 A7 B7 五、發明說明（12 ) 9顯示具有優異之去除率，但使用妈型人工濟石之比較例 之去除率則降低。 實施例10 將CO含量為15 ppm之得自大型燃煤式焚化爐之排氣 通過冷卻塔。此時，於冷卻塔前段充填粒狀7型氧化鋁， 將溫度為500°C之排氣以空間速度5000通過該填充處。再 者，於冷卻塔後段以對排氣lm3為0·2克之比例吹入混合 有10重量％粉末狀7型氧化鋁之粉末狀活性碳，由充填之 過濾器捕集。此時排氣溫度為200°C。測定冷卻塔前後之 戴奥辛類量，並求出戴奥辛類之去除率。其去除率為97%。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 312291

Claims (1)

1. 〇〇 C8 D8 六 申請專利範圍 蛙氧化鋁、鐵型沸石、 之材料所構成。 石、㈣Μ及氧切 2. 如申請專利範圍第】項之戴奥辛類之吸著材料， 為尚另外包含每化合物者。 八特徵 3. 如申請專利範圍第！項之 為各該缔石為人工… 及著材枓’其特徵 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製

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