(57)【要約】【課題】効率のよいスクラバー機構を提供しようとするもの。【解決手段】親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめ、この液滴を水溶液中に移行させて浄化処理するようにした。揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっていると共に、親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっている。前記親油性を有する水溶性有機溶剤としてエチルアルコール又は／及びイソプロピルアルコールを選択し、電気分解により揮発性有機化合物が低減した水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめ、この液滴を水溶液中に移行させて浄化処理するようにしたことを特徴とするスクラバー機構。
【請求項２】
前記液滴は親油性を有する水溶性有機溶剤と共に水を含有する請求項１記載のスクラバー機構。
【請求項３】
前記気相中の揮発性有機化合物を捕捉した液滴が移行した水溶液を電気分解することにより浄化処理するようにした請求項１又は２記載のスクラバー機構。
【請求項４】
前記親油性を有する水溶性有機溶剤としてエチルアルコール又は／及びイソプロピルアルコールを選択し、電気分解により揮発性有機化合物が低減した水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにした請求項３記載のスクラバー機構。
【請求項５】
前記気相中の揮発性有機化合物を移行させた水溶液を有隔膜で電気分解し、その陰極側のアルカリ水を気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにした請求項１乃至４のいずれかに記載のスクラバー機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塗料その他から発生するＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスを処理するスクラバー機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、塗装工場などでは塗料から蒸発する揮発性有機化合物（Volatile  Organic  Compounds、ＶＯＣ）、例えばキシレン、トルエン、ベンゼンなどで作業環境が汚染されることとなるが、これらのＶＯＣガスをスクラバーに導いて処理していた。前記のようなＶＯＣガスの処理関連技術について次の出願があった（特許文献１）。
この文献は排ガス回収方法とその装置とに関し、特に排ガス中の溶剤等の揮発性有機化合物を回収・再利用する方法とその装置に関するものであり、各種プラントからは、それぞれの溶媒等の揮発性有機化合物ガスが発生し、これらのガスは、そのまま外部に放出することは公害上問題を有することに鑑みてなされたものである。
そして、この出願には前提として次の内容が記載されている。従来、プラント等から排出される揮発性有機化合物の回収には、活性炭等の吸着材に揮発性有機化合物を吸着させる方法が一般的に知られている。この方法は、揮発性有機化合物、例えば、溶剤ガスの種類によっては、吸着材に吸着されることなく、外部に放出されてしまい、所期する除去性能を達成できないことがある。また、溶剤ガスの種類によっては活性炭の劣化速度が速くなり、活性炭の交換コスト（ランニングコスト）が高くなる問題があり、また、スクラバーによる揮発性有機化合物ガスの回収は、一般的な手段である。しかし、風量が大きく、揮発性有機化合物ガスの濃度が薄いガスでは、スクラバーにより揮発性有機化合物ガスを回収する場合、スクラバーに必要とする水量が大量となる。水量が多くなると、スクラバーから回収される揮発性有機化合物を含有する廃水が多量に発生し、この廃水を処理して揮発性有機化合物を回収する工程が膨大となり、経済的に困難な回収手段となる。
その上で、揮発性有機化合物ガスを水に吸収させる第１の工程と、該第１の工程で得られる揮発性有機化合物を含む水を凍結濃縮し、高濃度の揮発性有機化合物を含む水と氷とに分離する第２の工程と、該工程で得られた氷の冷熱を利用する第３の工程と、高濃度の揮発性有機化合物を含む水を再利用する第４の工程と、を有する排ガス回収方法を提案している。
しかし、何か他の観点から効率がよい方法が望まれるところである。
【特許文献１】特許公開２００１−２５９３５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこでこの発明は、効率のよいスクラバー機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明のスクラバー機構は、親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめ、この液滴を水溶液中に移行させて浄化処理（例えばＣＯＤやＴＯＣの低減）するようにしたことを特徴とする。
前記親油性を有する水溶性有機溶剤は水に溶解すると共に、通常疎水性であることが多い揮発性有機化合物に対する親和性を有するものであり、エチルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトンなどを例示することができる。前記液滴は気相中の揮発性有機化合物にシャワー状乃至ミスト状にアトマイズすることができ、親油性を有する水溶性有機溶剤を100％含有するものであってもよい。前記気相中の揮発性有機化合物として、塗装ブース内のＶＯＣガス全般（ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ホルムアルデヒド、酢酸メチル、酢酸イソブチル、イソブチルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、ブチルセロソルブその他）を例示することができる。
このスクラバー機構は、親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめるようにしたので、水のみからなる液滴で捕捉しようとした場合と比較して揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっている。そして、水溶液中に移行せしめられた揮発性有機化合物は親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっている。浄化処理の態様として、電気分解による処理や酸化剤（次亜塩素酸ナトリウムなど）の添加による処理を例示することができる。
【０００５】
（２）前記液滴は親油性を有する水溶性有機溶剤と共に水を含有することとしてもよい。このように構成すると、親油性を有する水溶性有機溶剤の気化を水（有機溶剤よりも気化し難い）によって抑制することができると共に、揮発性有機化合物の捕捉を水溶性有機溶剤によって担保することができる。
前記液滴について、水溶性有機溶剤の含有率を高くすると揮発性有機化合物の捕捉効率を高くすることができ、逆に水の含有率を高くすると水溶性有機溶剤の液滴からの気化を抑制することができると共に薬剤コストを削減することができる。液滴中の水に対する水溶性有機溶剤の割合を0.01〜10％の範囲とすると、揮発性有機化合物の捕捉効率と水溶性有機溶剤の液滴からの気化の抑制と薬剤コストの削減とをバランス良くとることができる。
(３) 前記気相中の揮発性有機化合物を捕捉した液滴が移行した水溶液を電気分解することにより浄化処理するようにしてもよい。
捕捉された揮発性有機化合物は、親油性を有する水溶性有機溶媒によってその疎水性が緩和され水溶液中に分散され電流が及ぼされ易くなった状態で電気分解されることとなり、ＣＯＤやＴＯＣなどを効率よく低減することができる。例えば、前記水溶液の電気分解を電解質（食塩等）の溶存下で行うことにより、次亜ハロゲン酸、活性酸素、ＯＨ・ラジカルが生成して揮発性有機化合物のＣＯＤ等が低減せしめられていく。
（４）前記親油性を有する水溶性有機溶剤としてエチルアルコール又は／及びイソプロピルアルコールを選択し、電気分解により揮発性有機化合物が低減した水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにしてもよい。
このように構成すると、気相中の揮発性有機化合物を捕捉した液滴が移行した水溶液を電気分解することにより揮発性有機化合物（例えばベンゼンやトルエン）は分解され浄化されていったが、エチルアルコールやイソプロピルアルコールは殆ど分解されずに水溶液中に残存する結果となった。
そして、電気分解して揮発性有機化合物は低減したがエチルアルコールやイソプロピルアルコールは残存している水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすことによりこれを捕捉することができる。
すなわち、水溶液中に取り込まれた揮発性有機化合物は電気分解により分解され低減されていくが、エチルアルコールやイソプロピルアルコールは殆ど分解されないため、循環処理するに際してエチルアルコールなどはあまり補充を行わなくてもよく薬剤コストを抑えることができる。ここで、電気分解しつつ循環して気相に及ぼす液滴中には、次亜ハロゲン酸、活性酸素、ＯＨ・ラジカルが含有されることとなり酸化力に富んだものとなっている。
（５）前記気相中の揮発性有機化合物を移行させた水溶液を有隔膜で電気分解し、その陰極側のアルカリ水を気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにしてもよい。
このように構成すると、アルカリ水であってｐＨが高い液滴を揮発性有機化合物に及ぼすことによって乳化性・溶解性が向上することとなり、液滴と気相中の揮発性有機化合物とが一体化し易いものとすることができる。
【発明の効果】
【０００６】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっていると共に親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっているので、効率のよいスクラバー機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
この実施形態のスクラバー機構は、親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめ、この液滴を水溶液中に移行させて浄化処理する（ＣＯＤやＴＯＣを低減する）ようにしている。
前記親油性を有する水溶性有機溶剤は水に溶解すると共に、通常疎水性であることが多い揮発性有機化合物に対する親和性を有するものであり、エチルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトンなどを使用することができる。前記液滴は気相中の揮発性有機化合物にシャワー状乃至ミスト状にアトマイズする。前記気相中の揮発性有機化合物として、塗装ブース内のＶＯＣガス全般（ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ホルムアルデヒド、酢酸メチル、酢酸イソブチル、イソブチルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、ブチルセロソルブその他）を例示することができる。
【０００８】
そして、前記気相中の揮発性有機化合物を捕捉した液滴が移行した水溶液を電気分解することにより浄化処理するようにした。前記親油性を有する水溶性有機溶剤としてエチルアルコール又は／及びイソプロピルアルコールを選択し、電気分解により揮発性有機化合物が低減した水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにしている。また、前記液滴は親油性を有する水溶性有機溶剤と共に水を含有することとした。この液滴について、水溶性有機溶剤の含有率を高くすると揮発性有機化合物の捕捉効率を高くすることができ、逆に水の含有率を高くすると水溶性有機溶剤の液滴からの気化を抑制することができると共に薬剤コストを削減することができる。液滴中の水に対する水溶性有機溶剤の割合を0.01〜10％の範囲とすると、揮発性有機化合物の捕捉効率と水溶性有機溶剤の液滴からの気化の抑制と薬剤コストの削減とをバランス良くとることができる。
【０００９】
このスクラバー機構を次のようにして塗装ブースに適用した。
図１に示すように、塗料の吹き付け塗装を行う塗装ブース１が、シャッター２と２層の角メッシュ網３との相互間に区画されている。前記塗装ブース１内で発生したＶＯＣガス（＝気相中の揮発性有機化合物）は、軸流ファン４によって角メッシュ網３を介し隣接するスクラバー室５へと吸引される。前記スクラバー室５ではＶＯＣガスに対して、親油性を有する水溶性有機溶剤が溶解する水を電解装置６により電気分解したものが液滴としてシャワー状乃至ミスト状にアトマイズせしめられる。前記親油性を有する水溶性有機溶剤が溶解する水（液滴）として、水に対してエチルアルコールを0.1％の割合で混合したもの、及び水に対してイソプロピルアルコールを１％の割合で混合したものを用いた。下方の循環水槽７の水溶液中に落下移行した液滴は、循環ポンプＰにより電解装置６に送られ電気分解され再び液滴としてＶＯＣガスへと及ぼしめられる。ＶＯＣガスの濃度が高いときはアトマイズの量を多めに循環時間を長めに調節する。
前記スクラバー室５で処理されたＶＯＣガスは排気ダクト８を通って排出口９の手前の噴霧塔10へと送られ、前記スクラバー室５とほぼ同様の処理が再度行われ確実に浄化されて大気中に排出される。すなわち、電解水水槽11に貯留された親油性を有する水溶性有機溶剤が溶解する水が電解装置６により電気分解され、ポンプＰにより噴霧塔10に送られてシャワー状乃至ミスト状に噴霧され、排出口９の手前のＶＯＣガスを捕捉する。噴霧塔10で捕捉された水は、その下方の貯留槽12に移行して電気分解されてＣＯＤが低減せしめられる。
前記親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する水溶液の電気分解を電解質の溶存下（３％食塩水）で行うことにより、次亜ハロゲン酸、活性酸素、ＯＨ・ラジカルが生成して揮発性有機化合物のＣＯＤやＴＯＣが低減せしめられていく。また電気分解しつつ循環処理することにより、気相に及ぼす液滴中にも次亜ハロゲン酸、活性酸素、ＯＨ・ラジカルが含有されることとなり、酸化力に富んだものとなる。このようにして処理し、塗装ブース１内の空気と排出口９を出た位置の空気とをそれぞれ吸引・採取してガスクロ分析したところ、塗装ブース１内のＶＯＣガス成分は排出口９を出た位置ではほぼ完全に除去されていた。すなわち、塗装ブース１内のＶＯＣガス成分は親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴に捕捉され空気中から除去されたこととなった。また、循環水槽７の水溶液を電気分解しながら循環処理しつつガスクロ分析したところ、ＶＯＣガス成分中のベンゼンとトルエンは経時的に低減して最終的にほぼ完全になくなった。一方、この循環水槽７中のエチルアルコール或いはイソプロピルアルコール（親油性を有する水溶性有機溶剤）は殆ど分解されなかった。
【００１０】
次に、この実施形態のスクラバー機構の使用状態を説明する。
このスクラバー機構は、親油性を有する水溶性有機溶剤を含有する液滴を気相中の揮発性有機化合物に及ぼして捕捉せしめるようにしたので、水のみからなる液滴で捕捉しようとした場合と比較して揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっている。そして、水溶液中に移行せしめられた揮発性有機化合物は親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっている。すなわち、揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっていると共に親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっているので、効率のよいスクラバー機構を提供することができるという利点がある。
また、前記液滴は親油性を有する水溶性有機溶剤と共に水を含有することとしており、親油性を有する水溶性有機溶剤の気化を水（有機溶剤よりも気化し難い）によって抑制することができると共に、揮発性有機化合物の捕捉を水溶性有機溶剤によって担保することができるという利点がある。
さらに捕捉された揮発性有機化合物は、親油性を有する水溶性有機溶媒によってその疎水性が緩和され水溶液中に分散され電流が及ぼされ易くなった状態で電気分解されることとなり、ＣＯＤやＴＯＣを効率よく低減することができるという利点がある。
【００１１】
その上、前記親油性を有する水溶性有機溶剤としてエチルアルコールやイソプロピルアルコールを選択し、電気分解により揮発性有機化合物が低減した水溶液（既述のように水に対してエチルアルコールを0.1％の割合で混合したもの、及び水に対してイソプロピルアルコールを１％の割合で混合したものを用いた）を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすようにしたところ、気相中の揮発性有機化合物を捕捉した液滴が移行した水溶液を電気分解することにより揮発性有機化合物（ベンゼンやトルエン）はほぼ100％分解され浄化されたが、エチルアルコールやイソプロピルアルコールは殆ど分解されずに水溶液中に残存する結果となった。そして、電気分解して揮発性有機化合物は低減したがエチルアルコールやイソプロピルアルコールは残存している水溶液を再び液滴にして気相中の揮発性有機化合物に及ぼすことによりこれを捕捉することができる。
すなわち、水溶液中に取り込まれた揮発性有機化合物は電気分解により分解され低減されていくが、エチルアルコールやイソプロピルアルコールは殆ど分解されないため、循環処理するに際してエチルアルコールなどはあまり補充を行わなくてもよく薬剤コストを抑えることができるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
揮発性有機化合物に対する親和性が向上し捕捉効率に優れたものとなっていると共に親油性を有する水溶性有機溶媒と親和して分散され浄化作用を受け易い状態となっており処理効率がよいことによって、ＶＯＣガス全般その他種々のガス処理の用途（例えばホルムアルデヒドなどに起因するシックハウス症候群対処のための空気清浄装置）に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明のスクラバー機構の実施形態を説明するレイアウト図。
【符号の説明】
【００１４】
５  スクラバー室
６  電解装置
７  循環水槽
【図１】
2010046613.tif 000003