(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆発燃焼性固体物質を入れた密閉耐圧性容器内に難分解性ハロゲン化物質または難分解性ハロゲン化物質含有物を導入し、該爆発燃焼性固体物質に点火して爆発させ、発生する高温、高圧により難分解性ハロゲン化物質を分解させることを特徴とする難分解性ハロゲン化物質の分解方法。
【請求項２】
前記爆発燃焼性固体物質が、金属粉、金属水素化物、炭素、イオウ、金属アジ化物、フッ素樹脂、金属チオシアン化物から選ばれる少なくとも１種類の燃料物質と、硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、金属酸化物、過酸化ベンゾイルから選ばれる少なくとも１種類の酸化剤との混合物であることを特徴とする請求項１に記載の難分解性ハロゲン化物質の分解方法。
【請求項３】
前記爆発燃焼性固体物質が硝酸エステル、ニトロ化合物、ニトラミン、アミン硝酸塩、ジアゾジニトロフェノール、トリニトロレゾルシン鉛、およびそれらを含有する物質であることを特徴とする請求項１に記載の難分解性ハロゲン化物質の分解方法。
【請求項４】
請求項１の記載により難分解性ハロゲン化物質を分解させる工程と、該密閉耐圧性容器内を洗浄し、分解により生成した気体および残渣を容器外部へ排出する工程とを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の難分解性ハロゲン化物質の分解方法。
【請求項５】
容器本体と蓋からなる密閉耐圧性容器であり、容器内部に爆発燃焼性固体物質および点火具が配置され、耐圧バルブの連結された試料導入管が外部から容器内部に連通していることを特徴とする難分解性ハロゲン化物質の分解器。
【請求項６】
耐圧バルブの連結された洗浄剤導入管が外部から容器内部に連通していることを特徴とする請求項５に記載の難分解性ハロゲン化物質の分解器。
【請求項７】
耐圧バルブの連結された生成物排出管が外部から容器内部に連通していることを特徴とする請求項５または６に記載の難分解性ハロゲン化物質の分解器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はフロン等の難分解性ハロゲン化物質や難分解性ハロゲン化物質を含んでいる化合物の分解方法および分解器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
難分解性ハロゲン化物質は環境に対して有害であり、高温酸素中でも酸化され難いハロゲン化物質である。具体的には、フロン、五フッ化砒素、三フッ化砒素、三フッ化窒素、三塩化リン、五フッ化リン、四フッ化硫黄、六フッ化硫黄が挙げられる。
【０００３】
難分解性ハロゲン化物質の一種であるフロンは極めて安定な化合物であり、常温付近に沸点を有し加圧により液化しやすく、多種類の物質を溶解しやすいことから冷媒や溶剤に広く使用されている。しかし、大気中に放散されたフロンはオゾン層を破壊し地球環境に悪影響を及ぼす。
【０００４】
半導体製造の分野では、フロン以外に、人体・生態に有害な五フッ化砒素、三フッ化砒素などの気体状のハロゲン化物質が多量に使用されている。これらのハロゲン化物質は化学的に極めて安定であり高温でも分解されず、高温酸素中でも酸化され難いので無害化処理が困難であった。
【０００５】
特開平３−５１６１１  号公報には、水素または炭化水素ガスを助燃剤とし、酸素含有ガスによってフロンを燃焼分解させる方法が記載されている。フロン自体は不燃性であるが、メタン等の助燃剤が存在すると、酸素との反応が発熱反応となり、容易に分解され炭酸ガスとハロゲン化水素とを生成する。この反応は耐圧性容器中の加圧状態で促進される。
【０００６】
特開平４−２７９１７９号公報には、不活性ガスを搬送ガスとして高温プラズマアークを発生させ、プラズマ中でフロンを解離・熱分解させる方法が記載されている。
【０００７】
他の分解法として、水中でのフロンの加水分解を利用する方法やレーザー光による分解方法が提案されている。
【０００８】
特開平６−５４９２５  号公報には、フロンと、可燃性ガスおよび酸素等の爆轟性混合ガスとを耐圧性の容器に導入し、容器内でのガスの爆轟によって生ずる高温高圧の爆轟波を超音速で伝播し、フロンを酸化・熱分解させる方法が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平３−５１６１１  号公報に記載されている燃焼分解法では、炭化水素系燃料および酸素の混合ガスとフロンとの反応によって、フロンがフッ化水素と塩化水素とに分解される。この反応を効率的に発生させるには、反応容器中でフロンと混合ガスとを予め混合撹拌しておく必要がある。分解効率を上げるために混合ガスを高温かつ高酸素濃度にしていたが、分解効率は最大で９９％程度であり十分とはいえなかった。分解効率が低いために、フロン以外で人体に特に有毒であり分解が困難なハロゲン化物質を分解した場合、分解後の排出ガス中に未分解の有毒ガスが残留することがあった。
【００１０】
特開平４−２７９１７９号公報に記載されているプラズマ分解法は、高温でフロンを熱分解するものである。熱源に多量の電力を必要とするので電力費が高額となり、さらに直流電源装置が必要である。
【００１１】
特開平６−５４９２５  号公報に記載されている爆轟波を利用する分解法では、分解効率が良好となるが、分解して生成されるガス中に多量のフッ化水素・フッ素ガス・塩素ガスが含まれるため、これらのガスの２次処理が必要である。
【００１２】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、分解効率がよく、分解によって生成したガスに有毒物質を含まない難分解性ハロゲン化物質の分解方法および分解器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の難分解性ハロゲン化物質の分解器を図１により説明する。図１に示されるように、分解器は容器本体１と蓋１０からなる密閉耐圧性容器２０である。容器２０の内部には爆発燃焼性固体物質７および点火具２が配置され、耐圧バルブ１２の連結された試料導入管３が外部から容器２０内部に連通している。さらに、耐圧バルブ１２の連結された洗浄剤導入管４および生成物排出管５が外部から容器２０の内部に連通している。
【００１４】
前記の目的を達成するためになされた難分解性ハロゲン化物質１１の分解方法は、爆発燃焼性固体物質７を入れた密閉耐圧性容器２０内に難分解性ハロゲン化物質１１または難分解性ハロゲン化物質含有物を導入し、爆発燃焼性固体物質７に点火して爆発させ、発生する高温、高圧により難分解性ハロゲン化物質１１を分解させるものである。
【００１５】
前記の難分解性ハロゲン化物質１１を分解する工程と、分解により生成した気体および残渣を容器２０の外部へ排出する工程とを繰り返すことで難分解性ハロゲン化物質１１は連続的に分解される。
【００１６】
爆発燃焼性固体物質７は金属粉、金属水素化物、炭素、イオウ、金属アジ化物、フッ素樹脂、金属チオシアン化物から選ばれる少なくとも１種類の燃料物質と、硝酸塩、過塩素酸塩、塩素酸塩、クロム酸塩、金属酸化物、過酸化ベンゾイルから選ばれる少なくとも１種類の酸化剤との混合物である。
【００１７】
爆発燃焼性固体物質７の別な態様として、硝酸エステル、ニトロ化合物、ニトラミン、アミン硝酸塩、ジアゾジニトロフェノール、トリニトロレゾルシン鉛、およびそれらを含有する物質が挙げられる。
【００１８】
【作用】
密閉耐圧性容器２０内で点火具２を発火させて、爆発燃焼性固体物質７を爆発させる。爆発燃焼性固体物質７は単位重量あたりの化学反応熱が大きく、単位時間あたりの反応熱放出量が多い。難分解性ハロゲン化物質１１は、爆発燃焼性固体物質７が放出する多大な反応熱により高温度に曝され分解する。分解した物質は酸素と反応して一酸化炭素や二酸化炭素に転化される。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は本発明を適用する難分解性ハロゲン化物質分解器の要部断面図である。容器本体１は中空であり、その上部に蓋１０が止めねじ６により取り付けられている。容器本体１および蓋１０はともにステンレス鋼製であり、本体１と蓋１０との隙間はパッキン９によって密閉されている。点火具２と爆発燃焼性固体物質７とが蓋１０の中心を通って、密閉耐圧性容器２０の内部に設置されている。密閉耐圧性容器２０は容器本体１と蓋１０とからなるものである。点火具２は、電熱線１５の周囲に点火薬を球状に配したものである。点火具２は上部がねじになっており蓋１０に保持されているので、爆発燃焼性固体物質７が爆発したときの圧力に耐えることができる。蓋１０を通って試料導入管３と洗浄剤導入管４とが内部に連通している。さらに、容器本体１の上部を通ってサンプリング管８が内部に連通しており、容器本体１の下部を通って生成物排出管５が内部に連通している。試料導入管３、洗浄剤導入管４、サンプリング管８、生成物排出管５には耐圧バルブ１２が取り付けられている。
【００２０】
容器本体１の上部に蓋１０を取り付け、蓋１０の中心から点火具２および爆発燃焼性固体物質７を耐圧性容器２０の内部に配置する。試料導入管３の耐圧バルブ１２を開けて、試料導入管３から分解すべきハロゲン化物質１１を容器２０内に導入する。耐圧バルブ１２を閉めた後、点火具２を発火させて爆発燃焼性固体物質７を燃焼・爆発させる。爆発後、洗浄剤導入管４、排出管路５およびサンプリング管８の耐圧バルブ１２を開く。洗浄剤導入管４から洗浄剤を導入し容器２０内を洗浄しながら、排出管５およびサンプリング管８からハロゲン化物質１１の分解反応によって生成したガスを外部に排出する。容器本体１と蓋１０との取り付けからガスの排出までの過程を１サイクルとし容器内でこの操作を多数サイクルで繰り返す。
【００２１】
実施例１
本発明の難分解性ハロゲン化物質１１の分解方法の試験を以下に示す。
分解器の容器本体１は内径７８ｍｍ、深さ２１０ｍｍのステンレス鋼製である。爆発燃焼性固体物質７はアジ化ナトリウムと二酸化マンガンとの混合物であり、難分解性ハロゲン化物質１１はフロン１１３  である。爆発燃焼性固体物質７の使用量は５、１０、１５、２０、２５、３０、３５ｇの７種類であり、それぞれの量で５ｍｌのフロン１１３  を分解した。
【００２２】
サンプリング管８からフロン１１３  の分解によって生成したガスを採取し、ＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ−質量分析計）でフロン１１３  の分解率およびフロン１１３  からフロン１１、  フロン１２への転化率を測定し、ＧＣ−ＴＣＤ（ガスクロマトグラフ−熱伝導度検出計）で一酸化炭素および二酸化炭素への転化率を算出し、その結果を表１に示す。
【００２３】
表１に示されるように、爆発燃焼性固体物質７にアジ化ナトリウムと二酸化マンガンの混合物を３５ｇ用いて５ｍｌのフロン１１３  を分解したとき、分解率が９９．９％以上、フロン１１およびフロン１２への転化率が０．０１％以下、一酸化炭素および二酸化炭素への転化率が９９．９％以上となった。
【００２４】
【表１】
0003612090.tif 000002
【００２５】
実施例２
ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬を爆発燃焼性固体物質７としてフロン１１３  の分解試験を行なった。無煙火薬の使用量は３、５、６、８、１０、１５ｇの６種類であり、実施例１と同様にして５ｍｌのフロン１１３  を分解した。
【００２６】
サンプリング管８からフロン１１３  の分解によって生成したガスを採取し、ＧＣ−ＭＳでフロン１１３  の分解率を測定し、その結果を表２に示す。
【００２７】
表２に示されるようにニトロセルロースを主成分とする無煙火薬を１５ｇ用いて５ｍｌのフロン１１３  を分解したとき、分解率が９８．３％となった。
【００２８】
【表２】
0003612090.tif 000003
【００２９】
【発明の効果】
爆発燃焼性固体物質が爆発燃焼して発生する反応熱は、難分解性ハロゲン化物質を分解するのに十分なものであり、効率よくハロゲン化物質を分解することができる。一酸化炭素、二酸化炭素への転化率も９９．９％以上となり、容器を腐食する有害ガスが生成しない。容器内部を洗浄することで、同一容器内での連続分解も容易である。分解の際の熱源が爆発燃焼性固体物質の反応熱なので、電力は点火具の発火のみに使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する難分解性ハロゲン化物質分解器の要部断面図である。
【符号の説明】
１は容器本体、２は点火具、３は試料導入管、４は洗浄剤導入管、５は生成物排出管、６は止めねじ、７は爆発燃焼性固体物質、８はサンプリング管、９はパッキン、１０は蓋、１１は難分解性ハロゲン化物質、１２は耐圧バルブ、１５は電熱線、２０は密閉耐圧性容器である。
【図１】
0003612090.tif 000004