(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を含有する汚染ガスに、波長３００nm未満の紫外線を照射すると共に、酸性電解水供給パイプ及びアルカリ電解水供給パイプがそれぞれバルブを介して接続され、強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧して前記有機化合物を分解する紫外線分解ユニットと、前記酸性電解水供給パイプ及び前記アルカリ電解水供給パイプのそれぞれにバルブを介して接続され、前記有機化合物が分解されて生成された中間生成物に、強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧して前記中間生成物を中和し分解する中間生成物処理装置とを備えたことを特徴とするガス状有機化合物の分解装置。
【請求項２】
前記中間生成物処理装置を前記紫外線分解ユニットの中間部に設けた請求項１に記載のガス状有機化合物の分解装置。
【請求項３】
前記中間生成物処理装置を前記紫外線分解ユニットの下流に接続した請求項１に記載のガス状有機化合物の分解装置。
【請求項４】
前記紫外線分解ユニット内の汚染ガスに、強アルカリ電解水及び／又は強酸性電解水が噴霧される請求項３に記載のガス状有機化合物の分解装置。
【請求項５】
紫外線分解ユニットは、内部に紫外線照射ランプを設置した分解セルより成り、該分解セルの周壁にガス入口が、前記分解セルの直径に沿って汚染ガスを吹き込むように形成された請求項１乃至４のいずれかに記載のガス状有機化合物の分解装置。
【請求項６】
複数の前記紫外線照射ランプが、前記分解セルの上面に等間隔で吊り下げられた請求項５に記載のガス状有機化合物の分解装置。
【請求項７】
前記紫外線照射ランプは、保護管が波長１７２nm以上の紫外線を８０％以上透過する合成石英ガラスを素材としたものである請求項５又は６に記載のガス状有機化合物の分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス状有機化合物の分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの有機化合物はその優れた溶解力により、半導体関連分野、金属油分洗浄分野、ドライクリーニング分野などで洗浄剤、溶剤として長年にわたり使用されてきた。
しかし、近年、これら塩素系有機化合物の中に発ガン性物質が存在することが分かり、その有害性が社会的に問題視され、排出規制されるに至っている。従って、これら塩素系有機化合物を過去に多量に使用・排出してきた事業所においては、敷地内及び周辺の土壌汚染・地下汚染が深刻な問題になっている。
また、汚染ガスがある種の有機化合物を含有すると、悪臭を発して環境が悪化することもある。
【０００３】
通常、土壌を浄化するには、土壌ガスを吸引し、これに含有される有機化合物を活性炭で吸着除去して回収していた。このため、高濃度且つ広範囲に汚染された場所では、大がかりな活性炭による吸着装置が必要になり、設備コスト負担とランニングコストが問題になっている。
また、土壌ガスに含有される有機化合物を活性炭のみにより吸着・除去しようとすると、活性炭を頻繁に交換する必要があり、活性炭の交換作業、再生処理、廃棄などに係わる手間と費用が莫大になって、土壌浄化を行う上での企業負担が非常に大きくなっている。
【０００４】
ところで、紫外線を照射して有機化合物を分解する技術が従来公知であり、例えば、半導体ウェハの表面洗浄では、エキシマランプなどにより高エネルギーの紫外線（波長１７２nm）を照射して表面の有機化合物を分解している。このような高エネルギーの紫外線を照射すると、有機化合物はきわめて短時間で分解される。ところが、エキシマランプはけた外れに高価であって、設備コストが莫大となり、電力消費量もきわめて多いので、土壌ガスの浄化に利用するのは実用的でない。
【０００５】
また、廉価な低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプから紫外線を照射して有機化合物を分解しようとすると、中間生成物として塩化水素、ハロ酢酸など反応性の不安定な物質が発生し、これを安定した物質まで分解するのに非常に時間がかかる。
そこで、有機塩素化合物を含有するガスに、波長３００nm以下の紫外線を含む紫外線を照射して塩素原子を有する反応中間体まで分解し、さらに微生物処理を施して反応中間体を分解する有機塩素化合物の分解方法が特開平８−２４３３５号公報に開示されている。
しかし、微生物処理は環境に優しいという点では優れているが、管理が難しく、分解速度が非常に遅いので処理に時間がかかり、特に、高濃度汚染には対応できないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、有機化合物を含む汚染ガスを効率よく短時間で分解することができ、紫外線分解によって発生する中間生成物の処理が容易であり、設備コスト及びランニングコストが低廉で済むガス状有機化合物の分解装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス状有機化合物の分解装置は、有機化合物を含有する汚染ガスに、波長３００nm未満の紫外線を照射すると共に、酸性電解水供給パイプ及びアルカリ電解水供給パイプがそれぞれバルブを介して接続され、強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧して前記有機化合物を分解する紫外線分解ユニットと、前記酸性電解水供給パイプ及び前記アルカリ電解水供給パイプのそれぞれにバルブを介して接続され、前記有機化合物が分解されて生成された中間生成物に、強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧して、前記中間生成物を中和し分解する中間生成物処理装置とを備える。
汚染ガスに含まれる有機化合物は紫外線照射によりその化学結合が分解され、強酸性電解水及び強アルカリ電解水により、分解反応が促進される。また、有機化合物が分解した結果生成する複数の中間生成物は、紫外線照射により不安定なラジカル状態で混在すると考えられる。これらの不安定なガス状中間生成物は、強酸性電解水や強アルカリ電解水の噴霧による接触によって、ガス洗浄されると共に中和され、或いは分解され、より安定で無害な物質に変化させることができる。また、汚染ガスに噴霧する強アルカリ電解水や強酸性電解水は人体に無害であり、排水が環境を汚染する心配は全くない。
【０００８】
中間生成物処理装置を紫外線分解ユニットの中間部に接続して、該紫外線分解ユニット内の汚染ガスに強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧しても、中間生成物処理装置を紫外線分解ユニットの下流に接続して、該紫外線分解ユニットを通過した汚染ガスに強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧しても良い。
中間生成物処理装置を紫外線分解ユニットの下流に接続した場合には、紫外線分解ユニット内の汚染ガスに、強アルカリ電解水及び／又は強酸性電解水を噴霧することもある。
この構成によって、紫外線による有機化合物の分解が促進され、処理時間が短縮される。紫外線分解ユニットに噴霧される強アルカリ電解水及び強酸性電解水は、中間生成物処理装置において噴霧される強アルカリ電解水及び強酸性電解水と同時に生成されるので、コスト増大は抑えられる。
【０００９】
紫外線分解ユニットは、内部に紫外線照射ランプを設置した分解セルより成り、該分解セルの周壁にガス入口が、分解セルの直径に沿って汚染ガスを吹き込むように形成されることもある。これにより、汚染ガスが分解セルの内面に沿って移動しにくくなり、汚染ガスの分解セル中における滞留時間が長くなると共に、紫外線の照射強度が強まって、分解効率が向上する。
紫外線照射ランプとしては、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、アマルガムランプ、ハロゲンランプ、エキシマランプなどを使用できる。
【００１０】
この場合、汚染ガスに均一に紫外線が照射されるように、複数の前記紫外線照射ランプを、分解セルの上面に等間隔で吊り下げると良い。紫外線強度は照射距離に反比例するので、紫外線照射ランプ間の距離は１００mm以下、好ましくは２０mm以下とする。
また、比較的短波長の紫外線が減衰するのを防ぐために、紫外線照射ランプは、保護管が波長１７２nm以上の紫外線を８０％以上透過する合成石英ガラスを素材としたものであることが望ましい。
紫外線ランプはできるだけ細いものを使用するのが好ましく、保護筒の直径が６mm〜20mm程度の細管を使用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
ガス状有機化合物の分解装置は、汚染土壌から有機化合物を含む汚染ガスを吸引するガス吸引装置に連結され、図１に示すように、汚染ガスが導入される紫外線分解ユニット１と、紫外線分解ユニット１の下流に接続されたスクラバ２より成る中間生成物処理装置と、スクラバ２の下流に接続された活性炭吸着ユニット３と、電解水生成装置４とを備える。
【００１２】
電解水生成装置４は、オキシライザーメディカＣＬ（商品名、株式会社三浦電子製）を使用し、電解水生成装置４によって、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム等の水溶性電解質を含む水を電気分解すると、陽極側からは強酸性電解水が、陰極側からは強アルカリ電解水がそれぞれ取り出される。
このようにして得られた強酸性電解水及び強アルカリ電解水は、人体に無害なので、機能水として汚染ガスに接触させても環境を汚染する心配はない。
【００１３】
紫外線分解ユニット１は、ステンレス製パイプの内部に、低圧水銀ランプ５（図２，図３）より成る紫外線照射ランプを複数設置した分解セル６を２筒直列に接続して構成される。
低圧水銀ランプ５は、保護管として波長１７２nm以上の紫外線を８０％以上透過する合成石英ガラスを用いたものであり、消費電力１３Ｗで、波長が２５４nmの紫外線及び１８５nmの紫外線を照射する。
また、低圧水銀ランプ５は、図２に示すように、分解セル６の上面から吊り下げられ、分解セル６の上面中央に１灯配置され、残りは上面周縁部に等間隔で配置されている。
【００１４】
汚染ガスは、図３に示すように、一方の分解セル６の周壁上部において、直径の一端に形成されたガス入口７から導入され、他方の分解セル６の周壁上部において、直径の一端に形成されたガス出口８から取り出される。
そして、電解水生成装置４の陽極側と紫外線分解ユニット１の各分解セル６とは酸性電解水供給パイプ９で接続され、分解セル６と酸性電解水供給パイプ９との接続部分に設置されたバルブを開くと、分解セル６中に強酸性電解水が噴霧されるようになっている。
さらに、電解水生成装置４の陰極側と紫外線分解ユニット１の各分解セル６とはアルカリ電解水供給パイプ１０で接続され、分解セル６とアルカリ電解水供給パイプ１０との接続部分に設置されたバルブを開くと、分解セル６中に強アルカリ電解水が噴霧されるようになっている。
【００１５】
スクラバ２の上下部には、ポンプ１２を有する循環パイプ１１の両端が接続され、紫外線分解ユニット１を通過してスクラバ２の下部に流入したガスは、ポンプ１２で循環パイプ１１内を押し上げられて、スクラバ２の上部に戻され、スクラバ２中を循環するようになっている。
また、スクラバ２にはｐＨ測定装置２５が設けられ、このｐＨ測定装置２５によってスクラバ２内に流入した汚染ガスのｐＨを測定できるようになっている。さらに、循環パイプ１１は、それぞれバルブを介して酸性電解水供給パイプ９及びアルカリ電解水供給パイプ１０と接続され、ｐＨ測定装置２５で測定された汚染ガスのｐＨに応じてバルブを開放することにより、スクラバ２中を循環するガスに強酸性電解水及び強アルカリ電解水が選択的に噴霧され、ガス中に含まれる中間生成物を中和し分解するようになっている。
【００１６】
また、スクラバ２から延びる排水路１３には排水中和タンク１４が設置されると共に、排水中和タンク１４に酸性電解水供給パイプ９及びアルカリ電解水供給パイプ１０がそれぞれバルブを介して接続され、排水中和タンク１４に貯留された排水に強アルカリ電解水又は強酸性電解水を添加して中和した後、排出するようになっている。
活性炭吸着ユニット３には活性炭フィルタが内蔵され、スクラバ２を通過したガスに含有される微少な残留化合物はここで吸着除去される。
また、活性炭吸着ユニット３には、ポンプ１５を有する排気パイプ１６が接続され、活性炭フィルタを通過した清浄なガスが排気されるようになっている。
【００１７】
このガス状有機化合物の分解装置は次のように使用される。
土壌から吸引された有機化合物を含む汚染ガスを、ガス入口７を通して紫外線分解ユニット１内へその直径に沿って導入し、電解水生成装置４で生成された強酸性電解水、強アルカリ電解水のいずれか、又は両方を電解セル６内へ噴霧して、汚染ガスと接触させると共に、低圧水銀ランプ５を点灯して汚染ガスに紫外線を照射する。
すると、汚染ガスに含有される有機化合物が紫外線照射によって分解され、強酸性電解水及び／又は強アルカリ電解水により、分解反応が促進される。
【００１８】
紫外線分解ユニット１を通過してガス出口８から取り出された汚染ガス中には、有機化合物が分解された結果発生する中間生成物が含有されており、この中間生成物を含む汚染ガスがスクラバ２へ流入する。
スクラバ２へ流入した汚染ガスは、ｐＨ測定装置２５によってｐＨが測定されると共に、循環パイプ１１を通って一定時間スクラバ２内を循環する。そして、循環パイプ１１を通過する際に、ｐＨ測定装置２５で測定されたｐＨに応じて、汚染ガスに強酸性電解水又は強アルカリ電解水が噴霧されて、汚染ガスに含有される中間生成物が中和される。
【００１９】
汚染ガスに含まれる有機化合物によっては、中間生成物を含む汚染ガスが中性を示すこともあるので、この場合は、強酸性電解水と強アルカリ電解水を同時に噴霧して、中間生成物を分解する。
また、紫外線分解ユニット１を通過した後に僅かに残っている有機化合物も、強酸性電解水や強アルカリ電解水を噴霧することによって、さらに分解が進む。分解されなかった中間生成物の一部、或いは、中和によって生成された副生成物の一部は噴霧された電解水に溶解されて、排水路１３へ排出される。
【００２０】
スクラバ２から排水路１３へ排出される水は酸性又はアルカリ性を帯びていることが多いため、排水中和タンク１４内において強アルカリ電解水又は強酸性電解水を添加して中和した後、外部へ排出する。
スクラバ２内を一体時間循環したガスは、活性炭吸着ユニット３へ流入し、僅かに残留している中間生成物及び有機化合物を活性炭フィルタで吸着除去した後、外界へ排気される。
【００２１】
なお、紫外線分解ユニット１を中間生成物処理装置として利用することもある。この場合は、各電解セル６にｐＨ測定装置２５を設け、ｐＨ測定装置２５で測定されたｐＨに応じて、接続された酸性電解水供給パイプ９及びアルカリ電解水供給パイプ１０から強酸性電解水及び強アルカリ電解水を選択して噴霧し、紫外線分解ユニット１内の汚染ガスに含まれる中間生成物を中和し分解する。そして、中和のために噴霧した強酸性電解水や強アルカリ電解水が、汚染ガスに含有される有機化合物を分解することにもなる。この時、紫外線分解ユニット１の下流にスクラバ２を設置しても、設置しなくても良い。
また、紫外線分解ユニット１に酸性電解水供給パイプ９及びアルカリ電解水供給パイプ１０を接続せず、紫外線のみによって紫外線分解ユニット１中の汚染ガスに含有される有機化合物を分解し、その後、スクラバ２内に強アルカリ電解水及び強酸性電解水を選択的に噴霧しても良い。
【００２２】
（実施例）
図１に示すガス状有機化合物の分解装置において、分解セル６の直径を２００mm、長さを６００mmとして、低圧水銀ランプ５を７灯セットした。そして、紫外線分解ユニット１に、トリクロロエチレン（以下、ＴＣＥと称する）を含む汚染ガスを導入すると共に、ｐＨ２．１〜２．４の強酸性電解水を毎分１００ｍｌ噴霧した。
また、スクラバ２には、ｐＨ１１．０の強アルカリ電解水を毎分１ｌ噴霧し、流量１２．５ｌ／ｍｉｎの流量で汚染ガスを循環させた。
【００２３】
試験１では、ＴＣＥ濃度５０ｐｐｍの汚染ガスを、風量４００ｌ／ｍｉｎで紫外線分解ユニット１のガス入口７に吹き込み、▲１▼紫外線分解ユニット１の直前、▲２▼紫外線分解ユニット１とスクラバ２の間、▲３▼スクラバ２と活性炭吸着ユニット３の間、▲４▼活性炭吸着ユニット３の後の４個所で、１０分経過後及び３０分経過後に、ＴＣＥ濃度、塩化水素濃度、ホスゲン濃度、塩素濃度、オゾン濃度を測定し、その結果を図４に示す。また、スクラバ２内のｐＨを試験開始時、１０分経過後、３０分経過後に測定した結果を図５に示す。
【００２４】
また、試験２において、ＴＣＥ濃度１００ｐｐｍの汚染ガスを、風量４００ｌ／ｍｉｎでガス入口７に吹き込み、試験１と同じように、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の４個所で、１０分経過後及び３０分経過後に、ＴＣＥ濃度、塩化水素濃度、ホスゲン濃度、塩素濃度、オゾン濃度を測定し、スクラバ２内のｐＨを試験開始時、１０分経過後、３０分経過後に測定し、その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。
試験１及び試験２の結果から、汚染ガスに含有されるＴＣＥは紫外線照射によって殆ど分解され、残った有機化合物もスクラバ２を循環する間に非常に低い濃度まで分解されることがわかった。
また、紫外線照射により有機化合物を分解した結果発生する中間生成物は、スクラバ２内で大半が中和され、スクラバ２を通過したガス中に含まれるきわめて微少な有機化合物及び中間生成物も活性炭吸着ユニット３で完全に吸着除去されることがわかった。
【００２５】
さらに、試験３乃至試験９では、紫外線分解ユニット１を用いて、有機化合物の内、７大悪臭物質と称される硫化水素、アセトアルデヒド、ピリジン、アンモニア、トリメチルアミン、酢酸、メチルメルカプタンの７種類について、濃度１０ｐｐｍの汚染ガスを、風量４００ｌ／ｍｉｎでガス入口７に吹き込み、試験１と同じように、▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼の４個所で有機化合物濃度を計測し、▲２▼、▲３▼、▲４▼の３個所で中間生成物濃度を測定した。
試験３では、硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含む汚染ガスについて分解試験を行い、スクラバ２へ強アルカリ電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後、５０分後及び９０分後に濃度測定を行った。
図８にＨ２Ｓ濃度の経時変化を、図９に中間生成物として生成されるＳＯ２濃度及びオゾン濃度の経時変化をそれぞれ示す。
【００２６】
試験４では、アセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＯＨ）を含有する汚染ガスを流し、スクラバ２へ強酸性電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図１０にアセトアルデヒド濃度を、図１１に中間生成物として予想される酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）濃度及びオゾン濃度を示す。なお、中間生成物として酢酸を予想したが、図１１からわかるように、実際には紫外線分解ユニット１を通過後の汚染ガスに酢酸はほとんど含まれていないので、酢酸の中和分解を考慮する必要はないものと思われる。
【００２７】
試験５は、ピリジン（Ｃ５Ｈ５Ｎ）を含む汚染ガスをガス入口７に吹き込み、スクラバ２へ強酸性電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図１２にピリジン濃度を、図１３に中間生成物として予想されるＮＯｘ濃度及びオゾン濃度を示す。
試験６では、アンモニア（ＮＨ３）を含有する汚染ガスをガス入口７へ導入し、スクラバ２へ強酸性電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図１４にアンモニア濃度を、図１５に中間生成物として予想されるＮＯｘ濃度及びオゾン濃度を示す。
【００２８】
試験７では、トリメチルアミン（（ＣＨ３）３Ｎ）を含有する汚染ガスを流し、スクラバ２へ強酸性電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図１６にトリメチルアミン濃度を、図１７に中間生成物として予想されるＮＯｘ濃度及びオゾン濃度を示す。なお、中間生成物としてアンモニアが予想されるが、トリメチルアミンとの区別がしにくく、濃度を測定することができなかった。
また、試験５乃至試験７では、中間生成物としてＮＯｘを予想したが、紫外線分解ユニット１を通過後の汚染ガスにほとんどＮＯｘが含まれていないので、その中和分解は考慮しなくても良いと思われる。
【００２９】
試験８では、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を含有する汚染ガスをガス入口７へ導入し、スクラバ２へ強アルカリ電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図１８に酢酸濃度を、図１９に中間生成物として発生したオゾン濃度を示す。
試験９では、メチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）を含有する汚染ガスをガス入口７へ導入し、スクラバ２へ強アルカリ電解水を噴霧し、試験開始直後、１０分後、３０分後及び５０分後に濃度測定を行った。図２０にメチルメルカプタン濃度を、図２１に中間生成物として予想されるＳＯ２濃度、Ｈ２Ｓ濃度及びオゾン濃度を示す。なお、この試験でも、中間生成物として予想されたＨ２Ｓは、紫外線ユニット１を通過後のガスから検出されなかった。
試験３乃至試験９の結果から、本発明の分解装置により悪臭物質もほとんど分解処理できることがわかった。
【００３０】
試験１０では、紫外線の有機化合物分解効果を調べるため、図２２に示すように、気体混合槽１７の下流に、紫外線ランプ１８を上面から１０本吊り下げた容積１８０ｌの試験セル１９を設置すると共に、試験セル１９の上流側と下流側とにそれぞれＶＯＣモニタ２０を設置した試験装置を用意し、この装置にＴＣＥ濃度５０ｐｐｍの汚染ガスを１００ｌ／ｍｉｎ、２００ｌ／ｍｉｎ、３００ｌ／ｍｉｎ、４００ｌ／ｍｉｎで連続的に供給した。そして、紫外線ランプ１８を１０本点灯したパターン１，７本点灯したパターン２，６本点灯したパターン３，３本点灯したパターン４，１本点灯したパターン５において、紫外線分解ユニット２’の上流側と下流側でＴＣＥ濃度を計測した結果を図２３に示す。また、ＴＣＥ分解率を（１−下流濃度／上流濃度）×１００％の式で求めて図２４に示す。
【００３１】
試験１１では、ＴＣＥに代えてテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）を用いた以外は試験１０と同様にして実験を行い、ＰＣＥ濃度を計測した結果を図２５に、ＰＣＥ分解率を図２６にそれぞれ示す。
試験１２は、ＴＣＥに代えてｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）を用いた以外は試験１０と同様にして実験を行い、ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ濃度を計測した結果を図２７に、ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ分解率を図２８にそれぞれ示す。
【００３２】
また、試験１３では、ＴＣＥに代えてモノクロロエチレンを用いた以外は試験１０と同様にして実験を行い、モノクロロエチレン濃度を計測した結果を図２９に、モノクロロエチレン分解率を図３０にそれぞれ示す。
試験１４は、ＴＣＥに代えて酢酸エチルを用いた以外は試験１０と同様にして実験を行い、酢酸エチル濃度を計測した結果を図３１に、酢酸エチル分解率を図３２にそれぞれ示す。
試験１５では、ＴＣＥに代えてトルエンを用いたトルエン濃度５０ｐｐｍのガスを、試験１０と同様の試験装置に１００ｌ／ｍｉｎで供給し、トルエン濃度を計測した結果を図３３に示す。
試験１０乃至試験１５の結果から、試験流量が少ない方が紫外線夜分解率が高く、また、塩素数の多いテトラクロロエチレンは紫外線によって分解されやすく、塩素を持たない酢酸エチルやトルエンは紫外線で分解されにくいことがわかった。
【００３３】
強アルカリ電解水、強酸性電解水、その混合水を噴霧して紫外線を照射した時の分解促進効果を調べるために、試験１６を行った。試験１６では、図３４に示すように、出力３０Ｗで波長２５４nmの紫外線を照射する紫外線ランプ１８を、内径１２０mm、高さ１３００mmの試験セル１９内に設置し、ＴＣＥガスと希釈用空気とを混合したガスを試験セル１９に３ｌ／ｍｉｎの流量で導入した。また、アトマイザー２１を用いて、強酸性電解水、強アリカル電解水、強酸性電解水と強アルカリ電解水とを１：１で混ぜた混合水、水道水のいずれかを試験セル１９内へ１０ｌ／ｍｉｎで噴霧し、ＴＣＥ濃度が安定した後、紫外線ランプ１８の点灯と消灯を繰り返し、試験セルの下流に形成された採取口２２から採取したガスのＴＣＥ濃度を１０分間隔で測定した。その結果及びＴＣＥ分解率を図３５に示す。
試験１６の結果から、強酸性電解水、強アリカル電解水、強酸性電解水と強アルカリ電解水の混合水を噴霧すると、水道水を噴霧した場合に比べて明らかに分解効率が高まることがわかった。
【００３４】
試験１７では、図３６及び図３７に示すような試験装置を用いる。この試験装置は、上面に交換可能な紫外線ランプ１８が吊り下げられた試験セル１９を有する。試験セル１９の周壁下部には、直径に沿ってガスを導入する第１のガス入口７ａが形成されると共に、接線に沿ってガスを導入する第２のガス入口７ｂが形成され、試験セル１９の周壁上部には、直径に沿ってガスを取り出す第１のガス出口８ａが形成されると共に、接線に沿ってガスを取り出す第２のガス出口８ｂが形成されている。
【００３５】
そして、保護筒付きで波長１８５nmの紫外線及び波長２５４nmの紫外線を照射する出力１３Ｗの紫外線ランプ１８、或いは、保護筒無しで波長１８５nmの紫外線及び波長２５４nmの紫外線を照射する出力４０Ｗの紫外線ランプ１８を用い、ＴＣＥ濃度５０ｐｐｍのガスを、流量１００ｌ／ｍｉｎ、２００ｌ／ｍｉｎ、３００ｌ／ｍｉｎ、４００ｌ／ｍｉｎで、第１のガス入口７ａから第１のガス出口８ａに至る流路▲１▼に通した場合と、第２のガス入口７ｂから第２のガス出口８ｂに至る流路▲２▼に通した場合について、試験セル１９の上流側及び下流側のＴＣＥ濃度を測定し、ＴＣＥ分解率を求めた。その結果を図３８に示す。
【００３６】
試験１７の結果から、汚染ガスをセル内へその直径に沿って断面中心に向かって導入すると、接線方向に沿って導入する場合に比べて分解効率が高いことがわかった。
これは、ガスをセルの接線方向に導入すると、ガスがセルの壁面に沿って流れるため、紫外線照射強度が弱くなると共に、セル内へ滞留する時間が短くなってしまうためと考えられる。
【００３７】
図３９には、試験１８乃至試験２０に用いる試験装置を示す。この試験装置は、紫外線ランプ１８を収納した内径４５mm、長さ５００mm、容積８００ｍｌの試験セル１９に、試験ガスの入ったテドラーバッグ２３を接続し、ポンプ２４で一定の濃度になるまでガスを吸引して試験セル１９に導入した。そして、紫外線ランプ１８を２０分間点灯して、ガス濃度の変化をＶＯＣセンサ２０で観測した。紫外線ランプ１８として、波長１８５nmの紫外線と波長２５４nmの紫外線を照射する東芝製ＧＬＳ６ＵＮ、波長２５４nmの紫外線を照射する東芝製ＧＬＳ６ＵＪ及び波長３００nm以上の紫外線を照射するブラックライト（ミヤタエレバム製）を用い、当初のガス濃度が１０ｐｐｍの場合と１００ｐｐｍの場合について試験を行った。
【００３８】
試験１８では、試験ガスとしてトリクロロエチレンを用い、当初のガス濃度を１０ｐｐｍとした時のＴＣＥ濃度を図４０の（イ）に、１００ｐｐｍとした時のＴＣＥ濃度を図４０の（ロ）に示す。
試験１９は、試験としてテトラクロロエチレンを用い、当初のガス濃度を１０ｐｐｍとした時のＰＣＥ濃度を図４１の（イ）に、１００ｐｐｍとした時のＰＣＥ濃度を図４１の（ロ）に示す。
試験２０では、試験ガスとしてｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレンを用い、当初のガス濃度を１０ｐｐｍとした時のｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ濃度を図４２の（イ）に、１００ｐｐｍとした時のｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ濃度を図４２の（ロ）に示す。
試験１８乃至試験２０の結果から、紫外線の波長が３００nm以上であると、ブランク測定の値とほぼ同様の濃度変化しかせず、有機化合物は分解されないことがわかった。
【００３９】
試験２１では、化学兵器用毒ガスであるイペリット（ＣｌＣＨ２ＣＨ２）２Ｓ）の紫外線分解効果の可能性を検証した。波長１８５nmの紫外線及び波長２５４nmの紫外線を照射する紫外線ランプを５００ｍｌのデュランビン内に設置し、イペリット擬剤としてクロロメチルメチルスルフィド（ＣｌＣＨ２ＳＣＨ３，以下、ＣＭＭＳと称する）が収納されたテドラーバッグをこのデュランビンに接続し、別に接続したポンプで吸引してデュランビン内の空気をＣＭＭＳに置換した。その後、紫外線ランプを点灯して、ＣＭＭＳ濃度を測定し、その結果を図４３に示す。
試験２１により、分解速度はそれほど速くないものの、紫外線照射によってイペリットの擬剤も半分程度まで分解できることがわかった。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１乃至３に係る発明によれば、汚染ガスに含まれる有害な有機化合物を、波長３００nm未満の比較的高エネルギーの紫外線と選択的に噴霧される強アルカリ電解水及び強酸性電解水とで分解し、その結果発生する不安定な中間生成物を強アルカリ電解水及び強酸性電解水で中和し分解するので、処理時間が短くて済み、それほど大がかりな装置も必要としない。
また、紫外線照射では分解しきれない有機化合物も、強アルカリ電解水や強酸性電解水を噴霧することによって、より低レベルまで分解することができる。さらに、強アルカリ電解水や強酸性電解水は人体に無害なので、環境を汚染する心配がない。
【００４１】
請求項４に係る発明によれば、紫外線分解ユニットにおける有機化合物の分解が促進されて、いっそう処理時間を短縮できる。
請求項５に係る発明によれば、汚染ガスが分解セル内に滞留する時間が長くなると共に、汚染ガスに対する紫外線照射強度が強くなるため、分解効率がさらに向上する。
請求項６に係る発明によれば、汚染ガスへ均一に、且つ、高い強度で紫外線が照射されるので、有機化合物分解効率が良い。
請求項７に係る発明によれば、波長の短い紫外線が保護筒で遮断されずに汚染ガスに照射されるので、有機化合物を短時間で分解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すガス状有機化合物の分解装置の概略図
【図２】分解セルの側断面図
【図３】分解セルの平断面図
【図４】試験１における汚染濃度測定結果を示す図
【図５】試験１におけるｐＨ測定結果を示す図
【図６】試験２における汚染濃度測定結果を示す図
【図７】試験２におけるｐＨ測定結果を示す図
【図８】試験３における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図９】試験３における中間生成物濃度の経時変化を示す図
【図１０】試験４における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１１】試験４における中間生成合物濃度の経時変化を示す図
【図１２】試験５における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１３】試験５における中間生成物濃度の経時変化を示す図
【図１４】試験６における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１５】試験６における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１６】試験７における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１７】試験７における中間生成物濃度の経時変化を示す図
【図１８】試験８における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図１９】試験８における中間生成物濃度の経時変化を示す図
【図２０】試験９における有機化合物濃度の経時変化を示す図
【図２１】試験９における中間生成物濃度の経時変化を示す図
【図２２】試験１０乃至試験１５に用いた試験装置の概略図
【図２３】試験１０におけるＴＣＥ濃度の測定結果を示す図
【図２４】試験１０におけるＴＣＥ分解率の計算結果を示す図
【図２５】試験１１におけるＰＣＥ濃度の測定結果を示す図
【図２６】試験１１におけるＰＣＥ分解率の計算結果を示す図
【図２７】試験１２におけるｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ濃度の測定結果を示す図
【図２８】試験１２におけるｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ分解率の計算結果を示す図
【図２９】試験１３におけるモノクロロベンゼン濃度の測定結果を示す図
【図３０】試験１３におけるモノクロロベンゼン分解率の計算結果を示す図
【図３１】試験１４における酢酸エチル濃度の測定結果を示す図
【図３２】試験１４における酢酸エチル分解率の計算結果を示す図
【図３３】試験１５におけるトルエン濃度の測定結果を示す図
【図３４】試験１６に用いた試験装置の概略図
【図３５】試験１６で測定したＴＣＥ濃度及びＴＣＥ分解率を示す図
【図３６】試験１７に用いた試験セルの側断面図
【図３７】試験１７に用いた試験セルの平断面図
【図３８】試験１７におけるＴＣＥ分解率を示す図
【図３９】試験１８乃至試験２０に用いた装置の概略図
【図４０】試験１８におけるＴＣＥ濃度の経時変化を示す図
【図４１】試験１９におけるＰＣＥ濃度の経時変化を示す図
【図４２】試験２０におけるｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ濃度の経時変化を示す図
【図４３】試験２１におけるＣＭＭＳ濃度の変化を示す図
【符号の説明】
１  紫外線分解ユニット
２  スクラバ
３  活性炭吸着ユニット
４  電解水生成装置
５  低圧水銀ランプ
６  分解セル
７    ガス入口
８  ガス出口
９  酸性電解水供給パイプ
１０  アルカリ電解水供給パイプ
１１  循環パイプ
１２  ポンプ
１３  排水路
１４  排水中和タンク
１５  ファン
１６  排気パイプ
１７  混合気槽
１８  紫外線ランプ
１９  試験セル
２０  ＶＯＣセンサ
２１  アトマイザ
２２  採取口
２３  テドラーバッグ
２４  ポンプ
２５  ｐＨ測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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