(57)【要約】【課題】  集塵作用及び窒素酸化物の高い吸収作用を有する集塵脱硝装置を提供する。【解決手段】  水酸化カリウムなどのＮＯ2吸収物質と、ヨウ化カリウムなどのＮＯ2をイオン化するイオン化剤とを担体に担持させてなるＮＯ2吸収剤を、バッグフィルター４の表面に付着させた集塵脱硝装置１とする。【選択図】    図１
2006159053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッグフィルターの表面に窒素酸化物吸収剤を付着させてなる集塵脱硝装置において、
前記窒素酸化物吸収剤は、アルカリ金属の水酸化物、酸化物又は炭酸塩のうち少なくとも１つの窒素酸化物吸収物質と窒素酸化物をイオン化するイオン化剤とを担体に担持させてなる窒素酸化物吸収剤であることを特徴とする集塵脱硝装置。
【請求項２】
請求項１に記載する集塵脱硝装置において、
前記イオン化剤は、ヨウ化カリウム、鉄（II）の塩又はスズ（II）の塩のうち少なくとも１つであることを特徴とする集塵脱硝装置。
【請求項３】
請求項１に記載する集塵脱硝装置において、
前記担体は、活性炭であることを特徴とする集塵脱硝装置。
【請求項４】
請求項２に記載する集塵脱硝装置において、
前記イオン化剤は、窒素酸化物吸収剤全体に対して１〜２０重量％であることを特徴とする集塵脱硝装置。
【請求項５】
請求項３に記載する集塵脱硝装置において、
前記窒素酸化物吸収物質は窒素酸化物吸収剤全体に対して３〜４０重量％であり、前記活性炭は窒素酸化物吸収剤全体に対して６０〜９７重量％であることを特徴とする集塵脱硝装置。
【請求項６】
請求項１に記載する集塵脱硝装置において、
前記担体の形状は、粉体、ペレット形状又は繊維状のいずれかであることを特徴とする集塵脱硝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物の吸収効率を向上させると共に、集塵作用も有する集塵脱硝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車から排出される排気ガスは一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）を主とする低濃度のＮＯｘ（窒素酸化物）を含んでいる。これらのＮＯｘを除去して排気ガスを浄化する方法としては、ＮＯｘを吸着剤により吸着除去する方式が知られている（下記、特許文献１，２を参照。）。
【０００３】
また、活性炭、水酸化カルシウム及び石膏からなるハニカム状の担体に水酸化カリウム（窒素酸化物吸収物質）水溶液を含浸させた、排気ガスのＮＯ2吸収剤が知られている（下記、特許文献３，４を参照。）。この吸収剤は、アルカリとの反応（化学吸収）によりＮＯ2を除去するため、ＮＯ2の吸収容量が大きく、無再生で長時間使用できるなどの利点を有する。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６７７０７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３３２５０号公報
【特許文献３】特開平９−１２２４８３号公報
【特許文献４】特開平１１−５７４６３号公報
【特許文献５】特開平７−１９８１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、化学吸収によらない吸着作用を利用した吸着方式の場合、吸着したＮＯｘがわずかな温度変化により脱着して再び飛散するおそれがあり、確実なＮＯｘ除去方法とは言えない。
【０００６】
また、化学吸収によるＮＯ2除去の場合、水酸化カリウムなどのアルカリ成分（窒素酸化物吸収物質）とＮＯ2との化学反応速度が遅いため、ＮＯ2吸収効率が十分ではない。例えば、アルカリ成分の利用率が低い段階、すなわち未反応のアルカリ成分が存在するにもかかわらず所定の除去性能が得られなくなるなどの問題がある。
【０００７】
このため、短期間での吸収剤の交換作業や再生作業が必要となったり、予め過剰の吸収剤を設置しておく必要があり、前者の場合には交換や再生に要する費用が多くなり、後者の場合には設備費用が多くなるといった問題がある。また、トンネル内などに設けられたＮＯｘ浄化設備用のスペースは、吸収剤を更に増設することができるほどの余裕がない場合が多く、このような状況では、交換回数を増やすなどが主たる対応策となっているのが現状である。
【０００８】
一方、排気ガスに含まれる煤塵の処理については、電気集塵機などが用いられているが、電気集塵機による集塵は高電圧の電力を利用するものであるため、副生成物としてオゾンを発生させることが多い。発生したオゾンは、排気ガス中のＮＯをＮＯ2に酸化させるため、共に設置する脱硝装置でのＮＯ2処理負担の増大を招く。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、集塵作用及び窒素酸化物の高い吸収作用を有する集塵脱硝装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を進めた結果、例えばヨウ化カリウム、鉄（II）の塩又はスズ（II）の塩などのＮＯ2イオン化剤を添加することにより、アルカリ成分とＮＯ2との化学反応速度が高まり、ＮＯ2吸収効率が向上することを見出した。また、電力を用いずに集塵することにより、ＮＯ2負担の増大をなくすことができることに着目した。
【００１１】
上記課題を解決する本発明に係る集塵脱硝装置は、
バッグフィルターの表面に窒素酸化物吸収剤を付着させてなる集塵脱硝装置において、
前記窒素酸化物吸収剤は、アルカリ金属の水酸化物、酸化物又は炭酸塩のうち少なくとも１つの窒素酸化物吸収物質と窒素酸化物をイオン化するイオン化剤とを担体に担持させてなる窒素酸化物吸収剤であることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【００１２】
また、上記集塵脱硝装置において、
前記イオン化剤は、ヨウ化カリウム、鉄（II）の塩又はスズ（II）の塩のうち少なくとも１つであることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【００１３】
また、上記集塵脱硝装置において、
前記担体は、活性炭であることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【００１４】
また、上記集塵脱硝装置において、
前記イオン化剤は、窒素酸化物吸収剤全体に対して１〜２０重量％であることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【００１５】
また、上記集塵脱硝装置において、
前記窒素酸化物吸収物質は窒素酸化物吸収剤全体に対して３〜４０重量％であり、前記活性炭は窒素酸化物吸収剤全体に対して６０〜９７重量％であることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【００１６】
また、上記集塵脱硝装置において、
前記担体の形状は、粉体、ペレット形状又は繊維状のいずれかであることを特徴とする集塵脱硝装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる集塵脱硝装置によれば、例えばヨウ化カリウム、鉄（II）の塩又はスズ（II）の塩などのＮＯｘイオン化剤を添加することにより、ＮＯｘ、特にＮＯ2をイオン化させてＮＯ2吸収物質への吸収効率を向上させることができる。この結果、ＮＯ2吸収物質の利用率を向上させることができ、短期間での吸収剤の交換作業や再生作業を不要としたり、予め過剰の吸収剤をバッグフィルターに付着させておく必要をなくしたりすることができる。
【００１８】
多量の吸収剤をバッグフィルターに付着させると、圧力損失により、フィルターを通過する排気ガス流量が低下する。本発明によりＮＯ2吸収効率を向上させることができることは、バッグフィルターに付着させる吸収剤が少量ですむことを意味し、バッグフィルターに本吸収剤を適用する場合には極めて有用である。
【００１９】
また、担体を主として活性炭から構成することにより、活性炭の有する大きな比表面積を利用して、ＮＯ2吸収性能を向上させることができる。また、ＮＯ2吸収剤を低コストで製造することができるため、活性炭・吸収した窒素酸化物・吸収剤成分を水洗して、活性炭・吸収剤成分を再び含浸させるタイプの吸収剤とすることができる。
【００２０】
また、集塵原理としてフィルターによる煤塵除去としており、高電圧操作を行わないため、集塵段階においてオゾン発生時よるＮＯ2生成がない。したがって、脱硝段階におけるＮＯ2除去負担を増大させることがない。また、ＮＯ2吸収剤を再生する際には、単純なバッグフィルターの取り外しや取り付け作業のみで対応することができるため、容易な作業とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る集塵脱硝装置の概略構成図である。図２は、本発明の実施例に係るＮＯ2吸収剤のＮＯ2吸収性能を示すグラフである。図３は、本発明の実施例と比較例に係るＮＯ2吸収剤の構成とＮＯ2浄化性能をまとめた表である。
【００２２】
図１に示すように、実施形態に係る集塵脱硝装置１は、空洞部４と、空洞部４の下部に設けられ、浄化対象の排気ガスが流入する入口部２と、空洞部４の上部に設けられ、浄化された排気ガスが流出する出口部３と、排気ガスを入口部２から流入させると共に空洞部４を通過させて、出口部３から流出させる吸引ファン５とを有する。
【００２３】
また、装置１の内部に流入した排気ガスは、空洞部４の底部６から天井部７へ流通する際に、天井部７に連結されたロープ８に吊るされると共に下部を支持部９に固定されたバッグフィルター１０を通過するようになっている。なお、本実施形態では、５つのバッグフィルター１０を備えた構成を図示している。
【００２４】
バッグフィルター１０の内面（空洞部４の底部６側の空間に臨む面）には、下記詳細に説明するＮＯ2吸収剤が付着されており、排気ガスがバッグフィルター１０を通過する際に、排気ガス中の煤塵を集塵すると共にＮＯ2を吸収して排気ガスを浄化するようにしてある。以下、バッグフィルター１０に付着させたＮＯ2吸収剤について、比較例と共に詳細に説明する。
【００２５】
実施例に係るＮＯ2吸収剤及び比較例に係るＮＯ2吸収剤共に、粉末状の活性炭である担体に、ＮＯ2吸収物質として水酸化カリウム（ＫＯＨ）を担持させた。実施例に係る吸収剤には、更に、ＮＯｘのイオン化剤としてヨウ化カリウム（ＫＩ）を担持させた。
【００２６】
詳細な製造方法は以下のとおりである。まず、粉末状の活性炭を所定濃度の水酸化カリウム水溶液の中において均一になるように撹拌機で分散させて、活性炭に水酸化カリウムを含浸させる。次に、これを乾燥粉体とする。この結果、図３に示すように、活性炭９１重量％と活性炭に含浸させた水酸化カリウム９重量％の組成からなるＮＯ2吸収剤（比較例）を作製した。
【００２７】
比較例の製造方法と同様に作製したＮＯ2吸収剤を、更に、所定濃度のヨウ化カリウム水溶液の中において均一になるように撹拌機で分散させて、活性炭にヨウ化カリウムを含浸させる。次に、これを乾燥粉体とする。この結果、図３に示すように、活性炭８１重量％と活性炭に含浸させた水酸化カリウム９重量％、ヨウ化カリウム１０重量％の組成からなるＮＯ2吸収剤（実施例）を作製した。なお、実施例に係るＮＯ2吸収剤の製造方法としては、粉末状の活性炭を水酸化カリウムとヨウ化カリウムの混合水溶液中に分散させて含浸させてもよい。
【００２８】
次に、実施例及び比較例に係るＮＯ2吸収剤のＮＯ2浄化性能について試験した。試験方法としては、体積５ｍｌのＮＯ2吸収剤（粉体活性炭に所定の圧力をかけて固形化した）に、温度２０℃、相対湿度６０％、ＮＯ2濃度１０ｐｐｍの空気を、空塔速度ＳＶ（＝通ガス流量(ｍ3／ｈ)／吸収剤容量(ｍ3)）27000ｈ-1で通過させて、ＮＯ2浄化性能を試験した。
【００２９】
図２は、ＮＯ2浄化性能の試験結果を示すグラフである。同図に示すように、比較例よりも実施例に係るＮＯ2吸収剤の方が、高いＮＯ2除去率が長時間にわたって維持されていることが分かる。図３にＮＯ2除去性能をまとめて示すように、実施例に係るＮＯ2吸収剤は、初期（例えば、通ガス時間１時間）のＮＯ2除去率は９８％であり、ＮＯ2除去率９０%以上を維持する時間が７０時間であった。また、ＮＯ2除去率が９０％以上を維持できなくなった時点におけるＫＯＨ利用率は４６％であった。
【００３０】
これに対して、比較例に係るＮＯ2吸収剤は、初期（例えば、通ガス時間１時間）のＮＯ2除去率は９１％であり、ＮＯ2除去率９０%以上を維持する時間が１８時間であった。また、ＮＯ2除去率が９０％以上を維持できなくなった時点におけるＫＯＨ利用率は１２％であった。
【００３１】
すなわち、実施例に係るＮＯ2吸収剤は、比較例に係るＮＯ2吸収剤に比べて、高いＮＯ2除去率を長時間にわたって維持すると共に、ＫＯＨ利用率が高く、ＮＯ2吸収物質を有効に活用している吸収剤であることが分かる。
【００３２】
ＮＯ2吸収剤のＮＯ2吸収作用は、下記式（１）で説明することができる。
２ＮＯ2＋２ＫＯＨ→ＫＮＯ2＋ＫＮＯ3＋Ｈ2Ｏ  ・・・（１）
すなわち、流通ガス中のＮＯ2がＮＯ2吸収物質である水酸化カリウムと化学反応を起こして、カリウムの硝酸塩となることにより、流通ガス中のＮＯ2がＮＯ2吸収剤に化学吸収される。しかしながら、この化学吸収反応は反応速度が比較的遅いため、ＮＯ2吸収物質のみでは、比較例に係るＮＯ2吸収剤のように、ＮＯ2吸収性能は十分ではない。
【００３３】
これに対して、実施例に係るＮＯ2吸収剤には、ＮＯ2吸収物質である水酸化カリウムに加えて、ＮＯ2のイオン化剤であるヨウ化カリウムが担持されており、下記式（２）、（３）により流通ガス中のＮＯ2がＩ-の還元作用によりイオン化されると考えられる。
ＫＩ→Ｉ-＋Ｋ-                ・・・（２）
２Ｉ-＋２ＮＯ2→２ＮＯ2-＋Ｉ2・・・（３）
【００３４】
このようにして生成したイオン化されたＮＯ2は、水酸化カリウムとの反応性、未利用領域の水酸化カリウムへの浸透性に富むと考えられる。この結果、実施例に係るＮＯ2吸収剤は、ＮＯ2除去効率の向上、ＮＯ2吸収物質の利用率の向上を達成したものと考えられる。
【００３５】
なお、上記式（３）により生成したＩ2は、排気ガス中や活性炭などに存在するＳＯ2などの還元作用によりＩ-に還元され、再び上記式（３）に関与するものと考えられる。
【００３６】
上述するＮＯ2吸収剤をバッグフィルター１０へ付着させる方法としては、例えば、バッグフィルター１０の内面側から、ＮＯ2吸収剤を噴霧して供給し、内面に堆積させるなどの方法があげられる。
【００３７】
バッグフィルターによる集塵では、高電圧操作を行わないため、集塵段階においてオゾン発生時よるＮＯ2生成がない。したがって、バッグフィルター１０に付着させたＮＯ2吸収剤のＮＯ2除去負担を増大させることがない。また、ＮＯ2吸収剤を再生する際には、単純なバッグフィルター１０の取り外しや取り付け作業のみで対応することができるため、容易な作業とすることができる。
【００３８】
なお、バッグフィルターによる集塵は、電気集塵機による場合に比べて、比較的圧力損失が大きく、大きな排気ガス流量を確保することができない場合がある。したがって、本実施形態に係る集塵脱硝装置の用途としては、トンネル内の排気ガス浄化に用いる他に、多くの車両が集まる駐車場やバスセンターなどにおける排気ガス浄化に用いることが好ましい。
【００３９】
実施例に係るＮＯ2吸収剤は、担体を主として活性炭から構成した。この結果、活性炭の有する大きな比表面積を利用して、ＮＯ2吸収性能を向上させることができる。また、ＮＯ2吸収剤を低コストで製造することができるため、活性炭・吸収した窒素酸化物・吸収剤成分を水洗して、活性炭・吸収剤成分を再び含浸させるタイプの吸収剤とすることができる。
【００４０】
イオン化剤としては、ＮＯｘをイオン化することができるものであればよく、ヨウ化カリウムの他に、鉄（II）の塩又はスズ（II）の塩などがあげられる。
【００４１】
ＮＯ2吸収物質は、ＮＯ2吸収剤全体に対して３〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％担持させる。また、イオン化剤は、ＮＯ2吸収剤全体に対して１〜２０重量％、好ましくは１〜１２重量％担持させる。下限値よりも少量であるとＮＯ2のイオン化による吸収反応速度の向上の効果が得られず、上限値よりも多量であると無駄な担持量が発生する。
【００４２】
担体を主として活性炭で構成する場合には、ＮＯ2吸収剤全体に対して６０〜９７重量％、好ましくは６５〜９５重量％で構成する。下限値よりも少量であると比表面積低下に伴いＮＯ2浄化効率が減少し、上限値よりも多量であると担体としての耐久性が著しく低下する。
【００４３】
また、担体の形状は、粉体の他に、粉体、ペレット形状、繊維状などが考えられる。ＮＯ2吸収剤をバッグフィルターに付着させて排気ガスを通過させた場合の圧力損失などを考慮して適宜選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る集塵脱硝装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例に係るＮＯ2吸収剤のＮＯ2吸収性能を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例と比較例に係るＮＯ2吸収剤の構成とＮＯ2浄化性能をまとめた表である。
【符号の説明】
【００４５】
１  集塵脱硝装置
２  入口部
３  出口部
４  空洞部
５  吸引ファン
６  底部
７  天井部
８  ロープ
９  支持部
１０  バッグフィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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