(57)【要約】【課題】ごみ焼却排ガス等の高温排ガス中の水銀を簡単で効率良く経済的に除去する方法を提供する。【解決手段】水銀とキレート化合物を形成し得るキレート剤が活性炭に吸着されてなる吸着剤に水銀を含有する高温排ガスを接触させて水銀を吸着除去する方法において、吸着剤の含有水分量を、水銀吸着に必な量以上に維持しながら行なうことを特徴とする水銀除去方法。特にキレート剤として式（１）で表される基を含むキレート剤が好ましい【化１】2006026520.tif 000011(MはNa又はKを表わす)【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀とキレートを形成し得るキレート剤が活性炭に吸着されてなる吸着剤に、水銀を含有する高温排ガスを接触させて水銀を吸着除去する方法において、吸着剤の含有水分量を、水銀吸着に必な量以上に維持しながら行なうことを特徴とする水銀除去方法。
【請求項２】
キレート剤が式（１）で表される基を含むキレート剤であることを特徴とする請求項１に記載の水銀除去方法。
【化１】
2006026520.tif 000007
(MはNa又はKを表わす)
【請求項３】
吸着剤を充填塔に充填し、該充填塔に水銀を含有する高温排ガスを通過させ、吸着剤に接触させて水銀を吸着除去することを特徴とする請求項１または２に記載の水銀除去方法。
【請求項４】
高温排ガスに水分を補給することにより、吸着剤の含有水分量を、水銀吸着に必要な量以上に維持しながら行なうことを特徴とする請求項項１〜３のいずれかに記載の水銀除去方法。
【請求項５】
高温排ガスの温度が150℃以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の水銀除去方法。
【請求項６】
キレート剤が、式（２）で表されるピペリジンジチオカルバミン酸化合物、式（３）で表されるチオモルホリンジチオカルバミン酸化合物または式（４）で表される1,4-ピペラジンジカルボジチエート化合物 から選ばれる化合物であることを特徴とする、請求項2〜５のいずれかに記載の水銀除去方法。
【化２】
2006026520.tif 000008
(MはNa又はKを表わす)
【化３】
2006026520.tif 000009
(MはNa又はKを表わす)
【化４】
2006026520.tif 000010
(MはNa又はKを表わす)
【請求項７】
式（１）で表される基を含むキレート剤を溶解した水溶液を水性ミストの状態で補給しながら行なうことにより、吸着剤の含有水分量を、水銀吸着に有効な量以に維持しながら行なうことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の水銀除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼却炉等の高温排ガス中に含まれる水銀を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高温排ガス中の水銀除去方法は炭素質吸着剤と排ガスを接触させる方法、排ガスをNa2S水溶液やNaHS水溶液と接触させる方法や洗煙排水を砂ろ過塔、キレート樹脂塔に通す方法等があった。
【０００３】
また、活性炭に-SH基を有するキレート剤を吸着させたキレート吸着活性炭に水銀ガスを接触させ水銀を除去する技術も公知である（特公昭４８−５４３６）。しかし、この方法では室温付近の水銀含有ガスしか処理できず、60℃以上の高温ガスの処理は不可能であり、処理する場合は室温付近まで排ガスを冷却する必要があり、冷却コストが大きく実用的に問題があった。しかも-SH基を有するキレートを活性炭に吸着させた場合、-SH基が酸素により酸化されて発熱するため冷却を必要とした。またその酸性度により装置の腐食対策が必要であり、経済的でなかった。
【０００４】
更に、ごみ焼却排ガス中にジチオカルバミン酸塩の水溶液を噴霧し水銀含有ダストを回収する方法が知られているが、水銀除去能力に問題がある。（特開平５−２０８１１７）
【特許文献１】特公昭４８−５４３６号公報
【特許文献２】特開平５−２０８１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように高温排ガス中の水銀を除去する方法はいろいろ提案されているが、水銀除去能力が小さいことや操作が煩雑で費用がかかる等の問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、新規で経済性のある方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、水銀とキレートを形成し得るキレート剤が活性炭に吸着されてなる吸着剤に、水銀を含有する高温排ガスを接触させて水銀を吸着除去する方法において、吸着剤の含有水分量を、水銀吸着に必な量以上に維持しながら行なうことを特徴とする水銀除去方法に関する。
【０００８】
前記、キレート剤としては式（１）で表される基（以下-CS-SM基とも称する）を含むキレート剤が好ましい。
【化１】
2006026520.tif 000002
(MはNa又はKを表わす)
【０００９】
前記、式（１）で表される基-を含むキレート剤としては、式（２）で表されるピペリジンジチオカルバミン酸化合物、式（３）で表されるチオモルホリンジチオカルバミン酸化合物または式（４）で表される1,4-ピペラジンジカルボジチエート化合物から選ばれる化合物であることが好ましい。
【００１０】
【化２】
2006026520.tif 000003
(MはNa又はKを表わす)
【００１１】
【化３】
2006026520.tif 000004
(MはNa又はKを表わす)
【００１２】
【化４】
2006026520.tif 000005
(MはNa又はKを表わす)
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば充填塔に高温排ガスを通過させるだけで、高温排ガス中の水銀を簡単に効率良く除去することが可能であり、煩雑で費用がかかる操作をする必要がなく経済的メリットが大変大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための吸着剤は、水銀とキレートを形成し得るキレート剤を吸着させた活性炭であれば特に限定されないが、好ましくは-CS-SM基を含むキレート剤を活性炭に吸着させたものが良い。
【００１５】
-CS-SM基を含むキレート剤は特に限定されないが、例えば、前記式（２）で表されるピペリジンジチオカルバミン酸化合物、前記式（３）で表されるチオモルホリンジチオカルバミン酸化合物、前記式（４）で表される1,4-ピペラジンジカルボジチエート化合物が挙げられる。これらの化合物は150℃までの高温ガス中で安定であり、高温での水銀ガスとのキレート反応に好都合な化合物である。
【００１６】
本発明者らは-CS-SM基を含むキレート剤は150℃以下の温度において有毒な二硫化炭素ガスを生成することがなく、安定であることに着目し、また活性炭に吸着させた-CS-SM基を含むキレート剤が安定に作用するためには、すでに吸着されている水分が必要であることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１７】
すなわち、活性炭に吸着したキレート剤には水分子が付いており、キレート剤が液体キレートと同様に水銀キレートを生成するには、キレートに配位している水分子の存在が不可欠である。この理由について本発明者等はキレート剤を吸着した活性炭には通常水分が4〜8重量%含まれているが、高温に曝されキレート剤に配位する水分子が無くなれば、キレート剤は活性炭中で結晶析出してしまい、液体キレートと同様な機能を果たすことができなくなってしまうからではないかと考えている。
【００１８】
従って、水銀を含む高温排ガスをキレート吸着した活性炭と接触させる場合、活性炭中に含まれている水分が失われないように補給する必要があり、排ガス中に必要な量の水分が含まれていない場合は強制的に補給することが必要となる。
【００１９】
高温排ガスに水分を補給することにより、吸着剤の水分を、水銀吸着に必要な量以上に維持しながら行なうことは好ましい水銀除去方法である。補給する水分は水または水蒸気によって行なうことができ、水分の補給は例えば超音波噴霧、エアーバブリングによる噴霧、スチームによる補給等の方法を採用できる。
【００２０】
水銀を含む高温排ガスをキレート剤が吸着された活性炭とを接触させる方法は特に限定されるものではないが、例えばキレート吸着活性炭を充填塔に充填し、該充填塔に水銀を含有する高温排ガスを通過させキレート吸着活性炭と接触させることによって実施できる。本発明の方法により、処理される高温排ガスの温度は例えば150℃以下である。
【００２１】
水の補給時に-CS-SM基を含むキレート剤の水溶液を水性ミストの状態で補給してもよい。このようにすれば水分補給と同時に活性炭へのキレート剤の吸着量を増加させることができ、水銀のキレート化合物の生成量も増加し、水銀除去効率の向上や、吸着剤の処理倍係数の向上が期待できる。
【００２２】
活性炭に吸着したキレート剤で水銀ガスがなぜ除去されるかについては定かではないが、活性炭に吸着した水銀が水銀イオンに変化し、活性炭に吸着したキレート剤とキレート化反応を起こすものと思われる。
【実施例】
【００２３】
次に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。また以下の説明において％は特に断りのない限り重量％である。
【００２４】
（実施例１〜３）
５％ピペリジンジチオカルバミン酸カリウム水溶液、５％チオモルホリンジチオカルバミン酸カリウム水溶液、及び５% 1,4-ピペラジンジカルボジチエートカリウム水溶液をそれぞれ8メッシュの活性炭300gに流下せしめて、その表面に十分吸着させた。風乾後、その吸着量は12〜14％であり、水分を約５％含有していた。これらのキレート剤を吸着せしめた活性炭を内径2.5cmのガラス製カラムに、高さ20cm充填した。カラムとカラムに接続され水銀含有空気をカラムに供給する配管をヒーターで加熱し、カラム内の測定点温度が100℃、120℃または150℃に調整した。カラムにはHg濃度3mg/m3を含む空気を、水銀含有空気供給配管を通じて供給し、また水分をエアーバブリングにより６g/dayの供給速度で水銀含有空気供給配管を通じてカラムに供給した。カラムに供給する水銀含有空気の流速を７m/minとし、カラム出口空気の水銀濃度を測定した。その結果を表１に示す。１２時間後及び１００時間後の出口水銀濃度は十分に低い値であり、本発明吸着剤が有効に作用していることが分かった。
【表１】
2006026520.tif 000006
【００２５】
（実施例４）
実施例３と同様の方法で５％1,4-ピペラジンジカルボジチエートカリウム水溶液を8メッシュの活性炭表面に十分吸着させた。1,4-ピペラジンジカルボジチエートカリウムを吸着せしめた活性炭を内径2.5cmのガラス製カラムに、高さ20cm充填し、110℃でのHg含有空気の水銀吸着特性を調べた。カラム内の測定点温度を110℃に調製し、Hg濃度3mg/m3の水銀含有空気を流速７m/minで供給した。エアーバブリングによるカラムへの水分の供給は６g/dayであった。カラム通過後の空気の水銀濃度は図１のようになり、  出口Hg濃度を 0.05mg/m3以下にすることができる処理倍係数（通過ガス容積と充填物容積の比）は4600×103L/L-吸着剤であった。
【００２６】
（比較例1）
実施例３と同様に５％1,4-ピペラジンジカルボジチエートカリウム水溶液を8メッシュの活性炭に吸着せしめ、内径2.5cmのカラムに高さ20cm充填し、水分の供給を行なわない場合の、110℃でのHg含有空気の水銀吸着特性を調べた。カラム内の測定点温度110℃に設定し、カラムへの水分の供給は行なわずに、Hg濃度3mg/m3の水銀含有空気を流速７m/minで供給したところ、カラム出口空気のHg濃度を0.05mg/m3以下にすることができる処理倍係数は150×103 L/L-吸着剤であり、その後Hg濃度は急激に立ち上がってきた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】110℃における水銀吸着特性
【図１】
2006026520.tif 000012