(57)【要約】【課題】比較的簡単な工程で、産業上経済的に水素ガスを製造することができる水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置を提供する。【解決手段】微量のキャリアガスとニッケルを含むメッキ廃液の滴下する導入口１１ａと発生ガスの導出口１１ｂとを有する反応容器１１を加熱し、キャリアガスを反応容器１１の中に流入しながら、ニッケルを含むメッキ廃液を導入口１１ａから反応容器１１の中に滴下し、反応容器１１の中でニッケルを含むメッキ廃液が熱分解反応して発生した水素ガスを含む混合ガスを、導出口１１ｂから回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケルを含むメッキ廃液から水素ガスを製造する方法において、前記ニッケルを含むメッキ廃液が滴下される導入口と発生ガスの導出口とを有する反応容器を加熱し、前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記導入口から前記反応容器中に滴下し、前記反応容器中で前記ニッケルを含むメッキ廃液が熱分解反応して発生した水素ガスを含む混合ガスを、前記導出口から回収することを特徴とする水素ガスの製造方法。
【請求項２】
前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記反応容器中に滴下する際に、前記導入口からキャリアガスを流入させながら、前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記反応容器中に滴下することを特徴とする請求項１記載の水素ガスの製造方法。
【請求項３】
前記キャリアガスは、アルゴンガス、窒素ガス、またはそれらの混合ガスであることを特徴とする請求項２記載の水素ガスの製造方法。
【請求項４】
前記反応容器中の圧力は、反応過程でほぼ常圧であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水素ガスの製造方法。
【請求項５】
ニッケルを含むメッキ廃液の滴下機構と、
温度調節が可能な反応容器と、
発生した水素を含むガスを冷却する冷却機構と、
水素を含むガスを回収する回収機構とを、
有することを特徴とする水素ガスの製造装置。
【請求項６】
さらに、微量のキャリアガスの流量調節機構を有することを特徴とする請求項５記載の水素ガスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ニッケル等のメッキ廃液は、工場内の排水処理施設において、重金属を中和等により除去して無害化したのち、河川や下水道などに放水される。除去された重金属は、めっきスラッジと呼ばれ、そのほとんどが産廃処理されている。一般にめっきでは、投入金属のうち約３割が排水に流れると言われており、多くの有用金属が廃棄処理されている。 一方で、産業廃棄物の最終処分場数は，年々減り続けており、将来の処分場枯渇が懸念されている。
【０００３】
また、無電解ニッケルメッキ工程から排出されるメッキ浴廃液中に残留しているニッケルイオンをニッケル資源として回収する方法としては、カラムに充填された選択性重金属キレート樹脂の再生工程（Ａ）と、無電解ニッケルメッキ廃液の調整工程（Ｂ）と、再生工程（Ａ）で再生したキレート樹脂に、調整工程（Ｂ）で調整したニッケルメッキ廃液を接触させてニッケルイオンをキレート樹脂に吸着させた後、鉱酸でニッケルを溶出するニッケルの吸着溶出工程（Ｃ）と、その吸着溶出工程（Ｃ）で溶出したニッケル塩水溶液に対して、１当量以上の炭酸塩、水酸化アルカリまたは蓚酸を添加することにより、不溶性ニッケル化合物を沈殿させるニッケル資源化工程（Ｄ）とから成る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
更に、ニッケルメッキ廃液の処理方法としては、ニッケルメッキ廃液中のニッケルイオンを、水酸化してニッケルイオン水酸化物とするためのアルカリ性物質、および水酸化物を吸着するための吸着剤を用いて処理し、さらに水酸化物が吸着された吸着剤を凝集して凝集物を得るための凝集剤を添加することにより、廃液中のニッケルイオンを分離する第１工程と、ニッケルイオン分離後の廃液を酸化処理して、ニッケル分離後廃液中に含まれる次亜リン酸イオンを酸化し、さらにカルシウム源を添加することにより、ニッケル分離後廃液中に含まれるリンおよびイオウをカルシウム塩として回収する第２工程と、から構成される方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２８０３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のニッケルイオンをニッケル資源として回収する方法は、工程が複雑で、各工程で使用する材料が高価で、産業上経済的ではないという課題があった。また、特許文献２に記載の凝集剤を添加することにより、廃液中のニッケルイオンを分離する方法も、ニッケル分離後廃液中に含まれるリンおよびイオウをカルシウム塩として回収する工程が複雑で、産業上経済的ではないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、比較的簡単な工程で、産業上経済的に水素ガスを製造することができる水素ガスの製造方法および水素ガスの製造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】
【０００８】
本発明によれば、ニッケルを含むメッキ廃液から水素ガスを製造する方法において、前記ニッケルを含むメッキ廃液が滴下される導入口と発生ガスの導出口とを有する反応容器を加熱し、前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記導入口から前記反応容器中に滴下し、前記反応容器中で前記ニッケルを含むメッキ廃液が熱分解反応して発生した水素ガスを含む混合ガスを、前記導出口から回収することを特徴とする水素ガスの製造方法が得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記反応容器中に滴下する際に、前記導入口からキャリアガスを流入させながら、前記ニッケルを含むメッキ廃液を前記反応容器中に滴下することを特徴とする水素ガスの製造方法が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記キャリアガスは、アルゴンガス、窒素ガス、またはそれらの混合ガスであることを特徴とする水素ガスの製造方法が得られる。また、前記反応容器中の圧力は、反応過程でほぼ常圧であることを特徴とする水素ガスの製造方法が得られる。
【００１１】
更に、本発明によれば、ニッケルを含むメッキ廃液の滴下機構と、温度調節が可能な反応容器と、発生した水素を含むガスを冷却する冷却機構と、水素を含むガスを回収する回収機構とを、有することを特徴とする水素ガスの製造装置が得られる。また、微量のキャリアガスの流量調節機構を有することを特徴とする水素ガスの製造装置が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、比較的簡単な工程で、産業上経済的に水素ガスを製造することができる水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置を提供することができる。また、本発明により、簡単な装置構成で安価に、短時間の処理時間で、ニッケルを含むメッキ廃液から、水素ガスを製造することが可能になり、産廃処理の問題も解決するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の水素ガスの製造方法、及び水素ガスの製造装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態の水素ガスの製造方法、及び水素ガスの製造装置を示している。
図１に示すように、水素ガスの製造装置１０は、反応容器１１と加熱手段１２と供給手段１３と送流手段１４と回収手段１５とを有している。
【００１５】
反応容器１１は、耐熱性の石英管から成り、上部に設けられた導入口１１ａと、側壁上部に設けられた導出口１１ｂを有している。また、反応容器１１は、導入口１１ａから滴下されたメッキ廃液１が熱分解反応するための試験官１１ｃを有している。加熱手段１２は、滴下されたメッキ廃液１を、熱分解可能な温度以上に加熱するようになっている。ここで、加熱手段１２は、例えば、反応容器１１の側面に対するように熱源としての電気炉を配する構成が考えられるが、この限りではない。熱源としての設備は、側面への設置に限られるものでは無い。熱源も、電気炉以外の公知な手段を利用することが可能である。さらに反応容器１１の構成材料としては石英管としているが、これに限られるものではなく、ＳＵＳ３０６Ｒなどの公知な材料を用いることが可能である。
【００１６】
供給手段１３は、ニッケルを含むメッキ廃液２０を収納した収納容器２１と、収納容器２１と導入口１１ａとを連通する供給路２２と、供給路２２の中間部に取り付けられた流量調整装置２３とを有している。供給手段１３は、流量調整装置２３で供給量を調整しつつ、収納容器２１に収納されたメッキ廃液２０を、導入口１１ａから反応容器１１の内部に供給可能となっている。
【００１７】
送流手段１４は、キャリアガスを収納したボンベ２４と、ボンベ２４と供給路２２とを連通するキャリアガス流路２５と、キャリアガス流路２５の中間部に取り付けられた流量計２６とを有している。キャリアガスは、アルゴンガス、窒素ガス、またはそれらの混合ガスであり、図１に示す例では、アルゴンガスである。送流手段１４は、キャリアガスを、メッキ廃液２０と共に、導入口１１ａから反応容器１１の内部に供給可能となっている。
【００１８】
回収手段１５は、冷却トラップ装置２７とアスピレーター２８と流路選択装置２９と回収シリンダー３０と、反応容器１１の導出口１１ｂから冷却トラップ装置２７、流路選択装置２９を経由して回収シリンダー３０まで伸びるガス回収路３１とを有している。冷却トラップ装置２７は、反応容器１１で発生した水素ガスと、反応容器１１の内部のその他のガスとの混合ガスを水で冷却し、そのガス中に含まれる水分を除去するようになっている。回収シリンダー３０は、冷却トラップ装置２７を通って、ガス回収路３１から流れてきた混合ガスを水上置換法でシリンダー内部に溜めるように設けられている。アスピレーター２８は、流路選択装置２９を介してガス回収路３１に接続しており、回収シリンダー３０に溜まった混合ガスを回収するように設けられている。流路選択装置２９は、回収シリンダー３０にガスを溜める際には、冷却トラップ装置２７と回収シリンダー３０とを接続し、回収シリンダー３０に溜まった混合ガスを回収する際には、アスピレーター２８と回収シリンダー３０とを接続するように構成されている。
【００１９】
水素製造装置１０は、ニッケルメッキ等のメッキ廃液２０を原料として反応容器１１で加熱分解し、微量のキャリアガスの流れにより、反応容器１１で発生した水素ガスを含む混合ガスをガス回収路３１に送り、回収シリンダー３０に溜めてから、アスピレーター２８で回収するよう構成されている。なお、キャリアガスの流れによって、発生した水素ガスを含む混合ガスをガス回収路３１に送っているが、キャリアガスを用いることは必須では無く、キャリアガスが無くとも、自然対流などにより混合ガスをガス回収路３１に送り込むことが可能である。したがって、前述の送流手段１４にてキャリアガスを導入するための構成は必須ではない。
【実施例１】
【００２０】
市販のニッケルメッキ液を使用して、メッキ工程の前と後の溶液を原料として、それぞれ２回ずつ、水素の発生を確認した。実際の手順は、加熱手段１２により反応容器１１の温度が１００℃になった時点で、ボンベ２４のキャリアガスを流して、メッキ廃液２０とメッキ液の滴下を開始した。加熱手段１２の昇温速度は、５０℃／分に制御して６００℃まで加熱し、６００℃で１時間保持後、ガス回収を終了し、実験を終了した。流したキャリアガスの量は、各サンプル毎に２４０ｍｌ、滴下した液体は、５秒／１滴で４４ｍｌ、１０秒／１滴で２２ｍｌである。結果を表１に示した。表１中の濃度（％）は、体積％である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１より明らかに、無電解ニッケルメッキ液より無電解ニッケルメッキ廃液の方が、水素ガスの発生量が２倍から３倍、多いことが判る。また、無電解ニッケルメッキ廃液の滴下量は、５秒／１滴と１０秒／１滴で比較すると、水素ガスの発生量は２倍になっていないので、滴下量の最適値が存在すると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
以上、詳細に説明したように本発明の水素ガスの製造方法、及び水素ガスの製造装置によれば、その処理が困難でメッキ業者が費用を負担して処分していたメッキ液廃液から、有益な水素ガスを製造する方法とその装置を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  分解残渣
１０  水素ガスの製造装置
１１  反応容器
１１ａ  導入口
１１ｂ  導出口
１１ｃ  試験管
１２  加熱手段
１３  供給手段
２０  メッキ廃液
２１  収納容器
２２  供給路
２３  水量調整装置
１４  送流手段
２４  ボンベ
２５  キャリアガス流路
２６  流量計
１５  回収手段
２７  冷却トラップ装置
２８  アスピレーター
２９  流路選択装置
３０  回収シリンダー
３１  ガス回収路
【図１】
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