(57)【要約】【課題】  設置スペース及び運転動力が小さく、効率的に排ガス中の窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去し、排水の処理負担を軽減可能な排ガスの処理方法及び装置を提供する。【解決手段】  排ガスの処理装置は、アノード槽及びカソード槽を有し、海水を電解して海水アノード液と海水カソード液とを生成する電解槽と、排ガスを海水と接触させて排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる第１処理槽と、第１処理槽から排出される排ガスを、電解槽で生成した海水アノード液と接触させて排ガスに含まれる窒素酸化物を海水アノード液に吸収させる第２処理槽と、第２処理槽において吸収された窒素酸化物から生成する硝酸成分を窒素に還元する変換手段と、  第１処理槽から排出される排ガスを塩基性水性液と接触させて二酸化炭素を吸収させる第３処理槽とを有する。硝酸成分を窒素に還元する変換手段として、カソード槽を利用する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を電解する電解工程と、
排ガスを海水と接触させて前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる第１処理工程と、
前記第１処理工程を経た排ガスを、前記電解工程で生成される海水アノード液と接触させて前記排ガスに含まれる窒素酸化物を海水アノード液に吸収させる第２処理工程と、
前記第２処理工程において吸収された窒素酸化物から海水アノード液に生成する硝酸成分を窒素に還元する変換工程と、
前記第１処理工程を経た排ガスを塩基性水性液と接触させる第３処理工程と
を有する排ガスの処理方法。
【請求項２】
前記第３処理工程における前記塩基性水性液は、ｐＨが８．０〜９．０である請求項１に記載の排ガスの処理方法。
【請求項３】
アノード槽及びカソード槽を有し、海水を電解して海水アノード液と海水カソード液とを生成する電解槽と、
排ガスを海水と接触させて前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる第１処理槽と、
前記第１処理槽から排出される排ガスを、前記電解槽で生成した海水アノード液と接触させて前記排ガスに含まれる窒素酸化物を前記海水アノード液に吸収させる第２処理槽と、
前記第２処理槽において吸収された窒素酸化物から前記海水アノード液において生成する硝酸成分を窒素に還元するための変換手段と
前記第１処理槽から排出される排ガスを、塩基性水性液と接触させる第３処理槽と
を有する排ガスの処理装置。
【請求項４】
更に、前記第１処理槽において排ガスから硫黄酸化物が実質的に除去される液ガス比になるように前記第１処理槽への前記海水の供給を制御する制御手段を有し、前記制御手段による制御によって、前記第３処理槽における前記塩基性水性液と前記第１処理槽を経た排ガスとの接触において、前記塩基性水性液の硫黄酸化物に起因するｐＨの低下が抑制されて、前記排ガスに含まれる二酸化炭素の前記塩基性水性液による吸収が進行する請求項３記載の排ガスの処理装置。
【請求項５】
前記第３処理槽における前記塩基性水性液として、海水、及び、前記電解槽において生成する海水カソード液のうちの少なくとも１種を供給する供給手段を有する請求項３又は４に記載の排ガスの処理装置。
【請求項６】
前記第３処理槽は、前記第１処理槽と前記第２処理槽との間に配置される請求項３〜５の何れか１項に記載の排ガスの処理装置。
【請求項７】
前記第１処理槽、前記第２処理槽及び前記第３処理槽は、排ガスが前記第１処理槽及び前記第２処理槽の後に前記第３処理槽に供給されるように接続される請求項３〜５の何れか１項に記載の排ガスの処理装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１処理槽から排出される排ガスに含まれる硫黄酸化物を検出する分析計と、前記分析計に検出される硫黄酸化物に応じて前記第１処理槽への海水の供給を調節する調整弁とを有する請求項４〜７の何れか１項に記載の排ガスの処理装置。
【請求項９】
前記変換手段は、前記海水アノード液に生成する硝酸成分、及び、前記アノード槽に生成する次亜塩素酸成分を、前記カソード槽に供給する供給手段を有し、前記カソード槽において硝酸成分は窒素に電解還元される請求項３〜８の何れか１項に記載の排ガスの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンなどの動力源によって排出される排ガスから窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去するための排ガスの処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶や車輌に動力源として用いられているディーゼルエンジンは、スモッグや酸性雨等の原因となる窒素酸化物及び硫黄酸化物を排出する。特に船舶用のディーゼルエンジンは、排気量が極めて大きいため、対策を施すことが急務となっている。このため、現状においては、排ガスに含まれる窒素酸化物を低減するために選択還元脱硝法（Selective Catalytic Reduction）を適用したり、硫黄酸化物を低減するために海水スクラバーを用いたりしている。
【０００３】
具体的には、下記特許文献１では、ハニカム型触媒を用いて窒素酸化物を含む排ガスを処理する排ガス処理方法及び船舶用排ガス処理触媒が記載されている。又、下記特許文献２では、海水によるスクラバー処理による排ガス中の酸性成分の除去方法を、下記特許文献３では、溢流壁及び処理液貯溜部を備えたスプレー塔において、塩水を電気分解した処理液を用いて排ガスを処理する排ガス浄化装置を記載している。
【０００４】
液相中の硝酸塩を還元する装置としては、例えば、下記特許文献４に記載されるバッチ式の水処理装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−５６４１０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９３５２号公報
【特許文献３】特許第３９０１５５９号
【特許文献４】特許第４１０１１１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排ガスに含まれる窒素酸化物及び硫黄酸化物を低減するには、各々を処理するための個別の設備が必要となるので、設備の設置スペースや運転動力が問題となる。また、特許文献３の排ガス浄化装置では、電解処理した海水を利用した湿式排ガス処理技術によって窒素酸化物の低減が可能であるが、吸収された窒素酸化物は硝酸塩として排出されるため、排水として廃棄する際に、周囲への影響を軽減するための中和処理の負担が非常に大きくなる。特許文献４の水処理装置は、連続的なガス洗浄と組み合わせるには不向きであり、設備の設置スペースや運転動力の節減も難しい。
【０００７】
更に、温室効果ガス削減の観点から、船舶における二酸化炭素の排出抑制に対する要求も強まりつつあり、船舶の水に対する抵抗及びエンジンの燃費を低減する試みがなされているが、小規模の処理装置によって排ガスから二酸化炭素をも十分に除去することは容易ではない。
【０００８】
本発明の課題は、上述の問題を解決し、設備の設置スペース及び運転動力が小さく、効率的に排ガス中の窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去でき、且つ、二酸化炭素の除去にも有効であり、処理後の排水の処理・廃棄における負担が軽減される排ガスの処理装置を提供することである。
【０００９】
又、本発明の課題は、船舶用ディーゼルエンジン等の動力源から排出される排ガスに適用可能で、省スペースで効率的に排ガス中の窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去でき、且つ、二酸化炭素も効率的に除去でき、処理後の排水を廃棄する際の負担が軽減される排ガスの処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、海水の電解処理液を用いて排ガスから窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する際に、気液接触処理の形態を工夫することによって二酸化炭素の除去効率を向上可能であり、処理排水も支障なく廃棄できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の一態様によれば、排ガスの処理方法は、海水を電解する電解工程と、排ガスを海水と接触させて前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる第１処理工程と、前記第１処理工程を経た排ガスを、前記電解工程で生成される海水アノード液と接触させて前記排ガスに含まれる窒素酸化物を海水アノード液に吸収させる第２処理工程と、前記第２処理工程において吸収された窒素酸化物から海水アノード液に生成する硝酸成分を窒素に還元する変換工程と、前記第１処理工程を経た排ガスを塩基性水性液と接触させる第３処理工程とを有することを要旨とする。
【００１２】
上記第１処理工程において、排ガスから硫黄酸化物が実質的に除去され、それにより、前記第３処理工程における前記塩基性水性液と前記第１処理工程を経た排ガスとの接触において、前記塩基性水性液の硫黄酸化物に起因するｐＨの低下が抑制されて、前記排ガスに含まれる二酸化炭素の前記塩基性水性液による吸収が進行する。上記第３処理工程における前記塩基性水性液として、前記電解工程において生成する海水カソード液、及び、海水のうちの少なくとも１種を使用可能である。上記第３処理工程は、前記第１処理工程と前記第２処理工程との間、或いは、前記第２処理工程の後に行うとよい。上記変換工程において、前記硝酸成分は、次亜塩素酸成分の存在下で電解還元され、前記次亜塩素酸成分は、海水の電解によって供給される。
【００１３】
又、本発明の一態様によれば、排ガスの処理装置は、アノード槽及びカソード槽を有し、海水を電解して海水アノード液と海水カソード液とを生成する電解槽と、排ガスを海水と接触させて前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる第１処理槽塔と、前記第１処理槽から排出される排ガスを、前記電解槽で生成した海水アノード液と接触させて前記排ガスに含まれる窒素酸化物を前記海水アノード液に吸収させる第２処理槽と、前記第２処理槽において吸収された窒素酸化物から前記海水アノード液において生成する硝酸成分を窒素に還元するための変換手段と、前記第１処理槽から排出される排ガスを、塩基性水性液と接触させる第３処理槽とを有することを要旨とする。
【００１４】
上記排ガスの処理装置は、更に、前記第１処理槽において排ガスから硫黄酸化物が実質的に除去される液ガス比になるように前記第１処理槽への前記海水の供給を制御する制御手段を有するとよく、前記制御によって、前記第３処理槽における前記塩基性水性液と前記第１処理槽を経た排ガスとの接触において、前記塩基性水性液の硫黄酸化物に起因するｐＨの低下が抑制されて、前記排ガスに含まれる二酸化炭素の前記塩基性水性液による吸収が進行する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、船舶用ディーゼルエンジン等の排ガスの処理に海水を用いて、排ガスから窒素酸化物及び硫黄酸化物を除去する処理を効率的に少ないスペースで行うことができる排ガスの処理方法及び処理装置が提供され、小型の処理装置で二酸化炭素を効率的に除去可能であり、処理後の排水を廃棄する際の処理負担が軽減されるので、大気汚染及び海洋汚染の防止に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】二酸化炭素を含むガスを水と気液接触させた時の液ガス比と二酸化炭素の除去率との関係を、使用する水のｐＨ毎に示すグラフ。
【図２】本発明における排ガスの処理装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図３】本発明における排ガスの処理装置の他の実施形態を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
エンジン等から排出される排ガスには、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素及び粉塵等の微粒子が含まれ、排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び二酸化炭素は水に可溶であり、水洗によって排ガスから除去することができる。一方、窒素酸化物は水に溶解し難いが、海水を電解したアノード液を処理液として用いると、吸収可能となる。これは、電解によってアノード液中に生じる塩素及び次亜塩素酸に窒素酸化物が反応することによる。この結果、処理後の排水には硝酸が含まれるので、廃棄するには更に中和するなどの処置が必要となる。この点に関し、出願人は、先の出願（特願２０１１−１４０５２７号）において、硝酸を更にカソード槽において電解処理することによって窒素ガスに変換して放出可能な排ガスの処理方法を提案している。この処理方法は、排ガスを海水と気液接触させる第１処理工程と、それに続いて排ガスを海水アノード液と気液接触させる第２処理工程とを有し、第１処理工程においては、排ガスの硫黄酸化物及び二酸化炭素を除去し、第２処理工程においては窒素酸化物を除去するように構成される。この処理方法では、窒素酸化物から窒素への変換を良好に進めることができ、硫黄酸化物も効率よく除去できる。しかし、硫黄酸化物と共に二酸化炭素も除去可能とする第１処理工程においては、実際には、二酸化炭素は予想外に吸収され難く、気液接触させる海水の割合を著しく増加させなければ二酸化炭素を満足に除去できないことが判明した。これは、二酸化炭素の気液接触による吸収がｐＨに依存し、共存する硫黄酸化物の吸収によって海水のｐＨが急激に低下するために二酸化炭素の吸収が抑制されることに起因する。つまり、排ガスの二酸化炭素を海水に吸収させるには、硫黄酸化物を吸収しても海水のｐＨが高く維持されることが必要であり、これを実現するには、供給する海水のｐＨをより高くして硫黄酸化物を吸収しても海水が塩基性を示すようにするか、或いは、硫黄酸化物の吸収によるｐＨ低下の影響が実質的に小さくなるように液ガス比（気液接触するガスの流量に対する液体の流量の割合）を極端に高くして大量の海水と気液接触させることが必要である。しかし、ｐＨを高めるには薬剤の使用によるコストが問題となり、液ガス比を高めると処理装置の規模等が大きくなるために船舶等への搭載に支障が生じるので、何れも実用に適した方法ではない。
【００１８】
本発明では、排ガスの二酸化炭素についても海水を用いて効率的に除去するための改良として、第１処理工程とは別に、排ガスを塩基性水性液に気液接触させる第３処理工程を設けて、第１処理工程を経た後の排ガスに第３処理工程を施すことによって、排ガスに残留する二酸化炭素を吸収・除去する。つまり、本発明の処理方法は、海水と排ガスとの気液接触により排ガスから硫黄酸化物を除去する第１処理工程と、海水アノード液と排ガスとの気液接触により排ガスから窒素酸化物を除去する第２処理工程と、第１処理工程を経た排ガスと塩基性水性液との気液接触により排ガスから二酸化炭素を除去する第３処理工程とを有し、第２処理工程で使用する海水アノード液は、海水の電解によって調製され、海水アノード液に吸収された窒素酸化物は、カソード電極による電解還元を経て硝酸成分から窒素へ変換される（変換工程）。第３処理工程の実施は、第１処理工程と第２処理工程の間であっても、第２処理工程の後であってもよい。以下に、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、気液平衡値及び文献参照による物性データ等を利用して、水におけるｐＨと二酸化炭素吸収量との関係を作成した結果を示すグラフである。グラフから明らかなように、気液接触による二酸化炭素の除去効率は、使用する水のｐＨによって大きく変動し、ｐＨが７程度以下においては二酸化炭素を吸収し難いことが判る。従って、排ガスから二酸化炭素を効率的に除去するには、接触する水性液のｐＨが少なくとも７を超える必要があり、ｐＨ８程度以上であることが好ましい。通常、海水のｐＨは、８．０〜８．２程度であるので、海水は、気液接触による二酸化炭素の除去に好適に使用可能である。又、電解槽のカソード槽において電気分解される海水カソード液も、電解によりｐＨが上昇して塩基性が高まるので、二酸化炭素の除去に好適に使用できる。従って、本発明の第３処理工程で使用する塩基性水性液として、海水及び海水カソード液から適宜選択して第３処理工程において使用することができ、これにより、硫黄酸化物を除去した後の排ガスから二酸化炭素を効率的に除去することができる。勿論、各種アルカリ製剤を用いて調製される塩基性水溶液の利用を排除するものではない。
【００２０】
排ガスからの二酸化炭素の除去に関して留意すべき点は、二酸化炭素を一旦吸収した水性液のｐＨがその後に低下すると、水性液から二酸化炭素が放出される点である。例えば、二酸化炭素を吸収した水性液に硫黄酸化物ガスが接触すると、硫黄酸化物の吸収によって水性液のｐＨが低下し、平衡反応によって二酸化炭素が放出される。これは、海水を利用して吸収した二酸化炭素が海水に含まれるカルシウムと塩を形成・析出した場合でも同じであり、カルシウム塩は、硫黄酸化物等の吸収によってｐＨが低下した海水に再溶解して二酸化炭素を放出する。従って、第３処理工程後の水性液を、その塩基性を利用する目的で第１処理工程において使用すると、水性液から二酸化炭素が放出される。故に、第３処理工程を経た水性液は、排ガス等の酸性物質を含むガスとの接触を避ける必要があり、本発明における第１処理工程と第３処理工程とは、互いに分離・区画された処理槽において個別に行われ、第３処理工程後の水性液と第１処理工程の排ガスとの接触は防止されるように構成される。
【００２１】
又、第３処理工程において水性液による二酸化炭素の吸収が進行するには、第１処理工程において排ガスから硫黄酸化物が完全に除去されることが理想的であり、実用的には、第１処理工程を経て第３処理工程に供給される排ガスに残留し得る硫黄酸化物の量が、第３処理工程における水性液のｐＨを７以下に低下させる最小量より少なくなっていることが重要である。従って、第１処理工程における気液接触条件を適正に設定するために、第１処理工程を経た排ガス中の硫黄酸化物量を検知し、必要に応じて第１処理工程の気液接触条件を好適化するとよい。具体的には、第１処理工程に供給する海水及び／又は排ガスの流量を制御して、第１処理工程を経た排ガスの硫黄酸化物濃度が適正レベル以下に低下する液ガス比に調節する。実用的には、供給される水性液の液滴径や処理槽の横幅等の装置条件によって吸収性能が変動するので、使用する装置に基づいて試行することによって液ガス比を設定すると良い。第１処理工程における液ガス比の調節によって排ガスから硫黄酸化物が実質的に除去されれば、第３処理工程における水性液のｐＨ低下は抑えられて、液ガス比に応じた二酸化炭素の吸収が図１のように進行する。
【００２２】
以下に、第１〜第３処理工程の各工程及び電気分解において進行する反応について説明する。
海水等を含む水性液は、排ガスに含まれる窒素酸化物はほとんど吸収しないが、硫黄酸化物及び二酸化炭素は吸収し得るので、第１処理工程として、排ガスを海水と接触させることにより、排ガスに含まれる硫黄酸化物が海水に吸収されて排ガスから除去される。排ガスに含まれる微粒子もこの時除去される。第１処理工程を施した後の海水は、硫酸イオン、亜硫酸イオンを含み、ｐＨ５〜６程度の酸性液となる。液ガス比を極端に高くして処理後の海水のｐＨが７以上を維持するように調節すれば、炭酸イオン及び炭酸水素イオンを吸収し得るが、二酸化炭素は別途第３処理工程において除去するので、第１処理工程においては硫黄酸化物を好適に除去できる条件として設定すれば良い。
【００２３】
第２処理工程では、第１処理工程を経た排ガスから窒素酸化物を除去する。海水の電解によって生成する海水アノード液に排ガスを接触させて、排ガスから窒素酸化物を海水アノード液に吸収させて除去する。第２処理工程は、後述の第３処理工程を行った後に実施しても良い。
【００２４】
海水の電解工程では、隔膜によって分画された電解槽中で対の電極を用いて海水を電気分解し、正極側のアノード槽では、下記式の反応に従って、正極表面で塩素ガス又は酸素ガスが生成し、生成したガスの一部が海水に溶解して、溶存塩素の一部は次亜塩素酸イオンとなる。この電解によって海水アノード液は、ｐＨ２〜４程度の酸性液となる。
【００２５】
２Ｃｌ-  →  Ｃｌ2  ＋  ２ｅ-
Ｃｌ2  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ２Ｈ+  ＋  Ｃｌ-  ＋  ＣｌＯ-
２Ｈ2Ｏ  →  Ｏ2  ＋  ４Ｈ+  ＋  ４ｅ-
【００２６】
上記のような海水アノード液が第２処理工程において排ガスと接触すると、排ガスに含まれる窒素酸化物は、下記式のように海水アノード液に含まれる塩素と反応して塩化ニトロシル（ＮＯＣｌ）に変換されて海水アノード液に溶解され、亜硝酸イオンに変換される。亜硝酸イオンは、海水アノード液に含まれる次亜塩素酸イオンと反応すると硝酸イオンに酸化されるので、排ガスと接触した後の海水アノード液には、硝酸イオン、亜硝酸イオン及び塩素イオンが含まれる。
【００２７】
２ＮＯ  ＋  Ｃｌ2  →  ２ＮＯＣｌ
ＮＯＣｌ  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＮＯ2-  ＋  ２Ｈ+  ＋  Ｃｌ-
ＮＯ2-  ＋  ＣｌＯ-  →  Ｃｌ-  ＋  ＮＯ3-
【００２８】
第２処理工程後の海水アノード液を電解槽のアノード槽に供給して海水アノード液を循環させることによって、第２処理工程が繰り返されて窒素酸化物の吸収、亜硝酸イオン及び硝酸イオンの生成が更に進行するが、亜硝酸イオンは、次亜塩素酸によって硝酸に酸化されるので、海水アノード液の亜硝酸イオンは減少して硝酸イオンが増加する。
【００２９】
海水アノード液の一部を電解槽のカソード槽へ供給すると、下記式に示すように、硝酸イオンは、負極上での電解還元を経て、還元生成物と次亜塩素酸との反応によって窒素ガスに変換される。この反応は、カソード槽の電極材料として、例えば硝酸イオンの電解還元に活性を有する真鍮や高力黄銅等を用いた時に顕著になり、硝酸イオンの還元によってアンモニアが生成する。アンモニアは海水中でアンモニウムイオンとして存在し、海水アノード液に含まれる次亜塩素酸イオンと反応して窒素に還元される。亜硝酸イオンも電解還元を経て窒素ガスに変換される。電解によって海水カソード液のｐＨは上昇する。
【００３０】
ＮＯ3-  ＋  ６Ｈ2Ｏ  ＋  ８ｅ-  →  ＮＨ3  ＋  ９ＯＨ-
ＮＨ3  ＋  Ｈ2Ｏ  →  ＮＨ4+  ＋  ＯＨ-
２ＮＨ4+  ＋  ３ＨＣｌＯ  →  Ｎ2↑  ＋  ５Ｈ+  ＋  ３Ｃｌ-  ＋  ３Ｈ2Ｏ
２Ｈ2Ｏ  ＋  ２ｅ-  →  Ｈ2↑  ＋  ２ＯＨ-
【００３１】
上述の処理において、カソード槽における硝酸イオンの電解還元反応は、ｐＨ５〜９程度において反応効率が高く、硝酸イオンの過剰供給や水素発生、過度の電解などによって上記範囲からｐＨが外れると、還元反応が進行し難くなる。従って、反応を良好に進行させるには、海水カソード液のｐＨが上記範囲になるように調整することが好ましい。又、カソード槽における硝酸イオンの反応には次亜塩素酸が必要であるので、上述のｐＨ調整及び次亜塩素酸の供給を行う手段として、海水アノード液の利用は都合がよい。つまり、第２処理工程後の海水アノード液を、アノード槽との循環を経てカソード槽に供給することによって、排ガスの窒素酸化物由来の成分濃度を増加させてカソード槽に供給できるだけでなく、酸性の海水アノード液によってカソード槽のｐＨを適正範囲に調整し、次亜塩素酸をカソード槽に供給することができる。
【００３２】
海水カソード液は、上記反応によって硝酸イオンが窒素ガスに変換されるとｐＨ１０程度の塩基性になる。これは、第１処理工程後の海水と併せることによって中和することができる。又、第１処理工程後の海水に含まれる亜硫酸イオンは、下記式のように、海水カソード液に残留する次亜塩素酸成分の存在下で硫酸イオンに酸化される。このようにして、処理後の海水及び海水カソード液を混合してｐＨ７〜８程度に調整すると、海洋に廃棄することができる。
ＳＯ32-  ＋  ＣｌＯ-  →  ＳＯ42-  ＋  Ｃｌ-
【００３３】
第１処理工程を経た排ガスは、第２処理工程の前又は後に、第３処理工程に供給される。第３処理工程において、排ガスを塩基性水性液と気液接触させることによって、排ガス中の二酸化炭素が水性液に吸収される。塩基性水性液として、海水及び／又は海水カソード液を好適に利用でき、電解槽の安定性等を勘案して適宜これらを混合して用いても良い。第１処理工程によって排ガスから十分に硫黄酸化物が除去されているので、第３処理工程の塩基性水性液は、排ガスとの接触において硫黄酸化物に起因する急激なｐＨ低下は起こさず、排ガス中の二酸化炭素を容易に吸収する。排ガスの二酸化炭素が好適に除去されると、第３処理工程後の水性液は、炭酸イオン及び炭酸水素イオンを含む。炭酸水素イオンの一部は、海水に含まれるカルシウムイオンと反応し、カルシウム塩として固定化される。
【００３４】
ＣＯ2  ＋  ＯＨ-  →  ＨＣＯ3-
２ＨＣＯ3-  ＋  Ｃａ2+  →  ＣａＣＯ3  ＋  Ｈ2Ｏ  ＋  ＣＯ2
【００３５】
図１から解るように、第３処理工程における液ガス比によって、水性液の二酸化炭素吸収量は変動するので、第３処理工程における液ガス比を調節することによって、排ガスの二酸化炭素除去率は所望のレベルに調整することができる。又、二酸化炭素の吸収によって水性液のｐＨが低下するので、第３処理工程後の水性液のｐＨが７〜８程度になるように二酸化炭素の吸収を調節すると、第３処理工程後の水性液は、そのまま海洋へ廃棄することが可能である。
【００３６】
排ガスに含まれる窒素酸化物、硫黄酸化物及び二酸化炭素の濃度に応じて、第１処理工程〜第３処理工程へ供給する海水、海水アノード液及び塩基性水性液の流量を調節すると、各工程において排ガスを十分且つ効率的に浄化することができる。この際、アノード槽への海水の供給速度と、アノード槽からカソード槽への海水アノード液の供給速度とが等しくなるように、又、カソード槽の海水カソード液を排出する流量もこれらと同等になるように、これらの流量を調節することによって、上述の処理を安定的に継続させることができる。
【００３７】
上述のような排ガスの処理方法を好適に実施可能な排ガスの処理装置の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。尚、図において破線で記載する接続は電気的接続を示す。
【００３８】
図２は、本発明に係る排ガスの処理装置の一実施形態を示し、第３処理工程は、第１処理工程と第２処理工程との間に行うように構成される。排ガスの処理装置１は、排ガスを処理する縦型の処理塔２と、海水を電気分解するための２槽式の電解槽３とを有し、処理塔２の内部は、２つの区画壁によって鉛直方向に並ぶ３つの槽に区分されて個々に分断され、第１処理槽４と第２処理槽５との間に第３処理槽６が位置するように構成される。電解槽３は、直流電源７の正極側に接続されるアノード側の電極８と、直流電源７の負極側に接続されるカソード側の電極９とを有し、電極間を区画する隔膜１０によってアノード槽１１とカソード槽１２とに分割されている。電極を構成する素材は、アノード側については、白金被膜チタン等の一般的に電極として利用可能な導電性材料が挙げられ、カソード側については、硝酸イオンの電解還元に活性を有する導電性材料が使用され、例えば、銅、ニッケル、鉄、チタン、タングステン、モリブデン、クロム、白金、錫、アルミニウム、亜鉛、カドミウム等の一種又は複数の金属を用いた材料や、真鍮、高力黄銅等の合金が挙げられる。隔膜１０としては、一般的に電気分解で使用される透過膜を使用することができ、例えば、表面を親水化処理した中性の樹脂隔膜、イオン交換膜などがあり、樹脂隔膜の素材としてはＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、ナフィオン等の電解質膜などが挙げられる。電解槽３には海水が収容され、海水の電気分解によって、アノード槽１１側では、電極８表面において塩素ガス及び／又は酸素ガスが生成し、塩素の一部は溶解して次亜塩素酸イオンに変化し、海水アノード液はｐＨ２〜４程度の酸性液となる。カソード槽１２側では、電極９表面において水素ガスが生成し、電解が進むと、海水カソード液はｐＨが９〜１０程度に上昇した塩基性液となる。
【００３９】
処理装置１は、海水Ｗを供給するためのポンプ２１を有し、ポンプ２１は、流路２２を通じてアノード槽１１へ海水Ｗを供給し、流路２２から分岐する流路２３によって、海水Ｗの一部を処理塔２へ供給可能なように接続されている。流路２３は更に２つの流路２３ａ，２３ｂに分岐し、流路２３を通る海水は、一方の流路２３ａから第１処理槽４内の頂部に配置される噴霧器２４へ、他方の流路２３ｂから第３処理槽６内の頂部に配置される噴霧器２５へ各々供給可能である。
【００４０】
又、処理装置１は、アノード槽１１内の海水アノード液Ｗａを第２処理槽５に供給するポンプ２６を有し、流路２７を通じて、第２処理槽５内の頂部に配置される噴霧器２８に海水アノード液Ｗａを供給し、更に、海水アノード液Ｗａの一部をカソード槽１２に供給可能なように分岐した流路２９を備えている。一方、カソード槽１２は、流路３０及び流路２３ｂによって第３処理槽６と接続され、ポンプ３１によって海水カソード液Ｗｃを噴霧器２５に供給可能に構成される。又、流路３０から分岐する流路３２を通じて、海水カソード液Ｗｃを調整槽３３へ放出可能である。
【００４１】
第１処理槽４の底部には、排ガスＧを導入する導入口４１を備え、導入口４１から第１処理槽４に供給される排ガスＧは、第１処理槽４の頂部と第３処理槽６の底部とを接続する配管４２によって第３処理槽６へ供給される。更に、第３処理槽６中の排ガスは、第３処理槽６の頂部と第２処理槽５の底部とを接続する配管４３によって第２処理槽５へ供給される。従って、処理塔２に供給される排ガスＧは、第１処理槽４、第３処理槽６及び第２処理槽５を順次通過しながら処理塔２内を上昇する。この間に、先ず、第１処理槽４では、噴霧器２４から滴下される海水Ｗと気液接触して、硫黄酸化物が海水Ｗによって吸収・除去され、粉塵等の粒子状物質も洗浄除去される。次に、第３処理槽６では、噴霧器２５から滴下される塩基性水性液、つまり、海水Ｗ及び／又は海水カソード液Ｗｃと気液接触して、二酸化炭素が吸収・除去される。更に、第２処理槽５では、噴霧器２８から滴下される海水アノード液Ｗａと気液接触して、窒素酸化物が海水アノード液Ｗａによって吸収・除去されて、第２処理槽５の頂部の排出口４４から排出される。窒素酸化物を吸収した海水アノード液Ｗａにおいては、窒素酸化物から亜硝酸イオン及び硝酸イオンが生成し、これらの成分は、海水アノード液Ｗａと共に第２処理槽５の底部から流路４５を通じてアノード槽１１へ還流される。
【００４２】
海水アノード液Ｗａは、アノード槽１１と第２処理槽５との間を循環し、その間に排ガスＧから窒素酸化物を吸収することによって、次々と亜硝酸イオン及び硝酸イオンがアノード槽１１へ供給され、亜硝酸イオンはアノード槽１１内で次亜塩素酸イオンによって硝酸イオンに酸化されて硝酸イオンの成分濃度が増加する。海水アノード液Ｗａの硝酸イオンをカソード槽１２において電解還元して変換手段として機能させるには、流路２７から分岐する流路２９の調整弁５１を開き、ポンプ２６によって流路２９を通じて海水アノード液Ｗａをカソード槽１２へ供給する。これによってアノード槽１１の海水量が減少するので、これに対応する量の海水Ｗをアノード槽１１へ補充するために、流路２２の調整弁５２を開き、ポンプ２１によって流路２２から海水Ｗをアノード槽１１へ供給する。
【００４３】
カソード槽１２に供給された海水アノード液に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンは、海水カソード液Ｗｃ中での電解還元を経て窒素ガスに変化し、水素ガスと共に放出される。硝酸イオン濃度が許容レベル以下に減少した海水カソード液Ｗｃは、流路３２から調整槽３３へ供給され、或いは、流路３０からポンプ３１によって第３処理槽６へ供給されて、カソード槽１２内の水位が一定に維持される。水位の維持・調整は、カソード槽１２内で所定水位を超えた分の海水カソード液Ｗｃがオーバーフローするように設計することで実現できる。調整槽３３への供給流量を調節するために、ポンプ等を設けてその駆動を制御してもよい。
【００４４】
第３処理槽６の噴霧器２５は、海水及び海水カソード液の何れも供給可能な供給手段であり、この実施形態では、主として流路２３から供給される海水Ｗを使用し、状況に応じてポンプ３１の駆動によって流路３０から海水カソード液が供給されるように構成される。従って、ポンプ３１の駆動によって海水Ｗと海水カソード液Ｗｃとの混合液が第３処理槽６に供給され、海水カソード液Ｗｃの混合割合は、ポンプ３１の駆動制御によって調整可能である。カソード槽１２内の海水カソード液ＷｃのｐＨが安定している場合に海水カソード液Ｗｃを使用すると、排ガス処理の安定性の点において好ましく、ｐＨ８．０〜９．０程度の海水カソード液Ｗｃが塩基性水性液として供給できる。又、カソード槽１２内の海水カソード液ＷｃのｐＨが高騰した時に、海水カソード液Ｗｃをカソード槽１２から放出して第３処理槽６に供給すると、カソード槽１２におけるｐＨ調整を迅速に行う上で有効であると共に、海水よりｐＨが高い海水カソード液Ｗｃによる二酸化炭素の吸収性が高いので、二酸化炭素濃度が高い排ガスへの対応がし易い。尚、流路２３から流路２３ａ，２３ｂへの分岐点と、流路３０が流路２３ｂへ合流する合流点との間に、海水カソード液Ｗｃが第１処理槽４へ逆流するのを防止するための逆止弁を設けると好ましい。逆止弁の代わりに調整弁を設けて第３処理槽６への海水Ｗの供給を止めると、海水カソード液Ｗｃのみを第３処理槽６に供給することが可能である。
【００４５】
配管４２には、第１処理槽４から排出される排ガスの成分濃度を検出するために分析計５４が設けられる。分析計５４は、流路２３ａに設けられる調整弁５３と電気的に接続され、検出される排ガスの硫黄酸化物濃度に応じた電気信号を送信し、これに基づいて調整弁５３の開閉を制御して海水Ｗの供給流量を調節することができる。第１処理槽４への海水Ｗの供給流量を増加することによって排ガスに残留する硫黄酸化物量が低下するので、分析計５４に検出される硫黄酸化物濃度に応じて調整弁５３を制御することにより、第３処理槽６において水性液の硫黄酸化物によるｐＨ低下を生じさせないレベルに排ガスの硫黄酸化物濃度を低減可能であり、このように制御した時の第１処理槽４への海水Ｗの供給流量を適正流量の最小値とすることができる。又、第３処理槽６への海水及び／又は海水カソード液Ｗｃの供給流量を調節するための調整弁５５が流路２３ｂに設けられる。流路２３ａの調整弁５３の開閉は、流路２３ｂへの流圧に影響を生じ得るので、調整弁５５は分析計５４と電気的に接続されて、調整弁５３との間の供給圧バランスを加味して調整弁５５の開閉が調節される。尚、分析計５４において排ガスの二酸化炭素濃度を検出すると、これに応じて第３処理槽６に供給する海水及び／又は海水カソード液Ｗｃの流量を決定して調整弁５５を制御することができる。或いは、排出口４４から放出される排ガスＧ’から検出される二酸化炭素の濃度に応じて調整弁５５を調節するように制御してもよい。
【００４６】
調整槽３３に供給された海水カソード液Ｗｃは、第１処理槽４から流路５６を通じて排出される海水と混合されて互いに中和され、この海水Ｗ１’に含まれる亜硫酸イオンは、海水カソード液Ｗｃに残留する次亜塩素酸によって硫酸イオンに酸化される。排ガス由来の窒素酸化物はカソード槽１２において窒素ガスとして放出されるので、調整槽３３の海水Ｗ１’に溶解される排ガス由来の成分は、硫黄酸化物由来の硫酸であり、二酸化炭素も含まれる場合は、調整槽３３においてカルシウム塩として析出する。調整槽３３の海水Ｗ１’を外部廃棄に適したｐＨに更に調整する必要がある場合は、図示するように、ｐＨ測定器５７、ｐＨ調整液を収容する容器５８、及び、ｐＨ測定器５７と電気的に接続されるポンプ５９を用いて調整できる。ｐＨ測定器５７によって測定される調整槽３３内の海水Ｗ１’のｐＨに応じてポンプ５９が作動し、中和に必要な量のｐＨ調整液を容器５８から調整槽３３へ供給するように制御される。容器５８に収容されるｐＨ調整液は、金属水酸化物等の塩基性化合物水溶液が使用され、水酸化ナトリウム等の水溶液が実用的である。
【００４７】
一方、第３処理槽６からの排水Ｗ２’として、二酸化炭素を吸収した海水及び／又は海水カソード液Ｗｃが排出される。吸収された二酸化炭素は、海水に含まれるカルシウムイオンと反応して塩として析出し、排水Ｗ２’のｐＨは低下して中性に近づく。排水Ｗ２’には、硫黄酸化物及び窒素酸化物は実質的に含まれず、そのまま海洋に廃棄することができる。
【００４８】
排ガスの処理が良好に遂行されるように、排ガスに含まれる各成分の処理による濃度変化を調べる測定システムが処理装置１に備えられる。具体的には、導入される排ガスＧの窒素酸化物、硫黄酸化物及び二酸化炭素の濃度を測定する濃度計及びガス流量を測定する流量計を備えた測定部６１が導入口４１に設けられ、処理後の排ガスＧ’の窒素酸化物、硫黄酸化物及び二酸化炭素の濃度を測定する濃度計６２が排出口４４に設けられる。測定部６１で検出されるガス流量と硫黄酸化物の濃度に基づいて、第１処理槽４に適正量の海水Ｗが供給されるようにポンプ２１の作動が調節され、濃度計６２で検出される硫黄酸化物の濃度がガス放出における許容レベルを超える場合は、海水Ｗの供給流量を増加して濃度が許容範囲に収まるように調整する。更に、分析計５４で検出される硫黄酸化物の濃度が前述の適正レベルを超える場合は、調整弁５３の制御によって海水Ｗの供給流量を増加して濃度が適正レベル以下に収まるように調整する。又、測定部６１で検出されるガス流量と窒素酸化物の濃度に基づいて、抵抗回路等を利用した直流電源７の出力制御によって電解槽３における通電量を制御し、アノード槽１１で生成する塩素ガスの量が、窒素酸化物の吸収に要する量及び硝酸の電解還元に要する次亜塩素酸を供給可能な量の合計になるように調整する。このような制御は、ポンプ２１の駆動及び直流電源７の出力を電気的に制御する制御部（図示略）を設けて、この制御部に測定部６１及び濃度計６２からの電気信号を送信してポンプ２１及び直流電源７を制御するように電気的に接続する（図示略）ことによって、測定値に基づいた自動制御が実行可能である。更に、測定部６１で検出されるガス流量と二酸化炭素の濃度に基づいて、第３処理槽６に適正量の塩基性水性液（海水Ｗ及び／又は海水カソード液Ｗｃ）が供給されるようにポンプ２１及び／又はポンプ３１の作動が調節され、濃度計６２で検出される二酸化炭素の濃度が所定レベルを超える場合は、塩基性水性液の供給流量を増加して濃度を低下させることによって所定レベル以下に調整する。このような制御も、上述の制御部に測定部６１及び濃度計６２からの電気信号を送信してポンプ２１，３１を制御するように電気的に接続（図示略）することによって、測定値に基づいて自動的に実行可能である。処理装置における各槽への適正な海水等の供給流量及び液ガス比は、処理槽の形状及び容積によって異なるので、使用する処理装置において上述のような制御による流量、液ガス比の調節を試行して処理条件を決定する。
【００４９】
カソード槽１２における海水カソード液ＷｃのｐＨ値は、酸性の海水アノード液Ｗａをカソード槽１２に供給することによって低下して、硝酸イオンの電解還元に適するｐＨ６〜８の範囲に近づくが、過剰に供給すると適正範囲を下回る。他方、硝酸イオンの電解還元の進行や水素ガスの放出によって、海水カソード液ＷｃのｐＨ値は上昇する。海水アノード液Ｗａによって供給される硝酸イオン量と電解還元によって減少する硝酸イオン量とのバランスを取って安定的に処理を継続するには、海水カソード液ＷｃのｐＨ値を電解還元に適したｐＨに維持することが肝要であり、カソード槽１２内のｐＨに応じて海水アノード液Ｗａの供給流量を適正量に調節する必要がある。このため、海水カソード液ＷｃのｐＨを検出するｐＨ測定器６３を備え、検出されるｐＨ値に応じて調整弁５１の開度を調節してカソード槽１２内のｐＨが上記適正範囲になるような流量で海水アノード液Ｗａをカソード槽１２へ供給する。同時に、同じ流量で海水Ｗがアノード槽１１へ供給されるように調整弁５２の開度も調節して、アノード槽１１内の海水アノード液Ｗａの液量を一定に維持する。但し、硝酸イオンの電解還元反応は、次亜塩素酸が不足すると進行しないので、排ガスＧに含まれる高濃度の窒素酸化物によって海水アノード液Ｗａの次亜塩素酸が消費されると、カソード槽１２内のｐＨを上記適正範囲に調整しても、次亜塩素酸の不足のために硝酸イオンの還元によるｐＨ上昇が起こらず、海水アノード液Ｗａの供給が停止する。この場合は、アノード槽１１での塩素発生量を増加させることによって対応可能であり、そのためには、直流電源７の出力制御によって電極間の通電量を増加させる。次亜塩素酸は、必要量を超えて存在しても反応を阻害する恐れはないが、大気への過剰塩素ガスの放出及びエネルギー節減の観点から、前述したように、排ガスＧの窒素酸化物濃度と対応させて適正な通電量になるように調節することが好ましい。
【００５０】
上述の様な処理条件の調整に際し、海水アノード液Ｗａの供給過剰や電力供給過剰等によって適正ｐＨから外れた場合、あるいは、より迅速にｐＨを低下させる必要がある場合などにおいて補助的にｐＨを調整するために、ｐＨ調整液を収容する容器（図示略）、及び、ｐＨ測定器６３と電気的に接続されるポンプ（図示略）を備えると有用であり、ｐＨ測定器６３によって測定されるｐＨ値に基づいて、必要に応じてポンプを作動してｐＨ調整液をカソード槽１２に添加する。容器に収容するｐＨ調整液は、電力過剰によるｐＨ上昇の解消用及び急速調整用としては酸性水溶液が用いられ、海水アノード液Ｗａの供給過剰によるｐＨ低下の解消用としては、金属水酸化物等の塩基性化合物水溶液が使用され、実用的には、硫酸、水酸化ナトリウム等の水溶液が用いられる。塩基性化合物水溶液については、容器５８に収容されるｐＨ調整液を代用してもよい。
【００５１】
第２処理槽５による１回の処理で海水アノード液の硝酸イオン濃度が著しく上昇するような形態では、アノード槽１１と第２処理槽５との間で海水アノード液Ｗａを循環させる必要性が低下する。この場合、第２処理槽５から排出される海水アノード液は、アノード槽１１へ還流させずに、ポンプ２６の上流側又は流路２９へ供給するように応用してもよい。又、第２処理槽５からポンプ２６の上流側へ海水アノード液を供給するように構成すると、第２処理槽５の海水アノード液は、アノード槽１１の海水アノード液Ｗａと混合されて、その一部がカソード槽１２へ供給される。第２処理槽５から流路２９へ海水アノード液を供給すると、アノード槽１１の海水アノード液Ｗａとの混合液全てがカソード槽１２へ供給される。何れにおいても、第２処理槽５の海水アノード液は、アノード槽１１での電解を経ずに、次亜塩素酸イオンが添加されてカソード槽１２に供給され、含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンが還元される。
【００５２】
図２の処理装置１において、３つの処理槽４，５及び６は、処理塔２の内部を区画壁によって区分することによって一体的に設けられているが、このような三槽型処理塔だけでなく、単一槽型処理塔や二槽型処理塔を利用しても、図２に示される排ガスの処理は実施可能である。例えば、個別の単一槽型処理塔を３つ利用して、これらを配管で直列に接続して処理塔２と同等に機能するようにしてもよい。又、二槽型処理塔と、単一槽型処理塔とを配管で直列に接続して使用しても良い。或いは、二槽型処理塔の１つの処理槽を２つに区分して配管で接続するように変形することによっても、３つの処理工程が実施可能である。
【００５３】
図２の処理装置１は、第３処理工程を第１処理工程と第２処理工程との間に実施する排ガスの処理実施形態であるが、第３処理工程は第２処理工程の後に実施しても良く、この処理順序による実施形態について、図３を参照して以下に説明する。
【００５４】
図３の処理装置１’は、図２の処理塔２における第２処理槽５及び第３処理槽６の配置とは逆の順序になるように第２処理槽５’及び第３処理槽６’が配置された処理塔２’と、図２と同構造の電解槽３とを有し、槽配置の変更に応じて配管及び流路の接続を変形している。この点以外は図２の処理装置１と同様であるので、以下において電解槽３に関する詳細な説明は省略する。
【００５５】
処理装置１’は、図２のものと同様の電解槽３と、第２処理槽５’及び第３処理槽６’が図２の処理塔２とは逆順に配列された処理塔２’とを有し、第１処理槽４底部の導入口４１から供給される排ガスＧは、第１処理槽４の頂部と第２処理槽５’の底部とを接続する配管６４を通じて第２処理槽５’へ供給される。更に、第２処理槽５’中の排ガスは、第２処理槽５’の頂部と第３処理槽６’の底部とを接続する配管６５を通じて第３処理槽６’へ供給される。従って、処理塔２’に供給される排ガスＧは、第１処理槽４、第２処理槽５’及び第３処理槽６’を順次通過しながら処理塔２’内を上昇する。第１処理槽４では、噴霧器２４から滴下される海水Ｗと気液接触して、硫黄酸化物が海水Ｗによって吸収・除去され、粉塵等の粒子状物質も洗浄除去される。第２処理槽５’では、噴霧器２８’から滴下される海水アノード液Ｗａと気液接触して、窒素酸化物が海水アノード液Ｗａによって吸収・除去される。窒素酸化物を吸収した海水アノード液Ｗａにおいては、窒素酸化物から亜硝酸イオン及び硝酸イオンが生成し、これらの成分は、海水アノード液Ｗａと共に第２処理槽５’の底部から流路４５’を通じてアノード槽１１へ還流される。第３処理槽６’では、噴霧器２５’から滴下される塩基性水性液、つまり、海水Ｗ及び／又は海水カソード液Ｗｃと気液接触して、二酸化炭素が吸収・除去され、処理塔２’頂部の排出口４４から排出される。
【００５６】
電解槽３の海水アノード液Ｗａは、アノード槽１１と第２処理槽５’との間を循環し、その間に排ガスＧから窒素酸化物を吸収することによって、次々と亜硝酸イオン及び硝酸イオンがアノード槽１１へ供給される。アノード槽１１における反応機構は図２と同様であり、流路２７から分岐する流路２９の調整弁５１を開いて、ポンプ２６により流路２９を通じて海水アノード液Ｗａをカソード槽１２へ供給することにより、海水アノード液Ｗａの硝酸イオンがカソード槽１２において電解還元される。アノード槽１１の海水アノード液の減少に対応して海水Ｗをアノード槽１１へ補充するために、流路２２の調整弁５２を開き、ポンプ２１によって流路２２から海水Ｗをアノード槽１１へ供給する。
【００５７】
カソード槽１２に供給された海水アノード液に含まれる硝酸イオン及び亜硝酸イオンは、電解還元を経て窒素ガスに変化し、水素ガスと共に放出される。硝酸イオン濃度が許容レベル以下に減少した海水カソード液Ｗｃは、流路３２から調整槽３３へ供給され、或いは、流路３０’からポンプ３１によって第３処理槽６’へ供給されて、カソード槽１２内の水位が一定に維持される。水位の維持は、図２と同様の方法で行うことができる。
【００５８】
第３処理槽６’の噴霧器２５’は、海水及び海水カソード液の何れも供給可能であり、この実施形態でも、主として流路２３，２３ｂ’から供給される海水Ｗを使用し、ポンプ３１の駆動によって流路３０’から海水カソード液が供給混合されるように構成される。従って、ポンプ３１の駆動によって海水Ｗと海水カソード液Ｗｃとの混合液が第３処理槽６’に供給され、海水カソード液Ｗｃの混合割合は、ポンプ３１の駆動制御によって調整可能である。海水カソード液Ｗｃの利用に関しては、図２と同様に、海水カソード液ＷｃのｐＨ安定性や、カソード槽１２におけるｐＨ調整、排ガスＧの二酸化炭素濃度等に応じて適宜実施することができる。流路２３から流路２３ａ，２３ｂ’への分岐点と、流路３０’が流路２３ｂ’へ合流する合流点との間に、海水カソード液Ｗｃが第１処理槽４へ逆流するのを防止するための逆止弁を設けると好ましく、或いは、調整弁を設けて第２処理槽５’への海水カソード液Ｗｃの単独供給を可能とすることができる。
【００５９】
配管６４には、第１処理槽４から排出される排ガスの成分濃度を検出するために分析計５４が設けられ、図２と同様に、流路２３ａに設けられる調整弁５３と電気的に接続されて、検出される排ガスの硫黄酸化物濃度に応じた電気信号を送信し、これに基づいて調整弁５３の開閉を制御して海水Ｗの供給流量を調節することができる。第１処理槽４への海水Ｗの供給流量を増加することによって排ガスに残留する硫黄酸化物量が低下するので、分析計５４に検出される硫黄酸化物濃度に応じて調整弁５３を制御することにより、第１処理槽４への海水Ｗの供給流量を調整して、第３処理槽６’において海水及び／又は海水カソード液Ｗｃの硫黄酸化物によるｐＨ低下を生じさせないレベルに排ガスの硫黄酸化物濃度を低減可能であり、この流量を適正流量の最小値とすることができる。又、第３処理槽６’への海水及び／又は海水カソード液Ｗｃの供給流量を調節するための調整弁５５’が流路２３ｂ’に設けられる。調整弁５５’は分析計５４と電気的に接続され、調整弁５３との供給圧バランスを加味して調整弁５５’の開閉を調節できるように制御される。分析計５４において排ガスの二酸化炭素濃度を検出すると、これに応じて第３処理槽６’に供給する海水及び／又は海水カソード液Ｗｃの流量を決定して調整弁５５’を制御することができる。或いは、調整弁５５’の制御において、排出口４４から放出される排ガスＧ’から検出される二酸化炭素の濃度に応じて調節するようにしてもよい。
【００６０】
調整槽３３に供給された海水カソード液Ｗｃは、図２と同様に、第１処理槽４から排出される海水と混合されて互いに中和され、調整槽３３の海水Ｗ１’に溶解される排ガス由来の成分は、硫黄酸化物由来の硫酸である。ｐＨ測定器５７、ｐＨ調整液を収容する容器５８、及び、ｐＨ測定器５７と電気的に接続されるポンプ５９は、図２のものと同様であり、調整槽３３の海水Ｗ１’のｐＨ調整に使用する。
【００６１】
二酸化炭素を吸収した海水及び／又は海水カソード液である排水Ｗ２’が第３処理槽６’から排出され、排水Ｗ２’には硫黄酸化物及び窒素酸化物は実質的に含まれていないので、そのまま海洋に廃棄することができる。
【００６２】
上述の排ガスの処理において、反応に利用される海水の成分は塩素イオンであることから、上記処理は、海水に限らず、塩水を用いても実施可能である。尚、吸収した二酸化炭素とカルシウムとの析出による再放出の抑制を利用するには、カルシウムを含んだ塩水が使用される。海水に通常含まれる各種有機及び無機成分の配合が許容される。
【実施例】
【００６３】
（処理例１）
図２のように構成される排ガスの処理装置を用いて、室温において、以下のような操作を約３時間行った。尚、以下の記載において「ｐｐｍ」は、排ガス１ｍ3中の成分量が１ｍｌである時を１とする単位である。
【００６４】
電極８，９として白金被膜チタン及び真鍮を装着し、隔膜１０としてＰＴＦＥ膜を用いて電解槽３を構成し、電解槽３に海水を投入して電極８，９に電圧（３．５Ｖ）を印加して電解することにより、アノード槽１１に海水アノード液Ｗａを、カソード槽１２に海水カソード液Ｗｃを生成させた。海水アノード液ＷａのｐＨは徐々に減少して２．９に、海水カソード液ＷｃのｐＨは増加して１０．２になった。
【００６５】
上記の状態でポンプ２１，２６を駆動させて調整弁５３を開き、噴霧器２４から第１処理槽４に海水を、噴霧器２８から第２処理槽５に海水アノード液Ｗａを、各々１０Ｌ／時の流量で供給しながら、窒素ガスをベースとしたボンベガスを用いて調製した模擬排ガス（ＳＯｘ濃度：１，０００ｐｐｍ、ＮＯｘ濃度：１，０００ｐｐｍ、ＣＯ2濃度：５．０容積％）を第１処理槽４内に３．５Ｌ／分の流量で導入した。第２処理槽５に供給した海水アノード液Ｗａがアノード槽１１へ還流し始めたところで調整弁５１，５２を開放して、ｐＨ測定器６３でカソード槽１２のｐＨを測定しながら海水アノード液Ｗａをカソード槽１２に供給し、調整弁５１はカソード槽１２のｐＨが８〜９になるように調節した。それにより、カソード槽１２への海水アノード液Ｗａの供給流量は４Ｌ／時になり、同じ流量で海水がアノード槽１１へ補充されるように調整弁５２が調節された。
【００６６】
海水アノード液Ｗａの循環が始まってから、アノード槽１１の水質を測定したところ、６０分後には亜硝酸イオン濃度：０ｍｇ／Ｌ、硝酸イオン濃度：３５０ｍｇ／Ｌとなった。一方、カソード槽１２では、１２０分後には亜硝酸イオン濃度：０ｍｇ／Ｌ、硝酸イオン濃度：５０ｍｇ／Ｌとなった。
【００６７】
処理塔２から排出される排ガスを分析したところ、ＳＯｘ濃度：２０ｐｐｍ、ＮＯｘ濃度：１２０ｐｐｍ、ＣＯ2濃度：２．８容積％であった。又、第１処理槽４から排出される海水は、調整槽３３に供給され、カソード槽１２から流量約４Ｌ／時で供給される海水カソード液Ｗｃと混合して、ｐＨ８．２の処理排水となり、その水質は、硝酸イオン濃度：２０ｍｇ／Ｌ、亜硝酸イオン濃度：０ｍｇ／Ｌであった。
【００６８】
上述の操作を続けながら、更に調整弁５５を開いて、噴霧器２５から第３処理槽６に海水を１０Ｌ／時の流量で供給したところ、処理塔２から排出される排ガスのＣＯ2濃度は、２．０容積％に減少した。
【００６９】
（処理例２）
図２の構成の排ガスの処理装置から、第１処理槽４と第３処理槽６とを区画する区画壁を除去して第１処理槽４を第３処理槽６に連続させたこと以外は処理例１と同様にして、模擬排ガスの処理を行った。従って、導入された模擬排ガスは、接続された第１処理槽４及び第３処理槽を真っ直ぐに上昇して、配管４３から第２処理槽５へ供給され、調整弁５５を開いて噴霧器２５から供給した海水は、噴霧器２４から供給される海水と共に流路５６から排出された。
【００７０】
上記の操作の結果、噴霧器２５から海水を供給する前後において、処理塔から排出される排ガスの成分濃度に実質的な変化は見られず、噴霧器２５から供給される海水による二酸化炭素の除去効果は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
ディーゼルエンジン等の排ガスに含まれる硫黄酸化物、窒素酸化物、炭酸ガス及び粉塵等を、海水を用いて効率的に除去でき、処理に用いた海水を外部に廃棄する際の調整も軽減されるので、船舶等における排ガス処理に適した、簡便且つ効率的な排ガスの処理装置が提供され、海洋での大気汚染の軽減に貢献可能な排ガスの処理方法が実施可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１’  処理装置、  ２，２’  処理塔、  ３  電解槽、
４  第１処理槽、  ５，５’  第２処理槽、  ６，６’  第３処理槽、
７  直流電源、    ８，９  電極、  １０  隔膜、
１１  アノード槽、  １２  カソード槽、
２１，２６，３１，５９  ポンプ、
２２，２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｂ’  流路、
２７，２９，３０，３２，４５，４５’，５６  流路、
２４，２５，２５’，２８，２８’  噴霧器、  ３３  調整槽、
４１  導入口、  ４２，４３，６４，６５  配管、  ４４  排出口、
５１，５２，５３，５５，５５’  調整弁、  ５４  分析計、
５７，６３  ｐＨ測定器、  ５８  容器、
６１  測定部、  ６２  濃度計、
Ｇ，Ｇ’  排ガス、  Ｗ  海水、  Ｗａ  海水アノード液、
Ｗｃ  海水カソード液、  Ｗ１’  海水、  Ｗ２’  排水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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