(57)【要約】【課題】ＮＯｘ中のＮＯの排出を低減できる浄化方法及び装置を提供すること。【解決手段】廃ガス浄化装置１１は、ＮＯｘを含む廃ガスに酸素及び/又は空気を混合する強制混合器１９と、酸素と混合した硝酸性ガスを水中に発泡して、水に吸収させて硝酸水溶液を得る水中発泡器３５とを備えた浄化筒３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘを含む廃ガスに酸素及び/又は空気を強制的に混合した廃ガスを得る混合工程と、前記酸素又は空気を混合した廃ガスを水中に発泡して水に吸収させて硝酸水溶液を得る水中発泡工程とを有することを特徴とする廃ガス浄化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の廃ガス浄化方法において、前記水中発泡工程は、さらに、発泡微細化拡散板を用いて発泡が行われることを特徴とする廃ガス浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の廃ガス浄化方法において、前記硝酸水溶液中の気体成分を活性炭層を通過させて放出されることを特徴とする廃ガス浄化方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の内のいずれか一項に記載の廃ガス浄化方法において、前記水中発泡工程は、前記酸素又は空気を混合した廃ガス又は前記硝酸水溶液中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化し、水に吸収させて硝酸水溶液を生成する工程を含むことを特徴とする廃ガス浄化方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の内のいずれか一項に記載の廃ガス浄化方法において、前記酸素混合工程は、酸素混合量に換算して、３ｍ３/分以上であることを特徴とする廃ガス浄化装置。
【請求項６】
ＮＯｘを含む廃ガスに酸素及び/又は空気を強制的に混合する強制混合器と、前記酸素及び/又は空気を混合した廃ガスを水中に発泡して、水に吸収させて硝酸水溶液を得る水中発泡器とを備えた浄化筒を有することを特徴とする廃ガス浄化装置。
【請求項７】
請求項６に記載の廃ガス浄化装置において、前記浄化筒の前記水中発泡器の直上に設置された発泡微細化拡散板を有することを特徴とする廃ガス浄化装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の廃ガス浄化装置において、さらに、活性炭層を有する清浄容器を備え、前記清浄容器は、前記硝酸水溶液の気体成分を前記活性炭層通過させて排気として放出することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項９】
請求項６乃至８の内のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置において、前記浄化筒は、前記酸素又は空気を混合した廃ガス又は前記硝酸水溶液中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化し、水に吸収させ硝酸水溶液を生成することを含むことを特徴とする廃ガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９に記載の廃ガス浄化装置において、前記酸素強制混合器は、酸素混合量に換算して、３ｍ３/分以上で強制混合することを特徴とする廃ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸性ガスを含む廃ガスの浄化方法及び装置に関し、詳しくは、硝酸性窒素酸化物（ＮＯｘ）を含む廃ガスの浄化方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有価、有用金属の回収のために小規模製錬精製においては、硝酸が溶解に用いられるが、そこでは、硝酸性ガスと呼ばれるＮＯｘを含むガスが発生する。以下の説明において、硝酸性ガスをＮＯｘと略記する。
【０００３】
また、「都市鉱山」ともいわれる電子機器、部品からの、再利用可能な金属の回収事業においても、発生するＮＯｘは、大気汚染、温室効果、オゾン層破壊、健康被害への危惧が問題となっている。
【０００４】
更に、発電所、各種工場、自動車から排出される排気ガスにも、ＮＯｘが含まれている。
【０００５】
以下の説明では、有価、有用金属や再生可能な金属の回収の際に発生するＮＯｘや発電所等からの排気ガスもまとめて、ＮＯｘを含む廃ガスと称するものとする。このようなＮＯｘには、一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ２）の混合物が多く、他の窒素酸化物も含まれている。なお、廃ガスには、さらに、ＰＭ２．５及び花粉等も含まれている。
【０００６】
ＮＯｘを含む廃ガスは、廃ガスを浄化するための廃ガス浄化装置において薬品や触媒を利用して窒素ガス（Ｎ２）にした後、大気中に放出されている。
【０００７】
ＮＯｘを含む廃ガスを浄化する廃ガス浄化装置または廃ガス浄化方法には、次の特許文献１乃至３に示されるものがある。
【０００８】
特許文献１の装置は、一酸化炭素（ＣＯ）とＮＯｘとをアンモニア（ＮＨ３）還元法を用いて、Ｎ２等に脱硝するためのアンモニア排ガス浄化法をおこなうもので、さらに、そのための触媒も開示している。
【０００９】
特許文献２は、排出ガスの清浄化とともに窒素酸化物類、炭化水素類及び一酸化炭素の濃度を制御する方法を開示している。より詳しくは、特許文献２による排出ガスの浄化方法は、２種類の触媒を用いて、ＮＯｘを一酸化炭素（ＣＯ）で還元し、一方、残存するＣＯを二酸化炭素(炭酸ガス；ＣＯ２)に酸化することによって行われる。
【００１０】
さらに、特許文献３は、特殊な触媒作用を有する担体材料を用いてＮＯｘを炭化水素の存在下で触媒還元して、Ｎ２を生成する廃ガスの浄化を行う装置が開示されている。
【００１１】
一方、特許文献４には、中空の塔内に活性炭のベッドを配置し、ＮＯｘを活性炭のベッドの上方から導入するとともに、塔内の上方から水又は弱酸性の水溶液（硝酸水溶液）を噴霧し、ＮＯをＮＯ２に酸化するとともに、ＮＯ２を水に吸収させて、硝酸水溶液として回収する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−５５９１号公報
【特許文献２】特表２００４−５０８１５８号公報
【特許文献３】特開平１０−２８８４２号公報
【特許文献４】特公平１−１７７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１乃至３に記載された廃ガス浄化方法や装置は、いずれもＮＯｘをＮ２に還元して浄化している。この浄化の結果、Ｎ２が排出される。排出されるＮ２はいずれも多少なり一酸化窒素（ＮＯ）を含んでいる。このため、ＮＯは大気中で自然酸化されて、ＮＯ２が生じてしまうので、ＮＯｘの廃ガス浄化装置としては完全なものとは言えなかった。
【００１４】
また、特許文献１乃至３においては、気相状態で、触媒に接触させる気相反応が主である。仮に、液相反応を行うにしても、ＮＯｘの内で、一酸化窒素（ＮＯ）を生じる。ＮＯは最も水に溶解し難いため、単に、水中を通すという操作では、一酸化窒素（ＮＯ）は除去されない。
【００１５】
さらに、特許文献１乃至３に開示された廃ガス浄化方法や装置では、ＮＯｘ等を還元する高価な触媒を用いるために浄化コストの点でも問題があった。
【００１６】
一方、特許文献４に開示されたＮＯｘの回収方法では、廃ガス中のＮＯは水に不溶性であるとともに、ＮＯ２よりも比重が小さいために、塔内の上方に集まることになる。このため、塔内の活性炭のベッドよりも上方空間内にＮＯが残存する。また、活性炭は、有機物や一酸化炭素（ＣＯ）を吸着するが、水、ＮＯは吸着しない。このため、活性炭のベッドの表面ではＮＯからＮＯ２への酸化反応が起こりにくい。従って、特許文献４に記載された装置は、ＮＯを硝酸水溶液として回収するための効率が良好でなく、不向きである。
【００１７】
なお、廃ガス中には、大気中のＰＭ２．５及び花粉等も含まれる。これらを除去するには、濾過布を用いるが、濾過布を透過する場合が多く、ＰＭ２．５及び花粉等は除去できないのが現状である。
【００１８】
そこで、本発明の技術的課題は、ＮＯの排出を低減できる硝酸性ガスを含む廃ガス浄化方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様によれば、ＮＯｘを含む廃ガスに酸素及び/又は空気を強制的に混合し、前記酸素及び/又は空気を混合した廃ガスを得る混合工程と、前記酸素及び/又は空気を混合した廃ガスを水中に発泡させることにより水に吸収させて硝酸水溶液を得る水中発泡工程とを有することを特徴とする廃ガス浄化方法が得られる。
【００２０】
また、本発明のもう一つの態様によれば、ＮＯｘを含む廃ガスと酸素及び/又は空気を強制的に混合する強制混合器と、前記酸素及び/又は空気と混合した廃ガスを水中に発泡させることにより、水に吸収させて硝酸水溶液を得る水中発泡器とを備えた浄化筒を有することを特徴とする廃ガス浄化装置が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る浄化方法及び装置は、廃ガスを浄化する際におけるＮＯの排出を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態による浄化システム１１の全体構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の浄化筒３を示す概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態による浄化システム１１の全体構成を示す概略断面図である。図２は図１の浄化筒３を示す概略部分断面図である。
【００２５】
図１に示された浄化システム１１は、浄化装置９と、活性炭容器３０内に活性炭２９を収納した気体清浄装置５と、濾過布３３を有する濾過装置７を備えている。
【００２６】
浄化装置９は水槽１と、水槽１内の水２に浸された複数の浄化筒３とを有している。浄化筒３は下端が開口されているので、水槽内の水４と浄化筒３内の水２は、連絡するとともに、ほぼ同じ高さの水面を有している。
【００２７】
図２に示されているように、浄化筒３は、浄化容器１３と、浄化容器１３内の上端寄りに配置された水噴霧器４１と、浄化容器１３内の下端側に配置された発泡用の細孔を備えた水中発泡器３５と、水中発泡器３５の直上に配置された発泡拡散板３７と、水噴霧器４１と発泡拡散板３７との間に配置された多表面樹脂部３９とを有している。水噴霧器４１は外部から水を供給する水供給配管２３に接続されている。また、浄化容器１３の外には、酸素強制混合器１９が設けられている。
【００２８】
空気又は酸素（Ｏ２）１６は、配管１７を介して、酸素強制混合器１９に供給される。一方、廃ガス１５は廃ガス配管１８を介して、酸素強制混合器１９に供給される。
【００２９】
酸素強制混合器１９に供給された空気又は酸素（Ｏ２）１６及び廃ガス１５は、強制的に混合され、酸素混合ガスとして、水中発泡器３５に、配管２１を介して供給される。強制的に空気又は酸素（Ｏ２）１６と混合された廃ガス１５の酸素混合ガスは、水中発泡器３５の細孔から水２中に発泡される。発泡した空気又は酸素（Ｏ２）１６及び廃ガス１５の酸素混合ガスの泡３６は、水中発泡器３５の直上に配置された穴明板よりなる発泡拡散板３７によって、発泡した泡３６をさらに細分化した泡３８とし、水との接触を増加させる。これによって、強制的に空気又は酸素（Ｏ２）１６と混合された廃ガス１５中のＮＯ２は、水２に吸収される。
【００３０】
多表面樹脂部３９は、表面において混合ガスの泡３８と水との相互接触面積をさらに増加させるために、充填された多孔質のポリ塩化ビニール製の多表面の樹脂を有している。
【００３１】
一方、多表面樹脂部３９の上方に配置された水噴霧器４１から多表面樹脂部３９に水４０が噴霧される。
【００３２】
再び、図１を参照すると、水槽１の水４と、浄化筒３内の水２とは、浄化筒３の下端の開口を介して、連絡している。従って、水２と水４とは常に混合されている。
【００３３】
水槽１の水４の気体成分は、液体成分（硝酸水溶液）と分離されて、配管２５を介して清浄容器５に送られる。清浄容器５において、分離された気体成分は活性炭２９の層を通過して、有機物，ＰＭ２．５や一酸化炭素ＣＯなどが除去されて、排気口２７から排気２８として、大気中に放出される。
【００３４】
一方、水槽１中の水４の液体成分である硝酸水溶液は、配管３１を介して濾過装置７に投入され、濾過布３３を通過して、硝酸水溶液の排水４３として回収される。
【００３５】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態による浄化システムの動作について説明する。
【００３６】
図１及び図２において、まず、（Ａ）点において、ＮＯｘを含む廃ガスは、２〜３倍の空気あるいは、酸素と酸素強制混合器１５で強制的に混合される。なお、酸素混合量は、多ければ多いほどよいが、酸素混合量に換算して、３ｍ３/分以上が好ましく、３ｍ３/分〜３０ｍ３/分の範囲がより好ましい。ここで、（Ａ）点では、廃ガス中の大部分の低原子価の窒素の酸化物ＮＯは、下記式（１ａ）で示すように、酸素と反応して４価以上の窒素酸化物（ＮＯ２）まで酸化される。ここで、ＮＯ２とＮ２Ｏ４（ＮＯ２の二量体）とは、式（１ｂ）に示すように、常温においては、平衡状態にある。
【００３７】
【化１】
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【００３８】
次に、空気又は酸素（Ｏ２）１６と強制的に混合された廃ガス１５の酸素混合ガスは、配管２１を介して、水中発泡器３５に送られ、水中発泡器３５の細孔から、水２中に符号３６で示すように発泡する。発泡３６は、水中発泡器３５の直上に配置された穴明板よりなる発泡拡散板３７によって、符号３８に示すように微細化して、水２との接触を増加させる。
【００３９】
さらに、この微細化された泡３８は、泡拡散板３７の上部に配置された多表面積樹脂３９によって、酸素混合ガスと水２の相互接触が増加される。多表面積樹脂３９には、上方から水噴霧器４１によって、水４０が噴霧される。ここで、多表面樹脂層３９の表面では、以下の式（２）、（３）、及び（４）の反応が生じる。
【００４０】
【化２】
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【化３】
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【化４】
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【００４１】
なお、（Ｂ）点には、水２中から発生したＮＯもしくは酸素１６を強制混合した廃ガス１５中の未反応のＮＯが存在する。未反応のＮＯは、式（１ａ）又は、式（１ｂ）に示すように、液面に浮上する泡によって供給された酸素によって、酸化されてＮＯ２となり、水噴霧器４１から噴霧された水４０や水蒸気に接触する。この結果、上記式（４）に示すように、ＮＯ２ は水２に溶解（加水分解）して、硝酸水溶液を生成する。
【００４２】
また、未反応のＮＯの一部は、空間内の酸素（Ｏ２）と水２，４０もしくは水蒸気と接触することにより、直接、上記式（２）乃至式（３）に示すように、水に溶解（加水分解）し、亜硝酸を生じて、水２中に硝酸を生成する。
【００４３】
図示された例では、浄化筒３以外の水槽１内の水４の上部にも、（Ｃ）点で示される空間がある。この空間（Ｃ）の下方に貯えられた水４中に、ＮＯが残存する場合にも、上記空間（Ｃ）に移動するので、水４中には、残らない。なお、上記空間（Ｃ）内の微小量のＮＯは、上記浄化筒と同様な反応によって、水４中に硝酸水溶液を生じる。
【００４４】
水槽１内の水４の気体成分は、容器３０内部に活性炭層２９を含む気体浄化装置５を介して排気２８として排気される。なお、水４中の気体成分として含まれる有機物，ＰＭ２．５や一酸化炭素（ＣＯ）は、活性炭層に吸収されて、排気２８中には含まれない。
【００４５】
一方、水槽１中の水４の液体成分は、硝酸水溶液であり、濾過布３３を介して濾過され、硝酸水溶液よりなる排水４３として取り出される。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
（実施例１）
図１で示すように、廃ガス浄化装置９を用い、約８０ｃｍに水を満たした水槽１に、図２に示す洗浄塔３を２本立てて、清浄容器５，濾過装置７にそれぞれ、接続して以下の実験を行った。
【００４８】
図１及び図２に示す酸素強制混合器１９の酸素混合量を３ｍ３/分として、１５分及び６０分経過した後、図１に示す各点（Ａ）乃至（Ｄ）のＮＯ濃度を測定した。その結果を下記表１に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
上記表１に示すように、稼働時間が１５分から６０分に増加するにつれて、（Ｂ）点では、ＮＯ濃度はそれぞれ、２５０ｐｐｍから１００ｐｐｍと減少しているが、（Ｃ）点では、いずれの稼働時間においても、環境省のガス専焼ボイラーの排出基準値（６０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ）以下を下回る２０ｐｐｍとなっている。（Ｄ）の排気中では、いずれの稼働時間でも１ｐｐｍ未満となっている。
【００５１】
(実施例２)
次に、酸素混合量を１０ｍ３／分、3０ｍ３／分にした以外は、実施例１と同様に、図１に示す（Ａ）乃至（Ｄ）点のＮＯ濃度を測定した。 
その結果を下記表２に示す。
【００５２】
【表２】
2015150521.tif 000008
【００５３】
上記表２に示すように、１０ｍ３/分、３０ｍ３/分の酸素混合量が増加するにつれて、（Ｂ）点では、ＮＯ濃度はそれぞれ、２５０ｐｐｍから１００ｐｐｍと減少しているが、（Ｃ）点では、いずれの酸素混合量においても、環境省のガス専焼ボイラーの排出基準値（６０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ）以下を下回る２０ｐｐｍとなっている。（Ｄ）の排気中では、いずれの酸素混合量稼働時間でも１ｐｐｍ未満となっている。
【００５４】
以上説明したように、本発明においては、有価、有用金属の回収のために小規模製錬精製においては、硝酸が溶解に用いられるが、そこで発生する硝酸性ガスを水のみで浄化することで、簡単かつＮＯを大気中に出さずに硝酸水溶液として放出可能となる。
【００５５】
また、「都市鉱山」ともいわれる電子機器、部品からの、再利用可能な金属の回収事業においても、ＮＯを放出せず、大気汚染、温室効果、オゾン層破壊、健康被害への危惧なしに容易な回収が可能になる。
【００５６】
なお、本発明において、回収した硝酸水は再利用またはアルカリ性薬品等で中和、排水が可能である。
【００５７】
さらに、本発明によれば、空気中の浮遊粒子状物質（ＰＭ２．５及びスギ花粉等しい）は水中発泡とシャワー浄化で、水中に取り込まれ、濾過して除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上の説明の通り、本発明によれば、ＮＯｘを含む廃ガスを浄化する廃ガス浄化装置に最適である。
【符号の説明】
【００５９】
１    水槽
２，４    水
３    浄化筒
５    気体清浄装置
７    濾過装置
９    浄化装置
１１    浄化システム
１３    浄化容器
１５    廃ガス
１６    酸素（Ｏ２）
１７    配管
１８    廃ガス配管
１９    酸素強制混合器
２１    配管
２３    水供給配管
２５    配管
２７    排気口
２８    排気
３０    活性炭容器
３１    配管
３３    濾過布
３５    水中発泡器
３７    発泡拡散板
３９    多表面樹脂部
４０    噴霧水
４１    水噴霧器
４３    排水
【図１】
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【図２】
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