(57)【要約】      （修正有）【課題】有機溶液を分解して無害化する有機溶液分解装置と有機溶液分解方法の提供。【解決手段】本発明は、有機溶液が供給される反応容器（１１）と、前記反応容器内に配設された複数の導電体ブロック（１２１）で構成され、各導電体ブロックには金属塩が付けられたブロック群と、前記導電体ブロック間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段（１３）とを備え、金属プラズマにより有機溶液を揮発分解させることを特徴とする。【選択図】図１
2008200546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶液が供給される反応容器と、前記反応容器内に配設された複数の導電体ブロックで構成され、各導電体ブロックには金属塩が付けられたブロック群と、前記導電体ロック間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えた溶液分解手段を有することを特徴とする有機溶液分解装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶液分解手段を第１段として直列に接続されるガス分解手段を第２段とし、
前記ガス分解手段は、前記溶液分解手段で揮発分解により生成された揮発分解ガスが供給される第２の反応容器と、前記第２の反応容器内に配設された複数の導電体ブロックで構成され、各導電体ブロックには金属塩が付けられた第２のブロック群と、前記第２のブロック群の導電体ブロック間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射する第２のマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とする有機溶液分解装置。
【請求項３】
金属塩はマイクロ波の照射を受けてプラズマ化しやすい金属を含む塩であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機溶液分解装置。
【請求項４】
導電体ブロックは炭素繊維から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の有機溶液分解装置。
【請求項５】
反応容器の材質は誘電体であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の有機溶液分解装置。
【請求項６】
反応容器に有機溶液を連続的に供給する溶液連続供給手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の有機溶液分解装置。
【請求項７】
揮発分解ガスを回収するガス吸収手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の有機溶液分解装置。
【請求項８】
金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された反応容器中に有機溶液を供給し、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して、前記有機溶液中に発生させた金属プラズマにより有機溶液を揮発分解させることを特徴とする有機溶液分解方法。
【請求項９】
金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された反応容器中に供給された有機溶液を、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して前記有機溶液中に発生させた金属プラズマにより揮発分解させる第１段処理工程と、
前記第１段処理工程により揮発分解された揮発分解ガスを、金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された第２の反応容器中に供給し、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して、揮発分解ガス中に発生させた金属プラズマにより、揮発分解ガスを更に分解させる第２段処理工程とを含むことを特徴とする有機溶液分解方法。
【請求項１０】
金属塩はマイクロ波の照射を受けてプラズマ化しやすい金属を含む塩であることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の有機溶液分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機溶液を分解して無害化する有機溶液分解装置と有機溶液分解方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大学等研究機関や各種工場では種々の有機溶剤が使用される。有機溶剤は分別回収して再使用することが望ましいが、研究や製造工程の都合上、分別できない場合が少なくない。このような分別回収ができない場合、研究機関や工場等の現場では、有機溶液を高温燃焼させて酸化分解する方法が採られている。
【０００３】
しかし、有機溶剤等の有機塩素化合物は、分解が困難で、その酸化過程においては、ダイオキシン等有毒物質が生成する場含もあって、大変危険であり、環境破壊を生ずる虞があるにも拘らず、現在のところ、必ずしも安全な処理法が確立しているとはいえない。現に、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）は、ほとんどが保有者によって保管されたままの状態にある。
【０００４】
そこで、このような有害な有機溶液を無害化するため、有効な処理装置や処理方法の開発が求められてきた。これまで開発されてきた主な無害化技術の一つにマイクロ波プラズマ法がある。
特許文献１には、有害有機溶液を滴下しつつ、これに電磁波を照射してプラズマを発生させることにより、有害有機溶液を分解する装置が開示されている。
又、特許文献２には、有害有機溶液中に気泡を発生させ、この気泡に電磁波を照射してプラズマを発生させることにより、有害有機溶液を分解する装置が書関示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３６６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６０２９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、特許文献１に記載の装置では、処理対象が有害有機溶液の液滴であり、液滴させながらの処理であるため、少量の溶液を分解することはできても、大量の有機溶液を迅速に処理するのは困難である。
【０００６】
又、特許文献２に記載の装置は、液中にプラズマを発生させるため、大量の有機溶液を処理できる可能性はあるものの、開示されている処理速度は、１００ｍＬのトルエンを分解するのに２８９分もの多くの時間要するものであるため、処理に長時間を要し、迅速に処理するという現実的要請を満足させることができず、処理速度の短縮化が必要となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、分解が困難な有機塩素化合物や炭化水素等、有害な有機溶液を迅速に分解する装置や方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求碩１の有機溶液分解装置の発明は、有機溶液が供給される反応容器と、前記反応容器内に配設された複数の導電体ブロックで構成され、各導電体ブロックには金属塩が付けられたブロック群と、前記導電体ロック間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段とを備えた溶液分解手段を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の有機溶液分解装置の発明は、請求項１に記載の溶液分解手段を第１段として直列に接続されるガス分解手段を第２段とし、
前記ガス分解手段は、前記溶液分解手段で揮発分解により生成された揮発分解ガスが供給される第２の反応容器と、前記第２の反応容器内に配設された複数の導電体ブロックで構成され、各導電体ブロックには金属塩が付けられた第２のブロック群と、前記第２のブロック群の導電体ブロック間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射する第２のマイクロ波照射手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機溶液分解装置において、金属塩はマイクロ波の照射を受けてプラズマ化しやすい金属を含む塩であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の有機溶液分解装置において、導電体ブロックは炭素繊維から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の有機溶液分解装置において、反応容器の材質は誘電体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の有機溶液分解装置において、反応容器に有機溶液を連続的に供給する溶液連続供給手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項７の何れかに記載の有機溶液分解装置において、揮発分解ガスを回収するガス吸収手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項８の有機溶液分解方法の発明は、金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された反応容器中に有機溶液を供給し、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して、前記有機溶液中に発生させた金属プラズマにより有機溶液を揮発分解させることを特徴とする。
【００１６】
請求項９の有機溶液分解方法の発明は、金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された反応容器中に供給された有機溶液を、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して前記有機溶液中に発生させた金属プラズマにより揮発分解させる第１段処理工程と、
前記第１段処理工程により揮発分解された揮発分解ガスを、金属塩が付けられた導電体ブロックが複数配設された第２の反応容器中に供給し、前記導電体ブロックにマイクロ波を照射して、揮発分解ガス中に発生させた金属プラズマにより、揮発分解ガスを更に分解させる第２段処理工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載の有機溶液分解方法において、金属塩はマイクロ波の照射を受けてプラズマ化しやすい金属を含む塩であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１乃至請求項１０の発明によれば、何れも、有害有機溶液の無害化処理に当って、従来のように溶液を液滴化させる必要も、溶液中に直接プラズマを発生させる必要も無く、マイクロ波の照射によって導電性ブロックに付けた金属塩を金属プラズマ化させることにより、有機溶液を溶液のまま効率よく揮発分解することができるので、大量の有機溶液を迅速に無害化処理することができる。
【００１９】
請求項２や請求項９の発明によれば、何れも、溶液分解手段での揮発分解により生成した揮発分解ガスが、次のガス分解手段の反応容器中にて、導電体ブロックに照射されたマイクロ波によって当該容器中に発生する金属プラズマにより更に分解されるので、より確実に分解することができ、無害化できる。
【００２０】
請求項３や請求項１０の発明によれば、何れも、金属プラズマを効率よく大量に発生させることができるので、分解処理能力を一段と高めることができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、大表面積及び高い導電性を得ることができるので、マイクロ波の吸収性や放電生を高めることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、反応容器の材質をガラスやセラミックス等の誘電体とすることより、マイクロ波が表面波として伝わり易くなり、金属プラズマを安定化させることができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、大量の有機溶液を効率よく連続処理することができる。
【００２４】
請求項７の発明によれば、溶液分解手段やガス分解手段で生成したガスはガス吸収手段により更に無害化処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の最良の実施の形態を図面に示す実施例１及び２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
実施例１に示す有機溶液分解装置は溶液分解手段を備えたもので、これを図１に示す構成概要図に基づいて説明する。
【００２７】
図１において、溶液分解手段１は、処理対象となる有害な有機溶液が供給される反応容器１１と、この反応容器１１内に配設された複数の導電体ブロック１２１、図示では６個の導電体ブロック１２１で構成されたブロック群と、これら複数の導電体ロック１２１の相互間にマイクロ波放電を生じさせるように設置されたマイクロ波照射手段１３とを備えた構成とされており、前記各導電体ロック１２１には金属塩が付けられている。
【００２８】
ここでいう有機溶液とは、例えば、クロロベンゼン、トリクロロエチレン、ＰＣＢ等の有機塩素化合物、トルエン、ベンゼンなど炭化水素、メタノール等、或いはこれらの混合物等、多々挙げられるが、勿論、これらに限らない。
【００２９】
金属塩が付けられた導電体ブロック１２１が複数配設された反応容器１１中に、適宜、有機溶液を液状のままで供給し、マイクロ波照射手段１３を用いて複数の導電体ブロック１２１即ちブロック群１２にマイクロ波を照射すると、反応容器１１の有機溶液中に、即ち、溶液中の導電体ブロック１２１間に金属プラズマが発生し、この金属プラズマによって有機溶液が揮発分解される。
導電体ブロック１２１の配置はこの金属プラズマが効率よく発生するに適した間隔にて分散配置する。
【００３０】
導電体ブロック１２１は、マイクロ波の高い吸収性能と放電のし易さの点から、大表面積で高い導電性を有するブロックが好ましい。
例えば、フェルト状の炭素繊維であるカーボンフェルトがよい。実施例では８００度以上で焼成されたカーボンフェルトを用いている。これにより、グラファイトの結晶性が上がり、導電性が高くなって、マイクロ波吸収性能が高く、放電が生じ易くなる。
【００３１】
尚、導電体ブロック１２１の分散配置は、規則的であっても無規則的であってもよく、要は互いに接触しないように、且つ、できるだけ近接して配置することが放電効率の点で好ましい。
間隔を保持させるためのスペーサの材質としては石英やガラス或いはセラミックスが好ましい。
【００３２】
導電体ブロック１２１に付ける金属塩は、当然のことながら、プラズマ化し易い金属を含む塩、即ち、イオン化エネルギーの小さい金属を含む塩が好ましい。例えば、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩がある。
又、金属塩の負イオンも特に限定されず、例えば、炭酸イオン塩、塩化物イオン塩、硫酸イオン塩、水酸化物イオン塩等、何れをも適用することができる。
【００３３】
尚、導体ブロック１２１に金属塩を付着させる手段としては、金属塩を溶解させた水溶液に導電体ブロックを浸した後に乾燥させるなど、適宜な方法を用いればよい。
【００３４】
反応容器１１の材質は、ガラスやセラミックス等の誘電体であることが好ましい。これは、マイクロ波を表面波として効率よく伝播させるためであり、この表面波によって金属プラズマの安定化を図ることができる。
【００３５】
マイクロ波照射手段１３は、マイクロ波発信器、導波管、マイクロ波共鳴器や、共鳴位置が反応容器１１に合うようにチューニングできる調整器等を備えている。マイクロ波発信器は、法規制やコストの面から２．４５ＧＨｚの波長のマグネトロンが適当である。
【００３６】
この有機溶液分解装置では、溶液分解手段１による揮発分解により生成したガス（揮発分解ガス）、例えば塩素ガスを反応容器１１からポンプ１４で吸引して抜き去り、ガス吸収手段１５にて更に無害化処理している。
このガス吸収手段１５としては、揮発分解ガスをアルカリ水が噴霧された雰囲気中又はアルカリ水中に通してガス（塩素ガス）を吸収させることにより、塩化物塩及び次亜塩素酸塩として無害化させている。
【００３７】
更に、この実施例１に示す有機溶液分解装置では、有機溶液を連続処理するため、予め処理対象となる所要量の有害有機溶液を貯める貯留タンク１６を備えており、揮発分解処理量に応じて反応容器１１への供給量を制御する制御手段（図示せず）を介して、貯留タンク１６と反応容器１１とを接続する供給路１７を通じて連続的な供給、即ち有機溶液を溶液の状態のままでの連続を可能としている。
尚、この制御手段は、又、反応容器１１に付設された液面レベルセンサ（図示せず）を介して、反応容器１１内の溶液の液面を一定に保つよう供給量を調整もする。
【００３８】
実施例１の有機溶液分解装置によれば、有害有機溶液の無害化処理に当って、従来のように溶液を液滴化させる必要も、溶液中に直接プラズマを発生させる必要も無く、溶液分解手段１におけるマイクロ波の照射によって、導電性ブロック１２１に付けた金属塩を金属プラズマ化させることにより、有機溶液を溶液のままで効率よく揮発分解することができる。
【００３９】
次に、実施例２の有機溶液分解装置を図２に示す構成概要図に基づいて説明する。
実施例２の有機溶液分解装置２は、上記実施例１の有機溶液分解装置の溶液分解手段１を実質的な第１段として有機溶液を揮発分解させ、揮発分解により生じた揮発分解ガスを、更に、第２段として溶液分解手段１の反応容器１１に直列に接続したガス分解手段２にて、二段処理する構成としたものである。
即ち、実施例１において、反応容器１１とこの反応容器１１から揮発分解ガスを抜くポンプ１４との間に、後述のガス分解手段２を配設した構成としたものである。
【００４０】
図２において、図１と同じ符号は実施例１の有機溶液分解装置と同じ構成部分である。即ち、溶液分解手段１は、処理対象となる有害な有機溶液が供給される反応容器１１と、金属塩が付けられて反応容器１１内に配設された複数の導電体ブロック１２１で構成されたブロック群１２と、これら複数の導電体ロック１２１の相互間にマイクロ波放電を生じさせるマイクロ波照射手段１３とを備えたもので、これら各構成部分の詳細は省略する。
【００４１】
ガス分解手段２は、上記第１段の溶液分解手段１の揮発分解により生成された揮発分解ガスが供給される第２の反応容器２１と、第２の反応容器２１内に配設された複数の導電体ブロック２２２（図では２個）で構成され、各導電体ブロック２２２には金属塩が付けられた第２のブロック群２２と、このブロック群２２の導電体ブロック２２２間にマイクロ波放電を生じさせるようマイクロ波を照射する第２のマイクロ波照射手段２３とを備えた構成であり、処理対象をガス（揮発分解ガス）としている点で溶液を対象とする溶液分解手段１と異なるだけで、実質的には溶液分解手段１と同様の構成である。
【００４２】
即ち、ガス分解手段２の第２の反応容器２１は第１の反応容器１１と、第２の反応容器２１内に配設される導電体ブロック２２２は第１の反応容器２１内に配設される導電体ブロック１２１と、第２のマイクロ波照射手段２３は第１のマイクロ波照射手段１３と各々実質的に同様である。
【００４３】
尚、図２中の符号２４はセラミックスリングであり、導電体ブロック２２２（１２１）相互間やブロック群２２（１２）と反応容器１１（２１）と間の間隔を保持するスペーサとして用いている。従って、形状は必ずしもリングとする必要はない。このようなスペーサをセラミックス製とすることにより、後述する金属プラズマの安定化を図ることができる。
【００４４】
この実施例２の有機溶液分解装置２によれば、先ず、第１段の溶液分解手段１において、金属塩が付けられた導電体ブロック１２１が複数配設された反応容器１１中に供給された有機溶液を、導電体ブロック１２１にマイクロ波を照射して有機溶液中に発生させた金属プラズマにより揮発分解させている、即ち第１段処理工程である。
【００４５】
次に、第２段のガス分解手段２において、第１段処理工程により揮発分解された揮発分解ガスを、金属塩が付けられた導電体ブロック１２１が複数配設された第２の反応容器２１中に導入し、導電体ブロック２２２にマイクロ波を照射して、揮発分解ガス中に発生させた金属プラズマにより、揮発分解ガスを更に分解させる、即ち第２段処理工程である。
【００４６】
この実施例２の有機溶液分解装置によれば、第１段処理工程において、金属プラズマにより有機溶液が揮発分解され、この揮発分解ガスが第２段処理工程において、更に金属プラズマが分解するので、実施例１の有機溶液分解装置に較べて、より一層確実に分解処理することができる。
【００４７】
尚、図２中の符号８は、ガスをサンプリングするサンプリングボックス８である。
又、この実施例２の有機溶液分解装置でも、有機溶液を連続処理するための貯留タンク１６や、反応容器１１への溶液の供給量を制御する制御手段（図示せず）を備えており、供給路１７を通じて第１の反応容器１１に連続的な供給が可能である。
【００４８】
又、第２の反応容器２２で生成したガス（塩素ガス）は、実施例１の有機溶液分解装置と同様に、ポンプ１４により吸引され、ガス吸収装置１５において、無害化処理される。
【実験例１】
【００４９】
先ず、実施例１の有機溶液分解装置を用いて、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）１００ｍＬを処理した実験例を説明する。
ここで、金属塩にはＮａＨＣ０３、導電体ブロックには１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの大きさの２５００℃焼成がカーボンフェルトを用い、反応容器３の中に６個分散配置させた。
ここに、２．４５ＧＨｚ、３００Ｗのマイクロ波を照射した結果、約４０秒でＴＣＥの溶液は消失した。
【実験例２】
【００５０】
次に、実施例２の有機溶液分解装置を用いて、ＴＣＥ１００ｍＬを処理した実験例を説明する。
ここで、金属塩にはＮａＨＣＯ３、導電体ブロックには１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍの大きさの２５００℃焼成カーボンフェルトを用い、第１の反応容器１１の中には６個分散配置し、第２の反応容器２１の中には当該第２の反応容器１１の底部に置いたセラミックスリング２４の上に２個分散配置させた。
ここに、２．４５ＧＨｚ、３００Ｗのマイクロ波を両反応容器に照射した結果、実施例１と同様約４０秒でＴＣＥの溶液は消失した。
【００５１】
この実験において、サンプリングボックス８から、ガスをサンプリングし、赤外スペクトルを測定したところ、結果を示す図３の通り、ＴＣＥは完全に消失し、Ｃ０２とＣｌ２が生成したことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の有機溶液分解装置によれば、分解が困難であった有機塩素化合物、炭化水素等、有害な大量の有機溶液を溶液のままで連続的に迅速且つ容易に分解して無害化することができる。
又、装置の構成が比較的簡易で小型化可能であるため、研究機関や工場内でも容易に設備することができるから、産業上の利用可能性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の有機溶液の分解装置の構成概要図である。
【図２】実施例１の有機溶液の分解装置の構成概要図である。
【図３】実験による揮発分解ガスの赤外スペクトル図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  溶液分解手段
１１  反応容器（第１）
１２１  導電体ブロック（第１）
１３  マイクロ波照射手段（第１）
２  ガス分解手段
２２  反応容器（第２）
２２２  導電体ブロック（第２）
２３  マイクロ波照射手段（第１）
４  有機溶液タンク
１４  ポンプ
１５  ガス吸収装置
１６  貯留タンク
【図１】
2008200546.tif 000003
【図２】
2008200546.tif 000004
【図３】
2008200546.tif 000005