(57)【要約】【課題】吸着した臭気物質の分解速度を維持するとともに、下流側に漏れ出す臭気物質の量を低減することのできる脱臭装置および脱臭方法を提供することを目的とする。【解決手段】酸化性ガス発生器、酸化触媒からなる脱臭剤、および脱臭剤の冷却を行なう温度調節器からなる脱臭装置。酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、前記酸化触媒を冷却することを特徴とする脱臭方法。酸化性ガス発生器と、酸化触媒からなる脱臭剤とからなる脱臭装置であって、脱臭剤の上流および脱臭剤の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭装置。酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、酸化触媒の上流および酸化触媒の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭方法。【選択図】        図１
2004267621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化性ガス発生器、酸化触媒からなる脱臭剤、および脱臭剤の冷却を行なう温度調節器からなる脱臭装置。
【請求項２】
前記脱臭剤の後段に、さらに酸化触媒からなる脱臭剤を備える請求項１記載の脱臭装置。
【請求項３】
酸化性ガス発生器と、酸化触媒からなる脱臭剤とからなる脱臭装置であって、脱臭剤の上流および脱臭剤の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭装置。
【請求項４】
前記酸化性ガスがオゾンガスである請求項１、２または３記載の脱臭装置。
【請求項５】
酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、前記酸化触媒を冷却することを特徴とする脱臭方法。
【請求項６】
酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、酸化触媒の上流および酸化触媒の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭方法。
【請求項７】
前記酸化性ガスがオゾンガスである請求項５または６記載の脱臭方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾンガスなどの酸化性ガスと酸化触媒によって臭気成分を分解する脱臭装置および脱臭方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脱臭方法として、マスキング法、オゾン脱臭法あるいは吸着剤と触媒を組み合わせた脱臭方法が知られている。マスキング法とは芳香性の液体または固体を気化・発散させて悪臭を感覚的に分からなくする方法である。一方、オゾン脱臭法はオゾンによって悪臭成分を分解する方法であり、またオゾンを分解する性能をもつ酸化触媒とオゾンを組み合わせた脱臭装置として、特許文献１や特許文献２に開示される装置が公知である。
【０００３】
特許文献１に示される脱臭装置は、オゾン発生器と、臭気ガスをオゾンによって分解する触媒反応槽によって構成され、内燃機関の排気ガスにより前記触媒反応槽を７５〜１５０℃の範囲に加熱することを特徴とするものである。触媒反応槽は、多孔質の担持体にＰｔを含む貴金属、Ｍｎなどの遷移金属酸化物から構成することが望ましい。触媒層を７５〜１５０℃としてオゾンを供給した場合に最も効率的に悪臭成分である硫化水素を除去することができる。
【０００４】
特許文献２に示される脱臭装置は、装置本体内の上流側にオゾン発生器を、下流側にオゾン分解触媒からなる脱臭剤を配置し、前記脱臭剤の組成を、活性炭が５〜１５ｗｔ％、アルミナが１５〜３０ｗｔ％、二酸化マンガンが５０〜７０ｗｔ％とするものである。本装置では、オゾンと二酸化マンガンの作用によって活性酸素を発生させ、活性酸素により臭気物質（アセトアルデヒド）を酢酸に変換して、触媒で吸着除去している。また、オゾン分解触媒からなる脱臭剤に光触媒を混合することで吸着した酢酸を分解できる。光触媒の代わりにヒータと酢酸分解用触媒を用いる場合には、触媒温度１５０℃以上で酢酸が分解できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５３−２９２２７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３３５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
脱臭剤を適切に選択したオゾン脱臭法は長期間にわたり脱臭効果を発揮し得るが、悪臭成分の分解速度が遅く、触媒への吸着速度が高い場合には触媒層をヒータ等で加熱して反応を促進する必要がある。分解速度が遅く、吸着速度が高い臭気物質としては酢酸などのカルボン酸などがある。
【０００７】
そこで本願発明者らは、実際にカルボン酸を吸着させた後、オゾンによって分解したところ、分解反応にともなって発生する反応熱により触媒層が加熱され、吸着したカルボン酸が脱着した。このように吸着した臭気物質が分解されずに触媒層の後段に漏れ出すという新たな課題を見出した。
【０００８】
これまでの技術的知見では、酸化触媒を加熱することによって分解の反応速度が増加するので、脱臭装置としては加熱することが望ましいと考えられていた。また、臭気物質の脱離速度と分解速度に関して定量的な知見がなく、本願発明者らによって明らかになった臭気物質の漏れ出し現象は予測困難であった。
【０００９】
また、脱臭剤にゼオライトや活性炭を用いればカルボン酸の吸着能力が増大するが、悪臭物質の吸着量が飽和に達した時点で使用できなるので、再生処理が別途必要になってくる。
【００１０】
そこで本発明は、吸着した臭気物質の分解速度を維持するとともに、下流側に漏れ出す臭気物質の量を低減することのできる脱臭装置および脱臭方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化性ガス発生器、酸化触媒からなる脱臭剤、および脱臭剤の冷却を行なう温度調節器からなる脱臭装置に関する。
【００１２】
また本発明は、酸化性ガス発生器と、酸化触媒からなる脱臭剤とからなる脱臭装置であって、脱臭剤の上流および脱臭剤の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭装置に関する。
【００１３】
さらに本発明は、酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、前記酸化触媒を冷却することを特徴とする脱臭方法に関する。
【００１４】
また本発明は、酸化性ガスおよび酸化触媒を用い、臭気物質を酸化して分解する脱臭方法であって、酸化触媒の上流および酸化触媒の途中の少なくとも２箇所から酸化性ガスを供給する脱臭方法に関する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明がこれら実施の形態に限られるわけではない。
【００１６】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１による脱臭装置の構成を模式的に示す図である。
【００１７】
処理チャンバー１には酸化触媒から構成される脱臭剤２が固定されており、温度調節器３によって脱臭剤２の温度を調節できる。温度調節器３としては、たとえば熱交換器に水を循環し水温を制御する構造をもっている。ポンプ６によって水を循環し、水温調節器５によって循環水の水温を調節することができる。バルブ７を開閉して循環水の注入や抜き出しを行なうことができる。脱臭剤２の中心部には、脱臭剤の温度を測定する温度計９を設置するとよい。
【００１８】
処理チャンバー１の上流側には、オゾン発生器１３とガス流路切替バルブ４が設置され、臭気ガスＧ０および／またはオゾンガスを処理チャンバー１へ導入することができる。窒素Ｎ２および酸素Ｏ２を原料としてオゾン発生を行ない、それぞれのガス流量はマスフローコントローラ１１，１２によって調節できる。また、処理チャンバー１の下流側には臭気センサ８が設置され、臭気物質の濃度を連続的に測定できる。臭気センサ８としては、比較的応答性のよい赤外分光光度計、四重極質量分析計、水素炎イオン化検出法による分析計等が望ましい。
【００１９】
処理チャンバー１および温度調節器３としては、たとえば図２に示すような、大小２本の管を入れ子に配置した２重管構造が採用できる。内管１７の内側が処理チャンバー１とされ、脱臭剤２が配置される。内管１７と外管１８とのあいだに、温度調節のための循環水が流される。
【００２０】
本実施の形態において、循環水の温度は２０〜９０℃に設定するのが好ましく、２０〜５０℃に設定するのがさらに好ましい。設定温度が９０℃よりも高い場合には、脱臭装置の後段に漏れ出す臭気量が増加する傾向がある。とくに、臭気ガス中の臭気物質の濃度が１００ｐｐｍ以上と高い場合には、設定温度を５０℃以下とするとよく、５０℃よりも高いと脱臭装置の後段に漏れ出す臭気量が増加する傾向がある。設定温度が２０℃よりも低い場合、臭気物質の分解速度が低下するため、脱臭剤は臭気物質によって飽和吸着され脱臭性能が低下する。
【００２１】
図２に例示の２重管構造において、処理チャンバー１（すなわち内管１７）の内径は、１〜２０ｍｍ、さらには５〜２０ｍｍ、とくに５〜１０ｍｍが好ましい。処理チャンバー１の内径が２０ｍｍよりも大きい場合、温度調節器３による冷却効果が不充分になり、臭気ガスの処理能力に劣る傾向がある。また、脱臭剤を内径１ｍｍよりも小さいチャンバー内に充填することは、技術的に困難であるため、実用的でない。
【００２２】
処理チャンバー１の内壁面に伝熱フィンや伝熱管を設置し、伝熱速度を向上させ、温度調節器３による冷却効果を高めることができる。たとえば、図３（ｂ）およびその断面図である図３（ａ）に示すように、円管状の処理チャンバー１の内壁に、円環板状の伝熱フィン２０を配置することができる。また、図３（ｄ）およびその断面を示した図３（ｃ）のように、複数の半円状の伝熱フィン２０ａ、２０ｂを交互に配置することもできる。あるいは、図３（ｅ）に示すように、処理チャンバー１内に伝熱管２１を通過させ、伝熱管２１内に循環水を通水してもよい。
【００２３】
伝熱フィンの長さは、処理チャンバー１の内径の１／４以上が好ましい。伝熱フィンの長さが処理チャンバー１の内径の１／４よりも小さい場合、伝熱速度が低下し、冷却効果が低くなる傾向がある。
【００２４】
複数の伝熱フィン２０を配置する場合、隣り合う伝熱フィン間の間隔は１〜１０ｍｍとするのが好ましい。間隔が１０ｍｍよりも大きい場合、伝熱速度が低下し、冷却効果が低くなる傾向がある。また、伝熱フィンの枚数は、伝熱フィンを脱臭剤に等間隔で設置するとして、脱臭剤の長さと伝熱フィンの配置間隔から決定される。なお、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示したように、一対のフィン２０ａとフィン２０ｂを交差させるように（図３（ｃ）において、フィン２０ａとフィン２０ｂの一部が重なり合うように）設置すると、さらに冷却効果が増大し好ましい。
【００２５】
一方、処理チャンバー内に伝熱管を配置する場合において、複数の伝熱管２１を配置する場合、その間隔は１〜１０ｍｍとするのが好ましい。設置間隔が１０ｍｍよりも大きい場合、伝熱速度が低下し、冷却効果が低くなる傾向があり、設置間隔が１ｍｍよりも小さい場合、脱臭剤をチャンバー内に充填することが技術的に困難であり、実用的ではない。また、伝熱管の本数は、伝熱管を前記の間隔で脱臭剤内に設置するとして決定される。
【００２６】
脱臭剤２は、たとえばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と二酸化マンガン（ＭｎＯ２）を混合し、半径１ｍｍ、高さ２ｍｍ程度の円柱ペレット状に成型して作製することができる。脱臭剤２の構成は、アルミナ５重量％以下、二酸化マンガン９５重量％以上であると好ましく、アルミナ０〜２重量％、二酸化マンガン９８〜１００重量％であるとさらに好ましい。アルミナが２重量％よりも少ない場合、二酸化マンガンが活性化し、臭気物質の分解速度が４倍以上向上する傾向があり、アルミナが５重量％よりも多い場合、アルミナの含有量にかかわらず二酸化マンガンの活性が一定となる傾向がある。酸化触媒である二酸化マンガンはγ型またはβ型の結晶構造のものを用いることができる。前記の管構造の処理チャンバーの場合、管内にグラスウールなどを挿入することにより、脱臭剤２の移動、脱落を防止することができる。
【００２７】
処理する臭気ガスの流量が大きい場合には、脱臭剤前後で発生する圧力損失を抑制することが望まれる。そこで、円柱ペレット状の脱臭剤のかわりに、ハニカム型の酸化触媒を使用することができる。ハニカム構造としては、図４（ａ）に示す蜂の巣構造、図４（ｂ）に示す格子構造、図４（ｃ）に示すＶ字構造などが考えられる。ハニカム構造の脱臭剤において、穴の代表径ｄは０．１〜１０ｍｍ程度が好ましく、０．１〜２ｍｍ程度がさらに好ましい。代表径ｄが０．１ｍｍよりも小さい場合、圧力損失が大きくなってしまい望ましくない。代表径ｄが１０ｍｍよりも大きい場合、臭気ガスの吸着性能および分解性能が不充分になる傾向がある。たとえば、ｄ＝１ｍｍで酸化触媒サイズが１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍ厚の場合には、ガス流量１０ｍ３／ｈｒに対しては０．４ｍｍＡｑ．程度の圧力損失しか発生しない。
【００２８】
臭気物質を分解する酸化性ガスとして、オゾンのかわりにほかの酸化性ガスを用いることもできる。酸化性ガスとしては、Ｏ２，ＮＯ，ＨＣｌ，ＳＯ２，ＮＯ，Ｎ２Ｏ，ＯＨ，Ｏ−，Ｏ，Ｏ２−，Ｈ２Ｏなどが挙げられる。オゾンおよびこれらの酸化性ガスを単独で用いてもよいし、２種以上を同時に使用してもよい。
【００２９】
酸化性ガスの流量は、用いるガスの種類や濃度、チャンバーの内径や処理対象である臭気ガスの濃度などによって変化するが、たとえば濃度２０ｇ／ｍ３のオゾンガスを用いて１０００ｐｐｍの臭気ガスを処理する場合、オゾンガス流量は臭気ガスの流量の０．１〜１倍が好ましい。オゾンガスの流量が臭気ガスの流量の０．１倍よりも少ない場合には、臭気物質の分解速度が低下する傾向が見られ、オゾンガスの流量が臭気ガスの流量の１倍よりも多い場合には、反応による発熱が大きく、臭気物質が脱臭装置の後段に多量に漏れ出す傾向がある。酸化性ガスの必要量は、臭気ガスの濃度や流量に比例して変化する。
【００３０】
つぎに臭気ガスの処理方法について説明する。
【００３１】
処理方法１
まず、水温調節器５の設定およびポンプ６の駆動を行なって、循環水温度および触媒温度を安定させる。つぎに切替バルブ４を調節して臭気ガスのみを脱臭剤２に導入する。臭気物質は脱臭剤２によって吸着除去され臭気ガスは浄化される（以後、吸着工程と呼ぶ）。
【００３２】
一定時間吸着を行なった後、切替バルブ４を調節して、オゾン化ガスのみを脱臭剤２に導入する（以後、再生工程と呼ぶ）。吸着時間、オゾン化ガスの導入時間は、処理チャンバー１後段の臭気センサ８の信号によって決定する。つまり、臭気物質の許容濃度を設定し、許容濃度を超える前に吸着工程を終了する。再生工程は臭気センサ８の信号が臭気物質の許容濃度かまたはそれ以下になるまで継続する。
【００３３】
処理方法２
まず、水温調節器５の設定およびポンプ６の駆動を開始して、循環水温度および触媒温度を安定させる。つぎに切替バルブ４を調節して臭気ガスおよびオゾン化ガスを脱臭剤２に導入する。悪臭物質は脱臭剤２によって吸着除去されると同時にオゾンによって分解される。オゾン化ガスの導入量や水温調節器５の設定温度は、処理チャンバー１後段の臭気センサ８の信号によって決定する。
【００３４】
処理方法３
前記処理方式１では、吸着工程と再生工程を個別に行なって臭気ガスを除去するが、臭気ガスを連続的に処理することが必要な場合がある。この場合、処理方法２により臭気ガスを処理すればよいが、オゾン化ガスを連続的に導入するとランニングコストが高くなり実用的には望ましくない。
【００３５】
そこで、実施の形態１の処理方法１と処理方法２を組み合わせた処理方法、つまり、一定時間臭気物質を脱臭剤で吸着した後、臭気物質と共にオゾン化ガスを間欠的に導入する方法が採用できる。オゾン化ガスを導入する頻度は、臭気物質の濃度が１％〜１００ｐｐｍの場合には１時間に１回程度が望ましい。また、臭気物質の濃度が１００ｐｐｍ〜０．１ｐｐｍの場合には２０時間に１回程度が望ましい。
【００３６】
ところで、すでに述べたように、一般的に酸化触媒とオゾンを用いた脱臭装置においては、オゾンと臭気物質の反応熱によって酸化触媒が加熱されても反応速度は増加するため、脱臭装置としては加熱することが望ましい。しかし、本実施の形態のように、一旦酸化触媒上に臭気物質を吸着させてオゾン化ガスによって再生工程を行なう場合には、酸化触媒（脱臭剤）の温度上昇にともなって臭気物質が分解されずに脱着するという新たな課題を発明者らは初めて見出した。そして、循環水による温度調節器３によって脱臭剤を冷却する対策によって温度上昇を抑制した結果、下流側に漏れ出す臭気物質の濃度を低減する効果があることを発見した。
【００３７】
もちろん、再生工程のオゾン導入量を低減すれば、温度調節器を使用せずに温度上昇を抑制することが可能である。しかし、オゾンの導入量を低減する方式では温度上昇を抑制すると同時に、吸着した臭気物質の酸化分解速度を低減するので脱臭装置としては望ましくない。つまり、本実施の形態において、循環水による温度調節器３は、吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【００３８】
つぎに、脱臭剤の温度調節（冷却）効果について理論的な考察を行なう。
【００３９】
酸化触媒とオゾンを用いた脱臭触媒においては、酸化触媒とオゾンの作用によって活性種が発生し、オゾンと反応性の低い酢酸のような臭気物質が効率的に分解できる。ここで臭気物質Ａ、オゾンをＯ３、活性種をＸ、酸化触媒上の吸着サイトをσ、吸着した臭気物質をＡσとすると、以下の４つの反応が進行している。
（反応１）              Ａ＋σ←→Ａσ
（反応２：酸化触媒上）  Ｏ３→Ｘ＋Ｏ２
（反応３）              Ａσ＋Ｘ→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
（反応４）              Ｏ３＋Ｘ→Ｏ２＋Ｏ２
【００４０】
ここで、（反応３）と（反応４）は発熱反応なので、酸化触媒が加熱される。（反応３）、（反応４）にともなう発熱量をＨ１［Ｊ］、Ｈ２［Ｊ］、酸化触媒および周辺ガス全体の熱容量をＣｐ［Ｊ／Ｋ］とすると、酸化触媒の温度上昇ΔＴ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／Ｃｐ［℃］となる。酸化触媒とオゾンを用いた脱臭装置に関するこれまでの知見は、（反応３）および（反応４）による温度上昇ΔＴによって（反応３）の反応速度が増加し臭気物質の処理速度が向上するという考えが一般的であった。一方、吸着剤の温度が増加すると吸着平衡定数が減少するので（反応１）の平衡が左辺側に傾き、臭気物質が脱離する可能性がある。
【００４１】
しかし、これまでの技術的知見では、酸化触媒を加熱することによって分解の反応速度が増加し、脱臭装置としては加熱することが望ましいと考えられていた。また、臭気物質の脱離速度と分解速度に関して定量的な知見がなく、本発明によって明らかになった臭気物質の漏れ出し現象は予測困難であった。むしろ、酸化触媒を冷却した場合には（反応３）の反応速度が低減し臭気物質の処理速度が低下すると考えられていた。
【００４２】
本実施の形態によれば、冷却により脱臭剤の温度上昇を抑制し臭気物質の脱離速度を減少させたため、脱臭剤の下流に漏れ出す臭気物質濃度が抑制できる。これは、これまでの技術的知見からは予期し得なかったものであり、脱臭剤を冷却して所定の温度とすることにより、臭気物質の分解速度をほとんど低下させることなく、臭気物質の脱離を防止することができるものである。
【００４３】
実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２による脱臭装置の構成を模式的に示す図である。
【００４４】
処理チャンバー１には酸化触媒から構成される脱臭剤２が固定されている。脱臭剤２の中心部には脱臭剤の温度を測定する温度計９を設置し、脱臭剤２の温度分布をガスの流れ方向（図５中向かって左から右）に測定することができるようにするとよい。
【００４５】
処理チャンバー１の上流側には、オゾン発生器１３とガス流路切替バルブ４が設置され、臭気ガスＧ０および／またはオゾンガスを処理チャンバー１へ導入することができる。窒素Ｎ２および酸素Ｏ２を原料としてオゾン発生を行ない、それぞれのガス流量はマスフローコントローラ１１，１２によって調節できる。また、処理チャンバー１の下流側には臭気センサ８が設置され、臭気物質の濃度を連続的に測定できる。臭気センサ８としては、比較的応答性のよい赤外分光光度計、四重極質量分析計、水素炎イオン化検出法による分析計等が望ましい。
【００４６】
オゾン発生器１３で生成したオゾン化ガスは、ガス分散器１４によって分割（図５の例では最大８分割）できるようになっている。また、処理チャンバー１の側面には７個のガスノズル１５が等間隔に設置してある。ガス分散器１４によって分割されたオゾン化ガスは、一部が切替バルブ４経由で脱臭剤の上流から、残りがガスノズル１５経由で脱臭剤の途中から導入される。たとえば、オゾン化ガスを２分割する場合には、ガス分散器１４を調節してガスを２分割し、脱臭剤の上流とガスノズル１５（いずれのガスノズルでもよいが、たとえば真ん中の、すなわち上流側から４番目のガスノズル）から導入する。その他のガスノズルは閉鎖する。また、オゾン化ガスを４分割する場合には、ガス分散器１４を調節してガスを４分割し、脱臭剤の上流とガスノズル１５（たとえば上流側から１番目、４番目、７番目のガスノズル）から導入する。その他のガスノズルは閉鎖する。なお、オゾンガスは、均等に分割してもよいし、所定の比率で分割するようにしてもよい。
【００４７】
なお、図５に例示の装置は７つのガスノズルを備えており、オゾン化ガスを最大８分割して導入することができるが、分割数は８に限られない。ただし、オゾン化ガスを分割導入する場合に分割数は２〜４程度が望ましい。分割数を５より多くしても、後段に漏れ出す臭気物質の量はそれほど少なくならないので、手間や装置コストが増加する割に、処理能力の向上効果が小さく効率が悪い。
【００４８】
前記ガスノズルの構造としては、円管を処理チャンバー１の側面から差し込み脱臭剤の中心付近からガスを導入する構造が考えられる。処理チャンバー１の内径が２０ｍｍの場合には、円管は外径０．１〜５ｍｍの範囲のものが好ましい。
【００４９】
脱臭剤としてハニカム構造の触媒を用いる場合には、図６（ａ）に示すようにハニカム触媒を処理チャンバーの長さ方向に分割し、あいだに円管を差し込んでガスを導入すればよい。また、脱臭剤としてペレット状の触媒を用いる場合には図６（ｂ）に示すように触媒層の内部に円管を挿入してガスを導入すればよい。
【００５０】
さらに脱臭性能を向上するためには、図７（ａ）に示すような円管の一端を封止し側面に微細な穴をあけたものを用いるのがよい。また、図７（ｂ）のように十字型のノズルを作製し、臭気ガスの流路方向（図５の左から右）に直行する平面上に設置するのも効果的である。十字型ノズルは端部を封止し側面に微細な穴をあけた構造を有している。ノズルにあける微細孔は、直径０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。また、微細孔は、１〜１０ｍｍ間隔で設けるのが好ましい。図７（ａ），（ｂ）のノズルから導入されるガスの噴出方向は、臭気ガスの流れと同方向（図５の左から右）、逆方向（図５の右から左）あるいは流れに直交する方向のいずれでも同様の効果が得られる。
【００５１】
つぎに臭気ガスの処理方法について説明する。
【００５２】
処理方法１
まず、切替バルブ４を調節して臭気ガスＧ０のみを脱臭剤２に導入する。臭気物質は脱臭剤２によって吸着除去され臭気ガスは浄化される（以後、吸着工程と呼ぶ）。一定時間吸着を行なった後、ガス分散器１４および切替バルブ４を調節して、オゾン化ガスのみを脱臭剤の上流およびガスノズル１５から導入する（以後、再生工程と呼ぶ）。吸着時間、オゾン化ガスの導入時間は、処理チャンバー１後段の臭気センサ８の信号によって決定する。つまり、臭気物質の許容濃度を設定し、許容濃度を超える前に吸着工程を終了する。再生工程は臭気センサ８の信号が臭気物質の許容濃度かまたはそれ以下になるまで継続する。
【００５３】
処理方法２
まず、切替バルブ４を調節して臭気ガスＧ０およびオゾン化ガスを脱臭剤２に導入する。このとき、ガス分散器１４を調節して、ガスノズル１５からもオゾン化ガスを導入する。臭気物質は脱臭剤２によって吸着除去されると同時にオゾンによって分解される。オゾン化ガスの導入量の設定温度は、処理チャンバー１後段の臭気センサ８の信号によって決定する。
【００５４】
本実施の形態によれば、オゾン化ガスを分割して導入するため、とくに脱臭剤の上流側において生じる局部的な温度上昇を抑制することができる。このため、臭気物質の分解速度を維持しつつ、臭気物質の脱着を防止することができ、下流側に漏れ出す臭気物質の濃度を低減することができる。
【００５５】
実施の形態３
図８は本発明の実施の形態３による脱臭装置の構成を模式的に示す図である。
【００５６】
図８に示すように、実施の形態１の後段に酸化触媒を設置することで脱臭効率をさらに向上することが可能である。
【００５７】
処理チャンバー１ａには酸化触媒から構成される脱臭剤２ａが固定されており、温度調節器３によって脱臭剤２ａの温度を調節できる。温度調節器３としては、たとえば熱交換器に水を循環し、水温を調節する構造をもっている。ポンプ６によって水を循環し、水温調節器５によって循環水の水温を調節することができる。バルブ７を開閉して循環水の注入や抜き出しを行なうことができる。脱臭剤２ａの中心部には脱臭剤の温度を測定する温度計９を設置するとよい。
【００５８】
一方、処理チャンバー１ｂには酸化触媒から構成される脱臭剤２ｂが固定されている。また、脱臭剤２ｂの中心部には脱臭剤の温度を測定する温度計１６を設置するとよい。なお、脱臭剤２ａ，２ｂおよび温度調節器３としては、前記実施の形態１と同様のものが使用できる。
【００５９】
処理チャンバー１ａの上流側には、オゾン発生器１３とガス分散器１４、切替バルブ４が設置され、臭気ガスおよび／またはオゾンガスを処理チャンバー１ａへ導入することができる。また、ガス分散器１４によってオゾン化ガスの一部を脱臭剤２ａの下流側に導入することができる。
【００６０】
処理チャンバー１ａと処理チャンバー１ｂのあいだにはガス流路を切り替える切替バルブ１９を設置してあり、脱臭剤２ａから流出するガスとガス分散器１４から導入するオゾン化ガスを切り替えて外部へ排出するか、処理チャンバー１ｂへ導入することが可能である。
【００６１】
つぎに臭気ガスの処理方法について説明する。
【００６２】
処理方法
まず、水温調節器５の設定およびポンプ６の駆動を開始して、循環水温度および触媒温度を安定させる。つぎに図９（ａ）に示すように、切替バルブ４および切替バルブ１９を調節して臭気ガスＧ０のみを脱臭剤２ａに導入し、脱臭剤２ａから流出する浄化ガスをすべて外部へ排出する（処理チャンバー１ｂへは流さない）。悪臭物質は脱臭剤２ａによって吸着除去され臭気ガスは浄化される（以後、吸着工程と呼ぶ）。
【００６３】
一定時間吸着を行なった後、図９（ｂ）に示すように、切替バルブ４、切替バルブ１９を調節して、臭気ガスと共にオゾン化ガスを脱臭剤２ａに導入し、脱臭剤２ａから流出するガスとオゾン化ガスの一部を混合して脱臭剤２ｂへ導入する（以後、再生工程と呼ぶ）。吸着時間、オゾン化ガスの導入時間は、処理チャンバー１ｂ後段の臭気センサ８ｂの信号によって決定する。つまり、臭気物質の許容濃度を設定し、臭気センサ８ａの信号が許容濃度を超える前に吸着工程を終了する。再生工程は臭気センサ８ｂの信号が臭気物質の許容濃度かまたはそれ以下になるまで継続する。
【００６４】
なお、脱臭剤２ａの下流側に導入するオゾンガスの量は、脱臭剤２ａの上流側に導入するオゾンガスの量を１とし、０．０５〜１の範囲が好ましい。脱臭剤２ａの下流側に導入するオゾンガスの量が、脱臭剤２ａの上流側に導入するオゾンガスの量の０．０５倍よりも少ない場合、脱臭剤２ｂにおける臭気物質の分解速度が低下する傾向がある。一方、脱臭剤２ａの下流側に導入するオゾンガスの量が、脱臭剤２ａの上流側に導入するオゾンガスの量よりも多い場合、脱臭剤２ａにおける臭気物質の分解速度が低下する傾向がある。
【００６５】
本実施の形態によれば、実施の形態１の脱臭装置の後段にさらに脱臭剤を設けたため、臭気物質の分解速度を維持するとともに、下流側に漏れ出す臭気物質の濃度を低減することができる。
【００６６】
【実施例】
実施例１および比較例１
前記実施の形態１の処理装置を使用し、臭気ガスとして酢酸１％を含有する空気を用い、前記実施の形態１の処理方法１に沿って臭気成分の除去処理を行なった。
【００６７】
臭気センサ８としては、赤外吸光光度計（Ｍａｔｔｏｓｏｎ社製、ＲＳ−２）を使用し、酢酸濃度および酢酸分解にともなって発生するＣＯ２濃度を測定した。酢酸はサブピークである１２９７ｃｍ−１、ＣＯ２は２３４０ｃｍ−１付近の吸光度を用いて定量した。ガス測定用のセル光路長が１０ｃｍ、常温、常圧の場合、吸光度は酢酸１％に対して約１．０、ＣＯ２１％に対しては約０．２程度であった。
【００６８】
脱臭剤２としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と二酸化マンガン（ＭｎＯ２）を混合して円柱ペレット状に成型したものを用いた。酸化触媒である二酸化マンガンはγ型の結晶構造のものを用いた。脱臭剤２の構成は、二酸化マンガンが９５〜９９重量％、アルミナが１〜５重量％であり、円柱ペレット１個の形状は半径１ｍｍ、高さ２ｍｍであった。この脱臭剤を２０ｇ量りとり、ガラス製の処理チャンバー１（内径２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）内に設置し、０．１ｍｍ径ガラスウール１ｇによって両端を固定した。内径２０ｍｍの処理チャンバーに２０ｇの脱臭剤を設置した場合、脱臭剤の長さＬは４０〜５０ｍｍであった。
【００６９】
触媒の温度調節器３は、内径２０ｍｍの処理チャンバーの外側に内径３０ｍｍのガラス管を溶接した二重管構造を作製し、２０ｍｍ管と３０ｍｍ管のあいだに循環水を流す構造とした。
【００７０】
実施例１において、循環水はポンプ６によって０．１〜２ｓｌｍの速度で通水され、水温調節器５を２０℃に設定し、循環水の温度を２０℃に設定した。循環水の通水を開始してから脱臭剤の温度を温度計９によって測定したところ、通水開始後５〜２０分で脱臭剤は２０±０．２℃に安定していることがわかった。
【００７１】
吸着工程として、酢酸を含む臭気ガスを脱臭剤２へ導入を開始した。臭気センサ８によって処理チャンバー１の下流での酢酸濃度を測定した結果を図１０に示す。図１０では、酢酸濃度Ｃを脱臭剤の上流の酢酸濃度Ｃ０で規格化して示している。本実施例においては上流側の酢酸濃度Ｃ０を１％に設定し、吸着工程の時間はＣ／Ｃ０＝０．５である１０分に設定した。
【００７２】
再生工程は以下のように行なった。マスフローコントローラ１１，１２を調節して窒素ガス２０ｓｃｃｍ、酸素ガス２ｓｌｍに設定した。つぎに、オゾン発生器１３の出力を制御してオゾンガス濃度を２０ｇ／ｍ３に設定した後、切替バルブ４を調節してオゾン化ガスを脱臭剤２へ導入した。オゾン化ガス供給の開始から１分後の臭気センサ８の信号を表１に示す。
【００７３】
比較例１については、実施例１において循環水を抜き取り、脱臭剤２の温度調節を行なわない条件において実施例１と同様な処理を行なった。オゾン化ガス供給の開始から１分後の臭気センサ８の信号を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2004267621.tif 000003
【００７５】
実施例１と比較例１の結果を比較すると、脱臭剤２の下流に漏れ出す酢酸量を４割まで低減し、酢酸の一部を完全分解してＣＯ２を発生していることがわかる。脱臭剤２を温度調節することによって下流側の酢酸濃度を低減する効果がある。
【００７６】
実施例１の場合には、オゾン化ガス導入開始から１０分後には処理チャンバー１の後段のＣＯ２および酢酸のガス濃度は１０ｐｐｍ以下となり再生工程が完了した。
【００７７】
さらに温度調節器による脱臭剤の温度調節効果、および下流側の酢酸濃度の低減との関係を調べるために、温度計９によって脱臭剤温度を測定した。脱臭剤温度の経時変化を図１１に示す。再生工程は１０分で完了したが、オゾン化ガスは２０分間通気し続けた。比較例１では、オゾンによる分解反応にともなう発熱により１０分間で２０℃から６０℃まで約４０℃上昇していることが分かる。一方、実施例１では、反応熱による温度上昇は１０分間で２０℃から４５℃までの約２５℃に抑制できた。この原因として温度調節器３が処理チャンバー１の壁面を介して脱臭剤２を冷却したためと考えられる。
【００７８】
一般的に酸化触媒とオゾンを用いた脱臭装置においては、オゾンと臭気物質の反応熱によって酸化触媒が加熱されても反応速度は増加するため、脱臭装置としては加熱することが望ましい。しかし、本実施例のように一旦酸化触媒上に臭気物質を吸着させてオゾン化ガスによって再生工程を行なう場合には、酸化触媒（脱臭剤）の温度上昇にともなって臭気物質が分解されずに脱着するという新たな課題を発明者らは初めて見出した。さらに循環水による温度調節器３によって脱臭剤を冷却する対策によって温度上昇を抑制した結果、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果があることを発見した。
【００７９】
再生工程のオゾン導入量を低減すれば、温度調節器を使用せずに温度上昇を抑制することが可能である。しかし、オゾンの導入量を低減する方式では温度上昇を抑制することができるが、同時に吸着した臭気物質の酸化分解速度を低減するので脱臭装置としては望ましくない。つまり、循環水による温度調節器３は、吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【００８０】
実施例１において脱臭剤（酸化触媒）の温度調節によって脱臭剤の下流に漏れ出す臭気物質濃度が抑制できたのは、冷却により脱臭剤の温度上昇を抑制し臭気物質の脱離速度を相対的に減少できたためと考えられる。また、表１で示したように吸着物質の分解にともなって発生するＣＯ２が比較例１と実施例１で同程度であった理由としては、触媒表面上で進行する（反応２）の温度依存性が小さく、冷却によってほとんど影響を受けなかったと考えられる。
【００８１】
実施例２
実施例１では酢酸濃度が１％の空気について脱臭処理を行なったが、本実施例では酢酸濃度が０．１〜２０，０００ｐｐｍである場合について、実施例１と同様にして脱臭処理を行なった。
【００８２】
吸着工程において、脱臭剤下流の酢酸濃度の経時変化は、今回実施した０．１〜２０，０００ｐｐｍの濃度範囲では上流の酢酸濃度Ｃ０によらず一定の傾向を示した。すなわち、Ｃ／Ｃ０およびその経時変化が、上流側の酢酸濃度にかかわらずほぼ図１０のとおりであった。
【００８３】
また、酢酸濃度が０．１〜２０，０００ｐｐｍのいずれの場合でも、再生工程において下流に漏れ出す酢酸濃度は、上流の酢酸濃度に比例して変化した。たとえば、上流濃度が１ｐｐｍの場合には、実施例１と同様の脱臭処理によって下流の酢酸濃度は０．０８ｐｐｍ以下に低減された。
【００８４】
酢酸濃度が０．１〜２０，０００ｐｐｍの任意の濃度範囲においても、温度調節器は吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【００８５】
実施例３
実施例１では、前記実施の形態１の処理方式１にしたがって吸着工程と再生工程を個別に行なって臭気ガスを除去したが、臭気ガスを連続的に処理することが必要な場合がある。
【００８６】
そこで本実施例では、実施の形態１の処理方法２を実施した。つまり、切替バルブ４を調節して臭気ガスおよびオゾン化ガスを脱臭剤２に導入した。臭気物質は脱臭剤２によって吸着除去されると同時にオゾンによって分解される。
【００８７】
実施例１と同じ条件において処理チャンバー１の後段の酢酸濃度を測定したところ、酢酸導入から１分後の酢酸濃度は０．１％であり、比較例１の２分の１程度であった。オゾンと臭気ガスを同時に流す処理方法２の場合でも、温度調節器は吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。なお、実施例１と比較し酢酸濃度が高いのは臭気ガスとオゾン化ガスを同時に導入するため酢酸の吸着と同時に分解が進行したためと考えられる。
【００８８】
オゾン化ガスを連続的に導入するとランニングコストが高くなり実用的には望ましくない。したがって、実施の形態１の処理方法１と処理方法２を組み合わせた処理方法、つまり、一定時間臭気物質を脱臭剤で吸着した後、臭気物質と共にオゾン化ガスを間欠的に導入することが望ましい（処理方法３）。実施例１では吸着工程１０分に対して１０分間の再生工程が必要であった。オゾン化ガスを導入する頻度は臭気物質の濃度が１％〜１００ｐｐｍの場合には１時間に１回程度が望ましい。また、臭気物質の濃度が１００ｐｐｍ〜０．１ｐｐｍの場合には２０時間に１回程度が望ましい。
【００８９】
実施例４
実施例１では循環水の温度を２０℃に制御したが、実施例４では水温調節器の設定温度を変化させて臭気ガスの処理を行なった。
【００９０】
オゾン化ガス導入開始から１分後の臭気センサ信号（酢酸濃度）を図１２に示す。循環水の温度が高いほど酢酸濃度は減少し、分解が促進されていることが分かる。一方、酢酸の二酸化マンガンに対する吸着能力を示す吸着平衡定数βの温度依存性、および酢酸の分解速度の温度依存性を図１３に示す。図１３において、酢酸の分解速度は、２０℃のときの値を１としてあらわしてある。
【００９１】
平衡定数βは脱臭剤の単位重量あたりの吸着能力を示しており、温度上昇によって激減していることが分かる。つまり、温度が高すぎると脱臭剤の吸着能力が低下し、脱臭装置としての性能が低下することになる。酢酸１％のような臭気ガスを処理する場合には、循環水の温度を５０℃以下に設定し、吸着平衡定数を９００［ｃｃ／ｇ］以上にすることにより、脱臭剤の後段に漏れ出す酢酸濃度を前段の１／１００以下に低減できた。また、酢酸濃度が１０ｐｐｍ程度以下と低い場合には循環水温度が９０℃でも脱臭剤の後段に漏れ出す酢酸濃度を前段の１／１００以下に低減することができた。
【００９２】
したがって、再生工程において吸着物質の分解速度を増加するには、循環水の設定温度を５０℃以下にすることが望ましい。さらに比較的臭気物質の量が少なく吸着物質の分解速度をさらに増加するには循環水の温度を９０℃以下に設定することが望ましい。
【００９３】
温度調節器の設定温度が常温以上の場合においても、温度調節器は吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。設定温度が高いほど酢酸の分解速度が速いという効果があった。
【００９４】
実施例５
実施例１では臭気物質として酢酸を処理したが、本実施例では他の臭気物質を処理した。
【００９５】
臭気物質としては、ＣＨ３Ｃｌ，Ｃ２Ｈ５ＯＨ，Ｃ２Ｈ５Ｃｌ，Ｃ６Ｈ６，Ｃ７Ｈ８（トルエン），Ｃ８Ｈ１０（キシレン），ＮＨ３，ＣＯ，Ｈ２Ｓ，ＣＨ３ＣＨＯ，（ＣＨ３）２ＣＯを用いた。初期濃度は１％の臭気ガスを発生し、処理チャンバー１で処理した。
【００９６】
それぞれの臭気物質について実施例１と同様に脱臭剤の後段に設置した臭気センサ８の信号を測定し、オゾン化ガス導入開始からの経時変化を調べた。また、脱臭剤の中心温度についてもオゾン化ガス導入開始からの経時変化を測定した。
【００９７】
結果として、いずれの臭気に対しても酢酸（実施例１）の場合の表１や図１１と同等の傾向が見られた。つまり、温度調節器を使用すると脱臭剤の下流側に漏れ出す臭気濃度は上流側の濃度の１／１０以下であった。一方、脱臭剤の温度調節を行なわない場合（比較例１と同様）には、脱臭剤の下流側に漏れ出す臭気濃度は上流側の濃度の１／３〜１／５程度であった。
【００９８】
したがって、酢酸以外の臭気物質に対しても、循環水による温度調節器３によって脱臭剤を冷却する対策によって温度上昇を抑制した結果、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果があることを確認した。
【００９９】
つぎに、各種の臭気物質の分解特性を比較するために、下流側に漏れ出す臭気濃度が上流側の１／１０（分解率９０％）になる同等の分解条件において、脱臭剤の中心温度を調べた。具体的にはオゾン化ガス導入から再生処理が完了するまでの脱臭剤の温度上昇量に着目した。実施例１で示したように、酢酸では再生処理は１０分間で完了し、温度は２０℃から４５℃まで２５℃上昇している。各種の臭気物質に対して脱臭剤の温度上昇量を表２に示す。臭気物質によって温度上昇量は異なるが、１３〜２８℃の範囲であることがわかった。
【０１００】
表２に示した温度上昇量は、各臭気物質において分解率９０％を達成するために許容される温度上昇量である。実施例１において詳細に説明したように、本発明においては臭気物質の脱着速度と分解速度の制御が重要なポイントであり、上記許容温度上昇量が臭気物質の脱着特性によって増減するのが妥当である。
【０１０１】
臭気物質の吸着および脱着特性をあらわす指標として、吸着平衡定数がある。吸着平衡定数βは脱臭剤の単位重量あたりの吸着能力を示しており、大きいほど脱臭剤の吸着能力が大きいことを意味する。一般的に吸着平衡定数は温度上昇によって減少する。表２に再生完了時の脱臭剤温度Ｔ２における平衡定数βを脱臭剤の初期温度Ｔ１における平衡定数β０で規格化した値を示す。いずれの物質に対しても規格化吸着平衡定数β／β０は０．３〜０．４という共通の値をもっていることを見出した。したがって、分解率９０％を達成するには、吸着平衡定数が吸着工程の温度における吸着平衡定数の０．３〜０．４倍以上になるような温度を上限として脱臭剤温度の制御を行なえばよいといえる。
【０１０２】
臭気ガスに含まれる臭気成分が、ＣＨ３Ｃｌ，Ｃ２Ｈ５ＯＨ，Ｃ２Ｈ５Ｃｌ，Ｃ６Ｈ６，Ｃ７Ｈ８（トルエン），Ｃ８Ｈ１０（キシレン），ＮＨ３，ＣＯ，Ｈ２Ｓ，ＣＨ３ＣＨＯ，（ＣＨ３）２ＣＯの場合においても、温度調節器は吸着物質の分解速度を維持し、脱臭剤の下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【０１０３】
【表２】
2004267621.tif 000004
【０１０４】
実施例６
実施例１〜５においては、臭気物質を分解する酸化性ガスとしてオゾンを用いたが、実施例６においては、他の酸化性ガスを用いて臭気物質の分解を行なった。
【０１０５】
実施例１および比較例１と同様な条件において、Ｏ２，ＮＯ，ＨＣｌ，ＳＯ２，ＮＯ，Ｎ２Ｏ，ＯＨ，Ｏ−，Ｏ，Ｏ２−，Ｈ２Ｏを酸化性ガスに用いて酢酸の処理を行なった。
【０１０６】
実施例１と比較例１と同様な比較をすることによって、いずれの酸化性ガスを用いた場合でも脱臭剤２の下流に漏れ出す酢酸量を３割〜５割まで低減し、酢酸の一部を完全分解してＣＯ２を発生した。オゾン以外の酸化性ガスを用いて吸着した臭気ガスを処理する場合でも、脱臭剤２を温度調節することによって下流側の酢酸濃度を低減する効果が確認された。
【０１０７】
実施例７および比較例２
前記実施の形態２の処理装置を使用し、臭気ガスとして酢酸１％を含有する空気を用い、前記実施の形態２の処理方法１に沿って臭気成分の除去処理を行なった。本実施例では、ガス分散器１４を調節してガスを２分割し、脱臭剤の上流および１つのガスノズル１５（上流側から４番目のガスノズル）から均等に導入した。その他のノズルは閉鎖した。
【０１０８】
臭気センサ８としては、赤外吸光光度計（Ｍａｔｔｏｓｏｎ社製、ＲＳ−２）を使用し、酢酸濃度および酢酸分解にともなって発生するＣＯ２濃度を測定した。酢酸はサブピークである１２９７ｃｍ−１、ＣＯ２は２３４０ｃｍ−１付近の吸光度を用いて定量した。ガス測定用のセル光路長が１０ｃｍの場合、吸光度は酢酸１％に対して約１．０、ＣＯ２１％に対しては約０．２程度であった。
【０１０９】
脱臭剤２としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と二酸化マンガン（ＭｎＯ２）を混合して円柱ペレット状に成型したものを用いた。酸化触媒である二酸化マンガンはγ型の結晶構造のものを用いた。脱臭剤２の構成は、二酸化マンガンが９５〜９９重量％、アルミナが１〜５重量％であり、円柱ペレット１個の形状は半径１ｍｍ、高さ２ｍｍであった。この脱臭剤を２０ｇ量りとり、０．１ｍｍ径ガラスウール１ｇによって両端を固定してガラス製の処理チャンバー１（内径２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）内に設置した。内径２０ｍｍの処理チャンバーに２０ｇの脱臭剤を設置した場合、脱臭剤の長さＬは４０〜５０ｍｍであった。脱臭剤の温度調節を行なっていないが、吸着工程における脱臭剤の温度は２０±１℃に安定していた。
【０１１０】
前記したとおり、本実施例では、ガス分散器１４を調節してオゾン化ガスを２分割した。すなわち、オゾン化ガスの半分を脱臭剤２の前段から導入し、残りを上流側から４番目に位置するノズル１５から導入した。
【０１１１】
一方、比較例２では、オゾン化ガスを分割せずすべて脱臭剤の上流から導入したほかは、実施例７と同様な処理を行なった。
【０１１２】
吸着工程として、酢酸を含む臭気ガスを脱臭剤２へ導入を開始した。本実施例においては上流側の酢酸濃度Ｃ０を１％に設定し、吸着工程の時間はＣ／Ｃ０＝０．５である１０分に設定した。
【０１１３】
再生工程は以下のように行なった。マスフローコントローラ１１，１２を調節して窒素ガス２０ｓｃｃｍ、酸素ガス２ｓｌｍに設定した。つぎに、オゾン発生器１３の出力を制御してオゾンガス濃度を２０ｇ／ｍ３に設定した後、切替バルブ４およびガス分散器１４を調節してオゾン化ガスを脱臭剤２へ導入した。オゾン化ガス供給の開始からの臭気センサ８の信号変化を図１４に示す。
【０１１４】
実施例７と比較例２の結果を比較すると、実施例７では脱臭剤２の下流に漏れ出す酢酸量が６割まで低減したことがわかる。また、図示しないが実施例７および比較例２においては酢酸の完全分解に起因するＣＯ２が同等量（０．９〜１％）発生した。オゾン化ガスを２つに分割して脱臭剤２の上流と脱臭剤の中間から導入することによって下流側の酢酸濃度を低減する効果が見られた。
【０１１５】
実施例７および比較例２のいずれにおいても、オゾン化ガス導入開始から１０分後には処理チャンバー１の後段のＣＯ２および酢酸のガス濃度は許容濃度（ともに１０ｐｐｍ）以下となり再生工程が完了した。
【０１１６】
さらにオゾン化ガスの分割導入による効果を詳細に調べるために、温度計９によって脱臭剤温度を測定した。オゾン化ガス導入から４分後における脱臭剤温度のガス流路方向の分布を図１５に示す。図１５の横軸は脱臭剤の長さ方向の座標であり、Ｌは脱臭剤の長さを表す。比較例２では、脱臭剤の上流側においてオゾンによる分解反応にともなう発熱で７０℃まで上昇していることが分かる。一方、実施例７では、脱臭剤の上流および中間において反応熱による温度上昇を４５℃までに抑制できる。この原因は、オゾン化ガスを分割して導入することによって局所的な温度上昇を抑制できたためと考えられる。
【０１１７】
一般的に酸化触媒とオゾンを用いた脱臭装置においては、オゾンと臭気物質の反応熱によって酸化触媒が加熱されても反応速度は増加するため、脱臭装置としては加熱することが望ましいと言われている。しかし、本実施例のように一旦酸化触媒上に臭気物質を吸着させてオゾン化ガスによって再生工程を行なう場合には、酸化触媒（脱臭剤）の温度が局所的に上昇し臭気物質が分解されずに脱着するという現象を見出した。さらにオゾン化ガスを分割して、脱臭剤の上流だけでなく脱臭剤に中間から導入するという対策によって温度上昇を抑制した結果、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果があることを発見した。
【０１１８】
再生工程のオゾン導入量を低減すれば、ガス分散器１４を使用せずに温度上昇を抑制することが可能である。しかし、オゾンの導入量を低減する方式では温度上昇を抑制すると同時に、吸着した臭気物質の酸化分解速度を低減するので脱臭装置としては望ましくない。つまり、ガス分散器１４によるオゾン化ガスの分割導入は、吸着物質の分解速度を維持し、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【０１１９】
実施例８
実施例７ではガス分散器１４によってオゾン化ガスを２分割したが、本実施例ではガスの分割数を変化させ、臭気ガスの処理を行なった。
【０１２０】
オゾン化ガスを８分割する場合については、ガス分散器１４を調節してガスを８分割し、脱臭剤の上流と７つのガスノズル１５から均等に導入した。また、オゾン化ガスを４分割する場合については、ガス分散器１４を調節してガスを４分割し、脱臭剤の上流と３つのガスノズルから均等に導入した。このとき、上流側から１番目、４番目および７番目のガスノズルを使用し、その他のノズルは閉鎖した。
【０１２１】
ガスの分割数を変化させて臭気ガスを処理した結果を図１６に示す。図１６はオゾン導入開始から１分後における脱臭剤の後段における酢酸濃度を示している。分割数を４以上では、脱臭剤２の下流に漏れ出す酢酸量を５割まで低減することができるが大きく変化しないことが分かった。
【０１２２】
したがって、オゾン化ガスを分割導入する場合に分割数は２〜４程度が望ましい。
【０１２３】
ガス分散器１４によるオゾン化ガスの分割導入は、吸着物質の分解速度を維持し、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果を有する。
【０１２４】
実施例９および比較例３
前記実施の形態３の処理装置を使用し、臭気ガスとして酢酸１％を含有する空気を用い、臭気成分の除去処理を行なった。
【０１２５】
臭気センサ８としては、赤外吸光光度計（Ｍａｔｔｏｓｏｎ社製、ＲＳ−２）を使用し、酢酸濃度および酢酸分解にともなって発生するＣＯ２濃度を測定した。
【０１２６】
脱臭剤２ａおよび脱臭剤２ｂとしては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と二酸化マンガン（ＭｎＯ２）を混合して円柱ペレット状に成型したものを用いた。酸化触媒である二酸化マンガンはγ型の結晶構造のものを用いた。脱臭剤の構成は二酸化マンガンが９５〜９９重量％、アルミナが１〜５重量％であり、円柱ペレット１個の形状は半径１ｍｍ、高さ２ｍｍであった。この脱臭剤を２０ｇ量りとり、０．１ｍｍ径ガラスウール１ｇによって両端を固定してガラス製の処理チャンバー１ａ（内径２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）および処理チャンバー１ｂ（内径２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）に設置した。内径２０ｍｍの処理チャンバーに２０ｇの脱臭剤を設置した場合、脱臭剤の長さＬは４０〜５０ｍｍであった。
【０１２７】
触媒の温度調節器３としては、内径２０ｍｍの処理チャンバーの外側に内径３０ｍｍのガラス管を溶接した二重管構造を作製し、２０ｍｍ管と３０ｍｍ管のあいだに循環水を流す構造とした。循環水はポンプ６によって０．１〜２ｓｌｍの速度で通水され、水温調節器５を２０℃に設定し、循環水の温度を２０℃に設定した。循環水の通水を開始してから脱臭剤の温度を温度計９によって測定したところ、通水開始後５〜２０分で脱臭剤は２０±０．２℃に安定していることがわかった。
【０１２８】
オゾン化ガスを分割するガス分散器１４を調節して、脱臭剤２ａの前段と後段に導入するオゾンガスの比率を１：１に設定した。
。
【０１２９】
吸着工程として、酢酸を含む臭気ガスを脱臭剤２ａへ導入を開始した。本実施例においては上流側の酢酸濃度Ｃ０を１％に設定し、吸着工程の時間はＣ／Ｃ０＝０．５である１０分に設定した。
【０１３０】
再生工程は以下のように行なった。マスフローコントローラ１１，１２を調節して窒素ガス２０ｓｃｃｍ、酸素ガス２ｓｌｍに設定した。つぎに、オゾン発生器１３の出力を制御してオゾンガス濃度を２０ｇ／ｍ３に設定した後、ガス分散器１４、切替バルブ４および切替バルブ１９を調節してオゾン化ガスを脱臭剤２ａおよび２ｂへ導入した。オゾン化ガス供給の開始から１分後の臭気センサ８の信号を表３に示す。
【０１３１】
比較例３として実施の形態１のように処理チャンバー１ｂを使用せず、オゾン化ガスの全量を脱臭剤２ａの前段に導入し、実施例９と同様な処理を行なった。オゾン化ガス供給の開始から１分後の臭気センサ８の信号を表３に示す。
【０１３２】
実施例９と比較例３の結果を比較することによって、脱臭剤２ｂの下流に漏れ出す酢酸量は０．００２％（２０ｐｐｍ）まで低減し、酢酸の一部を完全分解してＣＯ２を発生している。脱臭剤２ｂを追加した実施の形態３によって下流側の酢酸濃度をさらに低減する効果があることがわかった。
【０１３３】
オゾン化ガス導入開始から１０分後には処理チャンバー１の後段のＣＯ２および酢酸のガス濃度は許容濃度（ともに１０ｐｐｍ）以下となり再生工程が完了した。
【０１３４】
【表３】
2004267621.tif 000005
【０１３５】
実施の形態１および実施例１〜６において、循環水による温度調節器５によって脱臭剤を冷却する対策によって温度上昇を抑制した結果、下流側に漏れ出す酢酸濃度を低減する効果があることをすでに説明した。本実施例によって、吸着工程を行なう脱臭剤の後段に同様の脱臭剤を追加することで、下流側に漏れ出す酢酸濃度をさらに低減する効果があることがわかった。
【０１３６】
実施例１０
実施例９では、脱臭剤２ａの前段と後段に導入するオゾンガスの比率を１：１に設定したが、実施例１０では脱臭剤２ａの前段と後段に導入するオゾンガスの比率を変化させて臭気ガスの処理を行なった。本実施例においては上流側の酢酸濃度Ｃ０を１％に設定し、吸着工程の時間はＣ／Ｃ０＝０．５である１０分に設定した。
【０１３７】
オゾン化ガス供給の開始から１分後の臭気センサ８の信号を表４に示す。
【０１３８】
実施例１０の結果から、脱臭剤２ａの後段に導入するオゾン化ガス量が前段に導入するオゾン化ガス量の０．０５〜１倍に制御すれば、脱臭剤２ｂの下流に漏れ出す酢酸量は０．００２％（２０ｐｐｍ）まで低減できることがわかった。特に、０．１倍の場合は、下流に漏れ出す酢酸量は１ｐｐｍまで低減できた。
【０１３９】
本実施例によって、吸着工程を行なう脱臭剤の後段に同様の脱臭剤を追加することで、下流側に漏れ出す酢酸濃度をさらに低減する効果があることがわかった。
【０１４０】
【表４】
2004267621.tif 000006
【０１４１】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却機能を有する温度調節器によって脱臭剤の温度を制御するため、臭気物質の分解速度を維持しつつ臭気物質の脱着を防止することができ、脱臭剤の下流側に漏れ出す臭気物質の濃度を低減することができる。
【０１４２】
また、酸化性ガスを分割して導入することにより、脱臭剤の局部的な温度上昇を防止することができ、臭気物質の脱着を抑制して、脱臭剤の下流側に漏れ出す臭気物質の濃度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による脱臭装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】２重管構造による処理チャンバーおよび温度調節器を示した図である。
【図３】処理チャンバー内における伝熱フィンおよび伝熱管の配置を説明するための図である。
【図４】ハニカム構造の脱臭剤を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態２による脱臭装置の構成を模式的に示した図である。
【図６】処理チャンバー内におけるガスノズルおよび脱臭剤の配置を説明するための図である。
【図７】ガスノズルの例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態３による脱臭装置の構成を模式的に示した図である。
【図９】本発明の実施の形態３による脱臭装置について、臭気ガスおよびオゾンガスの流れを説明するための図である。
【図１０】吸着工程における脱臭剤後段の酢酸濃度を示した図である。
【図１１】再生工程における脱臭剤の温度変化を示した図である。
【図１２】循環水温度と脱臭剤後段における酢酸濃度の関係を示した図である。
【図１３】循環水温度と吸着平衡定数の関係、および循環水温度と分解反応速度の関係を示した図である。
【図１４】オゾンガスの分割導入を行なった場合および行なわなかった場合について、脱臭剤後段の酢酸濃度の変化を示した図である。
【図１５】オゾンガスの分割導入を行なった場合および行なわなかった場合について、脱臭剤の各位置における温度を示した図である。
【図１６】オゾンガス分割の分割数と脱臭剤後段における酢酸濃度との関係を示した図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  処理チャンバー、２，２ａ，２ｂ  脱臭剤、３  温度調節器４  切替バルブ、５  水温調節器、６  ポンプ、７  バルブ、８，８ａ，８ｂ臭気センサ、９  温度計、１１，１２  マスフローコントローラ、１３  オゾン発生器、１４  ガス分散器、１５  ガスノズル、１６  温度計、１７  内管、１８  外管、１９  切替バルブ、２０，２０ａ，２０ｂ  伝熱フィン、２１  伝熱管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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