(57)【要約】【課題】ガス処理に伴う触媒の劣化を抑制するとともに、安定したガス処理を継続して行い、さらに、劣化した触媒性能を回復させて触媒の寿命を延ばすことが可能となる放電式ガス処理装置を提供する。【解決手段】処理対象成分を含有した被処理ガスに対して放電を行う放電部１と、放電部１で放電された被処理ガス中の処理対象成分を吸着してその処理対象成分に放電部１での放電により生じた活性ガスを反応させる触媒部２とを有し、触媒部２に備える触媒が無機物質（シリカ・アルミナゲル）に活性炭を担持させ、且つ触媒の全量に対する無機物質の含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒であり、前記触媒部２の触媒性能を回復させるための触媒性能回復用ガスを前記放電部１に供給可能な回復ガス供給部１００が設けられている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象成分を含有した被処理ガスに対して放電を行う放電部と、前記放電部で放電された前記被処理ガス中の処理対象成分を吸着してその処理対象成分に前記放電部での放電により生じた活性ガスを反応させる触媒部とを有する放電式ガス処理装置であって、
前記触媒部に備える触媒が、無機物質に活性炭を担持させ、且つ、触媒の全量に対する前記無機物質の含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒にて構成され、
前記触媒の触媒性能を回復させるための触媒性能回復用ガスを前記放電部に供給可能な回復ガス供給部が設けられている放電式ガス処理装置。
【請求項２】
前記無機物質が、シリカ・アルミナゲル、ゼオライト、及びシリカ・アルミナゲルとゼオライトの混合物のいずれかであって、前記触媒が前記無機物質と活性炭の混合造粒体に形成されている請求項１記載の放電式ガス処理装置。
【請求項３】
前記被処理ガスが、前記処理対象成分として臭気成分を含有した空気である請求項１又は２記載の放電式ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理対象成分を含有した被処理ガスに対して放電を行う放電部と、前記放電部で放電された前記被処理ガス中の処理対象成分を吸着してその処理対象成分に前記放電部での放電により生じた活性ガスを反応させる触媒部とを有する放電式ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記放電式ガス処理装置は、例えば、処理対象成分として臭気成分を含有した被処理空気（被処理ガス）を放電により脱臭処理するものである。具体的には、被処理空気が流通する流通路に設けた放電部において高圧の交流電圧が印加された放電電極から電子が放出され、この放出電子の射突を受けた被処理空気がラジカルやオゾンなどの活性ガスを発生する。そして、この活性ガスにより被処理空気中の臭気成分が酸化分解されるとともに、放電部で酸化処理されなかった臭気成分が放電部よりも下流側の触媒部に備えた触媒に吸着され、触媒上で臭気成分に対して放電で生じた上記ラジカル等の活性ガスを反応させて酸化分解し、効率良く脱臭処理するようにしている。
【０００３】
上記触媒部に備える触媒として、従来はシリカ・アルミナゲル等の無機物質にＭｎ等の金属を担持させた金属酸化促進触媒が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記金属酸化促進触媒では、処理対象成分と活性ガスとの反応生成物により触媒性能が劣化する不具合があった。特に、臭気成分として硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の硫黄化合物を多く含む場合には、触媒上に析出した硫黄とＭｎ等が反応して触媒性能の劣化速度が速くなる。また、処理対象成分の濃度が高い被処理ガスを処理した場合には、処理対象成分が触媒上に吸着蓄積して触媒性能が低下する。そして、性能が劣化した金属酸化触媒は交換するしか対処方法がなく、その結果、面倒な触媒交換作業の回数が増えるとともに触媒材料費も増加し、経済性の点で大きな問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス処理に伴う触媒の劣化を抑制するとともに安定したガス処理を継続して行い、さらに、劣化した触媒性能を回復させて触媒の寿命を延ばすことが可能となる放電式ガス処理装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る放電式ガス処理装置は、請求項１に記載した如く、処理対象成分を含有した被処理ガスに対して放電を行う放電部と、前記放電部で放電された前記被処理ガス中の処理対象成分を吸着してその処理対象成分に前記放電部での放電により生じた活性ガスを反応させる触媒部とを有するものであって、その第一の特徴構成は、前記触媒部に備える触媒が、無機物質に活性炭を担持させ、且つ、触媒の全量に対する前記無機物質の含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒にて構成され、前記触媒部の触媒性能を回復させるための触媒性能回復用ガスを前記放電部に供給可能な回復ガス供給部が設けられている点にある。
【０００７】
同第二の特徴構成は、請求項２に記載した如く、上記第一の特徴構成に加えて、前記無機物質が、シリカ・アルミナゲル、ゼオライト、及びシリカ・アルミナゲルとゼオライトの混合物のいずれかであって、前記触媒が前記無機物質と活性炭の混合造粒体に形成されている点にある。
【０００８】
同第三の特徴構成は、請求項３に記載した如く、上記第一又は第二の特徴構成に加えて、前記被処理ガスが、前記処理対象成分として臭気成分を含有した空気である点にある。
【０００９】
以下に作用並びに効果を説明する。
本発明に係る放電式ガス処理装置の第一の特徴構成によれば、処理対象成分を含有した被処理ガスが放電部で放電され、被処理ガス中の処理対象成分が放電部での放電により生じた活性ガスと反応して酸化されるとともに、放電部で酸化されなかった処理対象成分が、触媒部において無機物質に活性炭を担持させ且つ触媒の全量に対する無機物質の含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒に吸着され、触媒上で上記活性ガスと反応して酸化されて処理される。
【００１０】
すなわち、無機物質に活性炭を担持させた触媒では活性炭が無機物質中に分散保持されるので、無機物質の含有割合が４０重量％以上で活性炭の割合が６０重量％以下と少なくなる条件において、活性炭を処理対象成分の吸着に有効に用いることができる。また、触媒上に吸着された処理対象成分が活性ガスによって酸化分解されるときの反応生成物が触媒表面に付着しても、触媒表面の活性炭が活性ガスと反応して二酸化炭素として気相に除去され、触媒表面に新たな活性部分が生成されるとともに、この反応時の熱エネルギによって上記反応生成物が酸化分解されるので、触媒の劣化が抑制される。さらに、活性炭の割合が６０重量％以下と少ないので、上記活性炭と活性ガスとの反応において、活性炭の割合が多い場合の自動酸化反応（燃焼反応）の発生を有効に防止することができる。
【００１１】
一方、処理対象成分が触媒上に吸着蓄積して触媒性能が低下した場合には、回復ガス供給部から前記放電部に触媒性能回復用ガスを供給すると、その回復処理用ガスが放電部で放電されて活性化され、活性化された回復処理用ガスが触媒上に蓄積した処理対象成分を酸化させて触媒上から除去する。これによって、処理対象成分の蓄積により性能が低下した触媒を交換することなく、触媒の吸着性能を回復させることが可能になる。
【００１２】
従って、無機物質に活性炭を担持させ且つ無機物質の含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒を用いることにより、ガス処理に伴う触媒性能の劣化を抑制するとともに、活性炭の自動酸化反応を有効に防止して安定したガス処理を継続して行い、さらに、劣化した触媒性能を回復させて触媒の寿命を延ばすことが可能となる放電式ガス処理装置が提供される。
【００１３】
同第二の特徴構成によれば、シリカ・アルミナゲル、ゼオライト、及びシリカ・アルミナゲルとゼオライトの混合物のいずれかである前記無機物質と活性炭の混合造粒体によって、前記触媒を形成する。
すなわち、上記シリカ・アルミナゲルやゼオライトは活性炭の担持性能に優れ、また、比較的安価で入手が容易な無機物質材料である。
また、触媒がシリカ・アルミナゲルなどと活性炭の混合造粒体に形成されていると、触媒を触媒部に投入したり触媒部から除去するような場合の取扱い操作が容易になる。なお、上記シリカ・アルミナゲル等と活性炭の混合造粒体において良好な造粒性を確保するためには、無機物質の含有割合が６０重量％以上であることが望ましい。
従って、シリカ・アルミナゲルやゼオライトやその混合物を無機物質として用い、前記触媒をその無機物質と活性炭との混合造粒体に形成することで、実用的で且つ取扱い性に優れた放電式ガス処理装置が提供される。
【００１４】
同第三の特徴構成によれば、処理対象成分として臭気成分を含有した被処理ガスが脱臭処理される。
すなわち、硫黄系の化合物が多く含まれている臭気成分が、触媒部に吸着されて放電により生じた活性ガスと酸化反応したとき、反応生成物として硫黄が触媒表面に析出するが、活性ガスとの反応により触媒表面の活性炭が二酸化炭素として気相に除去され、このときに、硫黄も同時に除去される。さらに、触媒表面に硫黄系の化合物が多量に吸着蓄積して触媒性能が低下した場合でも、回復用ガスを供給して触媒表面から硫黄系の化合物を分解処理して除去し、触媒性能を回復させることができる。
従って、臭気成分として硫黄系の化合物を多く含む被処理ガスに対して、析出した硫黄による触媒の劣化を抑制して、安定した脱臭処理を維持するとともに、硫黄系の化合物の蓄積によって低下した触媒性能を回復させることが可能となる放電式ガス処理装置の好適な実施形態が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る放電式ガス処理装置の実施形態について、放電式脱臭装置に適用した場合を例に説明する。
図１に示すように、放電式脱臭装置は、処理対象成分として臭気成分を含有した被処理ガスとしての空気（以下、被処理空気という）に対して放電を行う放電部１と、前記放電部１で放電された前記被処理空気中の臭気成分を吸着してその臭気成分に前記放電部１での放電により生じた活性ガスを反応させる触媒部２とを有している。具体的には、被処理空気が流通するガス流通路Ａに、ガス流通方向に沿って、上記放電部１と触媒部２が順次設けられている。なお、上記臭気成分は、例えば硫化水素やメチルメルカプタン、硫化メチル等の硫黄化合物のガスである。
【００１６】
上記ガス流通路Ａの放電部１よりも上流側には、被処理空気を導入するための被処理空気導入路Ａ１と、清浄空気を導入するための清浄空気導入路Ａ２が接続され、各導入路Ａ１，Ａ２の入口側には開閉ダンパ３，４が備えられている。また、上記ガス流通路Ａの触媒部２よりも下流側には、処理済の被処理空気を排気路Ａ３によって外部に排気するための誘引ファン５が接続されている。
【００１７】
図２及び図３に示すように、上記放電部１には、前記流通路Ａに配置した沿面放電電極１ａと、前記被処理空気を放電させるために前記沿面放電電極１ａに交流電圧を印加する交流電圧源１２とが設けられている。
沿面放電電極１ａは、有機性の絶縁材からなる板状誘電体９を挟んで一方の面に形成した櫛状の放電電極１０と、他方の面に形成した前記放電電極１０よりも面積が大きい誘導電極１１とによって構成されている。板状誘電体９の材料は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を主材として、ＰＰＳにガラス繊維等を加えたコンポジット材料で構成され、また、板状誘電体９の厚さは０．３〜３．０ｍｍ程度、大きさは例えば長辺が３０〜４０ｃｍ程度、短辺が１５ｍｍ程度に形成される。そして、電極板の静電容量値として、５００ｐＦ程度の値を得ている。
なお、上記沿面放電電極１ａは、放電電極１０が表側に位置する状態で２枚が背中合わせに配置され、さらに各沿面放電電極１ａの電極表面を洗浄するための水洗ノズル７が、電極表面に対向する状態で流通路Ａの内壁に設置されている。
【００１８】
上記触媒部２に備える触媒は、無機物質としてのシリカ・アルミナゲルに活性炭を担持させ、且つ、触媒の全量に対するシリカ・アルミナゲルの含有割合が４０〜９０重量％の範囲にある触媒にて構成されている。なお、この実施形態では、図４の成分表に示すように、シリカ・アルミナゲル等が約８０重量％、活性炭（カーボン）が２０重量％の割合である。そして、上記触媒をシリカ・アルミナゲルと活性炭の混合造粒体（ペレット又は球状）に形成している。ここで、シリカ・アルミナゲルは活性炭の担持性能に優れ、一方、活性炭は有機物の吸着性に優れており、臭気成分を容易に捕捉することができる。
【００１９】
次に、上記放電式脱臭装置によるガス処理について説明する。
通常運転時は、前記被処理空気入口ダンパ３を開放し、前記清浄空気入口ダンパ４を閉じる。臭気成分を含んだ被処理空気が放電部１で電子の射突を受けて、活性ガスとして、励起分子（酸素分子など）、ラジカル（酸素ラジカルなど）、オゾンを発生させ、これらの活性ガスは臭気成分と混在した状態で前記触媒部２に備えた触媒に吸着されて捕捉される。そして、臭気成分は触媒上で上記活性ガスにより酸化分解され、脱臭処理される。
また、上記活性ガスは触媒部２の触媒中の活性炭と下式のように反応する。すなわち、触媒表面の活性炭は酸化され、二酸化炭素として気相中に移行する。式中、Ｏ２※は励起状態の酸素分子を表わす。そして、この炭素の酸化反応は発熱反応であり、炭素酸化時に発生する熱エネルギにより、活性炭に吸着した有機物（臭気成分や反応生成物）も連鎖的に酸化されることになる。
Ｃ＋２Ｏ−　　→　ＣＯ２
Ｃ＋Ｏ２※　　→　ＣＯ２
Ｃ＋２Ｏ３−　　→　ＣＯ２＋２Ｏ２
【００２０】
上記のように活性炭が活性ガスと反応するときに、シリカ・アルミナゲルの含有割合が４０重量％よりも少なく、活性炭の割合が６０重量％よりも多いと、活性炭の自動酸化（燃焼）反応が発生するおそれがあるが、シリカ・アルミナゲルの含有割合を４０％重量以上とし、活性炭の割合が６０重量％よりも多くならないようにしているので、活性炭の自動酸化反応（燃焼反応）のおそれはない。因みに、活性炭単独（活性炭の含有割合が１００重量％）の触媒では、上記活性炭の自動酸化（燃焼）反応が確認されるが、シリカ・アルミナゲルの含有割合が４０重量％（活性炭の含有割合が６０重量％）の触媒では、上記活性炭の自動酸化（燃焼）反応は確認されない。
【００２１】
また、シリカ・アルミナゲルの含有割合を９０重量％以下としているのは、これ以上シリカ・アルミナゲルの含有割合を多くすると、活性炭の割合が１０重量％以下となり、所定の触媒性能が得られなくなるからである。なお、シリカ・アルミナゲルの含有割合が６０重量％よりも少なくなると、シリカ・アルミナゲルと活性炭の混合造粒体の形状保持性が悪くなるので、造粒性の点では、シリカ・アルミナゲルの含有割合を６０重量％以上とするのが好ましい。
【００２２】
ただし、一時的に高濃度の臭気成分を含む被処理空気が流入したような場合には、触媒部２の触媒に高濃度の臭気成分が吸着して触媒性能が低下する。そのため、前記触媒の触媒性能を回復させるための触媒性能回復用ガスを前記放電部１に供給可能な回復ガス供給部１００が設けられている。具体的には、回復ガス供給部１００は、前記清浄空気導入路Ａ２と清浄空気導入用の開閉ダンパ４によって構成されて、上記触媒性能回復用ガスとして清浄空気を供給している。
なお、図示はしないが、前記被処理空気導入路Ａ１と前記排気路Ａ３の夫々に、被処理空気中の臭気成分の濃度を測定するためのガス検知器が設けられ、この両位置での濃度測定値（導入路での濃度値をＮ１、排気路での濃度値をＮ２とする）から臭気成分除去率ＳＫ（％）を下式のように求めて、例えば、臭気成分除去率が９０％程度に低下したときに触媒性能が許容下限値に達したと判断する。
【００２３】
【数１】
ＳＫ＝〔（Ｎ１−Ｎ２）／Ｎ１〕×１００
【００２４】
触媒性能回復運転では、前記被処理空気入口ダンパ３を閉じ、前記清浄空気入口ダンパ４を開放して、臭気成分を含まない清浄な外気を導入する。外気は放電部１で電子の射突を受けて、活性ガスとして、励起分子（酸素分子など）、ラジカル（酸素ラジカルなど）、オゾンを発生させ、これらの活性ガスを前記触媒部２に備えた触媒に接触させることにより、触媒上に吸着された有機物を酸化して除去し、触媒性能を回復させることができる。すなわち、臭気成分が吸着蓄積して汚染された触媒表面の活性炭は酸化され、二酸化炭素として気相中に移行し、触媒表面がリフレッシュされて触媒性能が回復する。
触媒性能回復運転の実験データの一例として、臭気成分を含む被処理空気に対して脱臭処理運転を長期間（数ヶ月）行い、前記臭気成分除去率ＳＫが９０％程度に低下した触媒に対して、上記触媒性能回復運転を数時間行った結果、臭気成分除去率ＳＫが９７％以上に回復することを確認している。
【００２５】
〔別実施形態〕
次に、本発明に係る放電式ガス処理装置の別実施形態について説明する。
上記実施形態では、本発明に係る放電式ガス処理装置を、処理対象成分として臭気成分を含有した被処理空気を脱臭処理する場合に適用したが、脱臭処理以外に、各種の処理対象成分を含有する被処理ガスについて、殺菌、漂白などの処理を行う場合に用いることができる。
【００２６】
上記実施形態では、活性炭を担持する無機物質がシリカ・アルミナゲルである触媒について説明したが、無機物質としては、シリカ・アルミナゲル、ゼオライト、及びシリカ・アルミナゲルとゼオライトの混合物のいずれかを用いることができる。また、シリカ・アルミナゲルやゼオライト以外の無機物質を用いてもよい。
【００２７】
上記実施形態では、前記触媒を無機物質と活性炭との混合造粒体に形成したが、これ以外の形状として、例えば、無機物質と活性炭との混合物をハニカム成形したものでもよい。
【００２８】
上記実施形態では、触媒性能回復運転において、回復ガス供給部１００が被処理空気に代えて触媒性能回復用ガス（清浄空気）を放電部１に供給するように構成したが、被処理空気を放電部１に供給してガス処理を行っているときに、同時に回復ガス供給部１００が触媒性能回復用ガスを放電部１に供給するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電式ガス処理装置の全体構成図
【図２】放電部の構成を示す側面断面図
【図３】沿面放電電極の構成を示す正面断面図と平面図
【図４】本発明に係る触媒の組成の一例を示す図
【符号の説明】
１　　　放電部
２　　　触媒部
１００　回復ガス供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004024609.tif 000006