(57)【要約】【課題】本発明は焼却炉などから排出されるダイオキシン類、ＰＣＢ類、クロロベンゼン類などの有害な有機塩素化合物を低害化する処理剤およびこの処理剤を用いた有機塩素化合物の低害化処理方法を提供する。【解決手段】アルカリ金属化合物および脂肪族アルコール化合物を活性炭、ゼオライト等の多孔性吸着剤に含有せしめた有機塩素化合物処理剤と、有機塩素化合物を含有する気体及び／または固体を、１５０℃以上の温度で接触させて有機塩素化合物の低害化処理を行う。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属化合物および脂肪族アルコール化合物を、多孔性吸着剤に含有せしめたこと特徴とする有機塩素化合物処理剤。
【請求項２】
脂肪族アルコール化合物が２級アルコール化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機塩素化合物処理剤。
【請求項３】
有機塩素化合物を含有する気体及び／または固体と請求項１または２に記載の有機塩素化合物処理剤を１５０℃以上の温度で接触させることを特徴とする有機塩素化合物の低害化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼却炉などから排出されるダイオキシン類、ＰＣＢ類、クロロベンゼン類などの有害な有機塩素化合物を低害化する処理剤および処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉などの焼却炉から排出される排ガス及び焼却飛灰には、ダイオキシン類やＰＣＢ類などの毒性の高い有機塩素化合物や、これら毒性化合物の前駆体となるクロロベンゼン類などの有機塩素化合物が含有されている。
【０００３】
従来、このような有害な有機塩素化合物を含有する排ガスを処理する方法としては、焼却炉煙道中に活性炭などの吸着剤を噴霧する方法や、吸着剤を充填した吸着塔に排ガスを導入する方法が知られている。しかし、これらの方法は、単に排ガス中の有害な有機塩素化合物を活性炭に吸着させて排ガス中から除去するのみで、本質的に有害な有機塩素化合物を低害化するものではなく、ダイオキシン類などの有害な有機塩素化合物を吸着した活性炭は別途低害化処理が必要であった。
【０００４】
また、ダイオキシン類などの有害な有機塩素化合物を含有する飛灰を処理する方法としては、１２００℃以上の温度で溶融する方法や、無酸素雰囲気で３５０℃以上の温度で加熱処理する方法が知られている。しかし、これらの方法は、高温での加熱処理を行うための大規模な加熱装置を必要とするため初期コストが高額となり、また既存の焼却施設においては、このような大きな装置をあとから焼却炉に併設することは空間的に困難であった。
【０００５】
一方、ダイオキシン類が生成する前にダイオキシン類前駆物質を除去するという考え方より、アルカリ金属及び／またはアルカリ土類金属によるダイオキシン類の生成抑止方法に関する発明が出願されている（例えば特許文献１〜４参照）。しかしながら、これらはいずれもアルカリ金属及び／またはアルカリ土類金属による遊離塩素の中和、固定化能を利用したものであり、有機塩素化合物は同時に供給される活性炭などの吸着剤により排ガス中から除去されているだけで、ダイオキシンなどの有害な有機塩素化合物の生成を未然に防止する作用を有するものの、生成した有害な有機塩素化合物を低害化するには至っていない。
【０００６】
また、単体状炭素とアルカリ金属及び／またはアルカリ土類金属を含有する有機塩素化合物の分解用反応剤が提案されている（例えば特許文献５参照）。しかしながら、この分解方法は多量のアルカリ土類金属を必要としており、経済的に有利ではなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８３０５４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平１１−１８３０５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開平１１−２２６３５５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】特開２０００−３５４７３５号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】特開２０００−２４６０５９号公報（特許請求の範囲）
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来技術の問題点を解決し、簡易にダイオキシン類やＰＣＢ類などの毒性の高い有機塩素化合物や、これら毒性化合物の前駆体となるクロロベンゼン類などの有機塩素化合物を低害化する処理剤及び処理方法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの課題を解決するために、鋭意検討した結果本発明を完成するに至ったものであり、有機塩素化合物で汚染された気体及び／または固体を低害化できる処理剤及び処理方法を提供するものである。すなわち、本発明はアルカリ金属化合物および脂肪族アルコール化合物を、多孔性吸着剤に含有せしめたこと特徴とする有機塩素化合物処理剤を用いて、有機塩素化合物を含有する気体及び／または固体を１５０℃以上の温度で低害化することを特徴とする有機塩素化合物の処理方法に関するものである。
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の有機塩素化合物処理剤は、アルカリ金属化合物およびアルコール化合物を、活性炭、ゼオライトなどの多孔性吸着剤に含有せしめたことを特徴とする。詳細な反応メカニズムは明らかでないが、有害な有機塩素化合物は本発明の有機塩素化合物処理剤により脱塩素され、低害化される。
【００１１】
排ガス中の有機塩素化合物は活性炭、ゼオライトなどの多孔性吸着剤により濃縮されると同時に、吸着剤が反応場として作用し、含有せしめたアルカリ金属化合物とアルコール化合物と反応し低害化される。我々は、多孔性吸着剤にアルカリ金属化合物のみを担持した処理剤によっても有機塩素化合物を脱塩素できることを見いだしたが、より低温での処理能力を向上させるべく、鋭意検討した結果、有害な有機塩素化合物から塩素を脱離させた後、これを水素化する過程においてアルコール化合物を水素供給源として作用せしめることにより処理能力が向上することを見いだし、本発明に至った。
【００１２】
本発明の有機塩素化合物処理剤が低害化できる有機塩素化合物とは、ダイオキシン類やＰＣＢ類などの毒性の高い塩素化合物や、これら毒性化合物の前駆体となるクロロベンゼン類、クロロフェノール類、さらには、発ガン性を有するクロロエチレン類などの揮発性有機塩素化合物、ＤＤＴに代表される有機塩素系農薬などである。
【００１３】
本発明の有機塩素化合物処理剤が含有するアルカリ金属化合物は、アルカリ金属の塩基性化合物が有用に使用できるが、好ましくはより塩基性の高い水酸化物であることが望ましい。また、本発明の有機塩素化合物処理剤が含有するアルカリ金属化合物のアルカリ金属種としては、ナトリウムよりも塩基性の高いカリウム、ルビジウム、セシウムを使用することにより、より高い処理効果を得ることができる。経済的にはカリウム化合物、好ましくは水酸化カリウムであることが望ましい。
【００１４】
本発明の有機塩素化合物処理剤に含有せしめるアルカリ金属化合物の量は、被処理物中の有機塩素化合物の量、担体として使用する多孔性吸着剤の有機塩素化合物吸着能や使用方法に依存するため限定できない。特に排ガス処理剤として使用する場合には、排ガス中の酸性ガス成分の濃度にも依存する。すなわち、酸性ガス処理後の排ガスに本発明の有機塩素化合物処理剤を使用する場合や、水酸化カルシウムなどの酸性ガス処理剤と同時に本発明の有機塩素化合物処理剤を使用する場合には、アルカリ金属化合物の含有量は１０〜６０重量％、更に好ましくは２０〜５０重量％であることが望ましい。ただし、排ガス中の酸性ガス成分の濃度が高い場合はアルカリ金属化合物の含有量をさらに多くすることが好ましい。
【００１５】
本発明の有機塩素化合物処理剤の担体として使用する多孔性吸着剤は、処理しようとする有機塩素化合物を吸着し得るものであれば、特に限定はされない。例えば、活性炭、コークス炭などの炭素系吸着剤や、ゼオライト、シリカ、アルミナなどの無機系吸着剤が有用に使用できる。
【００１６】
本発明の有機塩素化合物処理剤に含有せしめる脂肪族アルコール化合物は、前述のように有害な有機塩素化合物から塩素を脱離させた後、これを水素化する過程における水素供給源として作用するものと考えられる。種々の脂肪族アルコール化合物の水素供給能を検討した結果、１級及び２級アルコールは水素供給能を有するが、３級アルコールはほとんど水素供給能を有しないことを見いだした。したがって、本発明の有機塩素化合物処理剤に含有せしめる脂肪族アルコール化合物としては、１級及び／または２級アルコール、好ましくは、より水素供給能の高い２級アルコールを使用することが望ましく、さらに、広義の脂肪族アルコール化合物である、ジオール類、グリコール類であってもよい。具体的には、１級アルコールとしてメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなど、２級アルコールとして、２−プロパノール、２−ブタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノールなど、ジオール類として１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオールなど、グリコール類としてエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどが例示される。
【００１７】
本発明の有機塩素化合物処理剤が含有するアルコール化合物の量は、担体として使用する多孔性吸着剤によって該アルコール化合物を含有し得る量が異なるため限定できないが概ね５〜５０重量％、更に好ましくは１０〜４０重量％であることが望ましい。過剰な脂肪族アルコール化合物の含有は処理剤の凝集を招き操作性を悪化させるため、特に排ガス処理剤として噴霧して使用する際には噴霧特性を損なわないよう脂肪族アルコール化合物の含有量に注意が必要である。
【００１８】
本発明の有機塩素化合物処理剤は、上述のようなアルカリ金属化合物および脂肪族アルコール化合物を多孔性吸着剤に含有せしめることにより調製される。調製方法は特に限定されず、一般的な含浸／担持方法により調製できる。ここで含浸とは液体を含有させることを、担持とは固体を含有させることをいう。例えばアルカリ金属化合物および／または脂肪族アルコール化合物を溶媒に溶解し、これに多孔性吸着剤を浸漬したのち、風乾、加熱および／または排気により溶媒を除去する液相含浸／担持法、アルカリ金属化合物および／または脂肪族アルコール化合物を加熱および／または排気により気化させ、アルカリ金属化合物および／または脂肪族アルコール化合物の蒸気を含むガスを多孔性吸着剤に接触させる気相含浸／担持法などによりアルカリ金属化合物および／または脂肪族アルコール化合物を多孔性吸着剤に担持する。アルカリ金属化合物、脂肪族アルコール化合物を含有せしめる順序は、どちらが先であっても、あるいは同時であってもかまわない。また、本発明の有機塩素化合物処理剤はその使用方法に適した形状に造粒または破砕しておくことが望ましい。例えば焼却炉煙道中に噴霧して排ガス処理に使用する場合には、噴霧に適するよう粒径を２００μｍ以下に微粉化しておくことが望ましい。この造粒または破砕は、上述のアルカリ金属化合物、アルコール化合物を含浸／担持する工程の前であっても、あとであってもかまわない。
【００１９】
本発明の有機塩素化合物の処理方法は、上記の有機塩素化合物処理剤を１５０℃以上、好ましくは１８０〜３００℃の温度で有機塩素化合物を含有する気体及び／または固体と接触させて有機塩素化合物を低害化することを特徴とする。例えば、排ガスの浄化においては、ガス温１５０℃以上の焼却炉煙道中に微粉体状の本発明の有機塩素化合物処理剤を噴霧することで有機塩素化合物を低害化することができる。この際担体とする多孔性吸着剤としては活性炭などの炭素系吸着剤を使用し、噴霧に適するよう粒径を２００μｍ以下としておくことが好ましい。本発明の有機塩素化合物処理剤は、有害な有機塩素化合物を低害化すると同時に排ガス中の塩化水素、二酸化硫黄などの酸性ガスを中和することも可能である。しかしながら、これら酸性ガスの中和には水酸化カルシウムなど従来より使用されている、より安価な中和剤を使用する方が経済的である。したがって、本発明の有機塩素化合物処理剤を水酸化カルシウムなどの中和剤と混合して同時に噴霧することが好ましい。より好ましくは、酸性ガスの中和処理後の排ガスに本発明の有機塩素化合物処理剤を噴霧することがより経済的である。また、粒状に成形した本発明の有機塩素化合物処理剤を充填した処理塔を設け、これを１５０℃以上に保持し、除塵後の排ガスを導入することでも有機塩素化合物を低害化することができる。もちろん、この処理塔が微粉状の本発明の有機塩素化合物処理剤を充填した流動床方式であってもかまわない。飛灰、土壌など固体状の汚染物質の処理においては、汚染物質と本発明の有機塩素化合物処理剤をよく混合し、これを１５０℃以上に保持することで有機塩素化合物を低害化することができる。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに制限されるものではない。
【００２１】
実施例１
市販の水酸化カリウム（純度８５％）８．３ｇを純水４０．０ｇに溶解し、活性炭（武田薬品工業製、商品名白鷺Ａ）１０．０ｇをこの水酸化カリウム溶液に１時間浸漬させた。この後、溶媒の水を減圧留去し、水酸化カリウム担持活性炭を得た。
【００２２】
２−オクタノール３．４ｇをジエチルエーテルに溶解し、上記の水酸化カリウム担持活性炭をこの２−オクタノール溶液に１時間浸漬させた。この後、溶媒のジエチルエーテルを減圧留去し、２−オクタノール含浸水酸化カリウム担持活性炭（水酸化カリウム３５重量％、２−オクタノール１７重量％含有）を得た。
【００２３】
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと上記２−オクタノール含浸水酸化カリウム担持活性炭２．０ｇを封入し、２００℃で１時間加熱した。
【００２４】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ＦＩＤ式ガスクロマトグラフ（島津製作所製ＧＣ−１４Ａ、分析カラム：ジーエルサイエンス製ＮＢ−５）により定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼンは検出されず、ベンゼン１０ｍｇ、モノクロロベンゼン４５ｍｇが検出された。
【００２５】
実施例２
有機塩素化合物の代表として１，２，３，４−テトラクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管に１，２，３，４−テトラクロロベンゼン１５０ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと実施例１と同様にして調製した２−オクタノール含浸水酸化カリウム担持活性炭２．０ｇを封入し、２００℃で１時間加熱した。
【００２６】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応の１，２，３，４−テトラクロロベンゼンは３９ｍｇで、他にトリクロロベンゼン類が２４ｍｇ、ジクロロベンゼン類が１７ｍｇ、モノクロロベンゼン類が１０ｍｇ、ベンゼンが５ｍｇ検出された。
【００２７】
実施例３
使用するアルコール化合物を２−オクタノールに替えて２−プロパノールを３．５ｇ使用した以外は実施例１と同様にして２−プロパノール含浸水酸化カリウム担持活性炭（水酸化カリウム３４重量％、２−プロパノール１７重量％含有）を得た。
【００２８】
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと上記２−プロパノール含浸水酸化カリウム担持活性炭２．０ｇを封入し、２００℃で１時間加熱した。
【００２９】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼンは検出されず、ベンゼン１５ｍｇ、モノクロロベンゼン４２ｍｇが検出された。
【００３０】
実施例４
使用するアルコール化合物を２−オクタノールに替えて２，３−ブタンジオールを５．７ｇ使用した以外は実施例１と同様にして２，３−ブタンジオール含浸水酸化カリウム担持活性炭（水酸化カリウム３１重量％、２，３−ブタンジオール２５重量％含有）を得た。
【００３１】
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと上記２，３−ブタンジオール含浸水酸化カリウム担持活性炭２．０ｇを封入し、２００℃で１時間加熱した。
【００３２】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼンは検出されず、ベンゼン１０ｍｇ、モノクロロベンゼン５０ｍｇが検出された。
【００３３】
比較例１
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと、本発明の有機塩素化合物処理剤を調製する際に担体として使用した活性炭２．０ｇを封入し、３００℃で５時間加熱した。
【００３４】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼンは９８ｍｇであった。
【００３５】
比較例２
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと、実施例１と同様にして調製したアルコール化合物を含浸させる前の水酸化カリウム担持活性炭２．０ｇを封入し、２００℃で２時間加熱した。
【００３６】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼンは４０ｍｇが検出され、他にベンゼン１ｍｇ、モノクロロベンゼン３１ｍｇが検出された。
【００３７】
比較例３
有機塩素化合物の代表としてｏ−ジクロロベンゼンを用い、ステンレス製の反応管にｏ−ジクロロベンゼン１００ｍｇを担持した活性炭１．０ｇと、実施例３と同様にして調製した２−プロパノール含浸水酸化カリウム担持活性炭（水酸化カリウム３４重量％、２−プロパノール１７重量％含有）２．０ｇを封入し、１００℃で１時間加熱した。
【００３８】
反応後、反応管の内容物をトルエンにより抽出し、ガスクロマトグラフにより定量分析をおこなった所、未反応のｏ−ジクロロベンゼン９７ｍｇが検出され、他にモノクロロベンゼンが１ｍｇ、ベンゼンは検出されなかった。
【００３９】
【発明の効果】
比較例１で明らかなように、有機塩素化合物は活性炭に吸着されただけでは低害化されない。すなわち、焼却炉から排出される排ガスを浄化する方法として現在常法としておこなわれている活性炭などの吸着剤による吸着除去によっては、有害な有機塩素化合物は排ガス中からは除去されるものの、本質的には低害化されていない。さらに実施例１と比較例２を比較すると明らかなように、有機塩素化合物処理剤にアルコール化合物を含浸せしめることにより、より短時間でより高い有機塩素化合物処理性能を発揮することができ、従来のアルカリ金属化合物のみを担持した有機塩素化合物処理剤に比べ顕著に性能を向上させることができた。