(57)【要約】【課題】活性炭等の吸着剤の吸着能力を効率的に回復させることができ、粒状活性炭にも粉末活性炭にも適用可能で、また、吸着塔内における再生も可能な吸着剤の再生方法と、このような再生手段を備える吸着装置を提供する。【解決手段】吸着剤に過酸化水素及びオゾンを接触させる吸着剤の再生方法。吸着剤が充填された吸着塔と、該吸着塔に過酸化水素を供給するための過酸化水素供給手段と、該吸着塔にオゾンを供給するためのオゾン供給手段とを備える吸着装置。【選択図】　図１
2004066056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着剤を再生する方法において、
該吸着剤に過酸化水素及びオゾンを接触させることを特徴とする吸着剤の再生方法。
【請求項２】
請求項１において、該オゾンが気相であることを特徴とする吸着剤の再生方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、該過酸化水素がＨ２Ｏ２濃度５０〜５０００ｍｇ／Ｌの過酸化水素水であることを特徴とする吸着剤の再生方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該吸着剤に過酸化水素及びオゾンを同時に接触させることを特徴とする吸着剤の再生方法。
【請求項５】
吸着剤が充填された吸着塔と、該吸着塔に過酸化水素を供給するための過酸化水素供給手段と、該吸着塔にオゾンを供給するためのオゾン供給手段とを備えたことを特徴とする吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着能力が低下した活性炭、疎水性ゼオライト等の吸着剤の吸着能力を回復させるための再生方法と、このような再生手段を備えた吸着装置に係り、特に、過酸化水素とオゾンとを併用することにより吸着剤を効率的に再生する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性炭は、その優れた吸着性能から、従来、排水処理、浄化処理、排ガス処理、脱臭処理等の分野における吸着剤として用いられている。
【０００３】
活性炭には、粒状活性炭、粉末活性炭等があり、一般に、粒状活性炭は吸着塔に充填して濾過方式で使用される。また、粉末活性炭は、吸着塔に充填する他、吸着塔を用いずに、例えば、排水等に直接添加して吸着処理した後、固液分離することもできる。
【０００４】
吸着処理に使用した活性炭は、その吸着容量が飽和に達すると吸着能力を失うことから、これを繰り返し使用するためには、再生により吸着能力を回復させる必要がある。
【０００５】
従来、粒状活性炭の再生方法としては、加熱により吸着物質を脱着・揮散させたり、燃焼・分解させたりすることにより賦活する方法が一般的である。この場合、熱の供給手段としては、灯油、ガスなどの燃焼熱を利用する方法や、電磁波を利用する方法、活性炭に直接電圧を印加して発生するジュール熱を利用する方法などがある。いずれの加熱方式を用いる場合でも、再生のための装置には、高い耐熱性が必要となる。
【０００６】
一方、粉末活性炭の場合には、加熱による再生が困難であることから、通常は吸着処理に一過式で使用されており、使用済みの粉末活性炭は廃棄されている。
【０００７】
なお、特開平２−１０７３３０号公報には、脱臭処理に用いた活性炭をオゾン処理することにより再生する方法が記載されているが、再生効果が十分でなく、また、再生効率も悪いために、再生に長時間を要したり、頻繁に再生を行う必要があるなどの欠点があり、実用的ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
粒状活性炭を加熱により再生する場合、再生装置には、吸着塔には要求されないような高い耐熱性が要求されるため、吸着塔とは別の耐熱構造の再生装置を用い、使用済みの粉末活性炭を吸着塔から取り出して再生装置に移送し、加熱再生後に再び吸着塔に戻す必要がある。
【０００９】
また、加熱再生装置を効率的に運用するためには、装置を連続的に稼動させることが熱効率の面から好ましいが、この場合には、夜間や休日においても常時運転管理を行う必要が生じる。
【００１０】
このように、加熱による再生は、耐熱性の再生装置を必要とし、また、活性炭の移送の手間も必要とする上に、再生装置の運転管理、加熱コスト等の面でも問題がある。
【００１１】
しかも、加熱再生法は、粉末活性炭には適用することが困難であり、従来、使用済みの粉末活性炭は廃棄処分されている。そして、このことが産業廃棄物の発生量の増加につながっている。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決し、活性炭等の吸着剤の吸着能力を効率的に回復させることができ、粒状活性炭にも粉末活性炭にも適用可能で、また、吸着塔内における再生も可能な吸着剤の再生方法と、このような再生手段を備える吸着装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸着剤の再生方法は、吸着剤を再生する方法において、該吸着剤に過酸化水素及びオゾンを接触させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば吸着剤に吸着された成分が、過酸化水素とオゾンとの併用による優れた酸化作用で、酸化分解ないしは吸着剤の吸着サイトから脱着され、吸着剤の吸着能力は飛躍的に回復する。この方法は、粒状の吸着剤に限らず、粉末状の吸着剤にも適用することもできる。しかも、加熱を必要とせず、常温で行えるため、再生装置に耐熱性を必要としないことから、吸着塔の内壁を耐オゾン性の材質とすることにより、吸着塔内での再生も容易に行える。
【００１５】
本発明において、オゾンとしては、オゾン水を用いることもできるが、高濃度での使用が可能であることから、気相、即ち、オゾンガス或いはオゾン含有ガスであることが好ましい。
【００１６】
本発明の吸着装置は、このような本発明の方法による再生手段を備える吸着装置であって、吸着剤が充填された吸着塔と、該吸着塔に過酸化水素を供給するための過酸化水素供給手段と、該吸着塔にオゾンを供給するためのオゾン供給手段とを備えたことを特徴とするものであり、吸着塔内の吸着剤を取り出すことなく、吸着塔内で効率的に再生することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の吸着剤の再生方法及び吸着装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明においては、吸着処理に使用することにより吸着能力が低下した吸着剤を過酸化水素及びオゾンと接触させて再生する。
【００１９】
過酸化水素は過酸化水素水として用いるのが好ましく、取り扱い性、酸化力の面から、用いる過酸化水素水のＨ２Ｏ２濃度は５０〜５０００ｍｇ／Ｌ程度であることが好ましい。
【００２０】
また、オゾンとしては、ガス状で用いることが好ましく、オゾン、オゾン富化酸素、オゾン含有空気等を用いることができるが、取り扱い性、酸化力の面から、１０〜５０ｇ−Ｏ３／Ｎｍ３程度のオゾン濃度のオゾン含有ガスを用いることが好ましい。
【００２１】
吸着剤を過酸化水素及びオゾンで処理する方法としては特に制限はなく、例えば次のような方法を採用することができる。
▲１▼　吸着剤を充填したカラムに過酸化水素水及びオゾンを導入する。この場合、過酸化水素水及び／又はオゾンは、上向流、下向流のいずれになるよう導入しても良いが、粉末の吸着剤を用いた場合には、過酸化水素水及びオゾンは下向流になるよう導入することが好ましい。これは上向流となるよう導入した場合には、吸着剤層に亀裂が生じ易く、その亀裂により吸着剤全体にオゾン等が十分に行き渡らなくなるおそれがあるためである。この場合、吸着塔に直接過酸化水素及びオゾンを導入しても良く、吸着塔から取り出した吸着剤を別のカラムに充填して再生を行っても良い。吸着塔内で再生を行う場合には、吸着塔として、後述の如く、耐オゾン性のものを用いる必要があるが、吸着剤の取り出し、再充填の手間は軽減される。吸着塔とは別のカラムで再生を行う場合には、吸着塔に耐オゾン性は必要とされず、ゴムライニング等の通常のカラムで良い。
▲２▼　過酸化水素水と吸着剤を投入した容器内をオゾンで曝気する。
▲３▼　吸着剤として粉末活性炭を使用し、フィルタープレス等により固液分離処理する場合には、フィルタープレス等の固液分離手段内の脱水ケーキに過酸化水素水とオゾンを注入する。
【００２２】
このようにして、過酸化水素及びオゾンによる再生を行った後は、必要に応じて吸着剤を水洗して吸着処理に再使用する。
【００２３】
本発明においては、過酸化水素とオゾンとの共存系内で吸着剤を再生することが好ましく、吸着剤を過酸化水素と接触させた後オゾンと接触させたり、オゾンと接触させた後過酸化水素と接触させる方法では十分な効果が得られない。
【００２４】
過酸化水素とオゾンの使用割合には特に制限はないが、過酸化水素とオゾンとを併用することによる優れた相乗効果を得るために、過酸化水素とオゾンとは、Ｈ２Ｏ２：Ｏ３＝１：０．１〜１０（酸化当量比）となるように用いることが好ましい。
【００２５】
過酸化水素及びオゾンによる再生時間には特に制限はなく、吸着剤が十分に再生されるような時間であれば良く、吸着剤の吸着能力の低下状況や、用いる過酸化水素水のＨ２Ｏ２濃度、オゾン含有ガスのＯ３濃度、再生のための操作方法等に応じて適宜決定される。
【００２６】
本発明の吸着装置は、吸着剤が充填された吸着塔と、この吸着塔に過酸化水素を供給するための過酸化水素供給手段と、オゾンを供給するためのオゾン供給手段とを備えるものである。
【００２７】
この吸着塔は、原水（又は原ガス）を底部（又は下部）から導入して処理液（又は処理ガス）を上部から取り出す上向流通液（又は通気）方式のものであっても、原水（又は原ガス）を上部から導入して処理液（又は処理ガス）を底部（又は下部）から取り出す下向流通液（又は通気）方式のものであっても良い。
【００２８】
過酸化水素供給手段及びオゾン供給手段は、吸着塔に過酸化水素及び／又はオゾンを上向流で導入するものであっても下向流で導入するものであっても良い。また、この過酸化水素の通液方向及び／又はオゾンの通気方向は原水（又は原ガス）の通液（又は通気）方向と同一方向であっても、異なっていても良い。また、過酸化水素供給手段及び／又はオゾン供給手段としては、過酸化水素及び／又はオゾン供給のための専用配管を設けても良く、吸着塔への原水導入手段又は処理液排出手段と共用のものであっても良い。共用の場合は、例えば、原水の導入を停止した後、原水導入手段又は処理液排出手段を経て過酸化水素及び／又はオゾンを吸着塔に供給する。また、再生排水の排出手段についても、別途再生排水の排出のための配管を設けても良く、原水導入手段又は処理液排出手段と共用しても良い。
【００２９】
なお、過酸化水素排水及びオゾン排ガスは、一部又は全部を回収して吸着塔に循環供給しても良い。
【００３０】
このような吸着装置における、好適な過酸化水素及びオゾン使用量、過酸化水素とオゾンとの使用割合等は、前述の通りである。
【００３１】
なお、本発明の吸着装置において、少なくとも吸着塔の内壁は、耐オゾン性の材質であることが必要とされる。
【００３２】
本発明の方法により再生される吸着剤としては、活性炭（粒状、粉末、その他破砕状等のいずれの形状であっても良い。）が挙げられるが、活性炭に限らず、本発明は疎水性ゼオライト等の他の吸着剤にも有効に適用することができる。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３４】
実施例１
図１（ａ）（装置の系統図）及び（ｂ）（吸着カラムの断面図）に示す試験装置を用いて、澱粉糖より製造したカラメル水溶液を連続通液して活性炭に吸着させ、吸着能力が低下した活性炭を本発明の方法に従って再生後、再度カラメル水溶液を通液してその吸着能力の回復状況を確認する実験を行った。
【００３５】
図１の試験装置の吸着カラム１は、上部に原水の導入ライン１１と過酸化水素水の導入ライン１２とオゾンの導入ライン１４とを有し、底部に処理液の排出ライン１３を有する。なお、図示はされていないが、押し出し洗浄用の純水及び空気の導入ラインが設けられている。２は原水槽、３は定量ポンプである。
【００３６】
吸着カラム１は内径４０ｍｍのアクリル製カラムの底部４の目皿５に円形に切断した濾布６を載せ、Ｏリング７を挟んでカラム直胴部８をネジ込んだものであり、まず、カラム底部４の処理水取出口９を吸引濾過瓶に接続し、珪藻土２．８ｇに水約１００ｍＬを加えたスラリーを吸引濾過し、濾布６上に珪藻土のケーキ層２１を形成した。次いで、粉末活性炭７ｇに水約１００ｍＬを加えたスラリーを吸引濾過し、珪藻土層２１の上に活性炭のケーキ層２２を形成した。更に、この活性炭層２２の上に直径５ｍｍのガラス製ビーズ２３を約２ｃｍ程度の厚みに積層して、水を注いだ際にケーキ層の表面が乱れないようにした。このようにして吸着層を形成した後、カラム直胴部８の上部に蓋をネジ込んで吸着カラム１とした。
【００３７】
なお、カラメル、粉末活性炭、珪藻土としては、以下のものを用いた。
カラメル：仙波糖化工業（株）製　タイヨウカラメルＳ
粉末活性炭：武田薬品工業（株）製　カルボラフィンＭＷ
珪藻土：キシダ化学（株）製　試薬ケイソウ土
【００３８】
まず、カラメルを水に７０ｍｇ／Ｌの濃度で溶解して原水とした。この原水の吸光度は波長４６０ｎｍにおいて、５０ｍｍセルで０．２５であった。この原水を定量ポンプ３により原水槽２から流量０．６Ｌ／ｈｒで吸着カラム１に連続通液した。
【００３９】
処理液（カラム流出液）を経時的に採水し、吸光度（波長４６０ｎｍ，５０ｍｍセル）を測定したところ、図２に示す如く、１５時間の通液により処理水の吸光度が０．１３程度となったため、通液を停止して、過酸化水素とオゾンによる粉末活性炭の再生を行った。
【００４０】
過酸化水素水としては試薬の過酸化水素水（３１重量％濃度）を水に添加してＨ２Ｏ２濃度３００ｍｇ／Ｌに調整したものを用い、オゾンは酸素ガスを原料としてオゾン発生器で生成させたものを４０ｇ−Ｏ３／Ｎｍ３の濃度で用いた。
【００４１】
吸着カラム１に過酸化水素水を０．６Ｌ／ｈｒで連続通液しつつ、オゾン含有ガスを１．８Ｌ／ｈｒの通気量でカラム１に導入した。排水及び排ガスは処理液排出ライン１３より排出した。
【００４２】
この再生操作は各々１時間、２時間、３時間行った。この再生操作の後、純水と空気を導入してカラム１内及び処理水の排出ライン１３内を押し出し洗浄した。
【００４３】
その後、カラム１内に原水を満たし、先の吸着操作と同様にして０．６Ｌ／ｈｒで原水を連続通液し、処理液（カラム流出液）を経時的に採水して、吸光度（波長４６０ｎｍ，５０ｍｍセル）を測定した。
【００４４】
その結果、図２に示す如く、再生操作１時間では、吸着性能の回復は十分ではなかったが、２時間以上の再生操作を行った場合には先の吸着操作により着色度が高くなっていた処理液の吸光度は再生操作により低下し、約８時間にわたって吸着処理による脱色効果を得ることができた。
【００４５】
実施例２
メチレンブルーの水溶液を連続通液して活性炭に吸着させ、吸着能力が低下した活性炭を本発明の方法に従って再生後、再度メチレンブルー水溶液を通液してその吸着能力の回復状況を確認する実験を行った。
【００４６】
用いた試験装置は、実施例１で用いたものと同様の構成であるが、吸着カラムとしては、内径１５ｍｍのガラス製カラムの底部目皿上に直接粒状活性炭３．５ｇを充填したものを用いた。
【００４７】
なお、メチレンブルー、粒状活性炭としては、以下のものを用いた。
メチレンブルー：キシダ化学（株）製　試薬
粒状活性炭：三菱化学（株）製　粒状活性炭　ダイヤホープ００６
【００４８】
まず、メチレンブルーを水に４８ｍｇ／Ｌの濃度で溶解して原水とした。この原水の１００倍希釈液の吸光度は波長６５０ｎｍにおいて、５０ｍｍセルで０．４６であった。この原水を定量ポンプ３により原水槽２から流量０．６Ｌ／ｈｒで吸着カラム１に連続通液した。
【００４９】
処理液（カラム流出液）を経時的に採水し、吸光度（波長６５０ｎｍ，５０ｍｍセル）を測定したところ、図３に示す如く、約３５時間の通液により処理水の吸光度が５．６程度となったため、通液を停止して、過酸化水素とオゾンによる粒状活性炭の再生を行った。
【００５０】
再生及びその後の押し出し洗浄は実施例１における操作と同様に行い、再生時間は２時間とした。
【００５１】
再生及び押し出し洗浄後、カラム１内に原水を満たし、先の吸着操作と同様にして０．６Ｌ／ｈｒで原水を連続通液し、処理液（カラム流出液）を経時的に採水して、吸光度（波長６５０ｎｍ，５０ｍｍセル）を測定した。
【００５２】
その結果、図３に示す如く、２時間の再生操作により処理液の吸光度は低下し、約８時間にわたって吸着処理による脱色効果を得ることができた。
【００５３】
比較例１
実施例１において、過酸化水素水を用いず、オゾン含有ガスのみで再生を行ったこと以外は同様にして実験を行い、新炭時及び再生操作後の処理液の吸光度の経時変化を図４に示した。
【００５４】
なお、オゾン含有ガスの使用量は実施例１における過酸化水素水及びオゾン含有ガスの合計の酸化当量と同等量とし、再生操作は２時間とした。
【００５５】
比較例２
実施例１において、オゾン含有ガスを用いず、過酸化水素水のみで再生を行ったこと以外は同様にして実験を行い、新炭時及び再生操作後の処理液の吸光度の経時変化を図５に示した。
【００５６】
なお、過酸化水素水の使用量は実施例１における過酸化水素水及びオゾン含有ガスの合計の酸化当量と同等量とし、再生操作は２時間とした。
【００５７】
図４，５より明らかなように、過酸化水素水単独、オゾン単独の場合には再生効果は低く、通液再開後、短時間で処理液の吸光度は上昇した。
【００５８】
以上の結果から、本発明に従って、過酸化水素とオゾンとを併用することによる相乗効果で、各々の単独使用では得られない良好な再生効果が得られることがわかる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の吸着剤の再生方法によれば、吸着剤を効率的に再生して、その吸着能力を飛躍的に回復させることができる。また、本発明による再生は吸着塔内においても容易に実施することができ、再生のための吸着剤の取り出し、移送、再充填の手間を削減することができる。しかも、本発明の方法は、粒状吸着剤に限らず、粉状吸着剤にも適用することができるため、従来廃棄されていた使用済み粉末活性炭等の粉状吸着剤を再生して再使用することが可能となり、廃棄物の発生量を低減することができる。
【００６０】
本発明の吸着装置によれば、吸着剤を吸着塔から取り出すことなく、吸着塔内で効率的に再生して、吸着処理を再開することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で用いた試験装置を示す図であり、図１（ａ）は装置の系統図、図１（ｂ）は吸着カラムの断面図を示す。
【図２】実施例１における吸光度の経時変化を示すグラフである。
【図３】実施例２における吸光度の経時変化を示すグラフである。
【図４】比較例１における吸光度の経時変化を示すグラフである。
【図５】比較例２における吸光度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１　吸着カラム
２　原水槽
３　定量ポンプ
２１　珪藻土層
２２　活性炭層
【図１】
2004066056.tif 000003
【図２】
2004066056.tif 000004
【図３】
2004066056.tif 000005
【図４】
2004066056.tif 000006
【図５】
2004066056.tif 000007