(57)【要約】【課題】汚染物を含有するガスを清浄化するために活性炭素繊維シートを用いる方法において、スチームを使用することなく、該ガスを連続的にかつ効率よく清浄化するための方法を提供する。【解決手段】汚染物を含有するガスを清浄化するために、２つの電極を有し、通電により発熱を生じる活性炭素繊維シートを内部に配置した密閉性容器からなる単位吸着装置の少なくとも２つを組合せた吸着装置系を用いる方法であって、少なくとも１つの該単位吸着装置において該ガス中の汚染物を該活性炭素繊維シートに吸着させる吸着工程と、少なくとも１つの該単位吸着装置において該活性炭素繊維シートに吸着した汚染物を脱離させる脱離工程を包含するとともに、該吸着工程は該単位吸着装置に該汚染物含有ガスを供給することによって行い、該脱離工程は該単位吸着装置内を排気しながら該電極間に通電して該活性炭素繊維シートを発熱させることにより行うことを特徴とする汚染物を含有するガスの清浄化処理方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物を含有するガスを清浄化するために、２つの電極を有し、通電により発熱を生じる活性炭素繊維シートを内部に配置した密閉性容器からなる単位吸着装置の少なくとも２つを組合せた吸着装置系を用いる方法であって、少なくとも１つの該単位吸着装置において該ガス中の汚染物を該活性炭素繊維シートに吸着させる吸着工程と、少なくとも１つの該単位吸着装置において該活性炭素繊維シートに吸着した汚染物を脱離させる脱離工程を包含するとともに、該吸着工程は該単位吸着装置に該汚染物含有ガスを供給することによって行い、該脱離工程は該単位吸着装置内を排気しながら該電極間に通電して該活性炭素繊維シートを発熱させることにより行うことを特徴とする汚染物を含有するガスの清浄化処理方法。
【請求項２】
該活性炭素繊維シートが、ロール状巻成体である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
汚染物を含有するガスを清浄化するための装置であって、
（ｉ）２つの電極を有し、通電により発熱を生じる活性炭素繊維シートを内部に配置した密閉性容器からなる単位吸着装置を複数有すること、
（ｉｉ）該密閉性容器には、開閉バルブを有するガス供給管が配設されていること、
（ｉｉｉ）該密閉性容器には、密閉バルブを介して排気系に連結するガス排出管が連結されていること、
（ｉｖ）該活性炭素繊維シートの該電極には、通電用のリード線が連結されていること、
（ｖ）該リード線は、スイッチ回路を介して電源回路に連結していること、
（ｖｉ）該開閉バルブを操作する制御装置を有すること、
（ｖｉｉ）該スイッチ回路を操作する制御装置を有すること、
を特徴とする汚染物を含有するガスの清浄化装置。
【請求項４】
該活性炭素繊維シートがロール状巻成体であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染物を含有するガスを清浄化するための方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機溶剤等の汚染物を含有するガスを清浄化するために、内部に活性炭素繊維シートを配置した容器内に汚染物含有ガスを導入して該汚染物を該シートに吸着させた後、該容器内にスチームを導入して該シートに吸着した汚染物を脱離（脱着）させる方法が知られている。
しかし、このようなスチームを用いる方法は、一般に装置が大掛かりとなり、蒸気管理を必要とし、またスチームによる該シートの加熱は伝熱によっているためにその加熱効率は余り高くなく、さらに装置全体における熱のロスを考慮に入れるとその加熱効率はかなり低く、ランニングコストが高くつくのが現状であった。また、溶剤等の汚染物の回収にはその溶剤を水から分離せねばならないため、公害防止のための厳しい水管理が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、汚染物を含有するガスを清浄化するために活性炭素繊維シートを用いる方法及び装置において、スチームを使用することなく、該ガスを連続的にかつ効率よく清浄化するための方法及び装置を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、以下に示す汚染物を含有するガスを清浄化するための方法及び装置が提供される。
（１）汚染物を含有するガスを清浄化するために、２つの電極を有し、通電により発熱を生じる活性炭素繊維シートを内部に配置した密閉性容器からなる単位吸着装置の少なくとも２つを組合せた吸着装置系を用いる方法であって、少なくとも１つの該単位吸着装置において該ガス中の汚染物を該活性炭素繊維シートに吸着させる吸着工程と、少なくとも１つの該単位吸着装置において該活性炭素繊維シートに吸着した汚染物を脱離させる脱離工程を包含するとともに、該吸着工程は該単位吸着装置に該汚染物含有ガスを供給することによって行い、該脱離工程は該単位吸着装置内を排気しながら該電極間に通電して該活性炭素繊維シートを発熱させることにより行うことを特徴とする汚染物を含有するガスの清浄化処理方法。
（２）該活性炭素繊維シートがロール状巻成体である前記（１）に記載の方法。
（３）汚染物を含有するガスを清浄化するための装置であって、
（ｉ）２つの電極を有し、通電により発熱を生じる活性炭素繊維シートを内部に配置した密閉性容器からなる単位吸着装置を複数有すること、
（ｉｉ）該密閉性容器には、開閉バルブを有するガス供給管が配設されていること、
（ｉｉｉ）該密閉性容器には、密閉バルブを介して排気系に連結するガス排出管が連結されていること、
（ｉｖ）該活性炭素繊維シートの該電極には、通電用のリード線が連結されていること、
（ｖ）該リード線は、スイッチ回路を介して電源回路に連結していること、
（ｖｉ）該開閉バルブを操作する制御装置を有すること、
（ｖｉｉ）該スイッチ回路を操作する制御装置を有すること、
を特徴とする汚染物を含有するガスの清浄化装置。
（４）該活性炭素繊維シートがロール状巻成体であることを特徴とする前記（３）に記載の装置。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる活性炭素繊維シート（ＡＣＦシート）は従来公知のものであり、このようなものには、織布、不織布、編布、フェルト等が包含される。本発明では、市販されている活性炭素繊維フェルト（ＡＣＦフェルト）をそのまま使用することができる。ＡＣＦシートは、単独のＡＣＦシートとして用いる他、複数（２〜１００層）のＡＣＦシートの積層体として用いることもできる。ＡＣＦシート１枚の厚さは、０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜５．０ｍｍである。ＡＣＦシートは、好ましくは、ロール状巻成体として使用される他、平面シート状積層体として使用される。
前記ＡＣＦシートの比抵抗は、通常、１０−１〜１０−２Ω・ｍ程度である。
【０００６】
図１にＡＣＦシート（フェルト）の１つの実施態様の説明図を示す。
図２にＡＣＦシートの他の実施態様の説明図を示す。
これらの実施態様においては、ＡＣＦシートの対向する２つの側端部に、それぞれ電極１２、１３を付設する。この場合、電極１２、１３のＡＣＦシートに対する付設は、できるだけ接触抵抗（電極抵抗）が低くなるように行うのが重要である。このためには、例えば、図１に示すように、電極１２を２つの板状電極ａ、ｂから構成し、電極１３を２つの板状電極ｅ、ｆから構成するのがよい。
【０００７】
電極部抵抗（電極１２の部分の抵抗と電極１３の部分の抵抗の合計）Ｒ（Ｅ）に対する両電極１２、１３間に位置する長さＤのＡＣＦシートの抵抗Ｒ（Ｆ）との比Ｒ（Ｆ）／Ｒ（Ｅ）を、１以上、好ましくは２以上、より好ましくは４以上の範囲に調節するのがよい。その上限値は特に制約されないが、通常、２０程度である。
このＲ（Ｆ）／Ｒ（Ｅ）の調節は、電極１２、１３とＡＣＦシート１０との接触を高度に保持してＲ（Ｅ）を低減させることによって行うことができる他、電極１２、１３間のシートの長さＤを長くしてＲ（Ｆ）を増大させることによって行うことができる。さらに、Ｒ（Ｅ）を小さくし、Ｒ（Ｆ）を大きくすることによって効率よく行うことができる。
【０００８】
Ｒ（Ｆ）／Ｒ（Ｅ）が前記範囲より小さいと、両電極１２、１３間に通電してＡＣＦシート１０を発熱させるときに、それらの電極部での発熱が大きくなり、両電極間に位置するＡＣＦシートでの発熱が小さくなり、ＡＣＦシートの効率的な発熱ができなくなる上、ＡＣＦシート中にショートパス等の不都合が生じる。
【０００９】
図１に示す状態でＡＣＦシート１０を発熱させるには、リード線１６、１７を電源回路に接続し、電極１２、１３間に電圧を印加し、両電極間に通電させる。これにより、ＡＣＦシート１０は発熱する。
前記のようにしてＡＣＦシートに通電する場合、そのシートは、電極１２、１３の長さｄのシート部と、その電極間の長さＤのシート部において発熱する。この場合、電極部での発熱は、１つの電極１２の部分の抵抗と他方の電極１３の部分の抵抗との合計の抵抗Ｒ（Ｅ）による発熱である。従って、電極間の発熱と電極部での発熱との比はＲ（Ｆ）／Ｒ（Ｅ）となる。
【００１０】
図１に示す状態において、ｄ＝５０ｍｍ、Ｄ＝２００ｍｍのＡＣＦシート１０（厚さ１．６ｍｍ）の１枚に、リード線１６、１７を介して電圧を印加すると、各電極１２及び１３に対する荷重１０ｇｆ／ｃｍ２の条件では、電極１２、１３による発熱量は、全発熱量の約１５％であり、大部分は長さ（Ｄ）のＡＣＦシートの抵抗に応じる発熱する。
また、前記ＡＣＦシートの発熱方法において、室温２２℃でそのＡＣＦシートの発熱温度（表面温度）を１５０℃とすべく電流を増加させ、そのシートの表面の一部が１５０℃となったときのＡＣＦシートの表面温度の分布を観測したところ、その最高温度（１５０℃）と最低温度（１０５℃）との差は４５℃であった。
さらに、前記表面温度分布の不均一性は、ＡＣＦシートの密度の不均一性に起因するものと考え、図２に示すように、５枚のＡＣＦシートを重ねて、前記と同様にして発熱させたときには、その最高温度と最低温度との差は２３℃であった。
以上のことから、ＡＣＦシートを均一に発熱させるには、ＡＣＦシートをロール状巻成体や積層体の形状で発熱させることが有効であることがわかる。
【００１１】
次に、ＡＣＦシートをロール状に巻いた巻成体の発熱方法について詳述する。
このＡＣＦシートのロール状巻体の場合には、そのフェルトをロール状に巻成する際に、そのフェルトの対向する両側端部にテープ状電極を巻き込むかあるいはあらかじめ付設しておく。
【００１２】
図３（ａ）は、長尺シート状のＡＣＦシートの両側端部にテープ状電極を巻き込んでＡＣＦシートのロール状巻成体を形成するための説明図を示す。この図において、１０はＡＣＦシートを示し、１２、１３はテープ状電極を示し、１４はＡＣＦシートのロール状巻成体を示す。ｈは巻成体の中心部に形成された透孔を示す。
テープ状電極は、図３（ａ）に示すように、ＡＣＦシートには固着させないで、ＡＣＦシートをロール巻きする際に、そのＡＣＦシートの両側端部に巻き込むことができる他、あらかじめＡＣＦシートに固着しておくことができる。
図３（ｂ）は、前記のようにして形成したＡＣＦシートのロール状巻成体の説明図を示す。
この図において、１４はロール状巻成体を示し、１６、１７はリード線を示し、１８、１９は締付けリングを示す。
リード線（細帯状電線）１６の一端は、ＡＣＦシート１０の一方の側端部に付設されているテープ状電極１２に接続されている。一方、リード線１７の一端は、ＡＣＦシート１０の他方の側端部に付設されているテープ状電極１３に接続されている。
締付けリング１８は、ロール状巻成体１４のテープ状電極１２の部分を締付けるためのものである。締付けリング１９はロール巻成体のテープ状電極１３の部分を締付けるためのものである。この締付けリングにより、各電極１２、１３には圧締荷重が加えられた状態となり、電極１２、１３とフェルト１０との接触抵抗が低減される。
【００１３】
本発明においては、ＡＣＦシートは、これを密閉性容器内に配置して、単位吸着装置として用いる。
本発明で用いる単位吸着装置の説明図を図４に示す。
図４において、１４はＡＣＦシートのロール状巻成体を示し、１２、１３は電極、１６、１７はリード線、２１は密閉性容器、２２はガス供給ライン、２４はガス排出ライン、２３、２５は開閉バルブを示す。
【００１４】
この単位吸着装置を用いて汚染物を含むガスの清浄化処理を行うには、先ず、バルブ２５を閉にし、バルブ２３を開にして、ガス供給ライン（供給管）２２を介して、汚染物を含むガスを容器２１内に供給し、所定量のガスを供給した後、バルブ２３を閉にし、所定時間放置する。これにより、ガス中の汚染物は、ＡＣＦシート１４に吸着される（吸着工程）。
【００１５】
次に、前記汚染物の吸着操作の終了後、バルブ２３を閉にし、バルブ２５を開にして、排気ポンプ（図示されず）に連絡するガス排出ライン２４を介して容器２１内を排気しながら、リード線１６、１７を介して電極１２、１３間に通電する。この通電によりＡＣＦシートのロール状巻成体１４は発熱し、この発熱によって、ＡＣＦシートのロール状巻成体に吸着されていた汚染物は脱離（脱着）される（脱離工程）。この場合、容器２１内は、排気されているので、その汚染物の脱離を迅速かつ効率よく行うことができる。この場合、容器内の圧力は２００〜１トール程度に保持するのがよい。発熱温度は、ＡＣＦシートに吸着されている汚染物に応じて適宜選定するが、一般的には、８０〜１８０℃程度である。
【００１６】
前記脱離工程の終了後、前記吸着操作及び脱離操作からなるサイクルを繰返し行うことによって、ＡＣＦシートのロール状巻成体への汚染物の吸着と、該ロール状巻成からの汚染物の脱離を交互に行うことができる。汚染物の脱離された後のＡＣＦシートのロール状巻成体は、再生されたもので、汚染物に対する良好な吸着能を有するものである。
【００１７】
図４においては、密閉性容器２１内にはＡＣＦシートのロール状巻成体を配置した例を示したが、容器２１内には、図２に示したＡＣＦシートの板状積層体を配置することもできる。
容器２１の形状は特に制約されず、筒体や箱体等の形状であることができる。
【００１８】
本発明による汚染物を含有するガスの清浄化には、前記した単位吸着装置を複数（通常、２〜４、好ましくは２〜３）用いる。そして、その少なくとも１つは、これを吸着工程用装置として用い、そして、その少なくとも１つは、これを脱離工程用装置として用いる。このようにして、複数の単位吸着装置を用い、吸着工程と脱離工程を同様に行うことにより、汚染物を含むガスの清浄化処理を連続的に実施することができる。
【００１９】
次に、本発明を図面を参照してさらに詳述する。
図５は本発明の方法を実施する場合のフローシートの１例を示す。
図５において、２１、２１’は密閉性容器を示し、１４、１４’はＡＣＦシート（巻成体）、１２、１３、１２’１３’は電極、１６、１７、１６’、１７’はリード線、２２、２２’はガス供給ライン、２４、２４’はガス排出ライン、２３、２５、２３’２５’は開閉バルブを示し、３１は汚染物を含むガスライン、３２は排気ライン（汚染物ライン）、３３は排気ポンプ、３４は汚染物ライン、３５は冷却器、３６は液状冷却物排出ラインを示し、４３は電源、４１、４２、４１’、４２’はスイッチを示す。Ａ、Ｂは単位吸着装置を示す。単位吸着装置Ａ、Ｂは必ずしも同一の形状や寸法である必要はなく、相互に異なった形状や寸法であることができる。
前記バルブ及びスイッチはいずれも制御装置（コンピュータ等）により操作される。
【００２０】
図５に示すフローシートに従って汚染物を含有するガスを清浄処理するには、先ず、単位吸着装置Ａを用いて吸着工程を実施し、単位吸着装置Ｂを用いて脱離工程を実施する。
即ち、バルブ２３を開、バルブ２５を閉にし、スイッチ４１、４２をオフにした状態において、汚染物ガスライン３１から、該ガスをライン２２、バルブ２３を介して、単位吸着装置Ａの容器２１に供給し、該容器２１内に所定量のガスを供給する（吸着工程）。
一方、バルブ２３’を閉、バルブ２５’を開にした状態において、スイッチ４１’及びスイッチ４２’をオンにして、容器２１’内を、ライン２４’、ライン３２を介して、排気ポンプ３３を用いて排気しながら、ＡＣＦシート（巻成体）１４’の電極１２’と１３’間に通電し、該ＡＣＦシートを発熱させる。この発熱により、ＡＣＦシート１４’に吸着されていた汚染物は脱離し、この汚染物は、バルブ２５’、ライン２４’、ライン３２、排気ポンプ３３、ライン３４を介して、冷却器３５に導入され、ここで冷却され、凝縮液化される。その液化物はライン３６を通って回収される。
前記単位吸着装置Ａによる吸着工程と、単位吸着装置Ｂによる脱離工程の終了後には、逆に、単位吸着装置Ａを脱着工程として操作し、単位吸着装置Ｂを吸着工程として操作する。
前記のようにして、単位吸着装置Ａにおいて吸着工程と脱離工程を交互に行うとともに、単位吸着装置Ｂにおいて脱離工程と吸着工程を交互に行うことにより、汚染物含有ガスの清浄化を連続的ないし間欠的に行うことができる。そして、ガス中に含まれる汚染物は、これを液化物として回収することができる。
【００２１】
汚染物を含有するガスには、空気やその他のガス（窒素ガス等）が包含される。また、その汚染物には、有機溶剤（ベンゼン、トルエン、トリクレン、ＨＣＦＣ類、ＭＥＫ、アルコール類）等の他、亜硫酸ガス（ＳＯｘ）、酸化窒素（ＮＯｘ）等が包含される。汚染物のガス中濃度は、通常、１ｐｐｍ〜５ｖｏｌ％程度である。
【００２２】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００２３】
実施例１
図５に示したフローシートに従って、汚染物として、トルエンを１０００ｐｐｍ含む空気の清浄化を行った。この場合の主要操作条件を以下に示す。
（１）単位吸着装置Ａ及びＢの構成
（ｉ）ＡＣＦシート（ＡＣＦフェルトのロール状巻性体）、東邦テナックス社製、製品名「ファインガード」、ロール長さ（高さ）：２５ｃｍ、ロール外径：１８ｃｍ、ロール内径：１０ｃｍ
（ｉｉ）容器２１
円筒体（高さ：５７ｃｍ、内径：２７ｃｍ）
（２）単位吸着装置Ａ
（ｉ）温度：４０℃
（ｉｉ）圧力：１気圧
（３）単位吸着装置Ｂ
（ｉ）電極間電圧：１３Ｖ
（ｉｉ）電極間電流：５０Ａ
（ｉｉｉ）温度      ：１８０℃
（ｉｖ）圧力      ：１０トール
（４）ライン３１
（ｉ）流量：１ｍ３／ｍｉｎ
（５）ライン３２
（ｉ）汚染物トルエンの回収量：０．１６ｋｇ／ｈ
（６）冷却器３５
（ｉ）温度：２０℃
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、スチームを用いることなくガスに含まれる汚染物を迅速かつ効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】活性炭素繊維シートの１つの実施態様の説明図を示す。
【図２】活性炭素繊維シートの他の実施態様の説明図を示す。
【図３】各両側端部にテープ状電極を付設した活性炭素繊維シートのロール状巻成体の説明図を示す。
ａ：巻成体の形成説明図
ｂ：巻成体の構造説明図
【図４】単位吸着装置の１例についての説明図を示す。
【図５】本発明の方法を実施する場合のフローシートの１例を示す。
【符号の説明】
１０  活性炭素繊維シート
１２、１３  電極
１４  活性炭素繊維シートのロール状巻成体
１６、１７  リード線
３３  排気ポンプ
３５  冷却器
４１、４２、４１’、４２’  スイッチ
４３  電源
【図１】
2004148211.tif 000002
【図２】
2004148211.tif 000003
【図３】
2004148211.tif 000004
【図４】
2004148211.tif 000005
【図５】
2004148211.tif 000006