(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（１）〜（４）、
（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、
（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、
（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに
（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、
よりなる群から選ばれる、コプラナーＰＣＢ類の分解性評価用代替指標物質を使用することを特徴とするコプラナーＰＣＢ類の分解性評価方法。
【請求項２】
請求項１において、前記代替指標物質は、水分濃度１〜７０体積％の条件下で使用されることを特徴とするコプラナーＰＣＢ類の分解性評価方法。
【請求項３】
次の（１）〜（４）、
（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、
（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、
（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに
（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、
よりなる群から選ばれる、コプラナーＰＣＢ類の分解性評価用代替指標物質を使用することを特徴とするコプラナーＰＣＢ類分解触媒の活性評価方法。
【請求項４】
請求項３において、前記代替指標物質は、水分濃度１〜７０体積％の条件下で使用されることを特徴とするコプラナーＰＣＢ類分解触媒の活性評価方法。
【請求項５】
請求項３または４において、触媒が、バナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物を含む触媒活性成分を、少なくとも部分的に含有する触媒であることを特徴とするコプラナーＰＣＢ類分解触媒の活性評価方法。
【請求項６】
次の（１）〜（４）、
（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、
（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、
（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに
（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、
よりなる群から選ばれる、コプラナーＰＣＢ類の分解性評価用代替指標物質を使用することを特徴とする排ガス処理施設におけるコプラナーＰＣＢ類の分解性評価方法。
【請求項７】
請求項６において、前記代替指標物質は、水分濃度１〜７０体積％の条件下で使用されることを特徴とする排ガス処理施設におけるコプラナーＰＣＢ類の分解性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コプラナーＰＣＢ類の分解性評価用代替指標物質およびその利用に関し、より詳しくは、例えばごみ焼却施設などでの排ガス処理設備の設計や触媒塔の性能管理、さらには、触媒の選定や開発における活性評価において、コプラナーＰＣＢ類に代えて使用可能な指標物質に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平成１２年１月１５日からダイオキシン類としてポリクロロジベンゾパラジオキシン（以下、「ＰＣＤＤｓ」と記す）、ポリクロロジベンゾフラン（以下、「ＰＣＤＦｓ」と記す)に加え、新たにコプラナーＰＣＢ類（以下、「Ｃｏ−ＰＣＢｓ」と記す）も含まれる法規制が国内で施行された。ごみ焼却排ガス中の全ダイオキシン類毒性等量に占めるＣｏ−ＰＣＢｓの割合は一般に１０％以下と低いが、ＰＣＤＤｓ／ＤＦｓと比較するとＣｏ−ＰＣＢｓの分解特性はまだ十分に把握されていない。
【０００３】
ところで、従来、ごみ焼却施設の排ガス処理等における触媒塔サイジング用の反応解析データは、主にＪＩＳ  Ｋ０３１１のダイオキシン類定量方法の分析値によって行ってきた。しかし、この方法は微量ではあるがダイオキシン類を直接使用するため環境安全性の配慮が不可欠であるとともに、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）などの高性能機器を用いても、１ヶ月間程度の長い分析期間を必要とするものであった。
【０００４】
また、近年の改良されたごみ焼却システム（例えば、熱分解ガス化溶融プロセス）から発生する排ガス中でのダイオキシン類は、０．１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ３Ｎ程度の低濃度であるため、分解触媒塔で高度処理すると分解率がばらつき、触媒塔サイジングのための反応解析評価に支障が生じている事例もある。この原因としては、定量下限による分析誤差の伝播が挙げられ、その背景には極微量のダイオキシン類を測定する際の分析精度が潜在的な問題として存在していると考えられる。
【０００５】
以上のような分析技術上の問題と安全性に鑑み、触媒塔においてダイオキシン類と同様の分解挙動を示す物質をダイオキシン類の代替指標物質として使用することが検討されている。かかる代替指標物質としては、これまでモノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のクロロベンゼン類が検討されてきたが、これらの物質は、実際のごみ焼却炉からの排ガス（以下、「実排ガス」と記す）と同じ水分雰囲気下での分解性が、ダイオキシン類とかけ離れて低いという理由により、分解性の代替指標物質として不十分なものであった。
【０００６】
このような状況の下で、新たに法規制の対象となったＣｏ−ＰＣＢｓについては、分解性の代替指標物質は全く見出されていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えば、ごみ焼却施設などにおける排ガス処理用触媒塔のサイジングや触媒塔の日常的な性能管理、さらには触媒の選定や開発における活性評価等の目的で、Ｃｏ−ＰＣＢｓに代えて分解性を評価できる代替指標物質を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、次の（１）〜（４）：（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、よりなる群から選ばれる、Ｃｏ−ＰＣＢｓの分解性評価用代替指標物質である。
【０００９】
この発明によれば、Ｃｏ−ＰＣＢｓを直接使用せずに低毒性で環境への安全性も高い代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価することが可能になるため、ＰＣＢ類の中でも毒性の強いＣｏ−ＰＣＢｓを直接使用する場合に比べ、環境や取り扱い関係者への安全性を各段に高めることができる。しかも、排ガス中のダイオキシン類やＰＣＢ類を直接定量して行う従来の反応解析のように、高精度の機器を使用せずに汎用の測定機器で分析可能であり、分析期間も１日程度と従来（約１ヶ月）に比べ大幅に短縮化できるため、ごみ焼却施設などでの迅速かつ適正なモニタリングが可能になるとともに、施設の設計や触媒の研究開発などのスピードを大幅に向上させることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係るＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価用代替指標物質は、第１の態様において、前記代替指標物質は水分濃度１〜７０体積％の条件下で使用されることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、代替指標物質を水分濃度１〜７０体積％の条件下で使用することにより、水分を含む実排ガス中におけるＣｏ−ＰＣＢｓの分解率と同程度にまで代替指標物質の分解率を向上させることができる結果、測定誤差の影響を小さくできるとともに、より現実の実排ガスに近い水分存在下での分解性評価となるため、その信頼性も高いものとなる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様の代替指標物質を使用することを特徴とするＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価方法である。
【００１３】
この発明によれば、Ｃｏ−ＰＣＢｓを直接使用せずに低毒性で環境への安全性も高い代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価できるため、上記請求項１または２と同様の作用効果を有する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１の態様または第２の態様の代替指標物質を使用するＣｏ−ＰＣＢｓ分解触媒の活性評価方法である。
【００１５】
この発明によれば、Ｃｏ−ＰＣＢｓ分解触媒の選定や開発における分解活性の評価を行う際に、代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価することが可能になる。
【００１６】
本発明の第５の態様に係るＣｏ−ＰＣＢｓ分解触媒の活性評価方法は、第４の態様において、触媒が、バナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物を含む触媒活性成分を、少なくとも部分的に含有する触媒であることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、触媒活性成分としてバナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物を含む触媒を用いることにより、Ｃｏ−ＰＣＢｓを毒性等量（ＴＥＱ）ベースで十分に無害なレベルまで酸化分解できるとともに、Ｃｏ−ＰＣＢｓとの高い相関性をもって実濃度ベースで同程度に代替指標物質を分解できるため、精度よくＣｏ−ＰＣＢｓ分解触媒の活性評価を行うことが可能になる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１の態様または第２の態様の代替指標物質を使用することを特徴とする排ガス処理施設におけるＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価方法である。
【００１９】
この発明によれば、例えば、ごみ焼却施設などでの排ガス処理設備の設計や触媒塔の性能維持管理などの場面で、代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価し、モニタリングすることが可能になる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、次の（１）〜（４）：（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、よりなる群から選ばれるＣｏ−ＰＣＢｓ類の分解触媒活性評価用代替指標物質である。
【００２１】
この発明によれば、第４の態様に係る発明と同様に、Ｃｏ−ＰＣＢｓ分解触媒の選定や開発において、代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価することが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価用代替指標物質（以下、単に「指標物質」と記す）は、次の（１）〜（４）：（１）ベンゼンの誘導体であって、ベンゼン環に結合する含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、（２）ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフランおよびジベンゾジオキシンよりなる群から選ばれる芳香族化合物、（３）上記（２）の芳香族化合物から誘導される化合物であって、含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物、並びに（４）上記（１）および（３）において、さらにベンゼン環に結合するハロゲン原子および／または置換されていてもよいアルキル基を有する化合物、よりなる群から選ばれる。これらは既知化合物であるか、あるいは既知化合物から容易に誘導できる化合物である。
【００２３】
ここで、「含酸素置換基」とは、例えば、ヒドロキシル基、アルデヒド基（すなわち、カルボニル基を持つもの）、カルボキシル基またはそのエステル類から誘導される基のように、基内に酸素原子を含む官能基を意味する。また、「含窒素置換基」とは、例えばアミノ基等のように基内に窒素原子を含む官能基を意味する。さらに、「置換されていてもよいアルキル基」において、「置換されていてもよい」の語は、この基が無置換であるか、または基内にさらなる置換基を有することを意味し、そのような「さらなる置換基」としては、例えばハロゲン原子を挙げることができる。
【００２４】
本発明の指標物質としては、次の一般式（I）〜（V）、
【００２５】
【化１】
0004776770.tif 000002
［式中、Ｒは置換されていてもよいアルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示し、Ｙはヒドロキシル基、置換されていてもよいアルコキシ基、置換されていてもよいアミノ基、置換されていてもよいアルデヒド基（カルボニル基）またはカルボキシル基もしくはそのエステルから誘導される基を示すものであり、同一式内に複数のＲ、複数のＸまたは複数のＹが存在する場合には、それぞれ異なる内容を意味するものであってもよく、記号ｐ１〜ｐ９、ｑ１〜ｑ５およびｒ１〜ｒ９は、それぞれベンゼン環への置換数を表す数であって、各環の置換数を超えない範囲で、ｐ１、ｑ１およびｒ１はそれぞれ０から６まで、ｐ２〜ｐ５、ｑ２〜ｑ５およびｒ２〜ｒ５はそれぞれ０から５まで、ｐ６〜ｐ９およびｒ６〜ｒ９はそれぞれ０から４までの数を意味する。
ただし、式(I)のｑ１が１以上であるとき、ｒ１は１以上であるものとし、式(II)のｑ２またはｑ３が１以上であるとき、ｒ２またはｒ３のいずれか一方は１以上であるものとする］
で表される化合物群から選ばれる１種以上の化合物が好ましい。
【００２６】
式(I)〜式（V）中、「置換されていてもよいアルコキシ基」、「置換されていてもよいアミノ基」、「置換されていてもよいアルデヒド基」、「置換されていてもよいアルキル基」において、「置換されていてもよい」の語は、前記と同じ意味を有し、さらなる置換基としては、例えば、アルキル基やハロゲン原子を挙げることができる。
【００２７】
また、式(I)〜式（V）中、Ｒで示されるアルキル基や、Ｙで示される置換基がアルコキシ基である場合またはＹがアルキル基を有する場合には、当該アルキル基もしくはアルコキシ基の炭素数は１〜４程度が好ましい。
【００２８】
さらに、式(I)で表される化合物は、分子内に少なくとも一つ以上のＹを有すること［すなわち、式(I)中のｒ１が１以上である］がより好ましい。
【００２９】
本発明の指標物質の中で、特に好ましいものを例示すると、以下のとおりである。
【００３０】
ベンゼンの誘導体であってベンゼン環に結合する含酸素置換基を有する化合物としては、例えば、フェノール、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシン等のフェノール類；アニソール、エトキシベンゼン、ジメトキシベンゼン等アルコキシベンゼン類；酢酸フェニル等のフェノールのエステル類；安息香酸およびそのアルキルエステル類（例：安息香酸メチル）等を挙げることができる。
【００３１】
ベンゼンの誘導体であってベンゼン環に結合する含窒素置換基を有する化合物としては、例えば、アニリン、ｏ−,ｍ−またはｐ−ジアミノベンゼン等のアミノベンゼン類、ｏ−,ｍ−またはｐ−ヒドロキシアニリン等のヒドロキシアニリン類等を挙げることができる。
【００３２】
また、これらのベンゼン誘導体は、さらに、ベンゼン環に結合する原子または置換基として、例えば、ハロゲン原子（例；塩素原子、臭素原子、フッ素原子、ヨウ素原子）や、アルキル基（好ましくは、メチル基、エチル基等の炭素数１〜４のアルキル基）を有していてもよく、そのような化合物の具体例としては、ｏ−,ｍ−またはｐ−クロロフェノール、２,３−ジクロロフェノール、２,４,６−トリクロロフェノールその他のクロロフェノール類、ｏ−,ｍ−またはｐ−ブロモフェノール等のブロモフェノール類、ｏ−,ｍ−またはｐ−フルオロフェノール等のフルオロフェノール類、ｏ−,ｍ−またはｐ−ヨードフェノール等のヨードフェノール類等を含むハロフェノール類；ｏ−,ｍ−またはｐ−クロロアニソール等のハロアニソール類、ｏ−,ｍ−またはｐ−クロロ安息香酸等のハロ安息香酸類およびそのアルキルエステル類；ｏ−,ｍ−またはｐ−クロロ酢酸フェニル等のハロフェノールのエステル類、ｏ−,ｍ−またはｐ−クロロアニリン等のハロアミノベンゼン類、ｏ−,ｍ−またはｐ−クレゾール、キシレノール、カルバクロール等のアルキルフェノール類などを挙げることができる。
【００３３】
また、特に好ましい化合物として、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、ジベンゾジオキシン等の芳香族化合物のほか、これらの芳香族化合物から誘導される化合物であって、前記ベンゼン誘導体の場合と同様の含酸素置換基および／または含窒素置換基を有する化合物や、さらに前記ベンゼン誘導体の場合と同様のハロゲン原子やアルキル基を有する化合物を挙げることができる。
【００３４】
また、指標物質は排ガス中の存在量が多いもの、または揮発性の高いもの程、ガスクロマトグラフ等による分析が容易であるため好ましいと言える。一般に、低い分子量の化合物の方が排ガス中に多く存在する傾向があり、揮発性も高いため、指標物質の分子量としては３５０以下、特に９３〜２００程度のものが好ましい。このような観点から、上記物質の中でも、ｏ−クロロフェノール、ビフェニル、ジベンゾ−ｐ−ジオキシン、ジベンゾフラン、ジフェニルエーテル、アニリン、アニソール、エトキシベンゼン、酢酸フェニル、安息香酸メチルが指標物質として最も望ましい。
【００３５】
本発明の指標物質は、Ｃｏ−ＰＣＢｓ用分解触媒の種類を問わず分解性の代替指標として利用可能であり、従って、本発明の指標物質は、Ｃｏ−ＰＣＢｓ用分解触媒の触媒活性評価用代替指標物質としても有利に利用できる。
【００３６】
本発明の指標物質との組み合わせにおいて好ましいＣｏ−ＰＣＢｓ用分解触媒としては、バナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物（これらの複合酸化物も含む）を含む触媒活性成分を少なくとも部分的に含有する触媒や、クロム酸化物、コバルト酸化物、鉄酸化物、銅酸化物またはマンガン酸化物のいずれか一つ以上（これらの複合酸化物も含む）を含む触媒活性成分を少なくとも部分的に含有する触媒を例示することができる。これらの触媒を用いると、Ｃｏ−ＰＣＢｓを毒性等量（ＴＥＱ）ベースで無害なレベルまで十分に酸化分解できるとともに、Ｃｏ−ＰＣＢｓとの高い相関性の下、実濃度ベースで同程度に代替指標物質を分解できるため、精度よくＣｏ−ＰＣＢｓ分解性評価や触媒の活性評価を行うことが可能になる。
【００３７】
また、触媒は、前記触媒活性成分に加えてチタン酸化物を混合するか、あるいはチタン酸化物に前記触媒活性成分を担持させたものが好ましい。ここで、チタン酸化物としては、例えば、アナタース型、ルチル型などの二酸化チタン等が挙げられる。このチタン酸化物は、主に触媒担体として、触媒の細孔・比表面積確保などの構造維持に関与し、触媒活性成分の触媒表面における分散を助ける役割を担うものである。
【００３８】
上記触媒の中でも、Ｃｏ−ＰＣＢｓおよび代替指標物質に対する分解性の高さの観点から、バナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物を含む触媒活性成分を少なくとも部分的に含有する触媒がより好ましい。ここで、バナジウム酸化物としては、五酸化二バナジウム、二酸化バナジウム、三酸化二バナジウム等が、また、タングステン酸化物としては、三酸化タングステン等が、それぞれ例示される。
【００３９】
より具体的には、触媒中に、酸化バナジウムを触媒全重量の０．０１〜３０重量％、好ましくは１〜５重量％含むもの、および／または、酸化タングステンを触媒全重量の０．０１〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％含むもの、が望ましい。
【００４０】
また、触媒の特性としては、例えば、比表面積が３０ｍ２／ｇ以上、好ましくは４５ｍ２／ｇ以上、さらに好ましくは８０ｍ２／ｇ以上であることや、例えば、細孔容積が少なくとも０．２ｃｍ３／ｇ以上、好ましくは０．３ｃｍ３／ｇ以上であること、が挙げられる。なお、比表面積や細孔容積の上限は、製造上可能な範囲で設定することができるが、比表面積の上限としては、１０００ｍ２／ｇ程度、細孔容積の上限としては、０．６ｃｍ３／ｇ程度とすることが好ましい。
【００４１】
触媒の外形状については特に制限はなく、例えば、粒状、円柱状、円筒状などの触媒粒の充填層や、ハニカム状円柱／角柱成形品等が用いられる。
【００４２】
本発明の指標物質を使用してＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価する際の好ましい条件は、以下のとおりである。
【００４３】
本発明の指標物質によるＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価は、排ガス中に１〜７０体積％、より好ましくは５〜５０体積％の水分が存在する条件で、高精度の分解性評価が期待できる。その理由として、後記実施例に示されるとおり、本発明の指標物質は水分の存在下でＣｏ−ＰＣＢｓと同程度にまで分解率が向上する性質を持っているため、分解率の絶対値が大きくなることにより、測定誤差の影響を小さくできるためである。また、ごみ焼却炉等から排出される実排ガス中には、５〜５０体積％程度の水分が含まれているのが通常であるため、実排ガス中のＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を代替する場合も、同程度の水分存在下で実施できることは大きな長所となる。
【００４４】
本発明の指標物質を使用する際の酸素濃度としては、１〜５０体積％程度が好ましく、５〜１５体積％程度であればより好ましい。その理由としては、接触酸化分解には酸素の供給が必要であること、および、一般にごみ焼却炉から発生する実排ガス中の酸素濃度が約５〜１０体積％程度であることから、実排ガスと同様な雰囲気での触媒活性を評価するためには、指標物質を使用する際の酸素濃度を実排ガス中の酸素濃度に近づけたほうが良いからである。
【００４５】
本発明の指標物質を使用した分解性評価は、Ｃｏ−ＰＣＢｓやダイオキシン類の分解処理と同様の条件で行うことができ、例えば、温度は、１００〜４１０℃程度、好ましくは１４０〜２６０℃；空間速度（ＳＶ）は、４００〜１００，０００／ｈｒ程度、好ましくは、８００〜５，０００／ｈｒ程度で実施できる。
【００４６】
本発明指標物質の測定は、汎用のＧＣ−ＦＩＤ、ＧＣ−ＭＳ等の機器によって行うことができる。好適な指標物質の濃度範囲は、測定に用いる定量法によって異なるので、一般にその下限は、分解試験後の残存量が該定量法の定量下限値以上に相当するように設定すればよい。
【００４７】
本発明の指標物質によってＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価する場合には、例えば対象が実排ガスであれば、触媒塔の入口と出口において排ガスを採取し、そこに含まれる指標物質の濃度を測定して、当該物質の分解率とＣｏ−ＰＣＢｓの分解率との相関関係に基づき、Ｃｏ−ＰＣＢｓの分解率を算出すればよい。この場合、もともと排ガス中に存在する指標物質を測定してもよいが、排ガス中に存在しない指標物質を一定濃度になるように添加して測定を行うことも可能である。
【００４８】
同様に、本発明の指標物質によってＣｏ−ＰＣＢｓ分解用触媒の活性評価を行う場合には、例えば触媒試験装置において一定濃度の指標物質含むガス等を処理し、処理前後の指標物質の濃度を測定して、当該物質の分解率とＣｏ−ＰＣＢｓの分解率との相関関係に基づき、触媒の分解活性を評価すればよい。
【００４９】
本発明のＣｏ−ＰＣＢｓの分解性評価方法を適用可能な一例として、ごみ焼却施設の概略を図３に示す。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれにより何ら制約されるものではない。
実施例１
（１）実排ガス測定：
ごみ焼却施設の実排ガスの一部を、集じん設備出口で分岐し、触媒塔に導いて各ＳＶ位置のガスを採取した。実験条件は処理ガス量７４０ｍ３Ｎ／ｈ、温度２００℃、ＳＶ１６００〜６４００ｈｒ−１、ＮＨ３／ＮＯ比は０．７であり、実排ガスの他の組成は、Ｏ２；６体積％、ＣＯ２；６体積％、Ｎ２；５７体積％、水分；３０体積％であった。Ｃｏ−ＰＣＢｓの分析はＪＩＳ  Ｋ０３１１により実施した。触媒としては、以下のものを使用した。
＜Ｖ−Ｗ／Ｔｉ系触媒＞
活性成分組成：五酸化バナジウム  ４％、三酸化タングステン  １４％
担体：酸化チタン
形状：四角目格子状ハニカム型
外寸法：１５０ｍｍ□×５２０ｍｍ
（２）指標物質による分解特性把握および分解機構検討：
Ｃｏ−ＰＣＢｓの代替指標物質候補として選定したビフェニル（ＢＰ）、ジベンゾフラン（ＤＢＦ）、ｏ−クロロフェノール（ｏ−ＣＰ）およびジフェニルエーテル（ＤＰＥ）の分解特性を水分雰囲気の有無の影響と併せて試験評価した。比較例として、モノクロロベンゼン（ＭＣＢ）、ｍ−ジクロロベンゼン（ｍ−ＤＣＢ）についても同様の試験を実施した。
【００５１】
試験は固定床の小型流通式触媒試験装置（触媒量１５〜３０ｃｃ）で行った。触媒は実ガス試験と同じ組成のハニカム型触媒を用い、標準条件としてＳＶ３０００ｈｒ−１、反応温度は２００℃、ガス組成は指標物質濃度３００ｐｐｍ、ＮＯ１００ｐｐｍ、ＮＨ３１００ｐｐｍ、酸素１０体積％、窒素（バランス）とし、水分濃度は０体積％または３５体積％に設定した。指標物質の採取は、溶剤捕集法を用い、定量分析はＧＣ−ＦＩＤで行った。
（３）結果：
水分０体積％および３５体積％雰囲気中におけるＭＣＢ、ｍ−ＤＣＢ、ＢＰ、ＤＢＦ、ｏ−ＣＰ、ＤＰＥの分解性とＣｏ−ＰＣＢｓの分解性の比較を図１に示す。Ｃｏ−ＰＣＢｓにおいては、毒性等量（ＴＥＱ）および実測濃度の分解率を表記した。
【００５２】
図１より、ＢＰの水分の有無による分解特性は、ｍ−ＤＣＢ、ＭＣＢとは対照的な挙動を示し、０体積％水分雰囲気中の分解率５０％よりも、３５体積％水分雰囲気中での分解率が８５％と、水分雰囲気下の方が高い分解性を示した。また、ｏ−ＣＰ、ＤＰＥおよびＤＢＦについても、同様に水分３５体積％条件での分解率の方が高かった。すなわち、水分３５体積％相当雰囲気条件では、ＭＣＢ、ｍ−ＤＣＢらのクロロベンゼン類よりも、ＢＰあるいはｏ−ＣＰ、ＤＰＥ、ＤＢＦの方が、Ｃｏ−ＰＣＢｓ毒性等量の分解率の絶対値に近い値を示すことが明らかになった。ごみ焼却炉の実排ガスが数十体積％の水分を含んでいることを考慮すると、Ｃｏ−ＰＣＢｓ毒性等量の分解挙動により近い代替指標物質として、ＭＣＢ、ｍ−ＤＣＢ等のクロロベンゼン類よりも、本発明の代替指標物質に属するＢＰあるいはｏ−ＣＰ、ＤＰＥ、ＤＢＦ等の含酸素芳香族化合物が適当であることが示された。
【００５３】
図２に、実ガス試験によるＣｏ−ＰＣＢｓの塩素価数別の分解率（実濃度ベース）を示す。ここでは、７価のＣｏ−ＰＣＢｓが最も高く（約１００％）、５価のＣｏ−ＰＣＢｓが最も低い分解率（約３９％）を示し、約６０％の開きがあった。また同図には、毒性が最も高い３３’４４’５−Ｐ５ＣＢの実濃度ベ−スでの分解率と全Ｃｏ−ＰＣＢｓのＴＥＱベ−スでの分解率も併記した。３３’４４’５−Ｐ５ＣＢは５価のＣｏ−ＰＣＢであるにもかかわらず、分解率は著しく高かった。一般に、ＰＣＤＤｓ／ＤＦｓの場合は、塩素価数が大きいほど分解されやすい傾向にあるが、Ｃｏ−ＰＣＢｓの場合は塩素価数の大小による特定の傾向は見られなかった。図２には、５価のＣｏ−ＰＣＢｓ全体の分解率と３３'４４'５−Ｐ５ＣＢの分解率が示されているが、同じ価数の中でも異性体毎に分解率は大きく異なることがわかる。
【００５４】
また、図１でＣｏ−ＰＣＢｓの実濃度ベ−スの分解率が６０．９％と低いにもかかわらず、ＴＥＱベ−スでの分解率が９９．５％と高い理由は、図２に示されるように、他のＣｏ−ＰＣＢｓの各化学種に比べて毒性等価係数（ＴＥＦ）が特に高く、従ってＴＥＱベ−スの分解率を支配している３３'４４'５−Ｐ５ＣＢの分解率が著しく高いためであると考えられる。
【００５５】
このように、本発明の代替指標物質（本実施例においては、ＢＰ、あるいはｏ−ＣＰ、ＤＰＥ、ＤＢＦ）は、Ｃｏ−ＰＣＢｓ毒性等量の分解率に近似した分解性を示すことから、Ｃｏ−ＰＣＢｓの分解性代替指標として有用であり、特に環境への安全確保を第一とするごみ焼却施設等におけるＣｏ−ＰＣＢｓの分解性代替指標としての実用性にも優れたものである。しかも、Ｃｏ−ＰＣＢｓの各化学種の中でも、特に毒性が最も高い３３'４４'５−Ｐ５ＣＢの分解性を評価する指標として最適であると言える。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｃｏ−ＰＣＢｓを直接使用せずに低毒性で環境への安全性も高い代替指標物質によりＣｏ−ＰＣＢｓの分解性を評価することが可能になるため、ＰＣＢ類の中でも毒性の強いＣｏ−ＰＣＢｓを直接使用する場合に比べ、環境や取り扱い関係者への安全性を各段に高めることができる。しかも、従来のダイオキシン類を用いた反応解析のように、高精度の機器を使用せずに汎用の測定機器で分析可能であり、分析期間も１日程度と従来（約１ヶ月）に比べ大幅に短縮化できるため、例えば、ごみ焼却施設などでの排ガス処理設備の性能維持管理などの場面で迅速かつ適正なモニタリングが可能になるとともに、施設の設計や触媒の選定・研究開発などのスピードを大幅に向上させることができるので、利用価値が非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｃｏ−ＰＣＢｓおよび代替指標物質の分解性を示すグラフ図。
【図２】Ｃｏ−ＰＣＢｓの各化学種の分解性を示すグラフ図。
【図３】ごみ焼却施設の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１  ごみ焼却施設
２  廃熱ボイラー
３  水冷減温塔
４  集じん設備
５  触媒反応塔
６  送風機
７  排気塔
Ａ  触媒塔入口のガス採取位置
Ｂ  触媒塔出口のガス採取位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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