(57)【要約】【課題】全体を小形化することができる有害物質の除去装置を得ることを目的とする。【解決手段】吸着塔１は、気体中の有害物質及び水分を吸着する吸着剤２と、吸着剤２が収納された収納容器３とを有している。収納容器２３の外表面には、吸着剤２の再生時に吸着剤２から有害物質及び水分を脱離させるための吸着塔ヒータ９が設けられている。収納容器３には、減圧容器２３が処理排出管１０を介して連結されている。吸着剤２から脱離された水分は、減圧容器２３内で結露され、有害物質の水溶液が生成される。有害物質の水溶液は、水溶液抽出管１６を通じて取り出される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質除去処理の対象となる気体中に含まれる有害物質及び水分を吸着する吸着剤を有し、上記気体から上記有害物質を吸着除去する除去装置本体、
上記吸着剤を加熱して上記有害物質及び上記水分を上記吸着剤から脱離させることにより上記吸着剤を再生する加熱装置、及び
上記吸着剤から脱離された上記水分を液化し、上記有害物質の水溶液を生成する水溶液生成装置
を備えていることを特徴とする有害物質の除去装置。
【請求項２】
上記水溶液生成装置は、上記吸着剤からそれぞれ脱離された上記有害物質及び上記水分が収容される減圧容器を有しており、
上記水分は、減圧された上記減圧容器内で結露されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の有害物質の除去装置。
【請求項３】
上記減圧容器の下部には、上記吸着剤から脱離された上記水分を結露させる冷却装置が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の有害物質の除去装置。
【請求項４】
上記減圧容器には、上記有害物質を溶解させるための水を上記減圧容器内へ補助的に供給する給水装置が接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の有害物質の除去装置。
【請求項５】
上記有害物質の水溶液を気化する気化装置、及び
上記気化装置により得られた気体中の上記有害物質を熱プラズマにより無害化する熱プラズマ分解装置
をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の有害物質の除去装置。
【請求項６】
希ガス及び還元ガスの少なくともいずれか一方により上記有害物質の水溶液を霧状体とする噴霧器、及び
上記霧状体中の上記有害物質を熱プラズマにより分解する熱プラズマ分解装置
をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の有害物質の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば窒素酸化物、硫黄酸化物及びアンモニア等の有害物質が含まれる気体中から有害物質を除去する有害物質の除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、窒素酸化物を含んだトンネル排ガスを清浄化するための方法として、窒素酸化物を吸着する吸着剤にトンネル排ガスを通す方法が知られている。この方法では、吸着剤による窒素酸化物の吸着能力を向上させるために、トンネル排ガスは除湿されてから吸着塔内へ送られる。また、吸着剤に吸着された窒素酸化物は、吸着剤の再生時に真空ポンプにより吸着剤から脱離される。脱離された窒素酸化物は、燃料（還元剤）及び空気が混合された後に、燃焼器内で燃焼されて分解無害化される。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３１７７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の窒素酸化物の除去装置では、除湿のための除湿器、及び燃料を貯蔵するタンク等が用いられているので、除湿器及び燃料貯蔵タンク等の設置スペースが必要になり装置全体が大形化してしまう。
【０００５】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、全体を小形化することができる有害物質の除去装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る有害物質の除去装置は、有害物質除去処理の対象となる気体中に含まれる有害物質及び水分を吸着する吸着剤を有し、気体から有害物質を吸着除去する除去装置本体、吸着剤を加熱して有害物質及び水分を吸着剤から脱離させることにより吸着剤を再生する加熱装置、及び吸着剤から脱離された水分を液化し、有害物質の水溶液を生成する水溶液生成装置を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る有害物質の除去装置では、有害物質及び水分が吸着された吸着剤の再生時に、吸着剤から有害物質及び水分を加熱装置により脱離させ、水溶液生成装置により、脱離された水分が液化されて有害物質の水溶液が生成されるようになっているので、従来必要であった除湿器及び燃料貯蔵タンク等を不要とすることができ、装置を簡略化することができる。これにより、装置全体を小形化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
実施の形態１による有害物質の除去装置は、例えば自動車、発電所、焼却炉等から排出される窒素酸化物ＮＯｘ（例えばＮＯ、ＮＯ２等）、硫黄酸化物（例えばＳＯ２等）及びアンモニア等の有害物質を気体中から除去して気体を清浄化するものである。また、実施の形態１の除去装置によって清浄化される気体、即ち有害物質除去処理の対象となる気体（以下、「対象ガス」という）は、例えば家屋、ビルディング、駐車場、地下駐車場、トンネル及び工場等に存在する空気である。
【０００９】
図１は、この発明の実施の形態１による有害物質の除去装置を示す説明図である。図において、除去装置本体である吸着塔１は、ステンレス鋼製の収納容器３と、収納容器３内に収納された吸着剤２とを有している。吸着剤２は、対象ガスに含まれる水分及び有害物質を吸着するようになっている。ここでは、吸着剤２はゼオライトである。ゼオライトの結晶構造は、フォージャサイト型（Ｙ型）となっている。ゼオライトの結晶構造中の細孔径は７．４Å以上となっている。また、ゼオライトの組成物質であるＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３との比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比）は、１０〜３０の範囲内となっている。
【００１０】
収納容器３には、対象ガスを収納容器３内へ導くガス供給管４が接続されている。また、収納容器３には、収納容器３内の対象ガスを外部へ導くガス放出管５が接続されている。ガス放出管５には、ブロワ６が設けられている。対象ガスは、ブロワ６の作動により、ガス供給管４を通じて収納容器３内へ送られ、吸着剤２を通過した後に収納容器３内からガス放出管５を通じて外部へ放出される。対象ガス中の水分及び有害物質は、吸着剤２を通過する際に吸着剤２に吸着される。なお、ガス供給管４には、対象ガスの収納容器３内への供給経路を開閉する供給開閉バルブ７が設けられている。また、ガス放出管５の収納容器３とブロワ６との間の部分には、対象ガスの放出経路を開閉する放出開閉バルブ８が設けられている。
【００１１】
収納容器３の外表面には、通電により発熱する加熱装置である吸着塔ヒータ９が設けられている。水分及び有害物質は、吸着塔ヒータ９の吸着剤２への加熱により吸着剤２から脱離される。即ち、水分及び有害物質が吸着された吸着剤２は、吸着塔ヒータ９の加熱により再生される。
【００１２】
収納容器３には、吸着剤２から脱離された水分及び有害物質が含まれる気体（以下、「再生時対象ガス」という）を収納容器３内から取り出すためのステンレス鋼製の処理排出管１０が接続されている。再生時対象ガスは、処理排出管１０に設けられた排気装置１１の作動により収納容器３内から処理排出管１０内へ送られる。処理排出管１０は、下方へ突出してＵ字状に曲げられた曲管部１２を有している。曲管部１２は、収納容器３と排気装置１１との間に設けられている。
【００１３】
曲管部１２には、曲管部１２を冷却する冷却装置１３が設けられている。再生時対象ガス中の水分は、冷却装置１３の冷却により曲管部１２内で結露（液化）される。再生時対象ガス中の有害物質は結露により生じた水に溶解し、有害物質の水溶液が曲管部１２内に生成される。なお、処理排出管１０の曲管部１２と収納容器３との間の部分には、再生時対象ガスの移送経路を開閉する移送開閉バルブ１４が設けられている。また、実施の形態１における水溶液生成装置は、曲管部１２と冷却装置１３とを有している。
【００１４】
処理排出管１０の収納容器３から冷却装置１３までの部分には、再生時対象ガス中の水分の結露を防止するためのパイプヒータ１５が設けられている。また、曲管部１２には、有害物質の水溶液を取り出すための水溶液抽出管１６が接続されている。水溶液抽出管１６には、有害物質の水溶液の抽出経路を開閉する抽出開閉バルブ１７が設けられている。
【００１５】
次に、動作について説明する。
対象ガスの通常の浄化処理時には、供給開閉バルブ７及び放出開閉バルブ８が開状態にされ、移送開閉バルブ１４及び抽出開閉バルブ１７が閉状態にされる。この状態でブロワ６を作動させると、対象ガスは、ガス供給管４を通じて収納容器３内へ送られ吸着剤２に通される。このとき、対象ガス中に含まれる水分及び有害物質は吸着剤２に吸着される。吸着剤２を通過した対象ガスは、ガス放出管５を通じて外部へ放出される。
【００１６】
吸着剤２に水分及び有害物質が多量に吸着し、吸着剤２の吸着能力が低下してくると、吸着剤２を再生させるための再生処理を行う。
吸着剤２の再生処理時には、まず、供給開閉バルブ７、放出開閉バルブ８及び抽出開閉バルブ１７を閉状態にし、移送開閉バルブ１４を開状態にする。次に、排気装置１１を作動させ、吸着塔ヒータ９により８０〜１３０℃の温度範囲内まで吸着剤２を加熱する。この後、０．５〜６時間程度、吸着剤２の温度を８０〜１３０℃の範囲内に維持しておく。これにより、吸着剤２に吸着された水分の一部が吸着剤２から脱離され、処理排出管１０を通じて外部へ排出される（第１脱離工程）。
【００１７】
第１脱離工程後、吸着塔ヒータ９により吸着剤２をさらに加熱し、吸着剤２の温度を１３０〜５００℃の温度範囲内まで上昇させる。このとき、冷却装置１３も作動させる。この後、０．５〜６時間程度、吸着剤２の温度を１３０〜５００℃の範囲内に維持しておく。また、処理排出管１０内の収納容器３から曲管部１２までの部分も、パイプヒータ１５により１００〜５５０℃の範囲内の温度に維持しておく。これにより、吸着剤２に吸着されている残りの水分及び有害物質が吸着剤２から脱離され、吸着剤２は再生される（第２脱離工程）。
【００１８】
第２脱離工程では、吸着剤２から脱離された水分及び有害物質を含む気体が排気装置１１の動力により再生時対象ガスとして収納容器３内から処理排出管１０内へ送られる。再生時対象ガス中の水分は、冷却装置１３により冷却された曲管部１２を再生時対象ガスが通過する際に、結露（液化）される。このとき、再生時対象ガス中の有害物質は、結露により生じた水に溶解される。これにより、曲管部１２内には、有害物質の水溶液が生成される。曲管部１２内で生成された有害物質の水溶液は曲管部１２内の下部に溜まる。有害物質及び水分が有害物質の水溶液として除去された後の再生時対象ガスは、排気装置１１の動力により処理排出管１０を通じて外部へ排出される。
【００１９】
第２脱離工程後、抽出開閉バルブ１７を開状態にして、曲管部１２内の下部に溜まった有害物質の水溶液を取り出し、吸着剤２の再生処理は完了する。
この後、移送開閉バルブ１４及び抽出開閉バルブ１７を閉状態に、供給開閉バルブ７及び放出開閉バルブ８を開状態にし、排気装置１１及び冷却装置１３の作動、吸着塔ヒータ９及びパイプヒータ１５への通電をそれぞれ停止することにより、通常の対象ガスの浄化処理が可能になる。
【００２０】
このような構成の有害物質の除去装置では、対象ガスの有害物質及び水分が吸着剤２に吸着され、吸着剤２の再生処理時に、吸着剤２から脱離された水分が液化されて有害物質の水溶液が生成されるようになっているので、従来必要であった除湿器及び燃料貯蔵タンク等を不要とすることができ、装置を簡略化することができる。これにより、装置全体を小形化することができる。また、対象ガス中の有害物質を水溶液として取り出すことができるので、取り出された有害物質の取り扱いを容易にすることができる。
【００２１】
また、対象ガス中の有害物質が窒素酸化物ＮＯｘである場合には、曲管部１２内に硝酸水溶液が生成されるので、硝酸水溶液を資源として有効に活用することができる。また、有害物質が硫黄酸化物である場合にも硫酸水溶液が曲管部１２内に生成されるので、硫酸水溶液を有効活用することができる。
【００２２】
また、第２脱離工程時に処理排出管１０内の収納容器３から曲管部１２までの部分がパイプヒータ１５により１００〜５５０℃の範囲内の温度に維持されているので、再生時対象ガス中の水分が途中で結露することなく、またステンレス鋼製の処理排出管１０の触媒作用による有害物質の不要な分解を防止して、再生時対象ガスが水溶性のＮＯ２ガス、亜硝酸ガス及び硝酸ガス等を含んだ状態のままで、再生時対象ガスを曲管部１２に到達させることができ、曲管部１２内で結露された水に有害物質を効率良く溶解させることができる。
【００２３】
なお、上記の例では、曲管部１２はステンレス鋼製であるが、例えば硝酸水溶液あるいは硫酸水溶液等である有害物質の水溶液によって曲管部１２が浸食されないように、曲管部１２をガラスあるいはフッ素樹脂で作製してもよい。また、金属製の曲管部１２の内面にガラスあるいはフッ素樹脂をライニング処理（被覆）してもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２による有害物質の除去装置を示す説明図である。図において、収納容器３には、処理排出管２１が接続されている。処理排出管２１には、真空ポンプ２２が設けられている。処理排出管２１の収納容器３と真空ポンプ２２との間の部分には、ステンレス鋼製の減圧容器２３が接続されている。収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力は、真空ポンプ２２の作動により減圧される。なお、処理排出管２１の収納容器３と減圧容器２３との間の部分には、収納容器３内の気体の移送経路を開閉する移送開閉バルブ２４が設けられている。また、処理排出管２１の減圧容器２３と真空ポンプ２２との間の部分には、収納容器３側及び減圧容器２３側から真空ポンプ２２側への気体の移送経路を開閉する排出開閉バルブ２５が設けられている。
【００２５】
処理排出管２１の収納容器３から減圧容器２３までの部分には、再生時対象ガス中の水分の結露を防止するためのパイプヒータ２６が設けられている。減圧容器２３の外表面は、減圧容器２３内の温度が室温になるように露出されている。減圧容器２３内では、再生時対象ガス中の水分が結露され、有害物質の水溶液が生成される。減圧容器２３の下部には、有害物質の水溶液を抽出するための水溶液抽出管１６が接続されている。水溶液抽出管１６には、有害物質の水溶液の抽出経路を開閉する抽出開閉バルブ１７が設けられている。なお、実施の形態２における水溶液生成装置は、減圧容器２３を有している。また、他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２６】
次に、動作について説明する。
吸着剤２の再生処理時には、まず、供給開閉バルブ７、放出開閉バルブ８及び抽出開閉バルブ１７を閉状態にし、移送開閉バルブ２４及び排出開閉バルブ２５を開状態にする。次に、真空ポンプ２２を作動させ、吸着塔ヒータ９により８０〜１３０℃の温度範囲内まで吸着剤２を加熱し、実施の形態１と同様にして吸着剤２に吸着された水分の一部を外部へ排出する。このとき、処理排出管２１内の温度をパイプヒータ２６により１００〜５５０℃の範囲内に維持する。また、収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力を真空ポンプ２２により減圧する。収納容器３内の圧力は、１Ｔｏｒｒ（約１３３Ｐａ）よりも低くすると水分だけでなく有害物質（窒素酸化物ＮＯｘ）も吸着剤２から脱離されて外部へ排出される虞があるので、１〜２５０Ｔｏｒｒ（約１３３〜約２３２５０Ｐａ）の範囲内に維持しておく（第１脱離工程）。
【００２７】
次に、収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力が１〜２５０Ｔｏｒｒの範囲内に維持されている状態で排出開閉バルブ２５を閉状態にする。この後、吸着塔ヒータ９により吸着剤２の温度が１３０〜５００℃の温度範囲内になるまでさらに加熱する。吸着剤２の温度は、１３０〜５００℃の範囲内で６〜１２時間維持される。この加熱により、吸着剤２に吸着されている残りの水分及び有害物質が吸着剤２から脱離され吸着剤２は再生される（第２脱離工程）。
【００２８】
第２脱離工程では、吸着剤２から脱離された水分及び有害物質を含む気体が収納容器３内だけでなく減圧容器２３側へも再生時対象ガスとして拡散される。減圧容器２３内では、再生時対象ガス中の水分が結露（液化）され、有害物質の水溶液が生成される。
【００２９】
第２脱離工程後、吸着剤２の加熱を停止し、供給開閉バルブ７を開状態にして収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力を常圧に戻す。そして、抽出開閉バルブ１７を開状態にすることにより減圧容器２３内の下部に溜まった有害物質の水溶液を取り出す。このようにして、吸着剤２の再生処理は完了する。
この後、移送開閉バルブ２４、排出開閉バルブ２５及び抽出開閉バルブ１７を閉状態に、供給開閉バルブ７及び放出開閉バルブ８を開状態にし、吸着塔ヒータ９及びパイプヒータ２６への通電を停止してブロワ６を作動させることにより、通常の対象ガスの浄化処理が可能になる。
【００３０】
このように構成された有害物質の除去装置では、再生時対象ガス中の水分が、減圧された減圧容器２３内で結露されるので、有害物質の水への溶解を妨げる再生時対象ガス中の分子の数が少なくなり、結露された水に有害物質を容易に溶解させることができる。このように、減圧された減圧容器２３内で有害物質を拡散させることにより、再生時対象ガス中の有害物質の濃度を数〜数十％にまで高くすることができ、減圧容器２３内に生成される有害物質の水溶液中の有害物質の濃度を高くすることができる。
【００３１】
また、有害物質の水溶液を減圧容器２３内で生成させる際に、有害物質は真空ポンプ２２に接触しないので、真空ポンプ２２の有害物質による浸食を防止することができる。さらに、有害物質の水溶液の生成の際に、真空ポンプ２２により有害物質を誤って外部へ排出させることを防止することができる。
【００３２】
ここで、この発明の実施の形態２による有害物質の除去装置を用いた実験例について説明する。図３は、この発明の実施の形態２による実験に用いられた有害物質の除去装置を示す要部断面図である。図において、収納容器３内には、複数粒のフォージャサイト型の疎水性ゼオライトが吸着剤２として支持体２７（フィルター）により支持されている。支持体２７は、対象ガスが通過可能になっている。疎水性ゼオライトのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比は１４である。また、各粒の疎水性ゼオライトは、粘土バインダにより直径が１．６ｍｍの円柱状に成形されている。
【００３３】
この実験例では、ＮＯ２ガスを模擬的な有害物質とし、ＮＯ２ガスの濃度が７ｐｐｍで相対湿度が７０％程度である空気を模擬的な対象ガスとしている。
実験は、以下のようにして行った。まず、供給開閉バルブ７及び放出開閉バルブ８を開状態にし、移送開閉バルブ２４、排出開閉バルブ２５及び抽出開閉バルブ１７を閉状態にした状態で、ブロワ６を作動させ、収納容器３内へ対象ガスを送った。この結果、吸着剤２には、対象ガスに含まれる約４４ｇのＮＯ２ガス及び約６６０ｇの水分が吸着していた。
【００３４】
この後、供給開閉バルブ７、放出開閉バルブ８及び抽出開閉バルブ１７を閉状態に、移送開閉バルブ２４及び排出開閉バルブ２５を開状態にし、真空ポンプ２２を作動させて収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力を３０Ｔｏｒｒ（約３９９０Ｐａ）まで減圧した。次に、吸着剤２の温度が１３０℃程度になるまで吸着剤２を吸着塔ヒータ９により加熱し、吸着剤２の温度が１３０℃程度である状態を６時間持続させた。これにより、吸着剤２に吸着された水分の一部が脱離された（第１脱離工程）。
【００３５】
この後、収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力を３０Ｔｏｒｒ程度に維持したまま排出開閉バルブ２５を閉状態にし、吸着剤２の温度を吸着塔ヒータ９により４５０℃程度にまで上昇させた。４５０℃程度の温度を７時間維持したところ、収納容器３内及び減圧容器２３内の圧力が８０Ｔｏｒｒ（約１０６４０Ｐａ）にまで上昇した。この圧力上昇は、水分及びＮＯ２ガスの吸着剤２からの脱離により再生時対象ガスが発生したことによるものである。このとき、減圧容器２３内の下部の温度は、常温とほぼ同一の２５℃程度であった。この温度は、再生時対象ガス中の水分が結露可能な温度である。
【００３６】
この後、吸着剤２への加熱を停止し、吸着剤２を８時間自然冷却（放置）した。この間に、減圧容器２３内では、結露された水にＮＯ２ガスが溶解されて硝酸水溶液が生成される。８時間の放置後、供給開閉バルブ７を開状態にすることにより収納容器３内及び減圧容器２３内を常圧にした。この後、抽出開閉バルブ１７を開状態にして、減圧容器２３内で生成された硝酸水溶液を取り出した。
【００３７】
取り出された硝酸水溶液の量は３４０ｃｃであった。また、硝酸水溶液中の硝酸濃度は６．５％であった。取り出された硝酸水溶液中の硝酸をＮＯ２ガスに換算すると約２２．１ｇとなり、吸着剤２から約半分のＮＯ２ガスが脱離されて回収されたことになる。
【００３８】
なお、上記の例では、減圧容器２３がステンレス鋼製となっているが、例えば硝酸水溶液あるいは硫酸水溶液等である有害物質の水溶液によって減圧容器２３が浸食されないように、減圧容器２３をガラスあるいはフッ素樹脂で作製してもよい。また、金属製の減圧容器２３の内面にガラスあるいはフッ素樹脂をライニング処理（被覆）してもよい。
【００３９】
また、図４に示すように、減圧容器２３には、有害物質を溶解させるための水（例えば、水道水）を減圧容器２３内へ補助的に供給する給水装置２８を接続してもよい。この場合、給水装置２８は、水溶液抽出管１６を介して減圧容器２３に接続される。また、給水装置２８と減圧容器２３との間には、給水経路を開閉する給水開閉バルブ２９が設けられる。
給水装置２８からの給水は、減圧容器２３内の圧力が常圧よりも低い状態で行われるので、給水開閉バルブ２９を開状態にするだけで、給水装置２８から減圧容器２３内へ自然に給水される。
【００４０】
このようにすれば、例えば対象ガス中の相対湿度が低くて、減圧容器２３内で結露される水の量が有害物質を溶解するために必要な量に満たない場合でも、給水装置２８により減圧容器２３内へ適切な量の水を供給することができ、減圧容器２３内の水が有害物質で飽和することなく、減圧容器２３内の水に再生時対象ガス中の有害物質をより確実に溶解させることができる。また、給水開閉バルブ２９を開状態にするだけで、給水装置２８から減圧容器２３内へ自然に給水されるので、給水装置２８は給水のための動力を必要とせず、給水装置２８を例えば貯水タンクのような簡単な構造にすることができる。
【００４１】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による有害物質の除去装置を示す説明図である。図において、減圧容器２３の外表面には、減圧容器ヒータ３１が設けられている。減圧容器２３内は、減圧容器ヒータ３１への通電により加熱される。減圧容器２３の下部には、冷却装置３２が設けられている。減圧容器２３内の再生時対象ガスは、減圧容器２３内の上部で減圧容器ヒータ３１により加熱され、減圧容器２３内の下部で冷却装置３２により冷却される。なお、実施の形態３における水溶液生成装置は、減圧容器２３と冷却装置３２とを有している。また、他の構成は実施の形態２と同様である。
【００４２】
次に、動作について説明する。
吸着剤２の再生処理時には、まず、実施の形態２の第１脱離工程と同様な手順により吸着剤２から水分の一部が脱離される。第１脱離工程では、減圧容器２３内の温度は、減圧容器ヒータ３１への通電によりパイプヒータ２６とほぼ同一温度、即ち１００〜５５０℃の範囲内に維持される。
【００４３】
第１脱離工程後、減圧容器ヒータ３１及びパイプヒータ２６への通電を維持したまま、排出開閉バルブ２５を閉状態にし、冷却装置３２を作動させる。これにより、冷却装置３２により冷却された減圧容器２３内の下部では、再生時対象ガス中の水分が結露され、有害物質の水溶液が生成される。
この後、実施の形態２と同様にして有害物質の水溶液を取り出し、吸着剤２の再生処理が完了する。
【００４４】
このような構成の有害物質の除去装置では、吸着剤２から脱離された水分を結露させるための冷却装置３２が減圧容器２３の下部に設けられているので、有害物質の水溶液を減圧容器２３内の下部に生成させることができ、減圧容器２３内の有害物質の水溶液をより確実に回収することができる。
【００４５】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による有害物質の除去装置を示す説明図である。図において、水溶液抽出管１６には、送液ポンプ４１が接続されている。送液ポンプ４１には、通電により発熱する電熱器（図示せず）を有する気化装置４２が接続されている。減圧容器２３内から水溶液抽出管１６内へ取り出された有害物質の水溶液は、送液ポンプ４１の動力により気化装置４２へ送られ、気化装置４２の電熱器の加熱により気化される。
【００４６】
気化装置４２には、高電圧のマイクロ波により放電プラズマを発生させる放電プラズマ室（図示せず）を有する熱プラズマ分解装置４３が接続されている。熱プラズマ分解装置４３には、再生時ブロワ４４が接続されている。気化装置４２で得られた気体は、再生時ブロワ４４の作動により熱プラズマ分解装置４３の放電プラズマ室内を通され、気体中の有害物質が分解無害化される。
ここで、熱プラズマ分解装置４３は、放電プラズマ室内に気体を通すことにより気体中の有害物質（例えば、硝酸、ＮＯ２あるいはＮＯ等）を分解無害化する装置であり、液体中の有害物質を分解することはできないので、有害物質の水溶液は、気化装置４２により気化された後、熱プラズマ分解装置４３へ送られる。
【００４７】
再生時ブロワ４４には、気体中の有害物質の分解が完全でない場合に気体中に残留する有害物質を吸着するための再生時吸着塔４５が接続されている。熱プラズマ分解装置４３を通された気体は、再生時ブロワ４４を介して再生時吸着塔４５へ送り込まれる。有害物質が気体中に残留している場合には、再生時吸着塔４５内で有害物質が気体中から除去される。再生時吸着塔４５内の吸着剤は、定期的に収納容器２３内に入れられて再生される。他の構成は実施の形態３と同様である。
【００４８】
次に、動作について説明する。
吸着剤２の再生処理時には、実施の形態３と同様にして減圧容器２３内に有害物質の水溶液を生成する。この後、送液ポンプ４１、気化装置４２、熱プラズマ分解装置４３及び再生時ブロワ４４を作動させる。このとき、気化装置４２内の温度は電熱器により有害物質の水溶液の沸点以上の適当な温度（有害物質の水溶液が硝酸水溶液であれば、８３〜４５０℃の範囲内）に維持しておく。次に、抽出開閉バルブ１７を開状態にする。このときの減圧容器２３内の圧力状態は、減圧状態、あるいは常圧状態のどちらでもよい。
【００４９】
抽出開閉バルブ１７を開状態にすることにより、有害物質の水溶液は、減圧容器２３内から水溶液抽出管１６及び送液ポンプ４１を通じて気化装置４２へ送られる。有害物質の水溶液は気化装置４２内で気化される。気化装置４２により生成された気体は、再生時ブロワ４４の動力により熱プラズマ分解装置４３へ送られる。この気体は、熱プラズマ分解装置４３の放電プラズマ室内を通され、気体中の有害物質が分解無害化される。熱プラズマ分解装置４３内を通された気体は、再生時吸着塔４５内を通された後、外部に排出される。
【００５０】
このような構成の有害物質の除去装置では、有害物質の水溶液が気化装置４２により気化され、気化装置４２により得られた気体中の有害物質が熱プラズマ分解装置により分解無害化されるので、水溶液中の有害物質を分解無害化することができる。しかも、高濃度で少量の有害物質の水溶液を減圧容器２３内から取り出すことができるので、気化装置４２により得られる気体の体積を小さくすることができ、水溶液中の有害物質を無害化するための装置を小形にすることができる。従って、有害物質の除去装置全体を小形化することができる。
【００５１】
なお、上記の例では、気化装置４２の熱源は電熱器であるが、熱プラズマ分解装置４３の余剰熱を気化装置４２の熱源にしてもよい。
【００５２】
また、上記の例では、送液ポンプ４１、気化装置４２、熱プラズマ分解装置４３、再生時ブロワ４４及び再生時吸着塔４５を有する水溶液中の有害物質を無害化するための装置は実施の形態３による有害物質の除去装置に適用されているが、実施の形態１あるいは実施の形態２による有害物質の除去装置にこのような装置を適用してもよい。
【００５３】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５による有害物質の除去装置を示す説明図である。図において、水溶液抽出管１６に接続された送液ポンプ４１には、有害物質の水溶液を霧状体とするネブライザ（噴霧器）５１が接続されている。ネブライザ５１には、アルゴン、ネオンあるいはヘリウム等の希ガスをネブライザ５１へ供給する希ガス供給装置５２が接続されている。希ガスは、有害物質の水溶液を霧状体とするための搬送ガスとして用いられる。送液ポンプ４１によりネブライザ５１へ送られた有害物質の水溶液は、ネブライザ５１内で希ガスにより霧状体とされる。
【００５４】
ネブライザ５１には、熱プラズマ分解装置４３が接続されている。熱プラズマ分解装置４３には、再生時吸着塔４５が接続されている。ネブライザ５１により霧状化された霧状体は、熱プラズマ分解装置４３で霧状体中の有害物質が分解無害化された後、再生時吸着塔４５へ送られる。霧状体は、有害物質が霧状体中に残留している場合には、再生時吸着塔４５内で有害物質が除去された後、外部へ排出される。他の構成は実施の形態３と同様である。
【００５５】
このような構成の有害物質の除去装置では、ネブライザ５１により有害物質の水溶液が霧状体とされ、熱プラズマ分解装置４３により霧状体中の有害物質が分解無害化されるようになっているので、水溶液中の有害物質を分解無害化することができる。しかも、高濃度で少量の有害物質の水溶液を減圧容器２３内から取り出すことができるので、ネブライザ５１により得られる霧状体の体積を小さくすることができ、水溶液中の有害物質を無害化するための装置を小形にすることができる。従って、有害物質の除去装置全体を小形化することができる。
【００５６】
なお、上記の例では、ネブライザ５１の搬送ガスとして希ガスが用いられているが、有害物質を還元する還元ガス（例えばメタン等の炭化水素系ガス）を搬送ガスとして用いてもよい。また、希ガスと還元ガスとを混合して得られたガスを搬送ガスとして用いてもよい。還元ガスを含んだガスを搬送ガスとして用いた場合、熱プラズマ分解装置４３内において、特に窒素酸化物ＮＯｘを分解無害化しやすくすることができる。
【００５７】
また、上記の例では、送液ポンプ４１、ネブライザ５１、希ガス供給装置５２、熱プラズマ分解装置４３及び再生時吸着塔４５を有する水溶液中の有害物質を無害化するための装置は実施の形態３による有害物質の除去装置に適用されているが、実施の形態１あるいは実施の形態２による有害物質の除去装置にこのような装置を適用してもよい。
【００５８】
また、各上記実施の形態では、吸着剤２はゼオライトとなっているが、例えば多孔質アルミナあるいは活性炭を吸着剤２として用いてもよい。
【００５９】
また、各上記実施の形態では、ゼオライトの結晶構造がフォージャサイト型となっているが、モルデナイト型あるいはＭＦＩ型であってもよい。
ここで、同一結晶構造の型のゼオライトでは、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が小さいほど水分を多く吸着する。即ち、一般的に、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が１〜２のゼオライトは、水分を多く吸着する親水性ゼオライトである。親水性ゼオライトは、水分の吸着剤２への吸着により有害物質の吸着剤２への吸着が阻害されやすく、対象ガスの浄化処理能力が低下しやすい。従って、対象ガスの浄化処理能力を大幅に低下させることなく、曲管部１２内あるいは減圧容器２３内に結露された水に吸着剤２から脱離された有害物質を効率良く溶解させるために、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比が５〜２０００の範囲内に設定された疎水性ゼオライトを吸着剤２に用いるとよい。ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比の設定比は、フォージャサイト型のゼオライトの場合で１０〜３０の範囲内、ＭＦＩ型のゼオライトの場合で４０〜３００の範囲内とするのが好ましい。
【００６０】
また、各上記実施の形態では、収納容器３はステンレス鋼製であるが、水分及び有害物質による腐食をさらに防止するためのガラスライニングを収納容器３の内面に施してもよい。
【００６１】
また、各上記実施の形態では、第２脱離工程の吸着剤２の温度が１３０〜５００℃の範囲内に維持されているが、１３０〜５００℃の範囲内に限らず吸着剤２から有害物質及び水分が脱離される温度（例えば１００〜７００℃の範囲内）であればよい。有害物質が硫黄酸化物ＳＯ２である場合には６００〜７００℃の範囲内とし、有害物質が窒素酸化物ＮＯｘである場合には４５０〜５００℃の範囲内とすると、吸着剤２に吸着された有害物質をさらに効果的に脱離させることができる。
【００６２】
また、各上記実施の形態では、空気が対象ガスとされているが、空気に限定されず、特定の気体、例えば自動車の排出ガス等を対象ガスとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】この発明の実施の形態１による有害物質の除去装置を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態２による有害物質の除去装置を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による実験に用いられた有害物質の除去装置を示す要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による有害物質の除去装置の他の例を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態３による有害物質の除去装置を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態４による有害物質の除去装置を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態５による有害物質の除去装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  吸着塔（除去装置本体）、２  吸着剤、９  吸着塔ヒータ（加熱装置）、１２  曲管部（水溶液生成装置）、１３  冷却装置（水溶液生成装置）、２３  減圧容器（水溶液生成装置）、３２  冷却装置（水溶液生成装置）、４２  気化装置、４３  熱プラズマ分解装置、５１  ネブライザ（噴霧器）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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