(57)【要約】【課題】塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰を、連続的にかつ低コストで処理することを可能とする。【解決手段】塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰に、マグネタイト、ヘマタイトなどの酸化鉄を重量比で１〜２０％混合し、酸素の存在下において３００〜４５０℃で加熱して塩素化芳香族化合物を分解する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰に、酸化鉄を混合し、酸素の存在下において加熱することにより該塩素化芳香族化合物を分解することを特徴とする土壌または灰の処理方法。
【請求項２】
前記加熱の温度が３００〜４５０℃である、請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
前記酸化鉄がマグネタイトおよびヘマタイトからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項１または２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記土壌または灰に、前記酸化鉄を重量比で１〜２０％混合する、請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。
【請求項５】
前記酸化鉄のＢＥＴ／Ｄ５０が０．０５〜３である、請求項１〜４のいずれかに記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の存在下で加熱することによって、土壌または灰に含有されるＰＣＢやダイオキシン類（ＤＸＮＳ）などの難分解性有機化合物をはじめとする塩素化芳香族化合物を分解する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰の処理方法としては次の方法が知られている（灰とは、一般廃棄物、産業廃棄物またはこれらの混合物を焼却処理した場合に発生する焼却灰、飛灰またはこれらの混合物を含むものである。）。すなわち、まず第１に、特公平６−３８８６３号公報（特許文献１）に記載されるポリハロゲン化化合物の分解方法がある。この方法は、ポリハロゲン化化合物で汚染された固体基質を、触媒として灰か、周期律表Ia、Iｂ、IIa、IIｂ、IIIa、IVa、IVｂ、VIｂ、VIIｂもしくはVIIIb族の元素の金属またはそれらの酸化物、炭酸塩またはケイ酸塩、またはそれらの混合物を使用し、前記触媒との緊密な接触において閉鎖系内において２００〜５５０℃に加熱することにより、ポリハロゲン化化合物を分解する方法である。
【０００３】
第２に、特開２００２−１６６２６２号公報（特許文献２）に記載される有機ハロゲン化合物を含有する土壌及び灰の処理方法がある。この方法は、有機ハロゲン化合物を含有する土壌に、鉄化合物粒子粉末とアミン化合物との複合触媒を混合し、空気流通下において１５０〜６００℃で加熱処理を行うことにより、有機ハロゲン化合物を分解する方法である。
【０００４】
しかし、上記の特許文献１に記載される方法にあっては、処理対象の固体基質の加熱処理を、閉鎖系内における酸素欠乏状態下に特定していることから、装置の高気密性を保つ必要がある。これにより、設備費が高額化することや、また、処理の連続化による処理量アップが難しいことなどの問題がある。また、上記の特許文献２に記載される方法にあっては、有機ハロゲン化合物の分解触媒として、鉄化合物粉末粒子とアミン化合物との複合触媒を用いており、アミン化合物を加えることによって触媒コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特公平６−３８８６３号公報
【特許文献２】特開２００２−１６６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、触媒を用いた加熱処理で塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰を連続的に低コストで処理できない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、触媒を用いた加熱処理で塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰を連続的に処理するために、塩素化芳香族化合物を酸化鉄触媒による空気流通下での加熱で分解する、つまり、ダイオキシン類を含有する飛灰等を酸素存在下において加熱処理を行うものである。また、分解触媒のコストを抑えるために、アミン化合物等の添加物を混合せずに、酸化鉄触媒のみを用いて塩素化芳香族化合物を分解する、つまり、ダイオキシン類を含有する飛灰等に酸化鉄触媒を混合し加熱処理を行うものである。
【０００７】
すなわち、本発明は第１に、塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰に、酸化鉄を混合し、酸素の存在下において加熱することにより該塩素化芳香族化合物を分解することを特徴とする土壌または灰の処理方法；第２に、前記加熱の温度が３００〜４５０℃である、第１記載の処理方法；第３に、前記酸化鉄がマグネタイトおよびヘマタイトからなる群から選ばれる少なくとも一種である、第１または２に記載の処理方法；第４に、前記土壌または灰に、前記酸化鉄を重量比で１〜２０％混合する、第１〜３のいずれかに記載の処理方法；第５に、前記酸化鉄のＢＥＴ／Ｄ５０が０．０５〜３である、第１〜４のいずれかに記載の処理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰を連続的にかつ低コストで処理することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
塩素化芳香族化合物により汚染された土壌または飛灰等の灰に対して、触媒としてマグネタイトやヘマタイトなどの酸化鉄を重量比で１〜２０％混合して、空気雰囲気下において３００〜４５０℃で加熱する。
塩素化芳香族化合物としては、例えば、１〜６個の塩素を付加したベンゼンやフェノール、さらにはＰＣＢやダイオキシン類がある。
上記化合物を含有しているのが土壌の場合には、シルト質土壌よりも砂質土壌の方が塩素化芳香族化合物の吸着が弱く、塩素化芳香族化合物の分解速度も大きい。また、上記化合物を含有しているのが灰の場合には、その中に含まれる重金属類が塩素化芳香族化合物の分解など様々な触媒作用を示すことが考えられるが、灰中に含有される重金属元素若しくはその化合物の種類、さらには含有量が関連するものであって、一概に述べることは難しい。
【００１０】
本発明で用いる触媒は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、ウスタイト（ＦｅＯ）またはこれらの混合物などの酸化鉄である。酸化鉄を使用するメリットとしては、鉄は産出量が多く、また、Fe分は自然の土に３〜５重量％（重量％を単に％と表す。）含まれており二次汚染の心配がないことや、顔料などにも使用され、人体への悪影響がないことが挙げられる。
被処理物である土壌、灰またはこれらの混合物に対する触媒の混合比は、１％未満であると十分な浄化効果が得られない。一方、２０％を超えて添加しても、浄化効果は飽和し、逆に、処理コストの高額化や処理後の土壌等の組成を変化させてしまう懸念がある。触媒の混合は加熱処理の前に行い、被処理物中に均一に分散させておくことが望ましい。
【００１１】
酸化鉄による塩素化芳香族化合物の分解原理としては、ベンゼン環の開裂などの酸化分解が考えられ、処理雰囲気中に酸素が存在することが重要である。必要な酸素量は酸化鉄の添加量等で変化するが、被処理物１ｋｇあたり常温で２０〜５００ミリリットル（ｍＬと表す。）の酸素が好ましい。反応容器内に前述の酸素量を満たしておくか、あるいは反応器内に大気を流通させながら加熱してもよい。なお、酸素源として通常は空気を使用することができるが、必要に応じて、酸素濃度を高めた酸素富化空気または純酸素ガスを使用することもできる。
【００１２】
加熱温度は、エネルギーコストや装置への負荷などの面から、可能な限り低温であることが好ましいが、３００℃未満であると、ダイオキシン類や芳香族多環有機化合物などの高沸点・低蒸気圧の物質は土壌等中での移動が起こりにくく、塩素化芳香族化合物と触媒との接触頻度が少ないため、分解速度が小さい。一方、４５０℃を超えて加熱しても、その効果は飽和し、エネルギーコストや装置への負荷などの面から好ましくない。
連続処理を行う場合は、ロータリーキルン等を用いることができる。ロータリーキルンの回転炉内で被処理物が撹拌されることで、熱効率が改善され、また、塩素化芳香族化合物と触媒、また酸素との接触効率も改善されて塩素化芳香族化合物の分解が均一にかつ速やかに進行する。
【００１３】
土壌または灰が、水銀などの低沸点の重金属を含有する場合は、炉内での加熱時に土壌または灰から揮発した重金属を回収することによって土壌または灰における水銀等の低沸点重金属のリスクを低減することができる。
【００１４】
酸化鉄の物性を変えて、ダイオキシンを含有する土壌について４００℃で６０分間加熱し本発明を実施したところ、酸化鉄粉末のＢＥＴ値（ｍ２／ｇ、窒素ガス置換法による比表面積値）、Ｄ５０（μｍ、粒度分布で質量５０％の時の値である平均粒径）、本発明の処理後の毒性等量（ng-TEQ/g）について図１に示す相関が得られた。すなわち、好ましくはＢＥＴ／Ｄ５０を０．０５〜３にすることによって毒性等量を０．２５ng-TEQ/g以下にすることができ、さらに好ましくはＢＥＴ／Ｄ５０を０．１０〜１にすることによって毒性等量を０．０５ng-TEQ/g以下にすることができた。
【実施例】
【００１５】
［実施例１］ダイオキシン類が３．５ng-TEQ/g含まれる飛灰に対し、表1に示すように、マグネタイトまたはヘマタイトを重量比で１％または２０％混合したものをガラス容器に充填し、これを空気雰囲気下において３５０〜４５０℃で６０分間加熱した。試験水準および処理後のダイオキシン類濃度を表1に示す。加熱には雰囲気調整可能なボックス炉を使用した。なお、ダイオキシン類の分析はイムノアッセイ法による簡易分析を採用した。
【００１６】
［比較例１］実施例1記載の飛灰に触媒を混合せずに、飛灰単体で加熱した場合の試験水準および結果を表２に示す。その他の試験方法は実施例１と同様である。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００１９】
ＰＣＢやダイオキシン類などの塩素化芳香族化合物を含有する土壌または灰を、連続的にかつ低コストで処理する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＢＥＴ／Ｄ５０と毒性等量との相関を示した図である。
【図１】
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