(57)【要約】    【課題】  有機化合物の反応等に有効である安定化したアルカリ金属分散体、及びこのアルカリ金属分散体を用いてポリ塩化ビフェニルやダイオキシン類若しくはこれらのハロゲン化合物を含有する農薬等の難分解性ハロゲン化合物を効率良く分解する方法に関し、再現性よく効率的に、安価に且つ安全に、難分解性ハロゲン化合物を分解できるアルカリ金属分散体及び該分散体を用いる難分解性ハロゲン化合物の分解方法を提供することを課題とする。    【解決手段】  最大粒子径が６μm 以下であるアルカリ金属粒子が、分散媒中に分散されていることを特徴とする。そのアルカリ金属粒子の最大粒子径は２μm 以上であることが好ましく、また分散媒中に分散されたアルカリ金属粒子のうちの60％以上が４μm 以下であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大粒子径が６μm 以下であるアルカリ金属粒子が、分散媒中に分散されていることを特徴とするアルカリ金属分散体。
【請求項２】
最大粒子径が２μm 〜６μm であるアルカリ金属粒子が、分散媒中に分散されていることを特徴とするアルカリ金属分散体。
【請求項３】
分散媒中に分散されたアルカリ金属粒子のうちの60％以上が４μm 以下である請求項１又は２記載のアルカリ金属分散体。
【請求項４】
分散媒に対するアルカリ金属の濃度が、１〜50重量％となるように分散媒中にアルカリ金属粒子が分散されている請求項１乃至３のいずれかに記載のアルカリ金属分散体。
【請求項５】
分散媒が、電気絶縁油である請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属分散体。
【請求項６】
分散媒が、電気絶縁油のベースオイルである請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属分散体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のアルカリ金属分散体を、難分解性ハロゲン化合物と反応させて、難分解性ハロゲン化合物を分解することを特徴とする難分解性ハロゲン化合物の分解方法。
【請求項８】
難分解性ハロゲン化合物とアルカリ金属とを反応させる反応槽中のアルカリ金属の量が、反応溶液に対して45体積％以下になるように、請求項１乃至６のいずれかに記載のアルカリ金属分散体を反応槽に供給して、難分解性ハロゲン化合物を分解することを特徴とする難分解性ハロゲン化合物の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物の反応等に有効である安定化したアルカリ金属分散体、及びこのアルカリ金属分散体を用いてポリ塩化ビフェニルやダイオキシン類若しくはこれらのハロゲン化合物を含有する農薬等の難分解性ハロゲン化合物を効率良く分解する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポリ塩化ビフェニル（PCB)等の有機塩素化合物は、一般に化学的に安定であることから、コンデンサやトランス等の様々な工業製品に使用されていた。また、ベンザヘキサクロライドやアルドリン等の有機ハロゲン化合物を有効成分として利用した農薬もある。しかし、かかる有機ハロゲン化合物は、自然環境中では容易に分解されず（このような有機ハロゲン化合物を、以下「難分解性ハロゲン化合物」という）、環境に悪影響を与える。そのため、近年、廃棄物中の難分解性ハロゲン化合物や、難分解性ハロゲン化合物に汚染された汚染物（土壌や汚泥）、若しくはこれらを含む農薬を効率よく安価に、分解・無害化する技術の研究開発が行われている。
【０００３】
従来、難分解性ハロゲン化合物を分解処理する方法としては、種々の方法が知られているが、たとえば下記特許文献１のように難分解性ハロゲン化合物を金属ナトリウム等のアルカリ金属分散体と反応させることにより、難分解性ハロゲン化合物を分解する方法がある。
【特許文献１】特開２００２−２５５８６０号公報
【０００４】
これらの方法において、難分解性ハロゲン化合物の分解のためにナトリウム分散体が使用されており、脱ハロゲン化においては平均粒子径が小さい程よいとされている。
【０００５】
しかし、粒子径の小さなナトリウム分散体は製造するために過大なコストがかかり、製造されたナトリウム分散体は、平均粒子径しか考慮しないために、粒径分布をとると最大粒子径と最小粒子径では大きな開きがあるものもあった。そのため、平均粒子径は小さいものの、粒子が不均一であるがゆえに、脱ハロゲン化反応の速度も不均一なものとなり、その結果、必要以上に長い反応時間をとらなければ未反応の難分解性ハロゲン化合物が残留する可能性があった。また、短時間で完全に難分解性ハロゲン化合物の分解反応を行おうとすれば、必要以上のナトリウム分散体を加える必要があり、最終的に残ったナトリウム分散体は中和する必要があるため、反応のために不必要にナトリウム分散体や溶媒を添加し、中和のための薬品等多大な費用を必要とした。
【０００６】
また、未反応のナトリウム分散体を回収し再利用する方法もあるが、この方法では、ある一定以上の大きさの分散体でなければ回収が容易ではなく、小さな粒径のものは回収できない若しくは回収のために別途装置を設ける必要がある等、未反応のナトリウム分散体の回収、再利用を行なわない場合と同様に、中和のために多大な費用を必要とした。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、再現性よく効率的に、安価に且つ安全に、難分解性ハロゲン化合物を分解できるアルカリ金属分散体及び該分散体を用いる難分解性ハロゲン化合物の分解方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、アルカリ金属分散体の粒径分布が広く、粒子径が不均一である場合に、難分解性ハロゲン化合物との反応が不均一に起こり易いことがわかった。そこで、より均一な粒子径のアルカリ金属分散体とすべく、粒子径をある一定の大きさ以下に制限することによって、きわめて再現性よく安定した難分解ハロゲン化合物の無害化処理が短時間で実現されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、アルカリ金属分散体に係る請求項１記載の発明は、最大粒子径が６μm 以下であるアルカリ金属粒子が、分散媒中に分散されていることを特徴とする。また、請求項２記載の発明は、最大粒子径が２μm 〜６μm であるアルカリ金属粒子が、分散媒中に分散されていることを特徴とする。さらに請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の記載のアルカリ金属分散体において、分散媒中に分散されたアルカリ金属粒子のうちの60％以上が４μm 以下であることを特徴とする。
【００１０】
さらに請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のアルカリ金属分散体において、分散媒に対するアルカリ金属の濃度が、１〜50重量％となるように分散媒中にアルカリ金属粒子が分散されていることを特徴とする。さらに、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属分散体において、分散媒が、電気絶縁油であることを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のアルカリ金属分散体において、分散媒が、電気絶縁油のベースオイルであることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項７記載の発明は、難分解性ハロゲン化合物を、アルカリ金属分散体と反応させる難分解性ハロゲン化合物の分解方法であって、前記アルカリ金属分散体として、請求項１乃至６のいずれかに記載のアルカリ金属分散体を用いることを特徴とする。さらに請求項８記載の発明は、難分解性ハロゲン化合物とアルカリ金属とを反応させる反応槽中のアルカリ金属の量が、反応溶液に対して45体積％以下になるように、請求項１乃至６のいずれかに記載のアルカリ金属分散体を反応槽に供給して、難分解性ハロゲン化合物を分解することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安全に、短時間で、且つ難分解性ハロゲン化合物の濃度に関係なく、一定の処理時間で難分解性ハロゲン化合物の分解処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施形態のアルカリ金属分散体は、最大粒子径が６μm 以下であるアルカリ金属粒子が分散媒中に分散されている。
【００１５】
アルカリ金属の平均粒子径が小さくとも、アルカリ金属の最大粒子径が６μm を超えると、難分解性ハロゲンの分解に長時間を要する場合がある。特に難分解性ハロゲン化合物の濃度が低い場合には、分解するために長時間を要する場合がある。本実施形態においては、アルカリ金属の最大粒子径が６μm 以下であるため、難分解性ハロゲン化合物の濃度が低い場合でも、短時間で分解することが可能である。
【００１６】
また、アルカリ金属の平均粒子径が小さくても、最大粒子径が大きい場合、粒子の大きなアルカリ金属は反応にほとんど寄与せず、無駄にアルカリ金属分散体を消費することになる。本実施形態においては、アルカリ金属の最大粒子径が６μm 以下であるために、無駄にアルカリ金属を消費することがない。
さらに、本実施形態のアルカリ金属分散体は、アルカリ金属粒子の最大粒子径が６μm以下であるため、ＰＣＢとの反応において、短時間で且つ比較的低温で脱ハロゲン化反応を行うことができる。
【００１７】
本実施形態のアルカリ金属分散体は、アルカリ金属粒子の最大粒子径が６μm 以下であり、さらにその60％以上が４μm 以下である。アルカリ金属分散体の平均粒子径が小さくとも、分散体粒子の粒径が広範囲にある場合（このような場合は、粒径分布においてグラフがなだらかである）、アルカリ金属と難分解性ハロゲン化合物との反応が均一に起らず、また短時間で反応を行う場合には未反応の難分解性ハロゲン化合物が残留する可能性があり、特に難分解性ハロゲン化合物が低濃度になると、その分解に長時間を有する場合がある。
また本実施形態のアルカリ金属分散体は、アルカリ金属粒子の最大粒子径が６μm 以下であるとともに、２μm 以上である。アルカリ金属粒子の粒子径を小さくすることで、反応性は高くなるが、最大粒子径が２μm 以下であると、分散体製造のために労力を必要とし、また空気中では発火する可能性もある。本実施形態においては、最大粒子径が２μm 以上であるため、より安全なナトリウム分散体を提供することができる。
【００１８】
本実施形態においては、アルカリ金属粒子の最大粒子径が６μm 以下であり、さらにその60％以上が４μm 以下であるため、全体として平均粒子径も小さくなり、さらにそれらの粒子が均一であるため、難分解性ハロゲン化合物との反応時にむらがなく、短時間で分解を行うことができるのである。
【００１９】
本実施形態のアルカリ金属分散体は、上述のようにアルカリ金属粒子が分散媒に分散されたものであるが、アルカリ金属としては、たとえばナトリウム、カリウム、リチウム、セシウム、及びこれらの合金等が使用できる。ただし、コスト面から考えると、ナトリウムが特に好ましい。
【００２０】
アルカリ金属粒子を分散する分散媒としては、たとえば絶縁油（JIS C2320-1993に記載の電気絶縁油等）等が挙げられるが、ＰＣＢや農薬を分解する際には電気絶縁油のベースオイル（電気特性を良くするための添加剤や、特別な改質油を添加していない絶縁油）を使用するのが好ましい。これはナトリウム分散油において、電気的特性は重要ではなく、ベースオイルの方がコストが安いため好ましいからである。また通常の絶縁油を使用する場合、絶縁油の中でもＰＣＢを分解する際には、トランスオイル、コンデンサーオイル等の電気絶縁油を用いるのが好ましく、特にトランスオイルを用いるのが好ましい。また農薬の分解に使用する場合は、分散媒として脂肪族炭化水素や脂環式炭化水素であって、ナトリウムと反応しないものを使用するのが好ましく、たとえば灯油、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ケロシン、シクロヘキサン等が挙げられる。
【００２１】
また分散媒中のＮａ濃度（Ｎａ／Ｎａ＋分散媒）は、１〜50重量％となるように調整されることが好ましい。この範囲においては、均一な金属ナトリウム分散体を製造し易く、またＮａ濃度が１重量％以下では濃度が薄いため、分散媒を必要以上に消費することとなるから不適である。また、Ｎａ濃度が50重量％以上では一度分散されたＮａ同士が結合して最終的に製造されるＮａ分散体の粒子径が大きくなるおそれがあるため不適である。
【００２２】
次に、上記のようなアルカリ金属分散体を用いて、難分解性ハロゲン化合物を分解する分解方法の実施形態について説明する。この分解方法においては、反応槽（攪拌槽）内に難分解性ハロゲン化合物、及びアルカリ金属分散体が添加され、必要に応じて反応促進剤が用いられる。
【００２３】
難分解性ハロゲン化合物としては、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、ベンザヘキサクロライド（ＢＨＣ）、ＤＤＴ、アルドリン、ポリクロロニトロベンゼン（ＰＣＮＢ）等を使用することができる。
【００２４】
また攪拌槽としては、たとえば図１に示すように上下２段にパドル翼を備えたような攪拌槽を用いることができる。この攪拌槽は、同図に示すように、槽本体１内に攪拌翼２を具備した構造のものである。そして、その攪拌翼２は、同図に示すように、モータ３で駆動される回転軸４の上下２段にパドル翼5a,5b が垂直に取り付けられた構成からなり、その上下のパドル翼5a,5b は明確に図示しないが、45度の交差角度をなして配設されている。また槽本体１内は、窒素ガスをパージして窒素雰囲気とされる。また、後述の図２に示すようなディスクタービン翼を具備した攪拌槽を用いることもできる。
【００２５】
さらに、反応促進剤としては、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡともいう）や水のようなものが用いられる。尚、このような攪拌槽の後段側には、図示しないが、水和槽、中和槽、油水分離器等が設けられる。そして水和槽では、前記攪拌槽で消費されなかったナトリウム分散剤が水和され、その水和槽には水が添加される。また中和槽では、水和槽での水和反応によって生ずるアルカリが中和される。その中和槽には炭酸ガスが添加される。さらに油水分離器では、水和及び中和後の処理液が油水分離される。
【００２６】
さらに、上記のような難分解性ハロゲン化合物の分解方法において、反応溶液に対するナトリウム金属の割合（Ｎａ金属体積／反応槽体積）が45体積％以下となるようにナトリウム分散体を供給することが好ましい。ナトリウム金属の体積が反応溶液の体積に対して45体積％以上であると、分散させにくくなり、効率が落ちるためである。
また難分解性ハロゲン化合物としてＰＣＢを分解処理する場合、分解時の反応温度はナトリウムの融点以下であることが好ましく、特に50〜90℃であることが好ましい。これは、反応温度が高いと加熱のためのコストが高くなり、また温度が低すぎるとＰＣＢの分解反応が十分に行われないか、若しくは分解のために多大な時間を必要とする場合があり、好ましくない。また難分解性ハロゲン化合物が農薬である場合、分解時の反応温度は30℃〜90℃が好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
本実施例では、ナトリウム粒子径の比率とＰＣＢ分解率との相関関係を試験した。
【００２９】
攪拌槽として図２に示すようなディスクタービン翼を用いた。この攪拌槽では、槽本体１の中心部にモータ３により駆動する軸４が設けられ、その下端部にディスクタービン翼６が設けられている。このような攪拌槽を用いてナトリウム分散体を製造した。具体的には、このような攪拌槽内に分散媒としてのトランスオイルを収容し、金属ナトリウムを添加し、槽内を攪拌して金属ナトリウムを微粒子化した。
【００３０】
この金属ナトリウムとしては、棒状の金属ナトリウム（関東化学株式会社製）から切り出した角状の金属ナトリウム塊を、120 ℃トランスオイル（出光トランスフォーマルオイル：出光興産株式会社製）中で攪拌して冷却し、それぞれの粒径に調整したものを用いた。
【００３１】
攪拌槽内には、窒素ガスをパージして窒素雰囲気とした。槽内が120 ℃に達した後、攪拌翼を所定の速度で回転させ、分散操作を行った。槽蓋の開口部からピペットを用いてナトリウム滴を含んだ油を採取し、急冷固化させたナトリウム粒子の粒子径を光学顕微鏡により測定した。より詳細には、光学顕微鏡で測定した画像を蛍光画像解析システム（三谷商事製、商品名：Lumina Vision)によって解析を行い、粒子径を求めた。その際、粒子径は画像を解析することにより投影面積円相当径が求められる。また、重なった粒子についてはシステム上で処理を行い、個別の粒子として径を求めた。さらに製造時の分散媒中のＮａ濃度は25重量％とした。
【００３２】
このようにして製造したナトリウム分散体を使用して、粒子径６μm 以下のナトリウム分散体の比率を変更してＰＣＢの脱ハロゲン化処理を行った。具体的には１リットルのフラスコにＰＣＢ（鐘淵化学社製、KC-300）を10重量％となるようにトランスオイルを仕込み、攪拌下90℃に加熱し、窒素ガスで反応容器内を十分に置換した後、Ｎａ：ＩＰＡ：Ｃｌ＝3.0:1.2:1.0 となるように、前述のようにして得た金属ナトリウム分散体及びＩＰＡを添加し、２時間、90℃で反応させた。
【００３３】
試験結果を表１に示す。
【表１】
2005220421.tif 000002
【００３４】
表１からも明らかなように、６μm 以下のナトリウムが100 ％である実施例１及び２の場合はＰＣＢはほぼ分解するものの、90％以下である比較例１及び２の場合はＰＣＢが残留することがわかった。また実施例１及び２の結果にも示すように、６μm 以下の粒子が100 ％の場合でも、４μm 以下の粒子が60％以上であれば、さらにＰＣＢの分解率が良くなることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、ポリ塩化ビフェニルやダイオキシン類若しくはこれらのハロゲン化合物を含有する農薬等の難分解性ハロゲン化合物を効率良く分解する方法、その他の用途に使用するためのアルカリ金属分散体に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】難分解性ハロゲン化合物の分解方法に使用される一実施形態の反応槽を示す概略断面図。
【図２】他の例の反応槽を示す概略断面図。
【図１】
2005220421.tif 000003
【図２】
2005220421.tif 000004