(57)【要約】【課題】  焼却灰中のダイオキシン類を温和な条件で効率よく無害化する方法を提供する。【解決手段】  ダイオキシン類を含む焼却灰を酸処理した後、水素活性化触媒及びアルカリ性物質の存在下で２−プロパノールと反応させることを特徴とする焼却灰中のダイオキシン類の無害化方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含む焼却灰を酸処理した後、水素活性化触媒及びアルカリ性物質の存在下で２−プロパノールと反応させることを特徴とする焼却灰中のダイオキシン類の無害化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰中のダイオキシン類を無害化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ焼却施設から環境中に排出されるダイオキシン類が社会問題となり、近年、その排出規制が強化されている。ダイオキシン類は非常に毒性が高く、ごく微量でも人体に影響を与える化学物質であり、しかも化学的に非常に安定であるため、いったん環境中に出ると長期間残存し、蓄積される恐れがある。なかでも、焼却施設から排出される焼却灰中には多量のダイオキシン類が含まれているため、その処理技術の開発が精力的に進められている。焼却灰中のダイオキシン類の主な処理法としては、溶融処理法、超臨界水法、触媒処理法等がこれまでに提案されている。溶融処理法は焼却灰を１２００℃以上の高温条件下で加熱して、焼却灰中に含まれるダイオキシン類を分解する方法であるが、高温条件を作り出すためには、大量のエネルギーを投入しなければならず処理コストが上昇する。超臨界水法は、水を３７４℃、２１８気圧以上の超臨界状態にして、焼却灰中のダイオキシン類を加水分解する方法であるが、高温、高圧を必要とするため安全性に問題があるほか、装置の大型化が困難であるという欠点がある。また、触媒処理法は焼却灰を４００℃程度に加熱してダイオキシン類をガス化させて気相に追い出し、ガス化したダイオキシン類を触媒と接触させて酸化分解する方法であるが、触媒を３５０〜４００℃程度に加熱する必要があるため、より低い温度で作用する触媒の開発が望まれている。
【０００３】
特開２００１−３４０４８８号公報（特許文献１）によれば、ダイオキシン類を無害化するために、該ダイオキシン類を、パラジウム等の水素活性化触媒及びアルカリ性物質の存在下で、第２級アルコールと反応させる方法が提案されている。
この方法によれば、ダイオキシン類をそれに含まれている塩素を温和な条件下で脱塩素して無害化することができるが、焼却灰中に含まれているダイオキシン類の無害化処理法としては、未だ満足し得るものではなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３４０４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、焼却灰中のダイオキシン類を温和な条件で効率よく無害化する方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、ダイオキシン類を含む焼却灰を酸処理した後、水素活性化触媒及びアルカリ性物質の存在下で、２−プロパノールと反応させるときには、該焼却灰中のダイオキシン類を容易に脱塩素化し、無害化し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明によれば、ダイオキシン類を含む焼却灰を酸処理した後、水素活性化触媒及びアルカリ性物質の存在下で２−プロパノールと反応させることを特徴とする焼却灰中のダイオキシン類の無害化方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、焼却灰中に含まれるダイオキシン類を、温和な条件下で効率よく無害化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の無害化対象物質であるダイオキシン類を含む焼却灰には、飛灰及び炉灰の両方が包含される。また、この場合のダイオキシン類には、従来公知の各種のもの、例えば、塩素化ジベンゾ−パラ−ダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）、塩素化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）、コプラナ−ＰＣＢ（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）等が含まれる。
【００１０】
本発明で用いる水素活性化金属触媒としては、従来公知の各種のものを用いることができる。このようなものには、遷移金属、特に周期律表第８族金属、好ましくは白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ニッケル等が包含される。該水素活性化金属は、金属の他、酸化物等の金属化合物の状態で用いられる。
【００１１】
本発明で用いる水素活性化金属触媒は、担体に担持させた担持触媒として好ましく用いることができる。該担体としては、従来公知の各種の多孔質物質、例えば、シリカゲル（シリカ）、アルミナ、シリカ−アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、セピオライト、クレー、活性炭等が用いられる。本発明では、特に、シリカゲルや、アルミナ、活性炭等の使用が好ましい。
水素活性化金属を担体に担持させた担持触媒において、該金属の担持量は、全触媒中、０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重量％である。
【００１２】
本発明で用いるアルカリ性物質としては、塩化水素を中和し得るものであればどのようなものでも使用可能である。このようなものには、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が包含される。本発明では、特に、安価で２−プロパノールに対して溶解度が高い水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。該アルカリ性物質は、粉末状や２−プロパノール溶液状で用いられるが、好ましくは２−プロパノール溶液状で用いられる。この場合、該２−プロパノール溶液において、アルカリ性物質の濃度は、０．０５〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％である。
【００１３】
ダイオキシン類を含む焼却灰の酸処理は、該焼却灰を酸性水溶液と接触させることによって実施することができる。この場合、該酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸の他、ギ酸や酢酸、クエン酸、有機スルホン酸等の有機酸を用いることができる。
【００１４】
焼却灰を酸処理するために用いる酸性水溶液において、該溶液に含まれる酸の濃度は、０．１〜１０モル／Ｌ、好ましくは１〜５モル／Ｌである。焼却灰と酸性水溶液との接触法には、スプレー法や浸漬法等が包含される。該接触時間は、焼却灰の種類や酸性水溶液の種類によって異なるが、通常、１〜２４時間、好ましくは２〜１２時間である。また、その接触温度は常温〜５０℃程度である。この酸処理により、焼却灰に含まれていたダイオキシン類が２−プロパノールに溶解しやすくなる。
【００１５】
酸性水溶液の使用割合は、通常、焼却灰１００重量部当り１００〜２０００重量部、好ましくは２００〜１０００重量部である。
【００１６】
本発明の方法は、２−プロパノール中に、酸処理した焼却灰、触媒及びアルカリ性物質を添加し、攪拌することによって実施される。２−プロパノール１００重量部当り、該焼却灰の割合は、０．１〜５０重量部、好ましくは１〜２０重量部であり、該触媒の割合は、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部であり、アルカリ性物質の割合は、０．０５〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。
反応温度は、常温〜８２℃（２−プロパノールの沸点）、好ましくは３０〜５０℃である。
反応雰囲気は空気で良いが、安全性を考慮して窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。
【００１７】
以下に、本発明における作用を説明する。焼却灰中に含まれるダイオキシン類は、撹拌中に２−プロパノールへ抽出されると同時に、触媒の作用により２−プロパノールと反応する。ダイオキシン類の２−プロパノールへの抽出は、焼却灰を塩酸等の酸で前処理することにより促進される。これは、焼却灰中に存在する炭酸塩をＣＯ２に、硫化物をＨ２Ｓに、さらに金属陽イオンを可溶性の塩化物にして焼却灰から取り除くことにより、焼却灰中に細孔構造ができ、抽出効率が向上するためと考えられる。また、本発明におけるダイオキシン類の分解は以下に示す反応式に従って進行するものと考えられる。ここでは、その１例として、ダイオキシン類が一塩化ジベンゾ−パラ−ダイオキシン（ＭＣＤＤ）で、アルカリ化合物が水酸化ナトリウムの場合を示す。
【００１８】
【化１】
2005058974.tif 000002
【００１９】
触媒上で２−プロパノール１分子からアセトン１分子と２個の活性な水素種（Ｈ＊）が生成する。さらに触媒上で、ダイオキシン類中の塩素は活性水素種と置換反応を起こし、ダイオキシン類は脱塩素化されてジベンゾ−パラ−ダイオキシン（ＤＤ）と塩化水素が生成する。塩化水素は水酸化ナトリウムにより中和され、塩化ナトリウムと水が生成する。複数の塩素を含むダイオキシン類の場合には、逐次的に脱塩素反応が進行し、最終的にすべての塩素が水素で置換され無害化される。
以上のように、本発明における焼却灰中のダイオイシン類の無害化方法は、２−プロパノールによる溶媒抽出と２−プロパノールとの反応による無害化を同時に行うものである。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
比較例１
ごみ焼却施設から入手したダイオキシン類を含む焼却飛灰２．０ｇを、水酸化ナトリム（０．２４ｇ）を溶解した２−プロパノール（６０  ｍｌ）に加え、さらに、５重量％のパラジウムをアルミナに担持した触媒（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）０．２０ｇを添加し、上部に冷却管が付いたフラスコ内で撹拌子で攪拌しながら、８２℃で８時間反応させた。反応前後の焼却飛灰中のダイオキシン類（ＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓの４塩化物〜８塩化物およびＣｏ−ＰＣＢｓ）の濃度を高分解能ガスクロマトグラフ−質量分析計で分析した。焼却飛灰中のダイオキシン類濃度の合計は、反応前は２０００ｎｇ／ｇであったが、反応後には１４００ｎｇ／ｇに減少した。反応後の溶液中には、ダイオキシン類は検出されなかった。
【００２２】
実施例１
ごみ焼却施設から入手したダイオキシン類を含む焼却飛灰２．０ｇを２ｍｏｌ／Ｌ塩酸中に３時間浸してから、水で十分に洗浄し、１１０℃で３時間乾燥させた。この焼却飛灰を水酸化ナトリム（０．２４ｇ）を溶解した２−プロパノール（６０  ｍｌ）に加え、さらに、５重量％のパラジウムをアルミナに担持した触媒（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）０．２０ｇを添加し、上部に冷却管が付いたフラスコ内で撹拌子で攪拌しながら、８２℃で８時間反応させた。反応前後の焼却飛灰中のダイオキシン類（ＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓの４塩化物〜８塩化物およびＣｏ−ＰＣＢｓ）の濃度を高分解能ガスクロマトグラフ−質量分析計で分析した。焼却飛灰中のダイオキシン類濃度の合計は、反応前は２０００ｎｇ／ｇであったが、反応後には５００ｎｇ／ｇに減少した。反応後の溶液中には、ダイオキシン類は検出されなかった。
この実験結果から、焼却灰を酸処理することにより、ダイオキシン類の無害化を大幅に促進し得ることが明らかである。