(57)【要約】【課題】  プラスチック等の有機物の処理は、燃焼方式が普通であった。しかし、燃焼方法では完全燃焼しない限り有毒ガスが発生する危険性があったり、不要な燃料まで焼却する、ダイオキシンの発生を完全に押さえることが難しい等の欠点があった。そこで安価な装置で迅速に有機物を分解できるものを提供する。【解決手段】  固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン粒子が充填された分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解するもの、及び固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン以外の粒子や触媒が充填された予備分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解し、次いでその気体を酸化チタン粒子が充填された気体酸化装置に導入するもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン粒子が充填された分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解することを特徴とする有機物分解方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法の後処理工程として、後処理を施すものである請求項１記載の有機物分解方法。
【請求項３】
該後処理は、酸化チタン充填装置内を通過させるものである請求項２記載の有機物分解方法。
【請求項４】
該後処理は、白金触媒を有する装置内を通過させるものである請求項２記載の有機物分解方法。
【請求項５】
該後処理は、酸又はアルカリによる洗浄又は吸収である請求項２記載の有機物分解方法。
【請求項６】
固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン以外の粒子や触媒が充填された予備分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解し、次いでその気体を酸化チタン粒子が充填された気体酸化装置に導入することを特徴とする有機物分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物の分解方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、プラスチック等の有機物の処理が大きな社会問題となっている。これはプラスチックがそのままでは分解しないため、埋め立てでは解決しないこと、またその埋め立て場所もなくなりつつあるということが大きな原因である。
【０００３】
このようなプラスチック等の処理は、従来から焼却法であった。焼却は炉内で高温で燃焼させ、二酸化炭素、その他の酸化物にすることである。
【０００４】
しかしながら、燃焼方法では完全燃焼しない限り有毒ガスが発生する危険性がある。よって、どうしても高温で燃料を使用して燃焼させることとなる。よって、不要な燃料も焼却しているため、周囲環境を加熱し、二酸化炭素を不必要に発生していることとなる。
更に、ダイオキシンの発生を完全に押さえることも難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、プラスチック等の有機物をできる限り短時間で気体にまで分解できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明有機物分解方法を完成したものであり、その特徴とするところは、固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン粒子が充填された分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解する点にあり、他の態様では、固体又は液体の有機物を、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有し、酸化チタン以外の粒子や触媒が充填された分解装置に導入し、攪拌しながら気体に分解し、次いでその気体を酸化チタン粒子が充填された気体酸化装置に導入する点にある。
【０００７】
固体又は液体の有機物としては、プラスチック等の固体、油脂や有機溶媒のような液体だけでなく、ＰＣＢ等の有毒物も含まれる。有機物も低分子、高分子は問わない。
【０００８】
本発明方法に用いる分解装置は、少なくとも、空気導入装置、加熱装置、攪拌装置を有しており、酸化チタン粒子が充填されているものである。
空気導入装置とは、単なる開口でも、パイプでも、どのようなものでもよい。要するに、そこから空気が導入できればよいのである。パイプ等を後述する粒子層の内部に入れ、粒子層内に空気を導入するようにしてもよい。この空気導入装置は、その空気の噴出圧で粒子を攪拌するようにし、攪拌装置を兼ねてもよい。
また、専用の空気導入装置を設けなくとも、有機物の導入口から十分な空気が導入されればそれでもよい。
【０００９】
加熱装置は、粒子層を加熱できればどのようなものでもよい。電気ヒーター、ガスバーナー等である。温度制御装置を設けて温度コントロールするのが好適である。
加熱温度は、分解すべき有機物の種類と、使用する粒子によって決まる。通常は、２５０〜４５０℃が好適である。有機物の種類によってより低くてもよい場合やより高い場合もある。
【００１０】
攪拌装置は酸化チタン粒子を攪拌できればよい。棒や羽根を回転させるのが簡単であるが、振動式等どのようなものでもよい。この攪拌装置によって粒子層を攪拌し、酸化チタン粒子と有機物の接触効率を上げる。
【００１１】
酸化チタンは、通常アナターゼ型結晶がよく知られているが、これ以外のものでもよい。要するに、加熱によって酸化触媒効果を発揮するものであればどのような酸化チタンでもよい。
酸化チタンは、その粒は小さいほど効率がよいため、通常は、数ｎｍ〜数μｍが好適であるが、特別サイズは限定しない。また、微粉末では舞い上がりや、気体と同伴され系外に出るため、担体に担持させたものでもよい。また、そのような微粒子を造粒して所定のサイズにしたものでもよい。
【００１２】
担持させる担体としては、ケイ砂等どのような粒子でもよい。また、粒子でなく繊維状のものでもよい。サイズは、特に限定はしないが、１０ｍｍ以下、好ましくは数μｍ〜６ｍｍ、更に好ましくは１０μｍ〜１ｍｍ程度が好適である。
担体への固着の方法は、分解されにくいフッ素系樹脂やシリコン系の樹脂で接着してもよい。無機系の接着剤で固着してもよい。
更に、水系樹脂（水溶性樹脂やエマルジョンタイプ樹脂）とセメント（水硬反応で硬化するものすべて）の両方で、担体に光触媒を固着したものでもよい。
固着の方法は、まず担体に水系樹脂を塗布し、次いでセメント、及び光触媒を固着するものである。最初に水系樹脂の初期接着力によりセメントや光触媒を固着する。そして、セメントが硬化すれば、光触媒による酸化力で水系樹脂が分解されてもセメントによって保持されているのである。
付着させる量は、自由であり、付着の方法にはよらないが担体との大きさの差により、通常は担体の重量の１％から１０％程度がよい。
【００１３】
造粒の方法は燒結法でもバインダー法でもよい。バインダーとしては、チタンアルコキシドや無機系のものが好ましい。
【００１４】
この分解装置には、電磁波照射装置を設けてもよい。電磁波照射装置（紫外線ランプ等）の有無によって効率が異なるためである。電磁波照射装置がなくても熱だけで十分効果はあるが、照射すれば分解効果が大きくなる。
【００１５】
分解装置内の酸化チタン粒子は、運転が高温で有機物の分解が効果的に行なわれた場合には、有機物が気体になれば、次にすぐ有機物を導入することができる。しかし、粒子の表面に分解物が付着した場合には、一旦粒子を高温にしてそれらを十分分解気化させた後に有機物を再導入した方がよい。この時の温度は、２５０〜５００℃程度である。これを粒子の再生という。
粒子の再生時間は、分解時間より短い時も長い時もある。これは、温度条件と有機物の分解のしやすさによって決まる。
【００１６】
再生をスムーズに行なうため、分解装置には、別途粒子の再生装置を設けてもよい。分解装置から粒子を排出し、再生装置で加熱し表面の有機物を酸化分解させ、元の装置に戻すのである。
【００１７】
更に効率よく再生するため、分解装置を複数設置して交互に運転する方法もある。即ち、１台が分解運転しているときに他の１台が再生し、ロスタイムをできるだけ減少させる方法である。
【００１８】
本発明は基本的にはこれで完了である。即ち、この分解装置で分解し、それで大気放出できるならばそうしてもよく、更に他の処理（後処理）を行なうならばその処理工程に導いてもよい。また、他のもの（原料や燃料等）に利用できるならば利用してもよい。
【００１９】
後処理とは、どのようなものでもよいが、例えば、別途酸化チタンを充填した装置（加熱していてもしていなくても、電磁波照射があってもなくてもよい）に導入して、再度酸化チタンによる酸化反応をさせてもよい。
また、白金触媒のような公知の酸化触媒に接触させてもよい。これは、一酸化炭素を二酸化炭素にする等の反応には好適である。
また、気体中に酸化、分解しても大気放出できないものや、放出したくないものがあれば、それらを酸やアルカリで洗浄、吸収してもよい。塩素系化合物やまだ一酸化炭素等が残る場合、他の吸収装置や吸着装置を設けてもよい。
【００２０】
更に、単なるフィルターでもよい。フィルターの構造としては、特に限定するものではなく、紙、不織布、布のような通常のフィルターでよく、簡単に交換できるものが好適である。また、ゼオライト、シリカ、鹿沼石のような吸着材を多数充填したものでもよい。このようなものでは、タール等が付着するとバーナー等で加熱すれば簡単に再生できるため便利である。取り外さずに加熱できるようにしてもよい。
【００２１】
この後処理装置の１例としての第２分解装置について説明する。これは酸化チタンと電磁波を使用するものである。
この第２分解装置は、少なくとも空気導入装置、電磁波照射装置及び光触媒担持フィルターを有しているものである。空気導入装置は、分解装置と第２分解装置との間で、冷却用として、又は空気分として導入している場合には、それがここでいう空気導入装置となる場合もある。
第２分解装置に導入されるときに空気の導入によって気体の温度を、常温又は適当な温度にまで下げてもよい。温度がある程度低くなると、電磁波照射装置（紫外線ランプ等）に断熱装置（内部を空気冷却する石英ガラスのカバー等）が不要となる。また、分解装置からの気体の温度が低く、第２分解装置での反応をより高い温度で行なう場合には、加熱装置を設けて加熱してもよい。よって、冷却も加熱も可能な温度調節装置を設けてもよい。
【００２２】
光触媒担持フィルターとは、光触媒が担持されたフィルター状のものである。ここでいうフィルターは、単に通路が多数の小さい孔になっているという程度の意味である。よって、粒を充填したもの、布、不織布、スポンジ、多孔物質等どのようなものでもよい。
このフィルターに光触媒が担持されているのである。担持の方法は、分解されにくいフッ素系樹脂やシリコン系の樹脂を用いても、無機系の接着剤で固着してもよい。更に前記した水系樹脂とセメントの両方で固着したものでもよい。
【００２３】
形状としては、網で構成したブロックや板状体に光触媒担持粒子を充填したもの、前記した布や不織布に光触媒粒子を固着して枠を付けたもの等自由である。
設けるところは、第２分解装置の気体が通過するところであればどこでもよい。第２分解装置を複数の部屋に区画し、その中間壁面に上記光触媒フィルターを設けてもよい。勿論、壁面全体がフィルターでもよい。
【００２４】
第２分解装置の空間に光触媒粉体を浮遊させておいてもよい。この場合、浮遊する粉体が気体と一緒にフィルター部に運ばれフィルターに目詰まりを起こさせないようにする。これは、流速を遅くする等である。
【００２５】
空気導入装置は基本的には、上流部が好ましい。できるだけ早い段階での反応に寄与させるためである。
【００２６】
この第２分解装置では、分解反応は低温（５０℃以下）で行なうことが望ましいが、５０℃以上で行なってもよい。即ち、第１分解装置からの高温ガスをそのまま、又は５０℃以上にまで冷却して導入してもよい。また、第２分解装置に加熱装置を設けてもよい。
第２分解装置では光触媒反応を常温でも行なっても、高温（５０℃以上）で行なってもよいということである。
【００２７】
以上説明した後処理装置や後処理はあっても、なくてもよく、また複数行なってもよい。実施も連続的であっても、不連続でもよい。
【００２８】
次に請求項６の発明について説明する。これは、有機物はまず予備分解装置に導入され、そこで熱分解を受け、そこからの気体が気体酸化装置に導入されて分解される。この予備分解装置は、上記した分解装置と同様であるが酸化チタン粒子の代りに他の粒子や触媒が充填されている点が異なる。
【００２９】
他の粒子や触媒とは、例えば、単なる砂のような反応しない粒子であり、加熱温度によっては溶けたり、変形しないものである。例えば、ケイ砂、炭カル、金属粒子、石粉等である。更に、公知の熱分解触媒でもよい。
ここでは、酸化チタンによる分解ではなく、通常の熱分解反応が起こっているのである。予備分解装置の温度は、３００〜５００℃程度であるが、有機物の種類によってより低くてもよい場合や、より高い場合もあることは前記同様である。
【００３０】
気体酸化装置は、酸化チタンが充填されているもので、加熱装置はあってもなくてもよい。勿論、温度は必要であるが、予備分解装置からの気体が必要以上の温度を有していれば不要であるということである。予備的に設けておいてもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明分解方法には、次のような大きな利点がある。
（１）  有機物を簡単に分解できる。
（２）  装置が簡単で安価である。
（３）  分解装置の後にどのような処理を行なってもよく、種々の有機物に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下好適な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は、本発明方法に用いる分解装置１の１例を示す１部破断した斜視図である。空気導入装置（単なるエアーブロアと配管と開口）２、有機物導入部３、加熱装置４が設けられている。攪拌装置は、空気導入装置２が兼ねている。即ち、噴出する空気で攪拌するのである。空気導入装置２は、先端部分で６本の足に分かれ、それぞれの足に空気噴出孔が多数設けられている。
この例では、反応はバッチ式であり、有機物を所定量導入すれば密閉（出口以外）して反応させる。勿論、連続的に運転することも可能である。
【００３４】
分解装置１の下部には酸化チタン粒子５が充填されている。そして、有機物が分解された気体や空気とともに排出される分を補う補給具６が設けられている。加熱装置４によって所定の温度にされ、攪拌されると、有機物は酸化チタンの触媒効果によって分解され気体になる。そして、排出口７から排出される。この気体がどのようなものであってもよい。大気に放出してよいものであれば、そのまま放出してもよいし、他の処理工程に送ってもよい。
大気放出できないものであれば当然更なる処理が必要である。
【実施例２】
【００３５】
図２は、本発明方法に用いる装置の他の例を示す１部破断した斜視図である。分解装置１と後処理装置である第２分解装置８、及び連絡配管９から構成されている。分解装置１は、基本的には図１と同様である。分解装置１の下部には酸化チタン粒子５が充填されていることも同様である。
【００３６】
加熱装置４の下方に、酸化チタン粒子の再生装置１０を設けている。これは、温度を上げて粒子表面に付着した有機物を加熱分解、酸化して表面から除去するものである。方法は、反応層１１から適当に粒子５を引き抜き、下方の再生装置１０に導入し、再生後リターン配管１２によって反応層１１に戻すものである。戻す方法は、エアー同伴搬送法でも、バケットコンベア等どのような方法でもよい。
【００３７】
発生した気体や空気等は、連絡配管９から第２分解装置８に導入される。この連絡配管９には、タールフィルター１３及び冷却用空気導入装置１４が設けられている。タールフィルター１３は、分解装置１でタールが発生した場合、それをキャッチするものである。ここでは、ゼオライトの粒子（サイズ、５〜１５ｍｍ程度）を充填したものである。
【００３８】
第２分解装置８は、この例では５室１５に分離されている。それぞれの壁面は、光触媒粉体が担持されたフィルター１６で構成されている。このフィルター１６は、繊維を織ったもので繊維には光触媒が担持されている。担持の方法は、前記した水系樹脂（ここではアクリルエマルジョン）とセメントを用いて接着している。これならば、光触媒の酸化反応で樹脂が分解してもセメントで固定されているため光触媒が落下して気体に同伴されることが少ない。
【００３９】
各室１５には、紫外線ランプ１７が多数設けられている。このランプからの紫外線がフィルター１６の光触媒に照射され光触媒反応が起こる。これによって、フィルター１６を通過する気体は酸化や分解反応を起こす。
【００４０】
更に、第２分解装置８には、空気導入装置１８が設けられている。これは酸化反応用の酸素の更なる供給という意味である。また、上下に温度調節装置１９を設けている。これは、加熱も冷却もできる装置である。エアーコンディショナーと電気ヒーターを組み合わせたようなものである。勿論、単なる加熱装置や冷却装置でもよい。
これで最小分子として、また最高に酸化された分子として排出口２０から排出される。導入した有機物に塩素原子等が含まれ、塩素系分子が発生する場合には吸収装置を更に設ければよい。
プラスチックがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等ではそのまま放出しても問題はない。
【実施例３】
【００４１】
図２に示す装置の運転状態の１例を示す。
図２の分解装置に酸化チタンを約４０ｋｇ入れ、ここにポリエチレンの破砕品（５ｍｍ角程度）を約２ｋｇ導入し蓋を閉めた。酸化チタンは加熱装置によって約４００℃に昇温されている。エアーブロアから、空気が導入されその噴射によって酸化チタンとプラスチック片を攪拌している。
約１５分で固形分がほぼ消失した。
排出口からの気体は、連絡配管９を通って第２分解装置８に送られる。連絡配管では十分空気を導入して気体を４０℃程度にまで冷却した。そして、紫外線ランプからの紫外線と光触媒によって、気体（ポリエチレンの分解によって発生した気体）が酸化、分解される。
【００４２】
第２分解装置の各室を仕切る壁面の全面フィルターの光触媒粉体の量は、約２ｋｇである。この装置内での滞留時間をゆっくり取ることによって、完全に酸化、分解させる。この例では、約１時間ですべて分解され気体となった。その気体（二酸化炭素、水等）もすべて安全なもので放出しても問題はなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明方法を実施する装置の１例を示す１部破断した斜視図である。
【図２】本発明方法を実施する装置の他の例を示す１部破断した斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  分解装置
２  空気導入装置
３  有機物導入部
４  加熱装置
５  酸化チタン粒子
６  補給具
７  排出口
８  第２分解装置
９  連絡配管
１０  再生装置
１１  反応層
１２  リターン配管
１３  タールフィルター
１４  冷却用空気導入装置
１５  室
１６  フィルター
１７  紫外線ランプ
１８  空気導入装置
１９  温度調節装置
２０  排出口
【図１】
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【図２】
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