(57)【要約】【課題】  ＶＯＣ（揮発性有機化合物）のような有機排ガスを効率よく、かつ安価に除去処理することができる有機排ガスの処理方法を提供すること。【解決手段】  有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層を通過させてＣＯ２と水に分解するようにした。なお、前記触媒充填層として、セラミックスよりなる担体上に触媒を担持させたものとすることができ、また触媒として、二酸化マンガンおよび／またはリチウムマンガナイトを用いることができる。更に、触媒充填層の上部より水もしくはアルカリ性水溶液を散布しながら有機排ガスを分解処理することや、装置上部に逆洗手段を有し、触媒充填層としてハニカムフィルターを用いた処理装置により有機排ガスを分解処理することもできる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層を通過させてＣＯ２と水に分解することを特徴とする有機排ガスの処理方法。
【請求項２】
触媒充填層は、セラミックスよりなる担体上に触媒を担持させたものである請求項１に記載の有機排ガスの処理方法。
【請求項３】
触媒が、二酸化マンガンおよび／またはリチウムマンガナイトである請求項１または２に記載の有機排ガスの処理方法。
【請求項４】
触媒充填層の上部より水もしくはアルカリ性水溶液を散布しながら有機排ガスを分解処理する請求項１〜３のいずれかに記載の有機排ガスの処理方法。
【請求項５】
装置上部に逆洗手段を有し、触媒充填層としてハニカムフィルターを用いた処理装置により有機排ガスを分解処理する請求項１〜３のいずれかに記載の有機排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）のような有機排ガスを効率よく、かつ安価に除去処理することができる有機排ガスの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、塗装・印刷工場や化成品・科学工場からの排ガスに含まれて排出されるベンゼン、トルエン、キシレン、ホルムアルデヒド等に代表されるＶＯＣは、人への健康障害や作業・居住環境における悪臭問題だけでなく、大気中に放出されるとオゾンやＰＡＮ（有機過酸化硝酸塩）等の光化学オキシダントが合成される。そのため、ＶＯＣの排出は酸性雨や地球温暖化の原因の一つとして挙げられている。このような状況の下、ＶＯＣの処理技術として燃焼法や吸着法や薬剤洗浄法などが種々提案されている。しかしながら、燃焼法ではランニングコストが高く、ＮＯｘを発生するという問題点があり、吸着法では吸着剤の再生処理が必須となって処理工程が煩雑になるという問題点があった。また、薬剤洗浄法では薬剤コストが高いうえに廃液処理も必要になるという問題点があった。
【０００３】
このような従来法に対し、最近では、オゾン酸化法やオゾン酸化触媒法が開発されＶＯＣ等の有機排ガスをより効率的、かつ安価に処理することを提案にしている（特許文献１参照）。しかしながら、オゾン酸化法の場合、過剰オゾンの処理設備が必要になるという問題点があり、一方、オゾン酸化触媒法では触媒寿命から触媒コストが高くなるという問題点が残されているため、更に効率的でランニングコストの安い有機排ガスの処理方法の開発が要望されていた。
【特許文献１】特開平８−７１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ＶＯＣのような有機排ガスを効率よく、かつ安価に除去処理することができる有機排ガスの処理方法を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するためになされた本発明の有機排ガスの処理方法は、有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層を通過させてＣＯ２と水に分解することを特徴とするものである。また、前記触媒充填層として、セラミックスよりなる担体上に触媒を担持させたものとすることができ、更に触媒として、二酸化マンガンおよび／またはリチウムマンガナイトを用いることができる。また、触媒充填層の上部より水もしくはアルカリ性水溶液を散布しながら有機排ガスを分解処理することや、装置上部に逆洗手段を有し、触媒充填層としてハニカムフィルターを用いた処理装置により有機排ガスを分解処理することもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の有機排ガスの処理方法は、有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層を通過させてＣＯ２と水に分解することにより、過剰オゾンを発生させることなく有機排ガスを効率よく分解処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図１は、本発明を実施するための処理装置の一例を示す概略フロー図であり、図中１は装置本体、２はこの装置本体１内に充填された触媒充填層である。そして、有機排ガスを装置本体１の下方部より投入し上向流として触媒充填層２内を通過させる間に、ガス中の有機物を分解処理する点は従来の有機排ガスの処理方法と基本的に同じである。
【０００８】
本発明では、有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層２を通過させてＣＯ２と水に分解することにより、過剰オゾンを発生させることなく有機排ガスを効率よく分解処理する点に特徴を有する。即ち、有機排ガス単独でなくＯ３とともに混合ガスの状態で装置本体１の下方部より投入して触媒充填層２内を通過させることによって、有機排ガスを効率よく分解処理するのである。
【０００９】
有機排ガスの分解処理は、以下の［化１］に示すとおりでである。
【化１】
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【００１０】
なお、Ｏ３の吹き込み量としては、その物質を完全に酸化するのに必要な理論Ｏ３量に対して０．８〜１．５倍程度である。例えば、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）が１モルなら、６モルのＣＯ２と３モルのＨ２Ｏとなるために活性酸素が１５モル必要であるので、１５モルのオゾンが理論必要Ｏ３量である。実際には、ＣＯ＋１／２Ｏ２⇒ＣＯ２等の複反応が併せて進行するので、理論値より若干少なくても反応することができる。ただし、０．８倍未満では完全に酸化できないのでそれ以上が好ましく、また、１．５倍より多いと余剰Ｏ３が生じるためそれ以下が好ましい。
【００１１】
触媒充填層２は、セラミックスよりなる担体上に触媒を担持させたものを用いることができる。セラミックス担体としては、球状体、多角形状体、棒状体などの種々のものを用いることができる。また、ハニカム形状(モノリス型：レンコンの様な形状)とした場合には、大きな表面積が確保されるので処理効率が上がり好ましい。特に、排ガスがダストを含むものである場合は、図２に示されるように、ガス流路の入口側は開放され出口側は閉塞されるように各セルの端部を交互に目封じした構造のセラミックスフィルタを用いるのが好ましい。この場合、触媒の担持方法としてはクリーン側の壁面のみ、ダーティー側の壁面のみ、クリーン側とダーティー側の壁面の両方のうちいずれかを選択することができる。なお、排ガス中にダストがない場合は一般的なハニカムを用いればよい。
【００１２】
セラミックス担体上に担持させる触媒としては、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）および／またはリチウムマンガナイト（ＬｉＭｎ２Ｏ４）を用いることができる。リチウムマンガナイトは、一般にはリチウム電池電極として用いられている。この触媒は、前記［化１］に示されるように、活性酸素の生成に供される。前記二酸化マンガン、リチウムマンガナイトは触媒寿命が長く触媒コストを安くすることができる。
【００１３】
触媒充填層２の作成方法としては、例えば、シリカゾルと触媒粉末と水を混合してスラリーを作成し、これにセラミックス担体を浸漬した後、乾燥する。この浸漬・乾燥工程を繰り返すことにより所定量の触媒を担持させた後、焼成して触媒充填層とする。
【００１４】
触媒充填層２を通過させるガス通気速度としては、１０００〜１０００００ｈｒ−１程度、好ましくは１００００〜５００００ｈｒ−１程度であり、またガス処理温度としては０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃である。
【００１５】
図３および図４は、その他の処理装置を示す概略フロー図である。
図３のものでは、装置本体１の上部に水及び／もしくはアルカリ性水溶液をスプレー状に散布する散水器３を設け、また装置本体１の下部には水及び／もしくはアルカリ性水溶液とダストを引き抜く排出路４を設けたものとなっている。この装置によれば、散布した水及び／もしくはアルカリ性水溶液によって排ガス中の塩素等が除去できるのでガスの洗浄効果が得られ、またダストを含む場合は該ダストの除去が可能となり、更に触媒の被毒成分の洗浄もできるため触媒寿命が長くなるという利点がある。なお、排ガス中にダストを含む場合は、有機排ガスとＯ３の混合ガスを流すと供給器の目詰まりを生じるため、図示のようにそれぞれを分離して供給することが好ましく、ダストを含まない場合は混合ガスを流せばよい。
【００１６】
図４は、触媒充填層２に図２に示すようなハニカムフィルターを用いた場合に、該フィルターで捕集したダストを除去するために逆洗経路を設けたものを示す。図４のものでは、装置本体１の下部にダストを引き抜く排出路４が設けられ、また装置本体１の上部に逆洗用のエア供給器が取り付けられたものとなっており、ガス処理時はバルブ５を閉じ、バルブ６を開いた状態としているが、逆洗時においてはバルブ５を開き、バルブ６を閉じた状態としてフィルターで捕集したダストを下部の排出路４へ払い落とし除去するよう構成されている。
【００１７】
以上の説明からも明らかなように、本発明は有機排ガスをＯ３とともに触媒充填層を通過させてＣＯ２と水に分解することにより、過剰オゾンを発生させることなく有機排ガスを効率よく分解処理することができることとなる。また、使用する触媒の寿命が長いためランニングコストを安価にすることができるうえに、過剰オゾンを発生しないため従来のように過剰オゾンの処理設備を設ける必要がなくなるという利点もある。
【実施例１】
【００１８】
図１に示したタイプの処理装置を用いて、工場の排ガスを通気速度（ＳＶ）：１００００ｈｒ−１で連続処理した。
触媒：二酸化マンガン
触媒担体：ハニカム
触媒担持量：６０ｇ／Ｌ・・・触媒はバインダ込み
排ガス温度：約５０℃
ベンゼン、アセトン、ホルムアルデヒド、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレンの入口側と出口側での各濃度を測定した結果を図５に示す。出口側における各濃度はいずれも０．１ｐｐｍ以下であり、優れた処理効果が確認できた。
【実施例２】
【００１９】
図３に示したタイプの処理装置を用いて、工場の排ガスを通気速度（ＳＶ）：１００００ｈｒ−１で連続処理した。
触媒：二酸化マンガン
触媒担体：ハニカム
触媒担持量：６０ｇ／Ｌ・・・触媒はバインダ込み
排ガス温度：約５０℃
ｐＨ１２のＮａＯＨ水溶液を散水
ベンゼン、アセトン、ホルムアルデヒド、塩素の入口側と出口側での各濃度、およびダストの入口側と出口側での重量（ｇ／ｍ３）を測定した結果を図６に示す。出口側における各濃度は塩素が０．６ｐｐｍ以下、ベンゼン、アセトン、ホルムアルデヒドがいずれも０．１ｐｐｍ以下、ダストが０．００１ｇ／ｍ３以下であり、優れた処理効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施するための処理装置を示す概略フロー図である。
【図２】触媒充填層の一例を示す拡大断面図である。
【図３】その他の処理装置を示す概略フロー図である。
【図４】その他の処理装置を示す概略フロー図である。
【図５】処理運転時間と各成分の濃度との関係を示すグラフである。
【図６】処理運転時間と各成分の濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１  装置本体
２  触媒充填層
３  散水器
４  ダスト排出路
【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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