(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材から排気成分を分離する装置にして、
容器、
容器の枠に側方から容器に取り出し可能に挿入されるようになった、基材を入れた一つあるいはそれ以上のトレイ、
前記基材から発生するガスを除去するためのマニホルド、
前記一つあるいはそれ以上の数のトレイを前記容器の枠に挿入した際に、該一つあるいはそれ以上の数のトレイの下側に位置するヒータ、および
前記基材を機械的に攪拌するための装置
を有し、前記攪拌するための装置が、
前記一つあるいはそれ以上のトレイ内に位置し、該一つあるいはそれ以上のトレイの底部とほぼ平行な面内で運動する、少なくとも一つの混合フライト、
前記少なくとも一つのフライトが装着される中央駆動シャフト、
前記少なくとも一つのフライトを駆動するためのモータ、
前記モータに結合される駆動スプロケット、
前記中央駆動シャフトに結合され、かつ前記モータの要求動力を減少する態様で駆動鎖を介して前記駆動スプロケットに結合されたスレーブスプロケット、
を有し、前記一つあるいはそれ以上のトレイは、底部と該底部から一体的に延在する周辺側壁とを有し、該底部にはオリフィスが設けられ、前記周辺側壁は、前記一つあるいはそれ以上のトレイが容器に挿入された時に該容器の外壁をなし、前記マニホルドは、前記容器の頂部に配置され、前記一つあるいはそれ以上のトレイを前記容器に挿入しかつ前記容器から除去可能なように上昇され、また該一つあるいはそれ以上のトレイの該容器に挿入後に、下降されて該一つあるいはそれ以上のトレイの該容器の頂部に対して密封されて空気が前記基材を貫通するが基材の周りを通らないようにされている、基材から排気成分を分離する装置。
【請求項２】
前記基材から発生するガスを吸引する真空を発生させる装置をさらに有し、該真空を発生させる装置を前記マニホルドに結合し、該真空を発生させる装置が、前記容器の内側に、減圧力を発生して前記基材の内の汚損物質の沸点を低下させるようになっている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの底部がスクリーンとなっている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記一つあるいは複数のトレイの底部に溝孔が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記一つあるいは複数のトレイが、フォークリフト用の受けを有している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ヒータが、８から１２の放射加熱器を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記マニホルドは、前記一つあるいはそれ以上のトレイの外方頂部に対して該マニホルドを密封するための耐熱ガスケットを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記マニホルドは、１から１００マイクロメートルの乾式フィルタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの数が２から４であり、前記マニホルドは、該２から４のトレイの外方頂部に対して密封される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
油圧システムをさらに有し、該油圧システムは、前記マニホルドの下側に配置され、該マニホルドを前記一つあるいはそれ以上のトレイに対して上下させる、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、２．５立方ヤード（１．９１１立方メートル）である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、１立方フィート（２８．３１７リットル）である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
基材から廃棄成分を分離する装置にして、
容器、
該容器の枠に側方から除去可能に挿入されるようになった、基材を入れた一つあるいはそれ以上のトレイ、
前記基材から発生するガスを除去するマニホルド、
前記一つあるいはそれ以上のトレイが前記容器の枠に挿入された際に、該一つあるいはそれ以上のトレイの下側に配置されたヒータ、
真空を発生して前記基材を通るガスを引き抜く真空発生装置、ならびに
前記基材を機械的に攪拌する装置
を有し、前記攪拌する装置は、
前記一つあるいはそれ以上のトレイ内に位置し、該一つあるいはそれ以上のトレイの底部にほぼ平行な面内で運動する少なくとも一つの混合フライト、
前記少なくとも一つのフライトが装着される中央スプロケット、
前記少なくとも一つのフライトを駆動するモータ、
前記モータの結合された駆動スプロケットならびに、
前記中央駆動シャフトに結合され、かつ前記駆動スプロケットに前記モータの要求動力を低減する態様で駆動鎖を介して結合されたスレーブスプロケット
を含み、
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、底部と、該底部から一体的に延在する周辺側壁を有し、該底部にオリフィスが画成され、該周辺側壁は、該一つあるいはそれ以上のトレイが前記容器に挿入された際に、該容器の外壁をなし、
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、深さが４から１４インチ（１０．１６から３５．５６センチメートル）の前記基材を受けるように構成され、
前記マニホルドは、前記一つあるいは複数のトレイの頂部上に配置され、該一つあるいはそれ以上のトレイが前記容器に対して挿入および除去できるように上昇され、該一つあるいはそれ以上のトレイが容器内に挿入された後、下降されて該一つあるいはそれ以上のトレイの頂部縁に対して密封されて空気が前記基材を貫通するが該基材の周りに流れることのないようにされ、
真空を発生する装置が、前記マニホルドに接続され、該真空を発生する装置が、前記容器内に減圧を発生させて前記基材の汚損物質の沸点を低下させるようになっている、基材から廃棄成分を分離する装置。
【請求項１４】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの底部がスクリーンである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの底部に溝孔が設けられている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、フォークリフト用の受けが設けられている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記マニホルドは、前記一つあるいはそれ以上のトレイの頂縁に対して該マニホルドを密封するための耐熱ガスケットを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記マニホルドは、１から１００マイクロメートルの乾式フィルタを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記ヒータは、８から１２の放射加熱器を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの数は、２から４であり、前記マニホルドは、該２から４のトレイの外方頂縁に対して密封されている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
さらに油圧システムを含み、該油圧システムは、前記マニホルドの下側に設けられて該マニホルドを前記一つあるいはそれ以上のトレイに対して上昇および下降するようになっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、１立方フィート（２８．３１７リットル）となっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、２．５立方ヤード（１．９１１立方メートル）となっている、請求項１３に記載の装置。
【請求項２４】
基材から廃棄成分を除去する装置にして、
容器、
前記容器の枠に挿入されるようにされる、基材を入れた一つあるいはそれ以上のトレイ、
前記基材から発生するガスを除去するマニホルド、
前記一つあるいはそれ以上のトレイを前記容器に挿入した際に該一つあるいはそれ以上のトレイの下側に位置するヒータ、ならびに
前記基材を機械的に攪拌する装置、
を有し、前記攪拌する装置が、
前記一つあるいはそれ以上のトレイの内部に配置され、該一つあるいはそれ以上のトレイの底部にほぼ平行な平面内で運動する少なくとも一つの混合フライト、
前記少なくとも一つの混合フライトが装着された中央駆動シャフト、
前記少なくとも一つのフライトを駆動するモータ、
前記モータに結合された駆動スプロケット、ならびに
前記中央駆動シャフトに結合され、前記駆動スプロケットに、前記モータの要求動力を低減する態様で駆動鎖を介して接続されたスレーブスプロケット
を有し、
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、底部および該底部と一体構造で延在する周辺側壁を有し、該底部にはオリフィスが画成され、前記周辺側壁は、前記一つあるいはそれ以上のトレイが容器に挿入された際、前記容器の外壁となし、
前記マニホルドは、前記一つあるいはそれ以上のトレイの頂部上に配置され、該ひとつあるいはそれ以上のトレイを前記容器に対して挿入あるいは除去することを可能にすべく上昇し、かつ少なくとも一つあるいはそれ以上のトレイの容器への挿入後、該マニホルドは下降して該一つあるいはそれ以上のトレイの外方頂縁に密封され、空気が前記基材を貫通するが該基材の周りを通らないようにされ、
前記一つあるいはそれ以上のトレイの底部がスクリーンとなっているかあるいは該底部にスロットが設けられている、基材から廃棄成分を除去する装置。
【請求項２５】
さらにマニホルドからガスを除去するために、真空を発生する装置が設けられ、該真空を発生する装置が前記マニホルドに結合され、該真空を発生する装置が、前記容器内に減圧を発生させて前記基材中の汚染物質の沸点を低下させる、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、フォークリフト用の受けを有している、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記ヒータは、８から１２の放射加熱器を含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記マニホルドは、前記一つあるいはそれ以上のトレイの外方頂縁に対して該マニホルドを密封するための耐熱性ガスケットを含む。請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
前記マニホルドは、１から１００マイクロメートルの乾式フィルタを含む、請求項２４に記載の装置。
【請求項３０】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの数は、２から４であり、前記マニホルドは、該２から４のトレイの外方頂縁に対して密封される、請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】
前記装置は、油圧システムを有し、該油圧システムは、前記マニホルドの下側に設けられ、前記一つあるいはそれ以上のトレイに対して該マニホルドを上下する、請求項２４に記載の装置。
【請求項３２】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、２．５立方ヤード（１．９１１立方メートル）である、請求項２４に記載の装置。
【請求項３３】
前記一つあるいはそれ以上のトレイの負荷容量は、１立方フィート（２８．３１７リットル）である、請求項２４に記載の装置。
【請求項３４】
前記一つあるいはそれ以上のトレイは、４から８インチ（１０．１６から２０．３２センチメートル）の深さで装荷された前記基材を収容する、請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１９５０年代の初期以降、米国国防省（ＤＯＤ）および米国エネルギー省（ＤＯＥ）の種々の部門が、種々の放射性物質を含む核兵器およびエネルギー構成要素の開発および製造を積極的に行ってきた。核物質を精製する過程およびこの精製過程などで使用された色々な装置を種々のタイプの有機および無機物質で汚染除去する過程で、数１０万トンの放射性核種および各種の有害および無害な有機ならびに無機化学成分で汚染された土壌、スラッジ、がれきあるいはその他の残留物が発生した。米国環境保護庁（ＥＰＡ）は、放射性核種および各種の有害および無害な廃棄物成分を含む廃棄物を混合廃棄物と規定した。
【０００２】
歴史的に、混合廃棄物は通常、決められた封じ込め区域でコンテナーに入れるか、貯蔵容器に入れて現場保管されるか、あるいは埋め立て槽か海溝に廃棄されていた。混合廃棄物のＤＯＤまたはＤＯＥの埋立地または海溝への廃棄処分はもはや許可されない。ＥＰＡ規制が公布されたため、混合廃棄物は、各成分をおたがいに分離および切り離しできるまで、ＥＰＡが承認する有害廃棄設備または放射性廃棄設備で廃棄することが許可されない。
【０００３】
ＤＯＥおよびＤＯＤが現在大掛かりな再構築の取り組みを行っているのに対して、多数の全国におよぶＤＯＥとＤＯＤの設備が廃止されつつあり、軽工業、商業また住宅用に汚染除去を行いつつあるという事実のために、これら場所において混合廃棄物を矯正する要求に拍車がかかっている。これらの設備の多くは、ＥＰＡが混合廃棄物と規定した土壌、スラッジまたはその他の残留物を収容している。この問題に輪をかけて、場所によっては海溝や埋立地に埋められた混合廃棄物が地下水の保全に重大な影響を与えている。これらの地域は、ほとんどのケースで環境破壊源物質（非液体物質）の除去と矯正を伴うＥＰＡの規制にしたがって矯正しなければならない。
【０００４】
本発明は、放射性核種を不安定化あるいは拡散することなく非液体基材から有害および無害な有機および無機成分を分離できる方法を開示している。分離後、この放射性廃棄物の流れは、ＥＰＡの規制に沿ったＤＯＥかＤＯＤの設備のどちらかで廃棄処分されるか、またはＥＰＡが承認する放射性廃棄設備で廃棄処分される。このことは、この廃棄物の流れをこのやり方で取り扱う経済的な利益が著しいことを考慮している。現在、この廃棄物の流れを環境的に健全でかつ対費用効果の高いやり方で分離する方法で実際に使用できるものはない。
【０００５】
混合廃棄物に加えて、有害および無害（化学的に汚染された）な廃棄物の年間発生量は、米国だけで数億トンの範囲にあると推定される。世界中の産業が、日常的に廃棄生成物を発生する製造のプロセスに依存している。これらの廃棄生成物の多くは非常に費用の掛かる有害廃棄物として処分されている。種々の基材から汚染物質を分離することによっていくらかの原料を再使用のために回収する必要性がある。これによって産業界は生成される廃棄物を最小にし、運転費用を下げ現在の規制に適合することができる。
【０００６】
これら各種の化学成分が有する、公共の健康および環境に対する危険性についてはよく知られており文書、試料も作成されている。各種の高沸点有害廃棄物の破壊または分解方法は非常に費用が掛かる。高等なエネルギーを利用して有害廃棄の基材全体を熱的に破壊することは、汚染自体が重量で全体量の一部である場合は、対費用効果が非常に高いとはいえない。また、化学製品と接触したために汚染された非液体の基材は、できれば再使用または再循環処理すべきである。一般的には廃棄物流容積の７５％から９０％を占める非液体基材を分離することによって費用の掛かる破壊または分解方法が必要な廃棄物の流れを最小にすることは、ＰＣＢ、農薬、除草剤、ＰＣＰ、ダイオキシン、フランなどの有害廃棄物で汚染された基材に関してより大きな経済的な効果がある。
【０００７】
そのため、工業的なプロセス廃棄物、混合廃棄物および有害廃棄物流を環境的に健全でかつ対費用効果の高いやり方でうまく処理する技術に対する市場の要求に応じて、本発明は、現在技術の代替の選択肢として経済的な廃棄物の最小化と資源再利用の方法を提供する。Ｏ’Ｈａｍ（米国特許第５１２７３４３号の全内容は本明細書中で参考として採用する）は、土壌、特にガソリンや潤滑油などの石油系炭化水素を含む土壌を、土壌が処理中固定されるバッチ式処理法で汚染除去し浄化する装置と方法を教示している。この処理方法は、石油系炭化水素で汚染された土壌の矯正が要求される「有害物質の地下貯蔵法（Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ｏｆ  Ｈａｚａｒｄｏｕｓ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ  Ａｃｔ）」および関連法規の規制要求に対応して、ガソリンスタンドや他の石油製品の関係ユーザーから、石油系炭化水素で汚染された土壌の現場処理技術開発が強く望まれ、この市場要求に応じて特に設計された。
【０００８】
従来技術では各基材の充填および取り出し中の一時的なほこりを抑える手段がない。土壌は通常ローダーによって貯蔵個所から処理装置まで搬送される。この際に、土壌がこぼれたり風でほこりが飛んだりして汚染が拡散される。作業員やたまたまその場に居合わせた人、または近辺の一般の人は汚染にさらされる可能性がはるかに高く、また環境に対して汚染物が管理されずに放出される可能性がある。従来技術は処理装置の保守整備を行うのに２０％以上の停止期間が必要である。土壌は処理装置内で回りをフィルター媒体（豆粒状の石）で囲まれたスクリーン（真空チューブ）上に直接置かれる。スクリーンは容易に閉塞状態になり、各バッチ処理の間に定常的にクリーニングする必要がある。入口ドアは、フロントエンドローダーがチャンバーに入り処理のためにその土壌を堆積できるように下げられ、また、加熱機の運搬台が処理室の上部に進む進路を作るために上げられる。入口ドアの蝶番は基材およびフィルター媒体で閉塞されバッチ処理後毎にクリーニングしなければならない。これらのドアはこの処理によって容易に損傷されやすく、密封することがほとんど不可能になって空気が土壌の中を通らずにバイパスしてしまう結果、土壌処理が十分に行われない。さらに、蝶番が損傷する結果、出入りのドアが合わなくなる。こうなった場合、加熱機運搬台がこの装置の手前側で進路から外れて落下する可能性があり、その結果停止している時間が増加する。
【０００９】
従来技術は土壌処理における信頼性がない。固定台を通る空気の流れが不均等で変化しやすく、その結果処理すべき基材の中で温度勾配が生じる。空気のバイパスはスクリーンや豆状石の目詰まり、および基材充填ドアが損傷によって密封ができないことによって引き起こされる。また、真空スクリーンは固定土壌台の下に直接、固定土壌台表面積の約５０％分だけ設置されており、この結果、土壌全体にわたって処理が不完全になるか、または「コールドスポット」が生じる。加熱が不均等なため処理が適切に行われない。
【００１０】
従来技術は高価なフィルター媒体を使用しており、このフィルターは廃棄によって廃棄物貯蔵量を増加させるとともに運転コストを増加させる。
【００１１】
従来技術は各処理業務の間に費用の掛かるクリーニングを必要とする。汚染除去の手順がうまく行かないことがしばしばある。これは基材を処理室内に直接入れているためである。この基材は装置の入り口範囲にぎっしりと押し込められる。
【００１２】
従来技術ではほこりの粒子が同伴し、排気制御システム内に堆積して空気の流れを制限し、保守整備の必要性を過大にする。
【００１３】
従来技術で処理可能なのは炭化水素だけである。
【００１４】
従来技術が適用できるのは熱処理による炭化水素の除去だけである。
【００１５】
従来技術の再検討では、この技術は土壌からの炭化水素の除去に限定され、各種の揮発性有機および無機化学製品および高沸点化学製品の処理には、経済性、環境性、安全性の問題に関して、適さないことが示されている。
【００１６】
その結果、非液体基材から揮発性有機および無機汚染物を分離し、これらの汚染物質を捕集して再循環または再使用する経済的で、環境に優しい方法の必要性が存在する。汚染除去された非液体基材の再使用を考慮したシステムの必要性も存在する。この方法は廃棄物の流れを経済的なやり方で最小にする環境的に健全な解決策を提供することによって社会的な利益をもたらす。
【００１７】
（発明の概要）
本発明は、底部および上部を有し、この上部がガス除去用マニホルドを有する容器と、好ましくは前記装置の底部に配置されこの前記容器の内部を加熱する手段とを備える基材から廃棄成分を分離する装置を提供する。この装置はさらに取り外し可能なトレイを備えることが好ましく、好ましくは１から４個のトレイを備える。この装置は恒久的に固定することができ、または移動可能であることが好ましい。好ましい実施形態においては、この装置はさらにこのマニホルドを通してガスを引き出すために真空状態を発生する手段を備え、この真空状態は好ましくは０インチから約２９インチ（７３７ｍｍ）水銀柱の範囲である。
【００１８】
好ましい実施形態においては、この容器は矩形の形状で０から４個の側面を有し、トレイをこの容器の底部または基部に挿入した場合にこのトレイの側面またはトレイが効果的にこの容器の側面を形成する。好ましい実施形態によれば、この容器には何ら側面がない。このトレイは、このトレイの底部が基材を支持することができさらに空気が上に向けてオリフィスと基材を通りぬけることができるように好ましくはオリフィスを有する底部を備える。この底部は、例えばスクリーンであってもよく、あるいは溝穴であってもよい。
【００１９】
この装置は、処理すべき基材の量、処理場所の位置、またはこの装置を敷地に固定して設計するか移動式にするかなどの要因によってその寸法を変えることができ、１つの実施形態においては、このトレイはフォークリフトで移動し容器内へ積み込むことができるような大きさ、寸法および容量である。一般的には、大規模な運転に対しては、このトレイは上部から基材を入れるように設計され、少なくとも約２．５立方ヤード（１．９立法メートル）の充填容量を有する。このトレイはフォークリフト用口の反対側に処理済みの基材を取り出す蝶番式の取り出し口を備えることもできる。他の実施形態においては、この装置は小規模の用途に適用され、この場合トレイは、例えば、約１立方フィート（（０．０３立法メートル））の容量である。
【００２０】
１つの実施形態によれば、この装置はさらにこの基材を機械的に撹拌する手段を備えている。この装置はさらに化学処理剤を導入する手段を備えることもできる。
【００２１】
さらに別の実施形態においては、上部またはマニホルドの底部表面に高温用シリコンまたは他の耐熱性ガスケットを備え、これによってトレイを上部またはマニホルドに対して密封して空気がトレイのまわりではなくトレイとトレイ内に収容された基材を通って導かれる。１つの実施形態によれば、この上部は垂直に取り外しが可能である。他の実施形態においては、このマニホルドは随意に、パージガス／空気の流れに同伴される基材微粒子を物理的に分離する１から１００ミクロンメッシュの乾式フィルター媒体を含む。
【００２２】
この装置はさらに、制御器装置を使用して前記装置の運転を遠隔で監視する手段と、情報をコンピュータに伝える変換器とを備えることもできる。
【００２３】
本発明はさらに、基材を容器内に置くことと、基材を加熱することと、この基材の上部に真空状態を設定してこの基材内部に大気圧以下の圧力を生成することと、この基材からガス状成分を除去することを含む、基材から有害および無害な有機および無機廃棄物成分を分離する方法を提供する。この各基材は放射性物質、産業工程廃棄物の流れ、土壌、スラッジ、活性炭、触媒、砂利、バイオマス、がれき、溶剤、掘削のかすや切り屑などから選択される。各成分の沸点は、例えば、華氏約３０度（−１．１℃）から華氏約１６００度（８７１℃）の範囲に及ぶことができる。除去することが可能なこの各成分の例には、アンモニア、水銀、水銀化合物、シアン化物、シアン化化合物、ヒ素、ヒ素化合物、セレニウム、セレニウム化合物、およびその他の金属とその金属塩などがある。
【００２４】
１つの実施形態によれば、各成分は、各基材から各成分を分離する間、熱的に破壊されたりあるいは燃焼されることはない。この方法は基材から分離された各成分を凝縮、または物理的に濾過あるいは吸着することにより各成分を可逆的に相変換することを含むことができる。１つの実施形態においては、各成分の脱着温度に達した後、各成分は０．５秒未満の間基材内に保持される。
【００２５】
この方法は、０．２から１４ミクロンの間の発光スペクトルを持つ光エネルギーにさらすことによって間接的なやり方で基材を加熱することを含むことができる。１つの実施形態によれば、赤外線エネルギーにさらされた基材の表面が二次的な放射源となり、パージ空気が充填トレイの基材表面に対流作用で熱を伝える。他の実施形態においては、光エネルギーにさらされた基材の表面が放射源となり、光エネルギーにさらされた表面の上部の基材層に熱伝導で熱を伝える。この方法はさらに、基材の底部表面より上の基材層に熱を伝える対流による方法で各基材を加熱することを伴うことができる。
【００２６】
１つの特別な実施形態によれば、放射性核種および無機金属成分を含む基材から有機化学製品が分離される。これらの各成分は循環処理のために回収および精製することができる。この方法はさらに、ガス蒸気および各成分をパージして凝縮、捕集する手段を含むことができる。さらに別の実施形態によれば、排出空気の流れがトレイの下に再循環し、実質的にクローズドループシステムを形成する。
【００２７】
（発明の詳細な説明）
本発明は、様々な基材から、有害および無害な有機成分と無機成分を分離する方法に関する。より詳細には、本発明は、１つまたは複数の以下の原理：低温熱脱着、放射エネルギー、対流加熱、伝導加熱、空気ストリッピング、真空蒸留、減圧揮発、および化学添加剤などの追加による化学揮発を使用することによって、基材からこれらの様々な成分を分離する方法に関する。より具体的には、本発明は、様々な基材を改善する方法に関し、プロセスの主要な結果は、最小限の廃棄物と資源リサイクルする利益を提供することである。好ましくは、本発明は、以下の廃棄物の流れの領域を改善する方法に関する：（１）原料と工業プロセスの廃棄物の流れからの有害および無害な有機化学成分と無機化学成分の放射性核種汚染分離を拡散または不安定化せずに、放射性核種で汚染された基材から有害および無害な有機成分と無機成分を分離する、（２）スラッジ、汚損、活性炭素、触媒、骨材、バイオマス、デブリなどを含むが、これに限定されるものではない、様々な基材から、有害および無害な有機化学成分と無機化学成分を分離する。
【００２８】
基材成分セパレータは、従来技術には欠如していた、制御された空気流の分布を提供する。基材成分セパレータは、固定トレイまたは撹拌器トレイに含まれている基材を通してドローされた空気流と熱の均一な空気流の分布を可能にし、確実に基材の体積全体に含まれている成分を完全に脱着させる。揮発性および半揮発性の有機化学物質と揮発性無機化学物質の脱着については、処理室の移動部分が欠如していることにより、保持が低く、したがって、生産の増大と関連する経済的な利益をもたらす。
【００２９】
このプロセスにより、所望であれば、飛沫同伴した放射性核種を拡散または不安定化せずに、放射性核種で汚染された基材から、全ての有害および無害な有機化学成分と無機化学成分を完全に脱着、分離、および収集することを可能になる。
【００３０】
基材成分セパレータは、さらに処理が必要な廃棄物の量について著しい体積の減少のために、有害成分のリサイクリング、再使用、経済的な処分、またはさらなる処理に対して有害および無害な有機化学成分と無機化学成分および基材を回収する効率的で費用効果の高い分離を提供する。
【００３１】
本処理装置の設計は、経済的な利益と、放射エネルギーを生成するシステムで使用する燃料の使用を最大にする。また、処理プロセス中に、基材から化学物質を脱着するために、または基材からの脱着に続いて蒸発した成分を凝結および収集するために補助燃料を使用しないので、プロセスは効率的である。
【００３２】
プロセス全体により、廃棄物の流れで、大幅で望ましい体積と質量の低減が達成され、次いで、リサイクルし、経済的な利益で再使用し、処分し、または著しくより低いコストでさらに処理することができる。大気中に放出されたかまたは埋め立てられた化学汚染物質の体積は、本発明の方法によって大幅に低減されるが、これは、本発明の方法が、基材自体を含む汚染された基材から、化学生成物を分離、改善、収集、精製、および回収する手段を提供するからである。
【００３３】
従来技術の方法は、上部から材料を加熱することを含み、空気を押し下げて材料を通過させる。この作業は、物理の法則と矛盾しており、処理プロセスを遅らせる。従来技術では、空気がシステムを通って下方にドローされるとき、対流熱はバーナから獲得されない。ほとんどの対流熱は上昇し、プロセスの上部から逃げていくことを観測することができる。ＭＣＳは、底面から汚損を熱し、加熱器の排気と加熱された空気は、基材を通ってシステムから出る。このプロセスは効率的であり、熱は自然に上昇するので、空気が基材を通るようにするために、対向する力を必要としない。空気の上昇運動は、基材を通る自由な空気の流れを見込んでおり、基材を圧縮または凝集しない。従来技術は、基材の凝集を生じ、これは、システムを通る空気の流れと処理の効率の両方を阻害する。
【００３４】
処理する場所にユニットを輸送するコストは、基材を処理する場所に移動し、埋め戻し材料として、または他の再使用あるいは処分のために基材を使用する場所に再び戻すコストよりはるかに少ないので、ＭＣＳは携帯式であることが好ましい。
【００３５】
方法は、底面を遮蔽したトレイ内に基材を装備することからなることが好ましい。このトレイは、反射底面と３つの垂直側面を有し、上部が大気に開いており、一般にゆるくパックされている基材を通る上昇気流を確立するために、コンテナの上部を通って、真空または少なくとも部分的に真空を確立し、底面から基材を加熱し、後ろからまたは気体と混合した熱気体を上方に引き上げて基材から汚染物質の蒸気を放出し、所望であれば、トレイとマニホルドのフレームから基材を取り外し、空気放出制御システムで汚染蒸気を収集する加熱フレーム内に機械的に配置されている。最後に、処理した基材を含んでいるトレイを加熱フレームから取り外し、他のトレイのセットを処理しながら、制御された方式で冷却することが可能である。トレイ内に含まれている処理した基材を冷却した後は、制御された方式で基材をトレイ内で再水和する。次いで、基材をトレイから取り外し、一過性の放出またはダストを最小限に抑える。
【００３６】
空気は、システムの開放基部を通って、熱源から最も遠い点に引かれる。この空気流は、２つの機能を実施する：（１）源を通って対流熱をドローし、光エネルギーに暴露されていない液体でない基材を加熱する、（２）処理室内の蒸気圧を低減する。第２に、減圧することにより、処理した基材から解放されている汚染物質の沸点を下げる。蒸気圧／沸点の関係は、特定の物質に対する以下のよく知られた実験式によって表される。ａとｂの値は既知であり、ｐ＝圧力はｍｍ水銀柱、Ｔ＝温度は絶対温度で表されている。ａとｂは、（とりわけ）ＣＲＣ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、６９ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ．（１９８８）のページＤ−２１２から始まるところで与えられている定数である。
Ｌｏｇ１０ｐ＝０．０５２２３ａをＴで割りｂを加えたもの
【００３７】
これにより、より低い温度で、より高い沸点を有する汚染物質を除去することが可能になる。システムを加熱するのに必要なエネルギーは、他の熱処理システムが必要とするエネルギーのわずかに約４分の１である。同様に真空も物理的な方式で機能する。処理した基材を物理的に空気でドローし飽和することによって、加熱された空気は、存在している他の気体を変位させて、処理しているトレイから一掃し、システムの効率を上げる。
【００３８】
本発明では、様々な廃棄物基材が、トレイ内へ配置され、加熱器の基部上に充填されており、ファンは、遮蔽したトレイの底面全体を通じて基材に作用して、システムを経て空気をドローする。加熱器は、２．５４センチ（１インチ）未満から９１．４４センチ（３フィート）を超える範囲の深さまで、基材を均等かつ完全に加熱するように活動化される。通常、基材は、１０．１６センチ（４インチ）から４５．７２センチ（１８インチ）の範囲の深さまで加熱される。加熱の有効な深さは、当業者によって容易に決定することができ、熱源、基材の物理的な特徴などのファクタによって影響される。また、基材より下の全ての位置でプロセスに入ってくる周囲の空気も加熱され、基材を通って上方に引かれ、上層基材に熱を搬送する。熱と減圧した圧力の組合わせは、基材から汚染物質を除去し、空気流は、放出制御システムまたは収集システムを介して、処理プロセスから除去された汚染物質をドローする。所望であれば、基材を攪拌することができ、処理は非熱的な性質とすることができる。
【００３９】
システムは、一括処理プロセスであり、これを使用して、様々な固体基材および半固体基材から、有害および無害な有機化学成分と無機化学成分を分離する。これらの基材は、放射性汚染基材、工業プロセス廃棄物の流れ、スラッジ、汚損、活性炭素、触媒、骨材、バイオマス、デブリなどを含むが、これらに限定されるものではない。化学成分は、基材を通る大量の空気または他の気体の体積をパージしながら、トレイの基材を加熱することによって、基材から分離される。パージ気体の流れは、物理的な分離、凝縮、および脱着によって空気から化学成分を除去する一連の非破壊的放出制御構成要素を通って流れる。好ましい実施形態では、本発明は、以下の構成要素を含むが、これに限定されるものではない。
ドライ粒子フィルタ
凝縮システム
ＨＥＰＡフィルタ
炭素吸収
液体スクラバ
逆浸透
化学沈殿
物理的な相分離
合体フィルタ
【００４０】
本発明の装置は、以下の図を参照することによって記述することができる：
図２：
１．ベアリングと、基材混合フライトに接続されているシャフトを収容するシャフト支持ビーム。
２．処理中に汚染された基材を含むトレイのスロット付き遮蔽底面
３．処理中に、トレイに含まれている基材を通って移動し、基材の混合を容易にする混合フライト
４．混合フライトを駆動する油圧モータ
５．パワー要件を低減し、フライトを駆動するスレーブ・スプロケット
６．スレーブ・スプロケットを駆動スプロケットに接続する駆動鎖
７．混合フライトを駆動する油圧モータに結合されている駆動スプロケット
８．劣悪な環境から油圧モータを守る保護ハウジング
９．混合フライトを駆動する油圧モータ
１０．混合フライトを駆動する油圧モータに結合されている駆動スプロケット
１１．スレーブ・スプロケットを駆動スプロケットに接続する駆動鎖
１２．パワー要件を低減し、フライトを駆動するスレーブ・スプロケット
１３．処理中に汚染された基材を含むスロット付き遮蔽底面
１４．ある種の無機汚染物質の処理を可能にするために、化学添加剤の導入前、導入中、および導入後に基材を処理することに使用する撹拌器トレイ
１５．処理中に、トレイに含まれている基材を通って移動し、処理中の基材の混合を容易にする混合フライト
１６．スレーブ・シャフトが回転できるようにする高温支持ベアリング
１７．フライトが取り付けられている中央駆動シャフト
図３：
１８．処理中に汚染された基材を含むトレイのスロット付き遮蔽底面
１９．処理に続いて基材を除去するためのダンプ・ゲートに対する蝶番
２０．ダンプ基材に対して回転して開くダンプ・ゲート・ドア
２１．処理中にゲートが開くことを防止するダンプ・ゲート・ラッチ
２２．ピックアップ口により、フォークリフトは、トレイを移動、充填、取出し、およびダンプすることが可能になる
２３．処理中にゲートが開くことを防止するダンプ・ゲート・ラッチ
２４．処理に続いて基材を除去するためのダンプ・ゲートに対する蝶番
２５．フォークリフト・ピックアップ口により、フォークリフトは、トレイを移動、充填、取出し、およびダンプすることが可能になる
２６．処理中に汚染された基材を含むスロット付き遮蔽底面
２７．トレイ内へ充填された基材の重量を支持する底面スクリーン支持
２８．フォークリフト・ピックアップ口により、フォークリフトは、トレイを移動、充填、取出し、およびダンプすることが可能になる
２８ａ．フォークリフト・ピックアップ口により、フォークリフトは、トレイ移動、充填、取出し、およびダンプすることが可能になる
図１：
２９．プロセス・バーナ
３０．放射管バーナ
３１．燃焼排気口
３２．加熱器基部アセンブリ
３３．排気マニホルドをトレイの上部の縁に封止する高温シリコン・ガスケット
３４．１から１００ミクロンのフィルタ媒体と粒子が空気流に乗ってシステムを出ることを防止する物理的な障壁として作用する支持フレーム
３５．空気抽出マニホルド
３６．排気マニホルドをリフトする油圧シリンダ
３７．排気口
３８．汚損処理トレイ
【００４１】
化学物質は、再回収して、化学成分を破壊せずに、これらの様々な構成要素から、再精製、さらなる処理、処分、またはリサイクルすることができる。結果として得られる排出空気流は、化学成分を含まないか、または化学成分が最小限に濃縮したものを含む。このプロセスを使用して、放射性核種と化学成分を混合せずに、放射性汚染固体から化学成分を分離することができる。
【００４２】
好ましい実施形態では、本発明は、好ましくは赤外線加熱器である、複数の加熱器を含んでいる基部を備える。加熱器は、基材の下に位置し、携帯式加熱器フレーム内に配置されており、基材のより低い表面に接して上方を向いている。また、この装置は、ほとんどの用途に対して、加熱器の基部をマニホルドのフレームに永続的に取り付けることができるようにする。抽出送風機または真空ポンプは、基材を通って汚染物質が上方に移動する機動力を提供し、これは、抽出送風機または真空ポンプを通って出て行くか、あるいは所望であれば、空気放出制御システムで収集することができる。真空マニホルドまたは排気マニホルドが、油圧シリンダによって基部に取り付けられている。マニホルドの底面は、温度耐性ガスケット材料でガスケットされている。マニホルドは、遮蔽底面基材トレイを加熱器の基部上に充填および取出しすることを見込むように、油圧式に上昇される。充填された後は、上方のマニホルドは降下され、トレイの上部の縁に封止される。これは、トレイの回りではなく、基材とトレイを通って空気を上方にドローすることを見込んでいる。
【００４３】
好ましい装置は、５つの主要な構成要素：マニホルド、プロセス・トレイ、加熱器基部、パージ空気ファン、および放出制御システムからなる。好ましい実施形態では、通常、トレイは、約８フィート×８フィート×１７インチ（２４０ｃｍ×２４０ｃｍ×４２３ｍｍ）のサイズであり、スロット付き平坦ステンレス鋼スクリーンを含む。廃棄物基材は、遮蔽トレイ内に充填され、トレイは、加熱器基部の上に配置される。
【００４４】
加熱器の基部は、通常１から４またはそれを超えるトレイのレセプタクルからなり、トレイを挿入するために、加熱器基部とマニホルドの間に十分な空間を備えるレセプタクルに取り付けられている加熱器のラックを有する。トレイを上昇および降下して、トレイの充填と取外しのプロセスを補助することができる。トレイを充填し、マニホルドを降下した後は、加熱器で汚損を照射しながら、抽出ファンは強制的にパージ空気が基材を通るようにする。
【００４５】
基材の表面を加熱し、パージ気体の流れは基材を通って対流して移動し、光エネルギーに暴露されている基材の表面層から、トレイ内により深く配置されている基材材料に熱を伝達する。伝導熱の伝達は、基材の粒子が、光エネルギーに暴露されている粒子並びに対流して加熱されている粒子に接触するトレイで行われる。パージ空気の流れは、蒸気の状態が促進される平衡シフトを造り出す。基材の化学物質は、平衡状態では、固体、液体、蒸気として存在する。熱は平衡をシフトし、より多くの蒸気を生成する。この蒸気は、パージ空気の蒸気を生成することによって変位し、システム外へ移送されるので、システムが平衡状態に落ち着こうとするとき、さらに促進される。
【００４６】
基材成分セパレータは、貯蔵領域でのトレイの充填を見込んでおり、トレイは、基材と汚染物質の両方を完全に含み、汚染物質を拡散または一過性の放射を放出せずに、制御された方式で、処理ユニットに輸送することができる。また、この新しいプロセスにより、作業者がプロセス・ユニットに入り、基材、使用した豆砂利のフィルタ媒体、および真空管を清掃する必要性が排除される。これは、汚染蒸気への暴露、熱によるストレス、やけど、および重い材料を持ちいて極度に熱い環境で作業することに伴う背景問題に関する健康と安全に対する懸念を著しく最小限に抑える。
【００４７】
ＭＣＳプロセスにより、遮蔽底面トレイをフレーム上に充填し、スクリーンのプラッギング、飛沫同伴したドア・フィルタ媒体の問題、および関連する保守の中断時間を削除することが可能になる。この理由により、ＭＣＳプロセスには、事実上中断時間がない。特定のトレイ上にあるスクリーンに何らかの保守が必要である場合、他のトレイの処理を続行しながら、これを達成することができる。従来技術では、プロセッサの保守は、製造の損失をもたらす。ＭＣＳプロセッサに埋め込まれている静的な表面領域は、完全にスクリーン上に配置されており、１００％の有効範囲となる。
【００４８】
ＭＣＳプロセスは、ローディング・ドアを削除し、基材を通る均等な空気流と均一な処理を促進する。高価なフィルタ媒体の必要性が排除され、プロセスのコストを下げ、処分する残留廃棄物を最小限に抑える。ＭＣＳでは、基材がプロセスの設備とコンタクトしないので、これらの問題は全て排除されている。
【００４９】
ＭＣＳプロセスでは、汚染物質と粒子が飛沫同伴し、放出制御システムに混入することを、５から１００ミクロンの物理的障壁が防止する。これにより、汚染除去が容易で効率的になる。
【００５０】
ＭＣＳプロセスは、機構的なアジテータを備えることができ、したがって、基材は、混合と、トレイから引き込まれ放出制御システムで収集された汚染物質を揮発または気化させるために使用した化学化合物の添加により、化学的に処理することができる。
【００５１】
ＭＣＳプロセスは、ダストを制御し、基材の再使用に備えるために、処理した廃棄物を制御して再水和することを見込んでいる。これは、従来技術では実用的でない。他のトレイの処理を続行しながらトレイの再水和を行うことができるので、製造には影響を及ぼさない。従来技術では、再水和は処理室で行わなければならないので、さらなる製造は不可能である。また、室内での再水和は、室内の水を蓄積することになり、次の一括実施製造の処理時間に影響を与え（増大し）、生産に影響する。
【００５２】
ＭＣＳプロセスは、変換器と熱電対を使用して、基材の温度、空気流、圧力、およびプロセスの放出制御構成要素を監視することが実用的であるように構成されている。これにより、オペレータは、正確に処理プロセスを制御することが可能になる。従来技術では、これらの制御が欠如しており、基材の汚染物質容器で実際に使用することができなかった。また、プロセス制御を使用することにより、システムを操作するために必要な作業者の数を抑え、その結果健康と安全に対する有害にさらす可能性を抑えることになる。これらの両方の利点により、システムのコストはより競合的になる。
【００５３】
ＭＣＳプロセスは、従来技術より、経済的で効率的な処理手段である。
【００５４】
従来技術のプロセッサを充填および取出しする方法は、バッチ間に著しい中断時間を必要とし、この技術の製造効率と経済的利益に直接影響を及ぼす。ＭＣＳ方法のプロセス設計は、従来技術と比較して、かなりな製造効率と経済的利益を実現するが、これは部分的には、基材を処理室に充填および取出しするために、バッチ間の中断時間が改善される結果である。
【００５５】
本システムでは、全ての成分は蒸気に変換され、空気流によって空圧で放出制御システムに移送される。パージ空気の体積は過多なので、パージ空気流に飛沫同伴している粒子を物理的に分離する手段を使用することができる。通常１から１００ミクロンの範囲の間隙を有するドライ粒子フィルタが、トレイ・ガスケットのすぐ上にあるマニホルドに組み込まれている。この物理的な障壁はこれらの粒子を停止して、成分の蒸気から分離する。蒸気はコンデンサを通って進み、コンデンサで液体に凝縮する。プロセスのこの段階から、蒸気とパージ気体は、通常０．１ミクロンまでの粒子を遮蔽するように設計されているＨＥＰＡフィルタを通過する。パージ空気は炭素を通って進み、さらに浄化される。最終的には、空気は大気中に放出されるか、またはパージ空気としてプロセスに再導入される。スクラバ、段階的な凝縮などを使用して、パージ気体蒸気の除去を達成することができる。
【００５６】
トレイの基材を機械的に攪拌することができ、化学添加剤を基材に導入して、プロセスを促進し、または分離のために成分をより揮発性の形態に変換することができる。これはトレイの内側で回転して基材を混合するフライとしたパドルを使用して達成される。また、ドラッグ・バーを利用して達成することもできる。
【００５７】
通常、抽出ファンは、システムを駆動する唯一の動く機械部分である。また、システムは、ある種の化学成分の処理に利用する特定の実施形態では、アジテータのトレイを変更することができる。これらのトレイの底面をキャップし、約０インチから約２９インチ（７３７ｍｍ）水銀柱の範囲の真空を達成することができる。これにより、さらに平衡シフトを促進することができる。その結果、化学成分は基材から分離され、それらを破壊せずに、放出制御システムで収集される。
【００５８】
無機化学成分とある種の化学成分は、トレイ・アジテータの使用および／または化学物質の添加と組み合わせたシステムによって分離することができる。これらのプロセスのいくつかは、非熱的に達成することができる。例えば、基材の成分と浸透性が同質である場合、シアン化物塩または有機的に結合したシアン化物で汚染されている基材を、固定トレイの内側に配置することができ、または同質でない場合は、撹拌器トレイに配置することができる。硫酸、硝酸、塩酸、または他の酸を添加することによって、シアン化水素の気体を生成し、これを基材から引き込み、苛性スクラバを通過させて、シアン化ナトリウムを生成し、次いで収集およびリサイクルすることができる。次いで基材を腐食薬で中和して、可能な再使用に適しているようにすることができる。
【００５９】
まず基材を酸性化し次いで酸化することによって、水銀、ひ素、セレニウム、および他の遷移元素を基材から解放し、基底状態にある金属を得ることができる。塩化第一スズまたは硫酸塩を添加して、化合物の水素気体を形成させ、収集し、酸スクラバを通過した問題の化合物を放出する。
【００６０】
腐食薬でｐＨを上げ、ホウ酸の蒸気を収集することによって、アンモニウムを基材から除去することができる。
【００６１】
機械的アジテータは、トレイの底面の下で駆動される鎖である可能性がある油圧式に給電されたプロセスからなる。トレイの表面は、スクリーンの底面を横切って乗っている２つのフライトを含む。フライトは、中央が約５．０８センチ（２インチ）持ち上がっており、基材を通ってプラウし、材料をリフトおよび混合する。フライトは、トレイ・スクリーンの下に突き出しているシャフトに取り付けられている。スクリーンの底面の下で、シャフトは、それに接続されているスプロケットを有する。通常、このシャフトは、トレイの中央に配置されている。また、油圧モータのシャフトは、トレイの遮蔽底面を通って延びている。同様に、このシャフトに取り付けられているスプロケットが存在する。Ｃ駆動鎖は、２つのスプロケットを接続する。モータのシャフトが回転するとき、スレーブ・シャフトが回転して、基材を通してフライトを押す。
【００６２】
通常、加熱器の基部は、基材に向かって上方を向いている８から１２の放射加熱器を含む。
【００６３】
従来技術は、管状スクリーンが挿入され、一端でマニホルドに取り付けられている、一連の陥没した室を有する。処理する汚損は、室の底面上とスクリーンの上部の上にある。陥没した領域とスクリーンは迅速にプラグされる。このため、汚損は不均等に加熱され、劣等で不均等な処理となる。スクリーンをプラグする汚損は、手作業で除去しなければならず、プロセスの中断時間と作業者の健康と安全の問題を引き起こす。
【００６４】
本プロセスは、処理中に基材が内部に存在しているスクリーンを有する一連の陥没した室を使用しない。プロセスの室は、処理トレイから分離されている。室は、基材を含むトレイが配置されているフレームを備える。トレイは、ダンピング・プロセス中に生じる可能性がある任意のプラッギングから自身をクリアにする自浄遮蔽底面を有する。
【００６５】
液体の沸点は、物質の分圧が蒸気圧に等しくなる温度である。最終処理温度とシステムの動作圧力との間には、直接的な関係が存在する。システムが動作しているとき、圧力は下がり、揮発によって化合物を除去するために必要な処理温度は減少する。ＭＣＳは、システムの圧力を下げることによって、この沸点降下の原理を使用する。システムの圧力は、約０インチ水銀柱から約１インチ（２５ｍｍ）から３０インチ（７６２ｍｍ）水銀柱まで低減される。表１は、水、アセトン、ＴＣＥ、およびＰＣＥのこの関係の例を示す。
0004585688.tif 000002
【００６６】
表１を参照すると、沸点とシステムの圧力との関係は、直接的ではあるが、線形ではないことが容易にわかる。この非線形は、クラジウス・クライペロンの式によって記述される。
0004585688.tif 000003
上式で、
ｐ*は、温度Ｔ*（*Ｒ）での蒸気圧（気圧）
ｐは、温度Ｔ（*ａ）での蒸気圧（気圧）
Ｒは、普遍気体定数（ＢＴＵ／モル−*Ｒ）
デルタＨvapは、気化熱（ＢＴＵ／１ｂ）
【００６７】
上式が成り立つために、３つのことを仮定している：１）モル体積の変化は、気体のモル体積の変化に等しい；２）気体は理想気体として振る舞う；３）気化のエンタルピー（デルタＨvap）は、温度に依存しない。表１は、表のデータの沸点と、約２５インチ（６３５ｍｍ）水銀柱の圧力で、いくつかの化学物質に対してクラウジウス・クライペロンの式で計算した沸点とを比較する。
【００６８】
空気流に関係する他の重要なパラメータは、空気ストリッピングである。空気ストリッピングは、搬送気体である空気を使用して、流体でない材料から汚染物質を除去するプロセスである。汚損から汚染物質をストリップするレートは、その蒸気圧と水の安定性に依存する。このプロセスは、以下の式によって表されるヘンリーの法則によって記述することができる。
式２  Ｐa＝Ｘa×ｋ（Ｔ）
上式で、
Ｐaは、構成要素ａの分圧
ｋは、温度Ｔでの構成要素ａに対するヘンリーの法則の定数
Ｘaは、溶液であるａのモル分率（Ｘａは小さい）
【００６９】
したがって、各汚染物質の脱着は、各化合物の沸点に到達するときだけでなく、全プロセスを通じて行われている。
【００７０】
化学揮発は、以下で示す、２つのステップの化学反応からなる。
0004585688.tif 000004
上式において、Ｃは、定義された沸点（Ｔbp）を有する特定（および純粋）の化学物質
Ｃ（ｌ）は、液相で、ある温度Ｔでの上記化学物質
Ｃ（ｇ）は、気相で、ある温度Ｔでの上記化学物質
Ｔ0は、周囲の温度
Ｔbpは、沸点の温度
【００７１】
第１反応では、汚染物質（または化学物質）の温度は、沸点に達するまで上昇する。開始温度から沸点まで温度を上昇するのに必要なエネルギーの量は、（液相の）熱容量と汚染物質の量に依存する。例えば、液相の水は、１ｌｂの温度を摂氏０．５６度（華氏１度）上昇するために、１ＢＴＵのエネルギーを必要とする。第２反応は、汚染物質がその沸点に達した後、液体が蒸発する間は温度が一定であることを示す。気化熱は、液相から気相への相変化を生成するのに必要なエネルギーの量である。水では、気化熱は９５０ＢＴＵ／ｌｂ（摂氏１００度（華氏２１２度））である。必要な熱の合計は、個々の反応のエンタルピーの和またはデルタＨtとデルタＨvの和である。
【００７２】
基材には３つの主要な構成要素が存在する：１）汚染物質；２）水；および３）基材自体。汚染物質と水は、基材の加熱のみを行っている間に、２つのステップの化学気化反応を経る。汚染物質は、百万分の一（ｐｐｍ）の単位の濃度で存在し、水は１０から２０％の範囲の濃度であり、残りの８０から９０％が基材である。
【００７３】
汚染物質は比較的低濃度で存在するので、必要なエネルギーの入力に対する２つの主要な駆動体は、水と基材である。上記で説明したように、水を沸点まで加熱するためにエネルギーを使用し、水を蒸発させ、システムを最終目標の処理温度まで加熱するために、エネルギーは断続的に追加される。したがって、目標の処理温度に達するために必要な全エネルギー量を決定する際には、基材と水（およびそれらの対応する熱容量）の相対量、並びに最も沸点が高い汚染物質に依存する最終目標の処理温度を考慮に入れなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の装置の側面図である。
【図２】  撹拌器トレイの平面図、底面図および側面図を示す。
【図３】  本発明を実施する時に使用されるいくつかの固定または移動式トレイの図を示す。
【図１】
0004585688.tif 000005
【図２】
0004585688.tif 000006
【図３】
0004585688.tif 000007