(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を分析する方法であって、
錫の粒子の表面に塩化第一錫の被膜を形成してなる還元剤を用意し、
前記還元剤により前記塩化第二水銀中のＨｇ2+をＨｇ0 に還元したのち分析するガス中の水銀分析方法。
【請求項２】
塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を分析する装置であって、
錫の粒子の表面に塩化第一錫の被膜を形成してなる還元剤を有する還元反応器と、
前記ガスを前記還元反応器を通過させて、前記還元剤により前記塩化第二水銀中のＨｇ2+をＨｇ0 に還元する還元装置と、
還元されたＨｇ0 を分析する分析器と、
を備えた水銀分析装置。
【請求項３】
請求項２において、さらに、前記還元反応器内の還元剤を加熱して前記ガス中の水分の凝結を防止する加熱器を備えた水銀分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉の排ガス等に含まれる水銀を分析する水銀分析方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉の排ガス等に含まれる水銀を分析するのに、金属錫を還元剤として水銀含有ガスを処理して、水銀含有ガス中の化合物水銀を金属水銀に還元し、その金属水銀を分析器で分析する方法（特許第１５６７７１７号（特公平１−５４６５５号公報））が知られている。すなわち、例えばゴミ焼却炉の排ガスには、金属水銀のほか、金属水銀が塩化水素ガスと反応して生成される塩化第二水銀が含まれるが、前記分析方法では、前記塩化第二水銀を金属水銀に還元させてフレームレス原子吸光水銀分析装置などの分析器で分析する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記分析方法は、古いタイプのゴミ焼却炉には有効であるが、新しいタイプのゴミ焼却炉には使えないことがわかった。その原因を調べたところ、次のことが判明した。すなわち、金属錫自身には還元能力はないが、古いゴミ焼却炉等では、その排ガスにおける塩化水素（ＨＣｌ）の含有量が比較的多いので、その塩化水素と金属錫が反応することにより、金属錫が塩化第一錫となり、この塩化第一錫が還元剤として前記塩化第二水銀と反応し、これにより塩化第二水銀中のＨｇ2+が金属水銀（Ｈｇ0 ）に還元される。ところが、新しいタイプの焼却炉では、その排ガスにおける塩化水素の含有量が少ないので、上述した従来の水銀分析方法のように金属錫を用いても、排ガスに含まれる塩化第二水銀中のＨｇ2+が金属水銀（Ｈｇ0 ）に還元されず、正確な水銀分析ができない。
【０００４】
本発明は、前記の知見に基づいてなされたもので、ゴミ焼却炉等の排ガスのような、塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を、正しく分析できるガス中の水銀分析方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るガス中の水銀分析方法は、塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を分析する方法であって、錫の粒子の表面に塩化第一錫の被膜を形成してなる還元剤を用意し、前記還元剤により前記塩化第二水銀中のＨｇ2+をＨｇ0 に還元したのち分析するものである。
【０００６】
前記水銀分析方法によれば、ガス中の塩化水素ガスの濃度が低い場合でも、錫粒子の表面に形成された塩化第一錫の被膜により、ガス中に含まれる塩化第二水銀中のＨｇ2+がＨｇ0 に還元されるので、ゴミ焼却炉等の排ガスのような塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を正しく分析できる。
【０００７】
また、前記目的を達成するために、本発明の請求項２に係る水銀分析装置は、塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を分析する装置であって、錫の粒子の表面に塩化第一錫の被膜を形成してなる還元剤を有する還元反応器と、前記ガスを前記還元反応器を通過させて、前記還元剤により前記塩化第二水銀中のＨｇ2+をＨｇ0 に還元する還元装置と、還元されたＨｇ0 を分析する分析器とを備えている。
【０００８】
前記水銀分析装置によれば、塩化第二水銀を含有するガスが還元装置により還元反応器を通過させられて、この還元反応器における還元剤である錫の粒子の表面の塩化第一錫により、前記ガスに含まれる塩化第二水銀中のＨｇ2+がＨｇ0 に還元され、還元されたＨｇ0 が分析器により分析されるので、ゴミ焼却炉等の排ガスのような塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を、そのガス中の塩化水素ガスの濃度が低い場合でも、正しく分析できる。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る水銀分析装置は、請求項２の構成において、さらに、前記還元反応器を加熱してガス中の水分の凝結を防止する加熱器を備えている。
【００１０】
還元剤の温度が低いとガス中の水分が凝結して塩化第一錫の被膜が溶解し、流出するおそれがある。前記水銀分析装置によれば、前記水分の凝結が防止されるので、還元剤が保護され、その結果、ガス中の水銀分析を正確かつ迅速に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は本発明の一実施形態である水銀分析装置の概略の構成を示す概念図である。この水銀分析装置１は、ゴミ焼却炉等の排ガスのような、塩化第二水銀を含有するガス中の水銀を分析する装置であって、図１（Ｂ）に断面図で示すように、錫の粒子２の表面に塩化第一錫の被膜３を形成してなる還元剤４を有する還元反応器５を備える。
【００１２】
錫粒子２の表面に塩化第一錫の被膜３を形成した前記還元剤４は、塩酸に金属錫を浸漬することにより形成され、その粒径は２ｍｍφ程度とされる。前記還元反応器５は、例えば主要部径を１２ｍｍφ、両端部径を８ｍｍφ、主要部長を１５ｃｍとした石英管からなり、その主要部内に前記還元剤４の複数個が充填されている。還元反応器５の、主要部内に前記還元剤４を閉じ込めるために、両端部には石英グラスウール６が詰められる。
【００１３】
塩化第二水銀を含有するガスは、前記還元反応器５を備えた還元装置７を通過して還元される。この還元装置７は、還元反応器５の入口に接続され先端にフィルタ８を有する配管９と、還元反応器５の出口に接続され、途中に冷却器１０が介在し、後端に吸引ポンプ１１を有する配管１２とで構成される。この還元装置７により、前記ガスが還元反応器５を通過させられるとき、そのガスに含まれる塩化第二水銀中のＨｇ2+は還元剤４により金属水銀（Ｈｇ0 ）に還元される。
【００１４】
前記フィルタ８は配管９内に導入されるガス中に含まれる粉塵等を除去するためのものであり、例えば石英グラスウールからなる。前記配管９は、一定温度（例えば１５０℃）に加熱される加熱配管からなり、これにより導入されるガス中の水分が配管内で結露しない。
【００１５】
前記還元反応器５は、加熱器１３によって１００〜１３０℃に加熱される。還元剤４の温度がガス中水分の露点未満であると、ガス中の水分が凝結して塩化第一錫が溶解し流出するおそれがある。また、同温度の上限は金属錫の融点２３２℃以下であるが、後工程で金属水銀を分析するために冷却する必要があるので、迅速な冷却のために、１３０℃以下とするのが好ましい。前記還元装置７の後端には、還元装置７で導出されるガス中に含まれる金属水銀（Ｈｇ0 ）を分析する分析器１４が設けられる。この分析器１４は、例えばフレームレス原子吸光水銀分析装置からなる。
【００１６】
次に、塩化第二水銀を含有するガス中の水銀の分析を、前記構成の水銀分析装置１により行う場合の処理工程を説明する。
図１（Ａ）において、塩化第二水銀を含有するガスは、例えばゴミ焼却炉の煙突１５から排出される排ガスであり、その煙突１５内に、還元装置７を構成する配管９の先端を臨ませ、吸引ポンプ１１を作動させることにより、前記排ガスが配管９から導入されて還元反応器５内を通過する。なお、煙突１５から前記配管９に導入される排ガスには、水銀成分として塩化第二水銀および金属水銀が含まれるが、前記配管９は先述したように加熱配管からなり所定温度（例えば１５０℃）に維持されるので、排ガス中の水分が凝結しない。これにより、配管９を通過中に塩化第二水銀や金属水銀が水滴に付着するのを防止でき、水滴への付着により水銀分析が不正確になるのを回避できる。
【００１７】
排ガスが前記還元反応器５内を通過するとき、その排ガスに含まれる塩化第二水銀中のＨｇ2+は、以下の反応式（１），（２）により、還元剤４の塩化第一錫（ＳｎＣｌ2 ）と反応して、金属水銀（Ｈｇ0 ）に還元される。
ＨｇＣｌ2 ＋ＳｎＣｌ2 →Ｈｇ0 ＋ＳｎＣｌ4                     （１）
ＨｇＣｌ2 ＋ＳｎＣｌ2 ＋２Ｈ2 Ｏ→Ｈｇ0 ＋ＳｎＯ2 ＋４ＨＣｌ  （２）
すなわち、この場合には、排ガス中の塩化水素ガス濃度が低い場合でも、還元剤４の塩化第一錫により、塩化第二水銀中のＨｇ2+を金属水銀（Ｈｇ0 ）に確実に還元できる。
【００１８】
また、還元反応器５は、その内部が前記還元剤を保護し、かつ金属水銀のその後の冷却に有利な雰囲気温度となるように、加熱器１３で１００〜１３０℃に加熱されるので、それだけ水銀分析をより正確かつ迅速に行える。
【００１９】
このようにして還元された金属水銀および元から排ガス中に含まれていた金属水銀は、排ガスとともに還元装置７の配管１２を経て分析器１４に送られ、この分析器１４により金属水銀の分析が行われる。配管１２を経て分析器１４に排ガスが送られるとき、配管１２の途中の冷却器１０により排ガスが周囲温度以下に冷却されて、排ガス中の水分が除去されるので、冷却器より下流の配管や分析器に水分が凝結するのを防止でき、分析器１４による水銀分析をより正確に行うことができる。
【００２０】
なお、前記還元反応器５での還元作用により、還元剤４における錫粒子２の表面の塩化第一錫の被膜３は消耗されるが、ゴミ焼却炉の排ガスなどの場合には、濃度に程度の差はあっても多少の塩化水素ガスが含まれているので、この塩化水素ガスとの反応により、前記錫粒子２の表面に新たな塩化第一錫の被膜３が形成される。その結果、還元反応器５内に充填される還元剤４は、短期間で還元能力が無くなることはなく、長期にわたって還元剤として有効に機能する。
【００２１】
また、ガス中に金属水銀と化合物水銀の両方が含まれている場合、本発明の化合物水銀を金属水銀に還元する方法を使用しないでガス中の水銀分析を行うと、金属水銀のみが分析される。したがって。これを本発明と組合せることにより、塩化水素ガスが高濃度なゴミ焼却場煙道はもちろん、塩化水素ガスが希薄なゴミ焼却場煙道排ガスでも、金属水銀と化合物水銀の分別定量が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１および３の発明によれば、ガス中に含有する塩化第二水銀中のＨｇ2+を、錫の粒子の表面に塩化第一錫の被膜を形成してなる還元剤でＨｇ0 に還元したのちに水銀分析するので、ガス中の塩化水素ガスの濃度が低い場合でも、ガス中の水銀を正しく分析できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る水銀分析装置を示す概略構成図、（Ｂ）は同水銀分析装置に使用する還元剤の断面図である。
【符号の説明】
１…水銀分析装置、２…錫粒子、３…塩化第一錫の被膜、４…還元剤、５…還元反応器、７…還元装置、１３…加熱器、１４…分析器
【図１】
0004054140.tif 000002