(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に収容されたオゾン溶液の一部を前記処理槽から排出すると共に、
排出したオゾン溶液を、前記処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面に向かって、該液面上のガスから前記オゾン溶液中で気泡が生成されるように、前記処理槽内に導入するオゾン溶液の処理方法であって、
該気泡と前記処理槽内のオゾン溶液との界面において前記処理槽内のオゾン溶液のオゾンが酸素に分解するように、前記排出したオゾン溶液を前記処理槽内に導入することにより、前記処理槽内のオゾン溶液の濃度を低下させると共に、
前記液面上のガスを前記処理槽のガス排出口から排出することを特徴とするオゾン溶液の処理方法。
【請求項２】
前記オゾン溶液の排出を、前記処理槽の底部から行うことを特徴とする請求項１に記載のオゾン溶液の処理方法。
【請求項３】
前記オゾン溶液の導入を、前記処理槽の上部から行うことを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン溶液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともオゾンが溶存したオゾン溶液を処理する方法及びその処理装置に係り、特に、オゾンの分解を好適に行なうことができるオゾン溶液の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から基材表面の鍍金付着性の向上、被膜の付着強度の向上等を目的として、基材の表面改質のために、基材表面に対して、少なくともオゾンを含む液体（オゾン溶液）を用いて処理を行うことがある。このオゾン溶液は、水にオゾンが溶存したオゾン水を用いることが一般的であり、この処理はオゾン水処理と呼ばれている。
【０００３】
このようなオゾン溶液は、処理後に廃液されることになる。しかし、オゾン溶液は、高い酸化力を有しているため、そのまま廃液してしまうと、排水管を腐食させるおそれがある。また、オゾン溶液に含まれるオゾン濃度が所定の値以上の場合には、オゾン溶液から放出されるオゾンガス濃度が環境基準を上回ることがある。
【０００４】
このような点から、処理後のオゾン溶液は、溶存するオゾン濃度を低下させるように処理をすることが一般的である。たとえば、オゾン溶液の処理方法として、処理槽内にオゾン溶液を噴霧すると共に、処理槽内のオゾン溶液に空気吹込みパイプから空気を吹き込み、該空気とオゾン溶液とを接触させることにより、オゾン溶液中のオゾン濃度を低下させる処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、別の方法として、オゾン溶液に紫外線ランプにより紫外線を照射し、オゾン溶液中のオゾンを分解し、オゾン溶液中のオゾン濃度を低下させる処理方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような処理方法は、いずれもオゾン溶液中のオゾンを酸素に分解し、オゾン溶液中のオゾン濃度を低下させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２４７２８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のオゾン溶液の処理方法は、オゾン溶液に空気を吹き込み、オゾンを空気に接触させる方法であり、いわゆるバブリングという方法であるが、この方法では、短時間でオゾン溶液中のオゾン濃度を低下させることはできなかった。
【０００７】
また、特許文献２に記載のオゾン溶液の処理方法は、紫外線を用いているので、高いオゾンの分解能力を期待することができる。しかし、この紫外線の発生源である紫外線ランプを継続的に使用するので、紫外線を照射するための機器や、その機器の部品の交換が必要となる。特に、紫外線ランプそのものは高価であり、またランプをオゾンから保護するための保護管も、石英やサファイヤが用いられており、これらも、一般材料に比べて高価である。よって、このような処理方法では、前者の処理方法に比べて、装置の維持費を含めた処理コストが高くなる傾向にある。
【０００８】
また、紫外線は、人体に対して好ましいものではないため、作業者の安全性を確保するために、紫外線の照射は隔離した空間内で行なわなければならない。さらに、オゾン溶液そのものが、濁りなどにより紫外線の透過を妨げる場合には、上記の如き分解能力を期待することはできない。
【０００９】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オゾン溶液に溶存したオゾンの分解能力を高めつつ、安価かつ安全にオゾン溶液のオゾン濃度を低下させることができる処理方法及びその処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決すべく発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、従来のバブリング法を行なった場合には、オゾン溶液中に発生する気泡が大きいため、このような気泡では充分に気泡内にオゾンを分解することができないとの新たな知見を得た。そして、よりオゾンの処理効率を高めるためには、オゾン液中に発生させる気泡をより微細な気泡にすることが重要であると考えた。そこで、発明者らは、空気を供給する管（空気吹込みパイプ）の改良等を行なって、気泡の微細化を試みたが、オゾン溶液中において充分に微細化することはできないとの新たな知見を得た。
【００１１】
本発明は、前記新たな知見に基づくものであり、本発明に係るオゾン溶液の処理方法は、処理槽内に収容されたオゾン溶液の処理方法であって、前記オゾン溶液の一部を前記処理槽から排出すると共に、排出したオゾン溶液を、前記処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面に向かって、該液面上のガスから前記オゾン溶液中で気泡が生成されるように、前記処理槽内に導入することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、液面上のガス（例えば空気）を巻き込み、液面上のガスからオゾン溶液中で気泡が生成されるように、処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面に向かって、処理槽から排出したオゾン溶液を処理槽内に導入するので、巻き込まれたガスから生成される気泡は、バブリング方法により人為的に発生させたガスに比べ、微細化された気泡となり易い。さらに、処理槽内に導入されたオゾン溶液により、処理槽内のオゾン溶液に液流が発生するので、微細化された気泡を処理槽内に均一に分散させることができる。この結果、オゾン溶液のオゾンは、槽内に均一分散された気泡に接触するので、気泡と溶液の界面において酸素ガスに分解する。これにより、オゾン溶液のオゾン濃度を、従来のバブリング法に比べて飛躍的に低下させることができる。なお、この場合、導入されるオゾン溶液は液柱状にして、この液柱状のオゾン溶液を処理槽内の液面に向かって送ることにより、上記効果を一層期待することができる。
【００１３】
また、本発明に係る処理方法によれば、処理槽を用いてオゾン濃度を低下させるので、紫外線によるオゾン分解に比べて、オゾン溶液の液質に拘らず、低コストかつ省スペースで、安全にオゾン溶液の処理を行うことができる。そして、処理槽から排出したオゾン溶液を、処理槽内に導入することにより、処理槽内のオゾン溶液を循環させれば、処理槽内のオゾン溶液を所望のオゾン濃度に低下させることができる。
【００１４】
なお、本発明にいうオゾン溶液とは、溶媒に少なくともオゾンが溶存している液体をいい、オゾン溶液の処理とは、オゾン溶液のオゾン濃度を低下させる処理をいう。また、本発明にいう処理槽とは、オゾン溶液の濃度を低下させるための処理を行う槽であるが、オゾンを用いて被処理材の表面処理（例えばオゾン水処理）を兼用する槽であってもよい。
【００１５】
より好ましくは、本発明に係るオゾン溶液の処理方法は、前記オゾン溶存液の排出を、前記処理槽の底部から行う。本発明によれば、処理槽の上部に比べて下部（底部）に収容されているオゾン溶液のオゾン濃度が高いので、他の箇所に比べて相対的にオゾン濃度の高い箇所のオゾン溶液を、優先的に処理することができる。これにより、オゾン濃度の高いオゾン溶液中のオゾンを分解することができ、処理槽内のオゾン溶液のオゾン濃度を、より効率的に低下させることができる。
【００１６】
また、本発明に係るオゾン溶液の処理方法は、前記オゾン溶液の導入を、前記処理槽の上部から行うことがより好ましい。本発明によれば、処理槽の上部からオゾン溶液を導入するので、液面からより高い位置において、オゾン溶液を導入することができる。これにより、処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面のガスを巻き込み易くなると共に、巻き込まれたガスを、オゾン溶液内において、より微細な気泡にすることができる。
【００１７】
さらに、本発明として、前記オゾン溶液の処理方法をより好適に行うことができるオゾン溶液の処理装置をも開示する。本発明に係るオゾン溶液の処理装置は、前記オゾン溶液を排出する排出口と、該排出口よりも高い位置で前記オゾン溶液を導入する導入口と、が形成された前記オゾン溶液を収容する処理槽と、前記排出口から前記導入口に前記オゾン溶液を圧送して、前記処理槽内のオゾン溶液を循環させる循環ポンプと、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、処理槽内に処理すべきオゾン溶液を収容する。次に、循環ポンプを用いて、処理槽内に収容されたオゾン溶液の一部を排出口から排出し、排出したオゾン溶液を圧送して、該排出口よりも高い位置にある導入口から導入する。このとき、処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面に向かって、液面上のガスを巻き込むように、排出したオゾン溶液を処理槽内に導入することができる。このようにして、上記に示した処理方法を行うことが可能となり、オゾンの分解能力を高めつつ、安価かつ安全にオゾン溶液を処理することができる。
【００１９】
また、好ましくは、本発明に係るオゾン溶液の処理装置は、前記処理槽の排出口が、前記処理槽の底部に形成されている。本発明によれば、処理槽内に収容されたオゾン溶液のうち処理槽の底部近傍のオゾン溶液のオゾン濃度は、他の箇所に比べて高いので、相対的にオゾン濃度の高い箇所のオゾン溶液を、優先的に処理することができる。これにより、処理槽内のオゾン溶液のオゾン濃度を、より効率的に低下させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るオゾン溶液の処理装置は、前記処理槽の導入口が、前記処理槽の上部に形成されている。本発明によれば、前記上部に形成された導入口を用いることにより、液面からより高い位置において、オゾン溶液を導入することができる。これにより、処理槽内に収容されたオゾン溶液の液面のガスを巻き込み易くなると共に、巻き込まれたガスを、オゾン溶液中において、より微細な気泡にすることができる。
【００２１】
また、本発明に係るオゾン溶液の処理装置は、前記処理槽の上部に、前記処理槽内のガスを排出するためのガス排出口が形成されていることがより好ましい。本発明によれば、オゾン溶液中の気泡には、オゾンや、オゾンを分解した酸素を含み、この気泡は、処理槽内のオゾン溶液の液面に放出される。その結果、オゾン溶液の液面上のガスには、オゾンや酸素を含むことになるが、前記ガス排出口を設けることにより、液面上のガスからオゾンを排出することができる。この結果、液面上のガスに含有するオゾンは低減されるため、液面上のガスを用いてオゾンをより効率良く分解することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、オゾン溶液に溶存したオゾンを分解する能力を高めつつ、安価かつ安全にオゾン溶液のオゾン濃度を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照して、本発明に係るオゾン溶液の処理方法及び処理装置の一実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係るオゾン溶液の処理方法を好適に行うために処理装置の模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るオゾン溶液の処理装置１は、処理すべきオゾン溶液Ｌを収容する処理槽１０と、処理槽１０内のオゾン溶液Ｌを循環させる循環ポンプ２０と、を少なくとも備えている。
【００２５】
処理槽１０は、オゾン溶液Ｌを排出する排出口１３と、排出口１３よりも高い位置でオゾン溶液Ｌを導入する導入口１５と、が形成されている。具体的には、排出口１３は、処理槽１０の底部（底面壁部）１２に形成さており、導入口は、底部１２に対向する処理槽１０の上部（上面壁部）１４に形成されている。さらに、処理槽１０の上部１４には、ガス排出口１８が形成されている。さらにガス排出口１８には、処理槽１０内のオゾン溶液Ｌの液面上の空気（ガス）Ｇを排出するために、ファン（図示せず）が接続されている。また、処理槽１０の内部壁面には、オゾン溶液による腐食を防止するために、フッ素樹脂が被覆されている。
【００２６】
循環ポンプ２０は、排出口１３から排出されたオゾン溶液を、導入口１５に圧送するための装置であり、排出口１３及び導入口１５と、圧送配管２１を介して、流体連通可能に接続されている。また、循環ポンプ２０は、該ポンプを介して、排出口１３から導入口１５に、オゾン水を圧送することができ、さらには、後述するようにオゾン溶液Ｌを液面Ｌｆ上のガスを巻き込むように処理槽１０内に導入することができるものであれば、ポンプの種類、圧送方式は特に限定されるものではない。
【００２７】
オゾン溶液の処理装置１を用いて、オゾン溶液Ｌの処理を以下に示す。まず、処理槽１０内に、液面Ｌｆができるように（オゾン溶液Ｌの上部に空気層が形成されるように）処理すべきオゾン溶液Ｌを収容する。次に、循環ポンプ２０を用いて、処理槽内に収容されたオゾン溶液Ｌの一部を、処理槽１０の底部１２の排出口１３から排出し、排出したオゾン溶液Ｌを圧送して、排出口１３よりも高い位置にある上部１４の導入口１５から導入する。このとき、処理槽１０内に収容されたオゾン溶液Ｌの液面Ｌｆに向かって、液面上の空気Ｇを巻き込んで、気泡Ａが生成されるように、排出したオゾン溶液Ｌを液柱状にして、この液柱状のオゾン溶液Ｌを処理槽１０内に導入する。さらに、オゾン溶液Ｌの液面Ｌｆ上の空気Ｇをガス排出口１８から排気する。
【００２８】
このような処理方法によれば、液柱状のオゾン溶液を、液面Ｌｆに向かって、処理槽１０内に導入することにより、液面Ｌｆ上の空気Ｇを巻き込んで、巻き込んだ空気Gから気泡Aを生成するので、バブリング方法により人為的に発生させた気泡に比べ、微細化された気泡となる。
【００２９】
さらに、導入口１５より導入されたオゾン溶液Ｌにより、図１の破線で示すように、処理槽１０内のオゾン溶液Ｌに液流が発生するので、微細化された気泡Ａを処理内に均一に分散させることができる。この結果、オゾン溶液Ｌのオゾンは、処理槽１０内に均一分散された気泡Ａに接触するので、処理槽１０内のオゾン溶液のオゾンは効率良く分解する。これにより、オゾン溶液Ｌのオゾン濃度を、従来のバブリング法に比べて飛躍的に低下させることができる。また、この気泡Ａによりオゾン濃度を低下させるので、オゾン溶液Ｌの液質にかかわらず、オゾン溶液の処理を行うことができる。循環ポンプ２０により処理槽１０内のオゾン溶液Ｌを循環させているので、処理槽１０内のオゾン溶液Ｌを所望のオゾン濃度にまで、容易に低下させることができる。
【００３０】
また、オゾン溶液Ｌのうちオゾン処理槽１０の底部近傍のオゾン溶液は、他の部分の溶液にくらべてオゾン濃度が高いので、この底部近傍のオゾン溶液Ｌを排出口１３から取り出して、導入口１５から導入することで、高濃度のオゾン溶液を優先的に処理することができる。これにより、オゾン濃度の高いオゾン溶液中のオゾンを分解するので、処理槽内のオゾン溶液のオゾン濃度を、より効率的に低下させることができる。また、処理槽１０の上部１４からオゾン溶液Ｌを導入するので、処理槽１０内に収容されたオゾン溶液Ｌの液面Ｌｆの空気を巻き込み易くなると共に、オゾン溶液Ｌ中において、巻き込まれた空気Ｇから、より微細な気泡Ａを発生させることができる。
【００３１】
さらに、オゾン溶液中の気泡Ａには、オゾンや、オゾンを分解した酸素を含み、この気泡Ａは、処理槽内のオゾン溶液Ｌよりも比重が小さいので液面Ｌｆに放出される。その結果、オゾン溶液Ｌの液面Ｌｆ上の空気Ｇには、オゾンや酸素を含むことになるが、ガス排出口から空気Ｇを排出することにより空気Ｇが入れ替わり、液面Ｌｆ上の空気Ｇに含有するオゾンは低減され、液面上の空気Ｇを用いてオゾンをより効率良く分解することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
図１に示すオゾン溶液の処理装置を用いて、オゾン水（オゾンが水に溶存したオゾン溶液）の処理を行った。尚、実施例１では、処理槽の導入口を２つ設けた点が、図１と相違する。まず、収容量１０８Ｌの処理槽内に、４０ｐｐｍのオゾン水５０Ｌを収容した。そして、室温及び水温が２０℃、気圧が大気圧、の条件下において、循環ポンプを用いて流量を１８Ｌ／分とし、処理槽の底部からオゾン水を排出し、排出したオゾン水を処理槽内に収容されたオゾン水の液面に向かって、液面上のガスからオゾン水中で気泡が生成されるように、処理槽の２つの導入口から導入し、オゾン水を循環させた。そして、時間経過に伴う処理槽内のオゾン水のオゾン濃度（水に溶存する溶存オゾン濃度（ｐｐｍ））を測定した。この結果を図２に示す。
【００３３】
［実施例２］
実施例１と同じようにして、オゾン水を処理した。実施例１と相違する点は、攪拌装置を用いて、処理槽内のオゾン水を攪拌させながら、オゾン水の処理を行った点である。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３４】
［実施例３］
実施例１と同じようにして、オゾン水を処理した。実施例１と相違する点は、導入口を１つにして、オゾン水を循環させた点である。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３５】
［実施例４］
実施例１と同じようにして、オゾン水を処理した。実施例１と相違する点は、導入口を１つにして、オゾン水を循環させた点と、攪拌装置を用いて、処理槽内のオゾン水を攪拌させながら、オゾン水の処理を行った点ある。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３６】
［実施例５］
実施例１と同じようにして、オゾン水を処理した。実施例１と相違する点は、導入口を１つにして、オゾン水を循環させた点と、攪拌装置を用いて、処理槽内のオゾン水を攪拌させながら、オゾン水の処理を行った点と、循環ポンプの流量を１２Ｌ／分にした点である。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３７】
［比較例１］
実施例１と同じ条件で、循環ポンプでオゾン水を循環させずに、オゾン水のオゾンを自然分解させて、オゾン水を処理した。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３８】
［比較例２］
実施例１と同じ条件で、循環ポンプでオゾン水を循環させずに、処理槽内部に空気吹込みパイプを配置し、該パイプから０．１ｋＰａの圧力の空気を、オゾン水に送り込み、空気によるバブリングを行なうことにより、オゾン水を処理した。そして、実施例１と同じようにして、時間経過に伴う溶存オゾン濃度（ｐｐｍ）を測定した。この結果を、図２に示す。
【００３９】
（結果及び考察）
比較例１，２に比べて、実施例１〜５の処理方法の処理方法の方が、オゾン濃度が低下し易い、効率が高い方法であるといえる。特に、実施例１〜５は、比較例２のバブリングに比べて、より微細な気泡が生成されたことにより、オゾン水と気泡との界面において、オゾンの分解が促進され、オゾン濃度の低下が、比較例２よりも速かったと考えられる。
【００４０】
実施例１と２を比較すると、図２に示すように、実施例１の処理方法のほうが、オゾン濃度の低下する割合が大きい。すなわち、攪拌装置を用いない実施例１の処理方法のほうが、オゾン水の処理能力が高い。これは、処理槽の底部近傍のオゾン溶液のオゾン濃度は、他の箇所に比べて高いが、攪拌装置を用いた場合は、オゾン濃度が均一化されてしまう。よって、実施例１のほうが、オゾン濃度の高いオゾン溶液を優先的に処理しているので、処理能力が高かったといえる。なお、実施例１のものは、液体の流れが整流になりやすいため、溶存したオゾンを気泡である空気に効率よく接触させることができたことも考えられる。
【００４１】
また、実施例１と実施例３を比較すると、図２に示すように、実施例１の処理方法のほうが、オゾン濃度の低下する割合が大きい。実施例１のほうが、処理槽の導入口が２つであり、放出経路が実施例３に比べて多く、これによりオゾン水への空気の巻き込みによる気泡の生成量が多くなり、この結果、オゾンの自己分解が促進されたからであると考えられる。また、実施例２と４を比較しても、同様のことが言える。
【００４２】
また、実施例４と実施例５を比較すると、図２に示すように、実施例４のほうが、オゾン濃度の低下する割合が大きい。これは、処理槽内に導入されるオゾン水の量が増加することにより、オゾン水への空気の巻き込みによる気泡の生成量が多くなり、この結果、オゾンの自己分解が促進されたからであると考えられる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００４４】
たとえば、本実施形態では、処理槽の導入口を１つ設けたが、これらの導入口を実施例１及び２の如く２箇所設けてもよく、より処理効率の向上を図るため、さらにそれ以上の箇所に設けてもよい。また、本実施形態では、循環ポンプを１つ設けたが、複数台設けて循環させてもよく、循環させるオゾン溶液の流量を増加させることにより、より効率良く、オゾン溶液のオゾン濃度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係るオゾン処理装置の模式図。
【図２】実施例１〜５及び比較例１，２のオゾン水を処理した場合における、時間経過に伴う溶存オゾン濃度の変化を示した図。
【符号の説明】
【００４６】
１：オゾン溶液の処理装置、１０：処理槽、１２：底部、１３：排出口、１４：上部、１５：導入口、１８：ガス排出口、２０：循環ポンプ、２１：圧送配管、Ａ：気泡、Ｇ：空気、Ｌ：オゾン溶液、Ｌｆ：液面
【図１】
0005012638.tif 000002
【図２】
0005012638.tif 000003