(57)【要約】【課題】原料コストを削減できるダイオキシン発生の抑制方法を見出し、かつ現在の環境保護基準をも満たすこと。【解決手段】ゴム熱分解油と金属酸化物を配合してなるダイオキシン抑制剤。ゴム熱分解油はタイヤの熱分解反応により生成したもので、０．５〜１．５ｗｔ％の硫黄を含有する。金属酸化物は鉄酸化物、カルシウム酸化物またはそれらの混合物からなる群より選ばれる。その中で、ダイオキシン抑制剤は、硫黄、鉄及びカルシウムが、前記ダイオキシン抑制剤の乾燥状態の重量に対し、それぞれ１〜５ｗｔ％、１０〜３５ｗｔ％、０．５〜１．５ｗｔ％の組成割合で混合されてなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムの熱分解により生成する油と金属酸化物とを配合してなるダイオキシン抑制剤。
【請求項２】
前記ゴムの熱分解により生成する油は、タイヤの熱分解により生成する油である、請求項１に記載のダイオキシン抑制剤。
【請求項３】
前記ゴムの熱分解により生成する油は０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の硫黄を含有する、請求項１に記載のダイオキシン抑制剤。
【請求項４】
前記金属酸化物は、鉄酸化物、カルシウム酸化物またはそれらの混合物であって、酸化第一鉄（ＦｅＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、過酸化カルシウム（ＣａＯ２）またはそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項３に記載のダイオキシン抑制剤。
【請求項５】
前記ダイオキシン抑制剤は、前記ダイオキシン抑制剤の乾燥状態の重量に対し、硫黄、鉄およびカルシウムのそれぞれを、１〜５ｗｔ％、１０〜３５ｗｔ％、０．５〜１．５ｗｔ％の組成割合で混合されている、請求項４に記載のダイオキシン抑制剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイオキシン抑制剤に関する。特に、ゴムの熱分解により生成する油から調製されるダイオキシン抑制剤とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時代の進歩につれ、相対的に大気汚染の問題が日増しに深刻になり、各国政府は知恵を絞り改善に努めている。また、環境保護に対する要求も日を追って厳しくなり、産業界にとって効果的に大気汚染をコントロールする必要性がいよいよ切実なものになってきている。周知のとおり、一般に大気汚染中で人体に有害な物質は、揮発性有機溶剤（ＶＯＣ）廃棄物、窒素酸化物（ＮＯｘ）およびダイオキシン(Dioxin)等に大きく分類することができる。
【０００３】
この中で、ダイオキシンは生物にとって猛毒であり、長期にわたり体内に蓄積されるため、「世紀の毒」とも呼ばれている。主として塩素系ポリマーを含む、都市ゴミや産業廃棄物、医療廃棄物の燃焼過程で生成され、高温処理下では生成物(Product)であるダイオキシンは分解されるものの、一部のダイオキシン残留物が残存したり、あるいは冷却過程(Cooling process)において、分解されたダイオキシンが再び重合(Polymerize)して再生成される可能性がある。
【０００４】
図１は従来のダイオキシンの生成メカニズムを示す図である。図に示すように、前述の廃棄物１は、まず燃焼反応(Burning reaction)Ｓ１０１の過程において、直鎖炭化水素化合物(Straight chain hydrocarbons)２０及び芳香族炭化水素化合物(Aromatic hydrocarbons)２１を発生させる。一部の未燃カーボン(Unburned carbon)２２が残留したり、直接ダイオキシン３が生成される可能性もある。次に、直鎖炭化水素化合物２０、芳香族炭化水素化合物２１および未燃カーボン２２がそれぞれ環化反応(Cyclization reaction)Ｓ１０２、アンモニア化反応(Ammoniation)Ｓ１０３、低温再合成反応(デノボ合成、De novo synthesis)Ｓ１０４を経ることにより、アンモニア化芳香族炭化水素化合物２３、すなわちダイオキシン前駆体(Dioxin precursor)が生成される。また、未燃カーボン２２からは低温での再合成反応Ｓ１０４を経て直接ダイオキシンが生成される場合もある。その後、アンモニア化芳香族炭化水素化合物２３（ダイオキシン前駆体）が異相系での触媒反応Ｓ１０６を経ることにより、ダイオキシン３が生成される。
【０００５】
上述したダイオキシン３の生成メカニズムにより、燃焼過程でダイオキシンが発生する主たるメカニズムは、高温気相合成(Gas phase high temperature synthesis)、前駆体の形成(Precursor formation)及び低温での再合成反応(De novo synthesis)に他ならないことがわかる。したがって、ダイオキシンの発生を低下させるには、（１）前駆体の生成を阻止する、（２）生成されたダイオキシンを除去する、の２点から着手するべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
早くから用いられている処理方法は、活性炭(Activated carbon)の吸着能力(Adsorbability)を利用してダイオキシンを吸着する方法であり、基本的には（１）固定床吸着法（Fixed-bedFilters）、（２）活性炭噴霧法（Carbon Injection）の２種類の方法が使用される。活性炭噴霧法を採用する場合は、サイクロン集塵機(Cyclone dust collector)、バグフィルタ集塵機(Bag filter dust collector)、静電式集塵機(Electrostatic precipitator)等の乾式粒状物捕集設備を組み合わせる必要がある。
【０００７】
しかしながら、もし焼却炉の粒状物集塵装置(Dust collector for particulate matter)が湿式の処理装置であれば、活性炭噴霧法を用いた場合、湿式スクラバー(Wet scrubber)の充填層あるいはデミスター(De-mister)が詰まり、焼却システムの正常運転に影響を及ぼす。また、活性炭吸着法の欠点は、気体中のダイオキシンを活性炭に移すのみで、真にダイオキシンを分解し破壊できるわけではないことである。したがって、ダイオキシンを吸着した活性炭を適切に処理しないと、例えば活性炭廃棄物を埋め立てるなどした後、地下水に漏れ、植物に吸収されて食物連鎖に戻り、最後にまた人間が摂取して健康に影響を与えたり、また環境に対して二次汚染をもたらしたりする恐れがある。さらに、現在活性炭の価格が日を追って高騰しているため、業者はコスト削減のため使用量をできるだけ減らしており、間接的に、焼却炉からのダイオキシン排出防止効果に影響を与えている。
【０００８】
触媒酸化法、および燃焼後の廃棄物を再加熱して分解する方法等のその他の処理方法についても、同様に、処理システムが高価すぎて経済的にコストに合わない、或いは大量のエネルギーを消費するなどの欠点がある。
【０００９】
上記のように、既知の各種の処理方法は理想的なものではなく、ダイオキシンの処理効果が上がらない、設備の更新に必要な資金が膨大である、処理用の原料が高価である等の様々な欠点は、改良の余地がある。昨今、台湾や日本では廃棄物処理のために大量の焼却炉が建設され、一日に排出されるダイオキシンの総量は相当な量にのぼる。上述した様々な問題を全て解決するために、既存のダイオキシン制御技術をいかに改善するかという点で、非常に厳しい試練に直面している。
【００１０】
以上を踏まえ、上述した問題を効果的に解決するため、発明者らはダイオキシン発生の抑制または除去方法の改善を検討するにあたり、原料コストを削減できるダイオキシン発生の抑制方法を見出すだけでなく、現在の環境保護基準をも満たさなければならない。
【００１１】
環境保護はもはや世界の発展における重点課題であるため、台湾ではここ数年廃棄物を資源とみなす新しい概念を取り入れるばかりでなく、更に環境保護基本法の関係規定を基礎として関係法規、法令が制定された。
【００１２】
ここで、自動車産業と道路交通輸送業の急速な発展につれ、世界各地における各種タイヤの需要量は増加の一途をたどり、現在、世界のタイヤ年間販売量は十数億本に達している。一台の自動車は平均３万〜５万キロ走行すると、タイヤ交換しなければならないため、現状では世界の年間タイヤ廃棄量は一千万トンにも及んでいる。したがって、古タイヤを総合的に利用することは、環境汚染を減らしゴミを宝に変える効果的な方法として、ますます注目されるようになっている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
故に、本発明の主な目的は、ゴムの熱分解により生成する油（ゴム熱分解油）と金属酸化物を配合してなるダイオキシン抑制剤を提供することである。前記ゴム熱分解油は、例えば、回収された廃タイヤから、熱分解反応により生成したもので、０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の硫黄を含有する。
【００１４】
なお、金属酸化物は、鉄(Iron)酸化物、カルシウム(Calcium)酸化物(oxide)あるいはそれらの混合物からなる群より選ばれる。また、ダイオキシン抑制剤は、硫黄、鉄及びカルシウムが、前記ダイオキシン抑制剤の乾燥状態の重量に対し、それぞれ１〜５ｗｔ％、１０〜３５ｗｔ％、０．５〜１．５ｗｔ％の組成割合で混合されてなる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に述べたように、本発明が開示するダイオキシン抑制剤は、ダイオキシンの生成を効果的に抑制するばかりでなく、更に廃タイヤの資源化、無害化処理をも実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の長所、主旨及び詳細な実施の形態を、以下の実施の形態及び図面により更に明確に説明する。
【００１７】
図２は本発明のダイオキシン生成を抑制する化学反応式を示す。なお、本発明はダイオキシン前駆体２３の生成を阻止することで、焼却時のダイオキシン３の排出量を低減させる。
【００１８】
ダイオキシンの生成を抑制するため、本発明が提供するダイオキシン抑制剤４はゴムの熱分解により生成する油（ゴム熱分解油）と金属酸化物を配合してなるものである。前記ゴム熱分解油は、回収された廃タイヤから熱分解反応により生成したもので、０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％の硫黄を含有する硫黄含有ゴム熱分解油４０である。金属酸化物は、鉄酸化物、カルシウム酸化物またはそれらの混合物であり、酸化第一鉄（ＦｅＯ）、三酸化二鉄(Ｆｅ２Ｏ３)、四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、過酸化カルシウム（ＣａＯ２）またはそれらの混合物からなる群より選ばれる。図２に示す好ましい実施例によれば、この金属酸化物は三酸化二鉄４１と酸化カルシウム４２の混合物であり、且つ、当該三酸化二鉄４１は、ナノメートルクラスの三酸化二鉄の形で存在している。
【００１９】
図に示すとおり、ダイオキシン抑制剤４は高温にさらされて分解され、硫黄官能基ＳＯＸがダイオキシン前駆体２３に含まれる塩素原子に置換され、脱塩反応(DechlorinationReaction)が行われ、無毒状態あるいは毒性の低い非ダイオキシン状態の化合物２３’（すなわち、芳香族硫黄化合物(Aromatic sulphur compound）が形成される。なお、ダイオキシン前駆体２３は、モノクロロベンゼン(monochlorobenzene，MCB)２３a、モノクロロフェノール(2-monochlorophenol，MCP)２３ｂまたはそれらの混合物からなる群より選ばれる。また、反応後、塩化鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）及び水を含む副生成物５が生じる。
【００２０】
次に、図３に本発明の一実施例であるダイオキシン抑制剤４の製造方法のフローチャートを示す。図に示すとおり、本発明が提供するダイオキシン抑制剤の製造方法のステップは、まずゴムの熱分解反応を行い（Ｓ２０１）、ゴム熱分解油を生成する（Ｓ２０２）。次に、当該ゴム熱分解油の中に金属酸化物を混ぜ合わせ（Ｓ２０３）、攪拌して十分に混合させダイオキシン抑制剤を合成する（Ｓ２０４）。ここで、ゴムはタイヤであり、例えば回収した廃タイヤである。金属酸化物は三酸化二鉄４１と酸化カルシウム４２の混合物である。ただし、これは好ましい実施例に過ぎず、前述したとおり、本発明で使用される金属酸化物はこれに限らない。
【００２１】
更に説明すれば、本発明のゴムを熱分解反応させて得られるゴム熱分解油の硫黄含有量は０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％であるが、好ましい実施例では０．９ｗｔ％〜１．２ｗｔ％の間である。現在、一般の原油の硫黄含有量が０．１ｗｔ％であることと比較すると、本発明のゴム熱分解油は比較的多くの硫黄成分を含有している。
【００２２】
好ましい実施例としては、上述のゴムに対する熱分解反応は低温熱分解反応であり、当該熱分解反応の反応温度の範囲は３００℃〜５００℃の間である。注意すべきなのは、通常、廃タイヤの回収で用いられる熱分解技術は１０００℃前後の高温で分解させることである。有機廃棄物の熱伝導性は非常に低く、廃棄物は５５０℃〜６００℃まで加熱されてはじめて完全に分解するため、加熱のための昇温時間が長くかかるから、処理量を増やすことは容易ではない。また、高温処理であるため、熱分解油は気化しやすく、実際の製油量に影響する。このため、本発明の好ましい実施例においては、大量且つ安定したゴム熱分解油が得られるよう低温熱分解反応を採用してゴムを処理する。ただし、これは本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明はこれに限定されない。高温熱分解反応でゴムを処理しても差し支えない。
【００２３】
また、特に説明すべき点は、ダイオキシン抑制剤４は、硫黄、鉄及びカルシウムがダイオキシン抑制剤４の乾燥状態の重量に対し、それぞれ１〜５ｗｔ％、１０〜３５ｗｔ％、０．５〜１．５ｗｔ％の組成割合で混合されてなる。
【００２４】
以上の説明により、ダイオキシン抑制剤の成分、組成割合及びその製造方法を明確にした。ダイオキシン抑制剤の使用方法については、図４のフローチャートを更に参照されたい。
【００２５】
図４は、本発明の一実施例によるダイオキシン抑制剤使用方法のフローチャートである。その使用方法は次のステップを含んでいる。まず、ダイオキシン抑制剤を用意する（Ｓ３０１）。その製造方法は前述の通りであるため、ここでは省略する。
【００２６】
次に、ダイオキシン抑制剤を、燃焼しようとする塩素含有廃棄物の上に散布する（Ｓ３０２）。ここで、ダイオキシン抑制剤を、廃棄物の乾燥状態の重量に対し、０．００１〜０．１の割合で廃棄物の上に散布する。散布方式は噴射式、散水式、浸潤式などから選ばれるが、これらのいかなる方式にも限定されない。
【００２７】
その後、ダイオキシン抑制剤が付着した廃棄物を燃焼させる（Ｓ３０３）。ここで、ダイオキシン抑制剤の付着した廃棄物は、少なくとも８００℃の環境下で燃焼反応を行うと、抑制剤による効果が最も顕著となる。ただし、この使用環境温度は好ましい一実施例に過ぎず、本発明のダイオキシン抑制剤の使用環境はこれに限定されず、ダイオキシン抑制の効果を生むことができる。
【００２８】
以上に述べたとおり、本発明が提供するダイオキシン抑制剤及びその製造方法は、以下に挙げる利点を備える。
（１）本発明におけるダイオキシン抑制剤の原料源である熱分解油は、大量に堆積し環境汚染を引き起こしやすい廃タイヤを使用したものである。廃タイヤの資源化、無害化処理を実現したことは、昨今の環境保護と持続的発展の概念および技術条件に完全に合致している。
（２）上記に加え、本案は廃タイヤの再利用に係るため、原材料コストを大幅に減少することができる。また、熱分解油と金属酸化物を混合して廃棄物に噴射することは、高価な処理装置を必要とせず、また、従来の触媒酸化法及び燃焼後の廃棄物を再加熱して分解する方法を用いてダイオキシンを処理する際にかかる多大な経済的コストと膨大なエネルギー消費の問題を低減することができる。更に、従来の活性炭吸着法を用いる場合と比較しても、後の二次汚染の問題がないことから、本発明は従来の技術が直面している問題を、有効に解決できることがわかる。
（３）更に前に述べたとおり、本発明により製造される熱分解油は、その硫黄含有量が０．５ｗｔ％〜１．５ｗｔ％であり、硫黄含有量が比較的高い熱分解油である。すなわち、少量の熱分解油でダイオキシン抑制剤を合成することができ、コスト削減という目的を達成している。
（４）上記使用方法のステップＳ３０１によれば、燃焼させる塩素含有廃棄物に本発明のダイオキシン抑制剤を噴射する場合、廃棄物の乾燥状態の重量に対し、０．００１〜０．１の割合で廃棄物に散布する。このため、少量のダイオキシン抑制剤で効果的にダイオキシンの生成を抑制でき、相対的にもコスト削減の目的を達成している。
【００２９】
以上、好ましい実施例を挙げて本発明を説明した。ただし、本発明の主旨と発明の実体は上記実施例に限定されない。通常の知識を備えた当業者であれば、当然容易に理解でき、また異なる装置あるいは方式を用いて同様の効果を生じさせることができるであろう。従って、本発明の主旨と範囲の下でなされる変更は、全て特許請求の範囲に含まれるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のダイオキシン生成メカニズムを示す図
【図２】本発明によりダイオキシンの生成を抑制する化学反応式
【図３】本発明の一実施例のダイオキシン抑制剤製造方法のフローチャート
【図４】本発明の一実施例のダイオキシン抑制剤使用方法のフローチャート
【符号の説明】
【００３１】
１  廃棄物
３  ダイオキシン
４  ダイオキシン抑制剤
５  脱塩反応の副生成物
２０  直鎖炭化水素化合物
２１  芳香族炭化水素化合物
２２  未燃カーボン
２３  アンモニア化芳香族炭化水素化合物
２３ａ  モノクロロベンゼン
２３ｂ  モノクロロフェノール
２３’  非ダイオキシン状態の化合物
４０  硫黄含有ゴム熱分解油
４１  三酸化二鉄
４２  酸化カルシウム
Ｓ１０１〜Ｓ１０６  ダイオキシン生成メカニズム
Ｓ１０１  燃焼反応
Ｓ１０２  環化反応
Ｓ１０３  アンモニア化反応
Ｓ１０４  低温再合成反応
Ｓ１０５  直接生成
Ｓ１０６  前駆体異相触媒反応
Ｓ２０１〜Ｓ２０４  ダイオキシン抑制剤製造フロー
Ｓ３０１〜Ｓ３０３  ダイオキシン抑制剤使用フロー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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