(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気に含まれる汚染物質を、光照射下で塩素を含む空気と接触させることにより分解する汚染物質分解方法において、
塩素発生領域である曝気槽中に供給された塩素を含む水（Ｉ）または塩素を含む水（ＩＩ）からなる塩素発生用溶液を空気で曝気することで塩素を含む空気を発生させる塩素含有空気発生工程と、
該塩素を含む空気と、汚染物質を含む空気とを、気相の分解処理領域である、該曝気槽とは別に設置された分解処理槽に送り、該処理槽中で光照射下に接触させて該汚染物質を分解する分解工程と、
前記塩素発生領域中の塩素発生用溶液の少なくとも一部を塩素を含む廃液として電気分解による塩素を含む水の形成手段に供給して再生し、塩素を含む水（ＩＩ）を得る再生工程と、
該再生工程からの塩素を含む水（ＩＩ）を前記塩素発生領域に供給する工程と
を有し、
前記塩素を含む水（Ｉ）及び（ＩＩ）は、通気により塩素を含む空気を発生し得るものであり、該塩素を含む水（Ｉ）はその形成用溶液に前記塩素を含む廃液を含まないものであり、該塩素を含む水（ＩＩ）はその形成用溶液の少なくとも一部に前記塩素を含む廃液を含むものであることを特徴とする汚染物質分解方法。
【請求項２】
空気に含まれる汚染物質を、光照射下で塩素を含む空気と接触させることによって分解する汚染物質装置において、
塩素を含む水（Ｉ）または塩素を含む水（ＩＩ）からなる塩素発生用溶液を供給し、空気で曝気することで塩素を含む空気を発生させる塩素発生領域である曝気槽と、
該塩素を含む空気と、汚染物質を含む空気とを供給し、光照射下に接触させて該汚染物質を分解する気相の分解処理領域である、該曝気槽とは別に設置された分解処理槽と、
該光照射を行なう手段と、
電気分解による塩素を含む水の形成手段と、
塩素発生用溶液の少なくとも一部を該塩素を含む水の形成手段に供給する手段と、
を有し、
前記塩素を含む水（Ｉ）及び（ＩＩ）は、通気により塩素を含む空気を発生し得るものであり、該塩素を含む水（Ｉ）はその形成用溶液に前記塩素を含む廃液を含まないものであり、該塩素を含む水（ＩＩ）はその形成用溶液の少なくとも一部に前記塩素を含む廃液を含むものである
ことを特徴とする汚染物質分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染物質(特に有機塩素化合物など)の分解方法、及び、それに用いる汚染物質分解装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年までの産業技術の発展に伴い、有機塩素化合物(例えば塩素化エチレン、塩素化メタン等)が膨大に使用され、その廃棄処理は深刻な問題となってきている。また、使用済みのこれらの汚染物質が自然環境を汚染するという環境問題が生じており、その解決に多大な努力が払われている。
【０００３】
これらを処理する方法として、例えば、塩素化エチレンを酸化剤や触媒を用いて分解する方法が有り、具体的には、オゾンで分解する方法(特開平３-３８ ２９７号公報)、過酸化水素の存在下で紫外線を照射する方法(特開昭６３-２１８ ２９３号公報)等が知られている。また、次亜塩素酸ナトリウムを酸化剤として用いることも示唆されており(米国特許５ ５２５ ００８号公報、同５ ６１１ ６４２号公報)、次亜塩素酸ナトリウムと紫外線照射とを組み合わせる手法も提案されている(米国特許５ ５８２ ７４１号公報)。更には、酸化チタン等の酸化物半導体微粒子からなる光触媒と液状の塩素化エチレンとをアルカリ条件下で懸濁して、光照射により分解する方法も知られている(特開平７-１４４ １３７号公報)。
【０００４】
また上記以外にも、酸化剤を用いずに気相で紫外線を照射する光分解法が既に試みられている。例えば、有機ハロゲン化合物を含む排ガスを紫外線照射処理して酸性の分解ガスとした後、アルカリで洗浄して無害化処理する方法(特開昭６２-１９１ ０２５号公報)、有機ハロゲン化合物を含有する排水を曝気処理し、排出されるガスを紫外線照射した後、アルカリ洗浄する装置(特開昭６２-１９１０９５号公報)等が提案されている。また、鉄粉による塩素化エチレンの分解も知られており(特開平８-２５７ ５７０号公報)、この場合、おそらく還元分解が生じていると推測されている。また、シリコン微粒子を用いたテトラクロロエチレン(以下、ＰＣＥと略記)の分解については還元分解も報告されている。
【０００５】
また、トリクロロエチレン(以下、ＴＣＥと略記)やＰＣＥなどの塩素化脂肪族炭化水素は、微生物により好気的あるいは嫌気的に分解されることが知られており、このような工程を利用して、分解あるいは浄化を行なうことも試みられている。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明の目的は、活性炭や微生物による処理を必要とせず、塩素を含んだ空気を使用することにより、効率的で、しかも２次汚染の問題なく、また排水量の少ない汚染物質の分解ができる分解方法及び該方法を用いた効率的な汚染物質分解装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を行なったところ、殺菌効果(特開平１-180293号公報)や、半導体ウエハー上の汚染物の洗浄効果(特開平７-51675号公報)を有することが報告されている水の電気分解によって得られる塩素を含む水(例えば酸性水)を曝気することで塩素を含む空気を生成し、これを有機塩素化合物等の汚染物質を含む空気と混合して、光照射を行なうと優れた分解能を奏するという新たな知見を得た。
【０００８】
また、その後さらに実用に即した形態について検討を加え、詳細な実験を進めるうちに、より簡易で効率的な分解を実現する為には、曝気途中若しくは曝気後の塩素を含む廃液に対して電気分解を行ない、再び塩素供給源として使い得る塩素を含む水を生成させ、これを再利用し分解を行なうことが非常に有効で、大幅に排水量と添加電解質を削減できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち本発明は、
空気に含まれる汚染物質を、光照射下で塩素を含む空気と接触させることにより分解する汚染物質分解方法において、
塩素発生領域である曝気槽中に供給された塩素を含む水（Ｉ）または塩素を含む水（ＩＩ）からなる塩素発生用溶液を空気で曝気することで塩素を含む空気を発生させる塩素含有空気発生工程と、
該塩素を含む空気と、汚染物質を含む空気とを、気相の分解処理領域である、該曝気槽とは別に設置された分解処理槽に送り、該処理槽中で光照射下に接触させて該汚染物質を分解する分解工程と、
前記塩素発生領域中の塩素発生用溶液の少なくとも一部を塩素を含む廃液として電気分解による塩素を含む水の形成手段に供給して再生し、塩素を含む水（ＩＩ）を得る再生工程と、
該再生工程からの塩素を含む水（ＩＩ）を前記塩素発生領域に供給する工程と
を有し、
前記塩素を含む水（Ｉ）及び（ＩＩ）は、通気により塩素を含む空気を発生し得るものであり、該塩素を含む水（Ｉ）はその形成用溶液に前記塩素を含む廃液を含まないものであり、該塩素を含む水（ＩＩ）はその形成用溶液の少なくとも一部に前記塩素を含む廃液を含むものである
ことを特徴とする汚染物質分解方法についてのものである。
【００１０】
また、本発明は、
空気に含まれる汚染物質を、光照射下で塩素を含む空気と接触させることによって分解する汚染物質装置において、
塩素を含む水（Ｉ）または塩素を含む水（ＩＩ）からなる塩素発生用溶液を供給し、空気で曝気することで塩素を含む空気を発生させる塩素発生領域である曝気槽と、
該塩素を含む空気と、汚染物質を含む空気とを供給し、光照射下に接触させて該汚染物質を分解する気相の分解処理領域である、該曝気槽とは別に設置された分解処理槽と、
該光照射を行なう手段と、
電気分解による塩素を含む水の形成手段と、
塩素発生用溶液の少なくとも一部を該塩素を含む水の形成手段に供給する手段と、
を有し、
前記塩素を含む水（Ｉ）及び（ＩＩ）は、通気により塩素を含む空気を発生し得るものであり、該塩素を含む水（Ｉ）はその形成用溶液に前記塩素を含む廃液を含まないものであり、該塩素を含む水（ＩＩ）はその形成用溶液の少なくとも一部に前記塩素を含む廃液を含むものである
ことを特徴とする汚染物質分解装置についてのものである。
【００１１】
塩素を含む空気発生工程における塩素発生用溶液と空気との接触効率を高めるためには気液の接触面積を多くする工程である塩素発生用溶液を空気で曝気する工程を好適に利用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本願並びに関連技術の諸形態を図面に基づいて説明する。なお以下の記載においては「塩素を含む水」を便宜上「機能水」と称する。
【００１３】
［実施形態１］
図１には、本願に関連する汚染物質分解分解装置の実施形態の基本構成が示されている。
【００１４】
図１において、102は機能水形成手段としての電気分解槽であり、その内部には陰極103と陽極104が配置されている。101は底部に貯留した機能水を曝気するための散気手段107を備えた塩素発生領域を有する分解処理槽であり、気相の分解処理領域に光照射手段106からの光が照射される。
【００１５】
まず、電気分解槽１０２に満たされた原水は、電解質溶液供給装置１０５から供給された高濃度の電解質溶液と混合され、所定の濃度の電解質水溶液となる。特に図示していないが、電気分解槽１０２に攪拌機を設置し、原水を撹拌すると短時間で均一な濃度の電解質水溶液が作れるのでなお良い。この状態で陰極１０３と陽極１０４を直流電源装置(不図示)に接続して一定時間電気分解を行ない、機能水(I)を得る。これをバッチ式運転の場合は一度に全量、連続式運転の場合は一定流量で、分解処理槽１０１に送水する。
【００１６】
機能水(I)は、電気分解に因らず次亜塩素酸等を添加することによっても作ることができるが、この場合は電気分解槽１０２に満たされた原水に、必要な試薬を添加して機能水(I)にした上でバッチ式運転の場合は一度に全量、連続式運転の場合は一定流量で、分解処理槽１０１に送水してもよいし、バッチ式の場合は直接分解処理槽１０１底部に原水を送水した上で(送水手段は不図示)必要な試薬を添加して機能水(I)にしてもかまわない。
【００１７】
分解処理槽101に送水された機能水(I)は分解処理槽101底部の塩素発生領域に設置された曝気手段107によって曝気され、分解処理槽101内に塩素を含む空気が充満し気相の分解処理領域を形成する。この時、曝気手段107に送気される空気を汚染物質を含まない空気とし、汚染物質を含む空気は別途分解処理槽101の気相の分解処理領域に送気されるようにしても良いが、汚染物質を含む空気を曝気手段107に送気して、分解反応槽101中の気相の分解処理領域に塩素を含む空気と汚染物質を含む空気の混合空気を作れば多少構成は簡単になる。
そして、この混合空気に対して光照射手段106から光を所望の滞留時間照射し、これにより分解対象物質を分解する。
【００１８】
所望の分解反応の途上若しくは終了後に、分解処理槽１０１内の塩素発生領域の曝気によって溶存塩素量が低下した機能水廃液は、バッチ式運転の場合は一度に全量、連続式運転の場合は一定流量で、分解処理槽１０１の塩素発生領域から廃液管１０８を通って排出される。そして、この機能水廃液の一部若しくは全部を機能水廃液還流管１０９を通して電気分解槽１０２に還流する。また必要に応じて機能水廃液還流管１０９の途中に貯蔵槽１１０を設けて、機能水廃液を一時的に貯留してもよい。
【００１９】
全量還流せず、一部を放流する場合は、放流量に相当する原水を新たに電気分解槽１０２に追加する必要がある。
【００２０】
また、この実施形態の機能水廃液は、元々の機能水のｐＨや汚染物質の供給量にもよるが、ｐＨが４近くになることもある。この廃液をそのまま、電気分解槽に還流して電気分解し機能水（ＩＩ）を作成してもよいが、中和した後電気分解してもよい。また、排水する場合は中和処理した方が望ましいであろう。中和用のアルカリ性水溶液としては水酸化ナトリウムなどのアルカリ試薬の水溶液などを用いてもよい。図示しないが廃液管１０８の途中にｐＨをモニタしながら、アルカリ試薬を機能水廃液に混合する手段を追加することもできる。
【００２１】
電気分解槽１０２に還流された機能水廃液はここで電気分解され、機能水(II)となり、再び塩素を含む空気の供給源として再生される。
【００２２】
機能水(II)を作る際、機能水廃液は場合によっては電解質濃度等を調整することが好ましい。また、電解質濃度等が既に適切な範囲にあるならば、調整工程を省くこともできる。分解反応槽１０１底部の塩素発生領域の機能水中の溶存塩素濃度や電解槽１０２又は貯留槽１１０に電解質濃度を測定して、自動的に電解質を供給する手段を設けてもよいが、本発明者の実験によると、装置内の機能水量のおよそ５倍の機能水廃液を還流し再生した後に再度添加すると装置全体の分解能が低下しないことがわかったので、電解質濃度を測定する手段が無くても装置を運転し続けることは可能である。
【００２３】
そして、この電気分解槽102内へ供給した機能水廃液を電気分解することにより、再び分解に供し得る機能水(II)を生成する。更に、この機能水(II)を分解処理槽101の塩素発生領域内に供給し、先の機能水(I)の場合と同様の手順で曝気し塩素を含む空気を発生させ、再び汚染物質との混合空気を作り気相の分解処理領域において光照射下で分解を行なう。
【００２４】
以下、このような電気分解槽102内での機能水(II)生成工程と、光照射による分解処理槽101内の気相の分解処理領域での汚染物質分解工程を所望の回数繰り返す。これにより、総排水量と電解質添加量を大幅に削減することが可能となる。
【００２５】
図２に本願で用いる、図１の一部を変えた分解装置を示す。図１の分解反応槽１０１の底部の機能水を曝気する部分である塩素発生領域を機能水曝気槽２０１として独立させ、ここで生成した塩素を含む空気と汚染物質を含む空気との混合空気を気相の分解処理領域のみからなる分解反応槽に送って光を照射する、という構成が好ましい。
【００２６】
更に、図示しないが、上記二構成の分解反応槽に直接汚染物質を含む空気を送り、塩素発生領域の曝気手段に汚染物質を含まない空気を送気して塩素を含む空気を生成させて、両者の混合空気を作って光照射下で分解するという構成でもよい。
【００２７】
［実施形態２］
図３には、本願に関連する汚染物質分解分解装置の第二の実施形態の基本構成が示されている。
【００２８】
図３に示す装置は、電気分解槽１０２内に隔膜１１１を具備する点、及び、電気分解槽１０２内の陰極１０３側と、廃液管１０８の機能水廃液還流管１０９との接合部よりも手前の側とが、管１１２により連通している点が、図１に示したものと異なる。隔膜１１１としては、例えばイオン交換膜等が好適に用いられる。
【００２９】
実施形態２に示したような構成の場合は、隔膜のメインテナンスが必要となり、また装置構成が複雑になる。しかし、このような構成により、陽極１０４近傍に生成される酸性水と陰極１０３近傍にて生成するアルカリ性の水との混合を防ぐことができ、溶存塩素濃度がより高く大量の塩素ガスを発生させる機能水を得ることができる。
【００３０】
また、この実施形態の機能水廃液は、汚染物質の供給量にもよるが、ｐＨが１近くになることもある。この廃液をそのまま、電気分解槽に還流して電気分解し機能水（ＩＩ）を作成してもよいが、中和した後電気分解してもよい。また、排水する場合は中和処理した方が望ましいであろう。中和用のアルカリ性水溶液としては水酸化ナトリウムなどのアルカリ試薬の水溶液などを用いてもよいが、酸性水を作る際に陰極側にできるアルカリ性水を用いると、新たにアルカリ試薬やそれを供給する装置を用いる必要がないのでなおよい。また、このアルカリ性の水はアルカリ性水管１１２から廃液管１０８の機能水廃液に送水され混合されることで中和に利用できる。
【００３１】
実施形態２の場合でも実施形態１と分解の基本的な構成、手順は同じである。また、実施形態２の場合でも実施形態１と同様に、分解反応槽と機能水曝気槽を分離したり、機能水を汚染物質を含まない空気で曝気して塩素を含む空気を発生させる構成にするのが好ましい。
【００３２】
これら工程は、所望の回数バッチ的に繰り返したり、連続的に行なうことができる。
【００３３】
また両実施形態共に、分解対象物は汚染土壌から真空抽出した汚染物質を含む空気や、揚水した地下水を曝気して得た汚染物質を含む空気であるが、汚染土壌から揚水した地下水のような汚染物質を溶解した水に、直接塩酸・塩化ナトリウム・次亜塩素酸ナトリウムを添加して機能水(I)にした上で曝気して、汚染物質と塩素との混合空気を作り光照射下で分解するという構成でもよい。
【００３４】
更に図示しないが、両実施形態共に排水に排水基準以上の濃度の汚染物質混合する場合は、排水にも光照射を行なって分解してもよい。
【００３５】
(処理対象汚染物質)
処理対象となる汚染物質としては、クロロエチレン、１,１-ジクロロエチレン、cis-１,２-ジクロロエチレン、trans-１,２-ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロメタン、ジクロロメタン及びトリクロロメタンなどの該有機塩素化合物を挙げることができる。
【００３６】
(機能水を作る元になる原水)
原水は、特に塩素ガスを吸着する物質が混入していたり、塩素ガスと光照射無しで反応する物質が溶解していなければ何でもかまわない。汚染地下水の浄化の場合なら、原水として地下水自身を使うと排水量を更に減らすことができるが、電気分解時の水温上昇で溶解していた汚染物質が蒸発し装置周辺の空気が汚染される問題があるので、電気分解に因らず次亜塩素酸等を添加する方が望ましい。
【００３７】
(機能水(I)及び(II)及び、それより生成される塩素を含む空気)
分解処理槽でのガス状の汚染物質と塩素を含む気体との混合割合に関して、気体中の塩素濃度が、５ppｍ以上 1000 ppｍ以下となるように調整することが好ましく、処理対象物の濃度によって異なるが、特には、混合気体中の塩素濃度が 20 ppｍから 500 ppｍの間、更には 80 ppｍから 300 ppｍとした場合、処理対象物の分解効率は特に顕著なものとなる。
【００３８】
本発明では機能水と空気を接触させて分解に必要な塩素を含む空気を発生させている。好適な接触方法の一つである機能水を空気で曝気する部分は、基本的に分解に必要な塩素の供給の役割を担っている。これに続く反応槽での気相反応が分解反応の主場となっている。このため図１、３に示した如き塩素の生成と分解反応が一体化している場合には、気相部と液相部の比率は分解能力に大きな影響を与える。即ち、機能水の容積が増せば、供給できる塩素の量は増えるが、気相部が減り分解の反応領域が減少する。また、逆に気相部が増えれば反応場が増し分解反応は素早く進行するが、液相部が減少するため塩素の供給がへる。曝気の速さ、機能水の供給スピードなど様々な因子があるが、図１、３の如き塩素を含む空気の生成と分解反応の領域(反応領域)が一体化している場合には、処理槽における液相の比率を５％〜３０％望ましくは１０％から２０％にすると良い。また図２の如き一体化されていない場合においても塩素を含む空気を発生させる槽の容積と分解反応を行なう槽の容積の比率は概ね１:２〜１:９が望ましい。
【００３９】
ここで塩素を含む空気の供給源となる機能水(I)及び(II)としては、例えば水素イオン濃度(pＨ値)が１以上４以下、好ましくは２以上３以下、かつ溶存塩素濃度が５ｍg/L以上 150ｍg/L以下、好ましくは 30ｍg/L以上 120ｍg/L以下の性状をもつ水を指す。
【００４０】
このような機能水(特に再生機能水である機能水(II))は電解質(例えば、塩化ナトリウムや塩化カリウムなど)を原水に溶解し、この水を一対の電極を有する水槽内で電気分解をおこなうことによってその陽極近傍で得ることができる。ここで電解前の原水中の電解質の濃度は例えば塩化ナトリウムでは 20ｍg/L〜2000ｍg/Lが望ましく、より好ましくは 200ｍg/L以上 1000ｍg/L以下とするのがよい。
【００４１】
またこのとき一対の電極間に隔膜を配置した場合、陽極近傍に生成される酸性水と陰極近傍にて生成するアルカリ性の水との混合を防ぐことができる。
【００４２】
該隔膜としては例えばイオン交換膜等が好適に用いられる。そしてこのような機能水を得る手段としては、市販の強酸性電解水生成器(例えば、商品名:オアシスバイオハーフ;旭硝子エンジニアリング(株)社製、商品名:強電解水生成器(Ｍodel  ＦＷ-２００;アマノ(株)社製等)を利用することができる。
【００４３】
また、隔膜をもたない装置から生成された機能水も以上述べられてきた機能水を得る手段として用いることができる。例えば溶存塩素濃度が２ｍg/L以上 100ｍg/L以下、好ましくは 20ｍg/L以上 80ｍg/L以下であり、pＨは４〜１０、好ましくは５〜８の機能水である。
【００４４】
上記した特性を有する機能水は電解によってばかりでなく原水に種々の試薬を溶解して調製することもによっても得ることが可能である。例えば、塩酸 0.001ｍol/L〜0.1ｍol/L、塩化ナトリウム 0.005ｍol/L〜0.02ｍol/L、及び次亜塩素酸ナトリウム 0.0001ｍol/L〜0.01ｍol/Lとすることにより得ることができる。この機能水は、機能水(I)として分解開始時に分解処理槽にあらかじめ入れておく機能水や汚染物質を含んだ地下水を機能水化して分解処理槽に送水する際に用いられる。
【００４５】
また、pＨ４以上の機能水も電解によってばかりでなく原水に種々の試薬を溶解して調製することも可能である。例えば、塩酸0.001ｍol/L〜0.1ｍol/L、水酸化ナトリウム0.001ｍol/L〜0.1ｍol/L、及び次亜塩素酸ナトリウム0.0001ｍol/L〜0.01ｍol/Lとすることにより得ることができるし、次亜塩素酸塩のみ、例えば次亜塩素酸ナトリウム0.0001ｍol/L〜0.01ｍol/Lとすることでも得られる。塩酸と次亜塩素酸塩でpＨが4.0以下で溶存塩素濃度が２ｍg/L以上2000ｍg/L以下の機能水を調製することもできる。
【００４６】
上記の塩酸の代りに他の無機酸または有機酸を使用することができる。無機酸としては例えば、フッ酸、硫酸、リン酸、ホウ酸などが、有機酸としては酢酸、ぎ酸、りんご酸、クエン酸、シュウ酸などが利用できる。また、弱酸性水粉末生成剤(例えば、商品名キノーサン２１Ｘ(クリーンケミカル株式会社製))として市販されているＮ3Ｃ3Ｏ3ＮaＣl2等を用いても機能水を製造することができる。これら薬品調合による機能水も、実施例から明らかなように分解能力に差はあるものの光を照射することで電解による機能水の場合と同様に有機塩素化合物を分解する能力を有す。ここで原水とは水道水、河川水、海水等が挙げられる。これらの水のpＨは通常６〜８の間にあり、溶存塩素濃度は最大でも１ｍg/L未満であり、このような原水は当然のことながら上記したような有機塩素化合物の分解能は有さない。
【００４７】
これらの水からはすべて分解に必要な塩素を発生させることが可能であり、これと処理対象物ガスとを混合し光照射をおこなうことで処理対象である汚染物質を分解する本発明に用いることができる。
【００４８】
(光照射手段)
本発明に用いることのできる光照射手段としては、例えば、波長３００〜５００nｍの光が好ましく、３５０〜４５０nｍの光を用いるのがより好ましい。また機能水と処理対象物に対する光照射強度としては、例えば波長３６０nｍ近辺にピークを持つ光源では数百μＷ/cｍ2(３００nｍ〜４００nｍ間を測定)の強度で実用上十分の分解が進む。
【００４９】
そしてこの様な光の光源としては自然光(例えば、太陽光等)または人工光(水銀ランプ、ブラックライト、カラー蛍光ランプ等)を用いることができる。
【００５０】
また、本発明においては、２５０nｍ付近若しくはそれ以下の紫外光を用いる必要が無い為、人体に影響を与えないように安全装置を設ける必要もなく、分解反応槽を紫外光が透過しやすい石英ガラスで作る必要もない為、装置のコストを安価にすることが可能である。
【００５１】
(塩素を含む空気発生手段)
塩素を含む空気発生手段としては、機能水の表面に空気を送風するような機能水と空気とを接触させる装置を用いればよいが、効率を高めるためには気液の接触面積を多くする装置を用いるとなお良い。接触面積を多くする為の手段としては、機能水を液滴状にして空気中に噴射する手段や機能水を空気で曝気する手段が好適である。
【００５２】
これらの装置の素材としては、処理対象物及び塩素で腐食されないものなら何でも良い。例えば、焼結ガラス、多孔質セラミックス、焼結ＳＵＳ３１６、繊維状のＳＵＳ３１６で織った網等で作られた多孔質散気板や、ガラス・セラミックスまたはＳＵＳ３１６等のパイプで作られたスパージャー・ノズル・シャワーヘッドなどを用いることができる。
【００５３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳述するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。
【００５４】
［参考例１］隔膜無し、一体型分解反応槽のバッチ運転
図１の装置から貯留槽１１０を取り去った分解装置を準備した。電気分解槽１０２は、約５０ｍＬの水を白金電極で電気分解できるようにした。
【００５５】
まず、電気分解槽１０２を用いて機能水(I)を以下の通り調製した。
【００５６】
電解質として塩化ナトリウムを含む水の電解質濃度、電解電流値、電解時間等を種々変化させて、その結果陽極側で得られる酸性の機能水のpＨをpＨメーター(ＴＣＸ-９０i)により測定し、また液中の溶存塩素濃度を簡易型反射式光度計(ＲＱフレックス、メルク社。試験紙はリフレクトクァント塩素テスト)により測定した。
【００５７】
この測定の結果、塩化ナトリウムの濃度(標準濃度は1000ｍg/L)、電解電流値、電解時間などによって、この機能水のpＨは 4.0〜10.0、また溶存塩素濃度は２ｍg/L〜70ｍg/Lに変化することが確認された。
【００５８】
そこで、本実施例で用いる機能水(I)としては、pＨ７.９、溶存塩素濃度 15ｍg/Lのものを使用することにした。この機能水(I)は、電気分解槽１０２に５０ｍLの蒸留水を入れ、これに電解質溶液供給装置１０５から２０％(２５０g/L)の濃度の塩化ナトリウム水溶液を２ｍL添加して約 1000ｍg/Lの塩化ナトリウム水溶液とした後、１２分間電気分解をすることにより得たものである。
【００５９】
次に、容積５００ｍLのガラス製分解反応槽１０１の中に、機能水(I)を５０ｍL入れた。
事前の実験で、図１の分解処理槽１０１にこの機能水(I)を入れ、エアポンプで曝気装置１０７に３００ｍL/ｍinの流量で送気した。この時、分解処理槽１０１内の気相中の塩素濃度を検知管(ガステック社製、Ｎo.８Ｈ)で数回測定したところ、およそ 80 ppｍ〜300 ppｍの範囲内であったが、次第に低下していった。
【００６０】
この分解反応槽１０１の気相部分に光照射手段１０６であるブラックライト蛍光ランプ((株)東芝製ＦＬ１０ＢＬＢ、１０Ｗ)により光を照射した。この照射光量は、０.４〜０.７ｍＷ/cｍ2とした。
【００６１】
光の照射と同時に、分解反応槽１０１底部の曝気装置１０７から、パーミエータ(ガステック社製)で生成した汚染土壌から真空吸引した汚染空気に見立てた 100 ppｍの濃度のＴＣＥとＰＣＥ含有空気を３００ｍL/ｍinの流量で送気した。
【００６２】
この装置の運転を開始してから３０分間、分解反応槽１０１からの排気空気中のＴＣＥ及びＰＣＥ濃度を定期的にガスタイトシリンジでサンプリングし、ＴＣＥ及びＰＣＥ濃度をガスクロマトグラフィー(島津製作所(株)社製ＧＣ-１４Ｂ(ＦIＤ検出器付)、カラムはＪ＆Ｗ社製ＤＢ-６２４)で測定したが、常に検出されなかった。また、終了後機能水中のＴＣＥ及びＰＣＥ濃度も同様に測定したが、検出されなかった。このことから、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解できることが示された。
【００６３】
次に、分解反応槽１０１底部の機能水廃液をすべて引き抜き機能水廃液還流管１０９を介して電気分解槽１０２に還流し、再び１２分間電気分解したところ、pＨ２.３、溶存塩素濃度 27ｍg/Lの機能水(II)が生成した。
【００６４】
この機能水(II)を、分解処理槽１０１の中に注ぎ、再び３０分間ブラックライト蛍光ランプを点灯すると同時にＴＣＥ及びＰＣＥを含む空気で曝気した。
【００６５】
この時も、定期的に分解反応槽１０１内の気相の塩素濃度及び排気空気中のＴＣＥ及びＰＣＥを測定したが、常に検出されなかった。
【００６６】
この操作を５回行なったが、６回目からは排気空気中にＴＣＥ及びＰＣＥが混入するようになった。このため一度分解を中止し、機能水廃液を電気分解槽１０２に戻して電解質溶液供給装置１０５から２ｍLの塩化ナトリウム水溶液を添加した上で再度１２分間電気分解を行なった上で分解反応槽１０１に送り直してランプを照射しながら曝気を行なったところ、ＴＣＥ及びＰＣＥは検出されなくなった。
【００６７】
このことから、機能水廃液をバッチ的に還流する際、５回に１回の割合で電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００６８】
［参考例２］隔膜無し、一体型分解反応槽の連続運転
参考例１と同様に図１の装置から貯留槽１１０を取り去った分解装置を準備した。
【００６９】
分解反応槽１０１の中に、参考例１と同様に生成した機能水（Ｉ）を５０ｍＬ入れた。更に電気分解槽１０２に１０００ｍｇ／Ｌの濃度の塩化ナトリウム水溶液を５０ｍＬを入れて電気分解を行ないながらポンプで電気分解槽１０２から２ｍＬ／ｍｉｎの流速で機能水を送水した。また同じ速度で曝気後の機能水廃液を排水して１００％電気分解槽１０２に還流するようにし、分解反応槽１０１及び電気分解槽１０２の中の機能水量が一定になるようにした。
事前の実験で、分解処理槽１０１と電気分解槽１０２の間で機能水を循環させながら、エアポンプで曝気装置１０７に３００ｍＬ／ｍｉｎの流量で送気した。この時、分解処理槽１０１内の気相中の塩素濃度を検知管（ガステック社製、Ｎｏ．８Ｈ）で数回測定したところ、はじめはおよそ８０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍの範囲内であったが、次第に上昇していった。
【００７０】
この分解反応槽１０１に参考例１と同様にブラックライト蛍光ランプの光を照射すると同時に、１００ｐｐｍの濃度のＴＣＥとＰＣＥ含有空気を３００ｍＬ／ｍｉｎ
【００７１】
この装置の運転を開始してから約４時間の間、分解処理槽１０１からの排気空気中のＴＣＥ及びＰＣＥ濃度を定期的にガスタイトシリンジでサンプリングし、ＴＣＥ及びＰＣＥ濃度を測定したが、常に検出されなかった。このことから、機能水が装置内を５回循環する間は、機能水廃液を再電解して機能水(II)にして曝気するだけでＴＣＥ及びＰＣＥを分解できることが示された。
【００７２】
しかしその後、排気空気中にＴＣＥ及びＰＣＥが混入するようになった。このため、電解質溶液供給装置１０５から合計４ｍLの塩化ナトリウム水溶液を約３０分かけて徐々に電気分解槽１０２に添加したところ、ＴＣＥ及びＰＣＥは検出されなくなった。
【００７３】
このことから、機能水廃液を連続的に還流する際、系内の水が５回循環するたびに電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００７４】
［実施例１］隔膜無し、分離型分解反応槽のバッチ運転
図２のように機能水曝気槽２０１が分解反応槽１０１から分離している他は参考例１と同様の装置を用い、参考例１と同様の実験を行なった。この時、機能水曝気槽２０１の容積は７０ｍＬで機能水を５０ｍＬ入れた。また分解反応槽１０１の容積は４５０ｍＬだった。
【００７５】
その結果、参考例１と全く同じ結果になった。
【００７６】
このことから、機能水曝気槽と分解反応槽１０１から分離していても、機能水廃液を連続的に還流する際、系内の水が５回循環するたびに電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００７７】
［実施例２］隔膜無し、汚染物質を含まない空気による曝気型分解反応槽のバッチ運転  パーミエータからの汚染空気を分解反応槽１０１に直接送気し、分解反応槽１０１底部の曝気装置１０７にはエアポンプで汚染物質を含まない空気を３００ｍＬ／ｍｉｎの流量で送った他は図１の装置を用い参考例１と同様の実験を行なった。
【００７８】
その結果、参考例１と全く同じ結果になった。
【００７９】
このことから、機能水を汚染物質を含まない空気で曝気して塩素を含む空気を生成して分解反応槽１０１内で汚染物質との混合しても、機能水廃液を連続的に還流する際、系内の水が５回循環するたびに電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００８０】
［参考例３］隔膜有り、一体型分解反応槽のバッチ運転
図３の様に電気分解槽１０２に隔膜１１１を取り付け、陰極側にアルカリ性水管１１２を設けた装置を用いて実験を行なった。参考例１に電解質として塩化ナトリウムを含む水の電解質濃度、電解電流値、電解時間を種々変化させて、その結果陽極側で得られる酸性の機能水のｐＨおよび溶存塩素濃度を測定した。
【００８１】
この測定の結果、塩化ナトリウムの濃度(標準濃度は 1000ｍg/L)、電解電流値、電解時間などによって、この機能水のpＨは１.０〜４.０、また溶存塩素濃度は５ｍg/L〜150ｍg/Lに変化することが確認された。
【００８２】
そこで、本実施例で用いる機能水(I)としては、pＨ２.１、溶存塩素濃度６０ｍg/Lのものを使用することにした。この機能水(I)は、電気分解槽１０２に１００ｍLの蒸留水を入れ、これに電解質溶液供給装置１０５から２０％(２５０g/L)の濃度の塩化ナトリウム水溶液を４ｍＬ添加して約 1000ｍg/Lの塩化ナトリウム水溶液とした後、１２分間電気分解を行ない、陽極１０４側で得られた酸性電解水の５０ｍLである。
【００８３】
この機能水（Ｉ）を参考例１と同様に分解反応槽１０１に送り、ＴＣＥ及びＰＣＥ含有空気の濃度を倍の２００ｐｐｍにした他は参考例１と同様の実験を行なった。ただし、機能水廃液は、電気分解槽１０２の陰極１０３側にできたアルカリ性水５０ｍＬをアルカリ性水管１１２より送水して機能水廃液還流管１０９中で中和した上で、貯留槽１１０中に一時貯留し、再び電気分解槽１０２に還流した。このとき、中和される前の機能水廃液のｐＨは２．３であったが、中和後は６．８であった。
【００８４】
その結果、参考例１と全く同じ結果になった。
【００８５】
このことから、隔膜のある電気分解槽で生成した機能水を用いると、機能水廃液を連続的に還流する際、系内の水が５回循環するたびに電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００８６】
［参考例４］次亜塩素酸添加機能水を用いて、一体型分解反応槽のバッチ運転
実験開始時に分解反応槽１０１に塩酸・塩化ナトリウム・次亜塩素酸ナトリウムを添加して作成した機能水（Ｉ）を５０ｍＬ入れた他は、参考例３と同様の実験を行なった。
【００８７】
機能水(I)は蒸留水に塩酸 0.006ｍol/L、塩化ナトリウム 0.01ｍol/L、及び次亜塩素酸ナトリウム 0.002ｍol/Lの濃度になるように調整した。この時、機能水(I)はpＨ２.３、溶存塩素濃度 110ｍg/Lであった。
【００８８】
この機能水（Ｉ）を参考例３と同様に分解反応槽１０１に送り、還流した機能水廃液に電解質溶液供給槽１０５から塩化ナトリウムを添加して濃度を１０００ｍｇ／Ｌにした後に電気分解を行なって機能水（ＩＩ）とした以外は参考例３と全く同じ実験を行なった。
【００８９】
その結果、機能水廃液を７回還流して再電解した後の機能水（ＩＩ）を用いると、排気空気中にＴＣＥ及びＰＣＥが混入した以外は参考例１と全く同じ結果になった。
【００９０】
このことから、次亜塩素酸添加機能水を用いると、機能水廃液を連続的に還流する際、系内の水が５回電気分解して機能水(II)を再生するたびに電解質を添加すれば、曝気し終わった機能水廃液を電解して機能水(II)に再生して再び塩素を含む空気の供給源として利用して、ＴＣＥ及びＰＣＥを分解し続けられることが確かめられた。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、常温常圧下の気相で効率的に、安全にかつ簡易に有機塩素化合物等の汚染物質の分解を行なうことができ、かつ添加電解質量と排水量を減らすことが可能な汚染物質分解方法及び、それに用いる汚染物質分解装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一の実施形態の基本構成（参考例）を説明する為の概略図である。
【図２】  第一の実施形態の基本構成に、変更を施した例（実施例）について説明する為の概略図である。
【図３】  第二の実施形態の基本構成（参考例）を説明する為の概略図である。
【符号の説明】
１０１  分解処理槽
１０２  電気分解槽
１０３  陰極
１０４  陽極
１０５  電解質溶液供給装置
１０６  光照射手段
１０７  曝気手段
１０８  機能水廃液管
１０９  機能水廃液還流管
１１０  貯留槽
１１１  隔膜
１１２  アルカリ性水管
２０１  機能水曝気槽
【図１】
0003825959.tif 000002
【図２】
0003825959.tif 000003
【図３】
0003825959.tif 000004