(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含む排気ガスの処理方法であって、
比表面積が少なくとも６００ｍ２／ｇ、全細孔容積が少なくとも０．２ｃｍ３／ｇおよび平均細孔直径が１３〜１７オングストロームの繊維状活性炭を含む吸着材に前記排気ガスを通過させる工程を含む、
排気ガスの処理方法。
【請求項２】
前記吸着材は、前記繊維状活性炭を含むフエルト状に形成されている、請求項１に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項３】
前記吸着材は、前記繊維状活性炭を含むハニカム状に形成されている、請求項１に記載の排気ガスの処理方法。
【請求項４】
前記排気ガスの温度を２５〜２５０℃に設定する、請求項１から３のいずれかに記載の排気ガスの処理方法。
【請求項５】
前記排気ガス中に含まれる塵埃を予め除去するための工程をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の排気ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの処理方法、特に、ダイオキシン類を含む排気ガスの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
産業廃棄物や一般家庭ごみなどの廃棄物を焼却処理するための廃棄物焼却施設、石炭発電施設、製鋼施設、金属精錬施設、斎場施設および汚泥処理施設等の排気ガス発生施設から発生する排気ガスは、ダイオキシン類を含む場合がある。
【０００３】
上述のような排気ガス中に含まれるダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）とポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）とコプラナ型ポリ塩化ビフェニル（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）との総称である。ここで、ＰＣＤＤｓは、塩素数に応じ、ＴｅＣＤＤｓ（塩素数４個）、ＰｅＣＤＤｓ（塩素数５個）、ＨｘＣＤＤｓ（塩素数６個）、ＨｐＣＤＤｓ（塩素数７個）およびＯＣＤＤ（塩素数８個）の５種類の同族体に分類することができる。一方、ＰＣＤＦｓは、同じく塩素数に応じ、ＴｅＣＤＦｓ（塩素数４個）、ＰｅＣＤＦｓ（塩素数５個）、ＨｘＣＤＦｓ（塩素数６個）、ＨｐＣＤＦｓ（塩素数７個）およびＯＣＤＦ（塩素数８個）の５種類の同族体に分類することができる。また、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓは、いずれも塩素の置換位置の異なる異性体があるため、１３６個の異性体を有している。
【０００４】
また、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓは、上述のような多数個の異性体のうち、毒性の強いものと、毒性の弱いものとがある。ここで、毒性の強い異性体は、隣接位置に塩素置換基を有するものであり、毒性の弱い異性体は、隣接位置に塩素置換基を有していないものである。例えば、ＴｅＣＤＤｓのうち、隣接位置に塩素置換基を有する２，３，７，８−ＴｅＣＤＤは最強の毒性を示すが、隣接位置に塩素置換基を有さない１，３，７，９−ＴｅＣＤＤは最も毒性が弱い。
【０００５】
本発明の目的は、排気ガス中に含まれるダイオキシン類から隣接位置に塩素置換基を有するダイオキシン類を選択的に除去することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排気ガスの処理方法は、ダイオキシン類を含む排気ガスの処理方法であり、比表面積が少なくとも６００ｍ２／ｇ、全細孔容積が少なくとも０．２ｃｍ３／ｇおよび平均細孔直径が１３〜１７オングストロームの繊維状活性炭を含む吸着材に排気ガスを通過させる工程を含んでいる。吸着材は、例えば、上記繊維状活性炭を含むフエルト状に形成されている。或いは、吸着材は、例えば、上記繊維状活性炭を含むハニカム状に形成されている。
【０００７】
この処理方法において、排気ガスの温度は、通常、２５〜２５０℃に設定する。また、この処理方法は、例えば、排気ガス中に含まれる塵埃を予め除去するための工程をさらに含んでいる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる吸着材は、特定の物性を有する繊維状活性炭を含んでいる。
ここで用いられる繊維状活性炭は、繊維状活性炭を製造するために用いられる各種の繊維材料、例えば、ピッチ系、アクリル系、セルロース系、フェノ-ル系等の繊維に対して不融化処理および賦活化処理を施して細孔を形成したものである。なお、繊維材料としては、上述のもののうち、後述する各種物性を達成しやすく安価であることから、ピッチ系の繊維材料を用いるのが好ましい。
【０００９】
この繊維状活性炭の比表面積は、少なくとも６００ｍ2／ｇ（すなわち、６００ｍ2／ｇ以上）、好ましくは６００〜２，０００ｍ2／ｇ、より好ましくは６００〜１，６００ｍ2／ｇである。比表面積が６００ｍ2／ｇ未満の場合は、繊維状活性炭の全細孔容積が小さくなり、ダイオキシン類の吸着容量が小さくなる。なお、ここでの比表面積は、窒素の吸着等温線に基づくＢＥＴ法に従って求めた値である。
【００１０】
また、この繊維状活性炭の全細孔容積は、少なくとも０．２ｃｍ3／ｇ（すなわち、０．２ｃｍ3／ｇ以上）、好ましくは０．２〜１．２ｃｍ3／ｇ、より好ましくは０．２〜０．７５ｃｍ3／ｇである。全細孔容積が０．２ｃｍ3／ｇ未満の場合は、排気ガス中に含まれるダイオキシン類を効果的に吸着するのが困難になる可能性がある。特に、排気ガス中に含まれるダイオキシン類が高濃度の場合、吸着材において繊維状活性炭を増量させないと、排気ガス中に含まれるダイオキシン類を効果的に吸着するのが困難になる可能性がある。なお、ここでの全細孔容積は、低温窒素吸着法に従って求めた値である。
【００１１】
さらに、この繊維状活性炭の平均細孔直径は、１３〜１７オングストロームである。平均細孔直径が１３オングストローム未満の場合は、排気ガス中に含まれる分子の大きなダイオキシン類が吸着されにくくなる可能性がある。逆に、１７オングストロームを超える場合は、排気ガス中に含まれる他の物質、例えば、飛灰その他の塵埃が吸着されやすくなり、ダイオキシン類の吸着性が低下する可能性がある。なお、ここでの平均細孔直径は、低温窒素吸着法に従って求めた値である。
【００１２】
なお、上述のような比表面積、全細孔容積および平均細孔直径の各物性は、上述の繊維材料に対する不融化処理条件や賦活化処理条件を適宜調整すると達成することができる。
【００１３】
上述の吸着材は、上述の繊維状活性炭そのものからなるものであってもよいし、上述の繊維状活性炭を含むフエルト状やハニカム状に設定されていてもよい。この吸着材がフエルト状やハニカム状に形成されている場合は、吸着材と排気ガスとの接触効率が高まるため、排気ガス中に含まれるダイオキシン類をより効果的に吸着することができる。
【００１４】
なお、フエルト状の吸着材を形成する場合は、グラスファイバーなどの材料からなる平面状のネットに対し、例えばニードルパンチ法により上述の繊維状活性炭を絡ませる。一方、ハニカム状の吸着材を形成する場合は、先ず、上述の繊維状活性炭とアクリル共重合体水性エマルジョン等のバインダーとの混合物を調製し、この混合物をシート状に抄紙する。そして、これにより得られたシート状物を、例えばダンボール成形等の方法により、ハニカム状に成形する。
【００１５】
次に、上述の吸着材を用いた排気ガスの処理方法を説明する。
図１に、上述の吸着材を用いた排気ガス処理装置の概念図を示す。図において、排気ガス処理装置１は、産業廃棄物や家庭ゴミなどを焼却するための焼却炉２から排出される排気ガスを処理するためのものであり、排気ガスの排出方向に向けて、除塵装置３および吸着塔４をこの順に備えている。
【００１６】
除塵装置３は、焼却炉２からの排気ガス中に含まれる飛灰その他の塵埃を除去するためのものであり、例えば電気集塵機、サイクロンおよびバグフイルターなどの各種のものを利用することができる。
【００１７】
吸着塔４は、除塵装置３において除塵処理された排気ガス中に含まれるダイオキシン類を吸着した後、当該排気ガスを外部に排出するためのものであり、内部に吸着材４ａが配置されている。ここで用いられる吸着材４ａは、上述の吸着材である。
【００１８】
上述の排気ガス処理装置１において、焼却炉２から排出される排気ガスは、先ず、除塵装置３を通過する。この際、排気ガス中に含まれる飛灰その他の塵埃は、除塵装置３により除去される。
【００１９】
除塵装置３により処理された排気ガスは、続いて吸着塔４に導かれ、吸着材４ａにより処理される。ここで、排気ガス中に含まれるダイオキシン類は、吸着材４ａに吸着される。特に、ここで用いる吸着材４ａは、上述のような特定の物性を有する繊維状活性炭を含むものであるため、排気ガス中に含まれるダイオキシン類から後述する一部のダイオキシン類を選択的に吸着して除去することができる。
【００２０】
なお、上述のような排気ガスの処理方法において、吸着塔４に通過させる排気ガスの温度は、吸着材４ａの耐熱温度以下に設定するのが好ましい。具体的には、２５〜２５０℃に設定するのが好ましく、１００〜２００℃に設定するのがより好ましい。排気ガス温度が２５℃未満の場合は、排気ガス中に含まれるダイオキシン類が吸着材４ａにより吸着されにくくなる可能性がある。逆に、排気ガスの温度が２５０℃を超える場合は、吸着材４ａにおいて、ダイオキシン類の飽和吸着量が小さくなる可能性がある。その結果、排気ガス中に高濃度のダイオキシン類が含まれる場合、排気ガス中のダイオキシン類を効果的に吸着するのが困難になる可能性がある。また、排気ガス温度が２５０℃を超えると、排気ガス中に含まれるダイオキシン類前駆体が反応してダイオキシン類が新たに生成する可能性がある。
【００２１】
ところで、上述のような排気ガス中に含まれるダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）とポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）とコプラナ型ポリ塩化ビフェニル（Ｃｏ−ＰＣＢｓ）との総称である。ここで、ＰＣＤＤｓは、塩素数に応じ、ＴｅＣＤＤｓ（塩素数４個）、ＰｅＣＤＤｓ（塩素数５個）、ＨｘＣＤＤｓ（塩素数６個）、ＨｐＣＤＤｓ（塩素数７個）およびＯＣＤＤ（塩素数８個）の５種類の同族体に分類することができる。一方、ＰＣＤＦｓは、同じく塩素数に応じ、ＴｅＣＤＦｓ（塩素数４個）、ＰｅＣＤＦｓ（塩素数５個）、ＨｘＣＤＦｓ（塩素数６個）、ＨｐＣＤＦｓ（塩素数７個）およびＯＣＤＦ（塩素数８個）の５種類の同族体に分類することができる。また、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓは、いずれも塩素の置換位置の異なる異性体があるため、１３６個の異性体を有している。
【００２２】
また、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓは、上述のような多数個の異性体のうち、毒性の強いものと、毒性の弱いものとがある。ここで、毒性の強い異性体は、隣接位置に塩素置換基を有するものであり、毒性の弱い異性体は、隣接位置に塩素置換基を有していないものである。例えば、ＴｅＣＤＤｓのうち、隣接位置に塩素置換基を有する２，３，７，８−ＴｅＣＤＤは最強の毒性を示すが、隣接位置に塩素置換基を有さない１，３，７，９−ＴｅＣＤＤは最も毒性が弱い。
【００２３】
さらに、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓは、上述のような毒性の強弱により、上述の吸着材４ａに吸着されやすいものと吸着されにくいものとがある。すなわち、吸着材４ａは、毒性の強いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを吸着しやすく、毒性の弱いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを吸着しにくい。したがって、上述の排気ガスの処理方法において、吸着塔４にＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを含む排気ガスを通過させると、吸着材４ａでは、すでに吸着している毒性の弱いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとに代わり、毒性の強いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとが吸着することになる。その結果、相対的に毒性の弱いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとは、吸着塔４において、入口側の濃度よりも出口側の濃度の方が高くなる傾向にある。
【００２４】
以上より、上述の吸着材４ａは、排気ガス中に含まれるダイオキシン類のうち、毒性の強いＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓ、すなわち、隣接位置に塩素置換基を有するＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを選択的に吸着して排気ガス中から除去し易い。すなわち、上述の排気ガスの処理方法は、上述の吸着材４ａを用いているため、排気ガス中に含まれる毒性の強いＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを選択的に吸着して除去することができる。
【００２５】
［他の実施の形態］
（１）上述の実施の形態に係る排気ガスの処理方法では、除塵装置３を用いて排気ガス中に含まれる塵埃を予め除去したが、排気ガス中の塵埃量が少ない場合は、塵埃の除去工程を省略することもできる。
【００２６】
（２）上述の排気ガスの処理方法では、排気ガス処理装置１において、除塵装置３と吸着塔４とを別々に設けたが、除塵装置３内に吸着材４ａを一体的に配置した場合も本発明の処理方法を同様に実施することができる。例えば、除塵装置としてバグフイルターを用いる場合、吸着材はバグフイルターの上部に内蔵してもよい。
【００２７】
（３）上述の実施の形態では、産業廃棄物や家庭ゴミなどを焼却するための廃棄物焼却施設から排出される排気ガスについて本発明の吸着材および処理方法を適用した場合について説明したが、本発明の吸着材および排気ガスの処理方法は、廃棄物焼却施設以外の排気ガス発生施設、例えば、石炭発電施設、製鋼施設、金属精錬施設、斎場施設および汚泥処理施設等から発生する排気ガスを処理するためにも同様に適用することができる。
【００２８】
【実施例】
石炭ピッチを溶融紡糸して得られたピッチ系繊維を不融化処理し、さらに水蒸気賦活して繊維状活性炭を得た。この繊維状活性炭は、ＢＥＴ比表面積が６３０ｍ2／ｇ、全細孔容積が０．２８ｃｍ3／ｇ、平均細孔直径が１３．４オングストロームであった。得られた繊維状活性炭をグラスファイバーからなるネットに交絡させ、フエルト状の吸着材を製造した。この吸着材において、繊維状活性炭の含有量は３００ｇ／ｍ2である。
【００２９】
塩素数が４〜８個のＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓの全ての異性体について、得られた吸着材に対する吸着性を調べた。結果を図２に示す。なお、図２は、各異性体の吸着力を示すスペクトルであり、太線で示したスペクトルは２，３，７，８位（すなわち、隣接位置）に塩素置換基を有する、毒性の最も強い異性体の吸着力を示している。図によれば、ＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓの各異性体において、毒性の最も強い異性体は得られた吸着材に対して強い吸着力を示していることがわかる。これより、この吸着材を用いれば、排気ガス中に含まれる毒性の最も強いＰＣＤＤｓおよびＰＣＤＦｓ、すなわち隣接位置に塩素置換基を有するＰＣＤＤｓとＰＣＤＦｓとを選択的に吸着して除去できることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る排気ガスの処理方法は、特定の物性を有する繊維状活性炭を含む吸着材に排気ガスを通過させているので、排気ガス中に含まれるダイオキシン類から隣接位置に塩素置換基を有するダイオキシン類を選択的に吸着して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る排気ガス処理方法を実施するための排気ガス処理装置の一例の概念図。
【図２】  実施例の結果を示す図。
【符号の説明】
１  排気ガス処理装置
３  除塵装置
４  吸着塔
４ａ  吸着材
【図１】
0003776388.tif 000002
【図２】
0003776388.tif 000003