J. Inst. Electrostat. Jpn.

静電気学会誌，35, 1 (2011) 25-30

放電･触媒複合リアクタにおける触媒二重化による温度特性改善
和 夫*１，安 井 祐 之*，田 中 元 史*林

（2010 年 2 月 3 日受付; 2011 年 2 月 7 日受理）

Improvement of Discharge-Catalyst Hybrid Reactor by
Applying Dual Structure of Combustion and Ozone Catalysts
Kazuo HAYASHI,*,1 Hiroyuki YASUI,* and Motofumi TANAKA*(Received February 3, 2010; Accepted February 7, 2011)

The reactor composed of dielectric-barrier-discharge and ozone-decomposition-catalyst is effective for removal of toluene at as low as 72 J/L. The synergistic effect of discharge and catalyst, which is the highest at room temperature,diminishes gradually with a temperature rise. The performance deterioration has been improved by adding the combustion catalyst activated at the temperature over 100˚C. The combustion catalyst also worked synergistically with thedischarge to decompose toluene at higher than 50˚C. The effect reached its maximum around 100˚C. The toluene decomposition was assisted by the activation of the combustion catalyst itself at higher than 100˚C. The combustion catalyst was placed upstream in the catalyst bed, as ozone transited the combustion catalyst at lower than 100˚C. The new
hybrid reactor with the dual structure of combustion and ozone catalysts destructed more than 70% of the initial toluene content (94 ppm) at lower than 300˚C. The flow rate was 2.5 SLM and the discharge input power was 3.0 W. The
dominant decomposition product was CO2 in the outflow gas. The amount of CO and volatile products were small.
1.

はじめに

触媒から構成される複合リアクタのトルエン分解特性の温放電と触媒を組み合わせて両者の相乗作用を利用する

度依存性を調べた 7)．実用性を考慮し，リアクタへの入力

VOC（Volatile Organic Compound: 揮発性有機化合物）処理

放電エネルギーを，これまで主に研究されていた条件である

技術は，経済性の観点から注目を集め，研究開発が盛んに

数 100-数 1,000 J/L から 72 J/L に低減した．放電部で生成さ行われている1-4)

れるオゾン濃度は，常温の乾燥空気で約 300 ppm である．

．

オゾン分解性を持つ酸化マンガンとオゾンを組み合わせ実験の結果，常温では分解率が高いが，100-200℃では低下たシステムでは，ベンゼンを使った常温の実験でオゾンとする特徴が明らかとなった．低温での高分解率は，放電に5)触媒の相乗作用を確認している ．触媒表面で分解されたよる直接分解に加えて，放電で生成されたオゾンとオゾン

オゾンから酸素活性種が生成され，触媒表面に吸着された

分解触媒の相乗作用が有効に働いたことによる．
200℃以下ベンゼンの分解を促進すると説明されている．酸化触媒とではオゾン分解触媒自身はトルエンを直接分解することは放電の組み合わせでも，VOC 処理の有効性が確認されていないが，分解したオゾン起因の酸素活性種が触媒表面に吸6)着されたトルエンを分解するので，放電単独での処理を大現在，大規模工場の排ガス処理では触媒を使った燃焼方

きく上回る分解率が得られる．高温になるにつれ，放電部式が主流だが，中小工場における濃度が比較的低く低温のから供給されるオゾン量が減り，触媒表面への吸着量も少

排ガス処理には，小規模でも経済性が期待できる放電と触なくなるので，分解率が減少する．

る ．

媒の組み合わせのようなシステムが適していると考えられそこで，常温における放電とオゾン分解触媒の相乗作用

る．例えば，印刷工場の排ガスは，常温から 200℃程度のを保ちつつ，100-200℃の温度域の VOC 除去特性を向上さ

温度で，100 ppm 弱の VOC を含む．

せることを目的とし，オゾン生成用の放電部とオゾン分解

このような背景のもとに，筆者らは，放電とオゾン分解

触媒で構成される従来の複合リアクタに，100℃から分解能力を発揮する酸化触媒を組み込込んだ（複合二重触媒リア

キーワード：誘電体バリア放電，触媒，オゾン，相乗作用，トルエン*(株)東芝（230-0045 横浜市鶴見区末広町 2-4）
Toshiba Corporation, 2-4 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama 230-0045, Japan1
kazu1.hayashi@glb.toshiba.co.jp

クタ）．この酸化触媒は，既に，文献 5) によって，オゾンとの相乗作用が報告されているが，実験が 1,000 ppm という高濃度のオゾンを用いて行われたので，今回，我々の運転条件である 72 J/L の放電入力下で，どのような特性を示
すか，再確認を行った．その結果に基づき，オゾン分解触26

第 35 巻静電気学会誌

Electric Furnace

Flow
Controller
０～１０ (SLM)

第 1 号 (2011)

ReactorGas Flow

Catalyst Bed
Discharge
ReactorCombustion Ozone
Catalyst
Catalyst

０～１ (SLM)

Power
SupplyToluene/Air

Air

Gas Sampling

Gas Sampling

Gas Chromatograph･Ozone Analyzer･CO/CO2 Analyzer･Hydrocarbon Analyzer

図１ 実験装置の概略図
Fig. 1 Experimental setup.

quartz glass tube
(φ14.4 /φ11.6 L540 mm )

整した．触媒部は，低温活性酸化触媒とオゾン分解触媒を
center electrode(φ0.3 mm )石英ガラス管（内径 16.0 mm, 厚さ 1.4 mm）に隙間なく詰
め込み構成した．低温活性酸化触媒は，エヌ・イー・ケム
キャット(株)Cu-1230E（ペレット，充填重量 13.5 g）を，オゾン分解触媒は，ズードケミー触媒(株)NKH-20LE（ハニcurrent monitor
high-voltage
prove

power supply

outermesh electrode( L440 mm )カム構造，外形φ15×L75 mm）を用い．両者の総表面積が等しくなるように触媒量を選んだ。酸化触媒の主成分は，Cu（23wt%），Cr（22wt%）であり，オゾン分解触媒の主成分は，Fe2O3（60wt%），MnO（30wt%）である．

図 2 放電部の詳細 7)
Fig. 2 Detailed drawing of the discharge reactor7).

温度特性を調べるため，
リアクタ全体を電気炉に収めた．
空気希釈のトルエンと空気を混合し，模擬ガスを作った．

媒との組み合わせ方法を決定し，複合二重触媒リアクタとリアクタ流入前とリアクタ通過後のガスを採取し，ガス･しての総合性能を測定した．

クロマトグラフ（(株)島津製作所，GC-14B）にてトルエン

本論文では，トルエンを被処理 VOC とし，酸化触媒と放濃度を測定した．
オゾン濃度はオゾン濃度計（荏原実業(株)，電の相乗作用確認実験の結果を述べ，続いて，酸化触媒とオ

EG-2001）により，リアクタ通過ガス中の CO，CO2 濃度

ゾン分解触媒で構成した二重触媒リアクタの処理特性を記す．

は CO･CO2 分析計（(株)島津製作所，CGT-7000）により，炭化水素濃度は THC 計（F-Technology Ltd. FXL-500）によ2.

実験装置の概要

り測定した．

図 1 は，実験装置の概略図である．リアクタは，放電部と触媒部から成る．放電部（図 2，参考文献

7）

より引用）

は，石英ガラス管（内径 11.6 mm, 厚さ 1.4 mm）の中心に

模擬ガスのトルエン濃度は 94ppm，流量は 2.5SLM，放電入力は 3.0W（72J/L）とした．常温の乾燥空気では，この放電入力で約 300ppm のオゾンが生成される．

ワイヤ（外径 0.3 mm）を通し，ガラス管の外周に張ったメ，電流
放電電極間への印加電圧（Vappl：図中実線で表示）

ッシュとで同軸円筒の電極配置をなすように構成した．電（IC：図中破線で表示），電力(電圧と電流の積)を積分して極の長さは，440 mm である．容量移行型のパルス電源に得られる放電入力エネルギー（Ein：図中短い破線で表示）て，中心ワイヤに，パルス幅約 0.2 sec，ピーク電圧約 15 kVを図 3 に示した。

のパルス高周波電圧を印加し，誘電体バリア放電を発生さ

容量移行型のパルス電源では，発生する電圧と流れる電せた．中心ワイヤとメッシュ間の電圧は高周波用高電圧プ流の波形が，負荷のインピーダンスに依存する．ガス温度

ロ－ブ（テクトロニクス(株)，P6025P）にて，電源から供の上昇とともに，放電のインピーダンスが低下するので，給される電流は高電圧電源と中心ワイヤを接続するケーブ

図 3 のように，ガス温度によって電圧・電流波形が変化す

ルに取り付けたカレント･モニタ（Peason LTd., 110）にて測る．常温(図 3(a))では，ピーク電圧が 15 kV，電流のパル定した．パルスの繰返し周波数を変えて，入力パワーを調

ス幅が 0.14 sec である．これに対して，200℃では，電圧

Ein

0

Vappl (kV)

IC

0.2

0.4
0.6
Time (μsec)

0.8

80
60
40
20
0
-20
1

Voltage
Current
Input Energy

20
15
10
5
0
-5

IC

Vappl

0

Ein

0.2

0.4
0.6
Time (μsec)

0.8

80
60
40
20
0
-20
1

図3 印加電圧，電流，入力エネルギー波形(a) 常温，(b) 200℃．
Fig. 3 Voltage, current and input energy waveforms.
(a) waveforms at ambient temperature, (b) waveforms at
200˚C.
ピーク値が 13 kV に低下し，電流のパルス幅が 0.17 msecに広がる．高温で電流のパルス幅が広がった結果，初めのパルスで注入されるエネルギーが増加し，1 パルスあたり

Decomposition Efficiency (％)

Vappl

27

和夫ら）
Discharge & Catalyst A
Catalyst A
Discharge & Catalyst B
Catalyst B
Discharge

100

50

0

100

200

300

Temperature (℃)

図4 触媒のトルエン分解特性
Fig. 4 Effect of discharge, catalyst and temperature in toluene
decomposition.

Concentration of Ozone (ppm)

20
15
10
5
0
-5

IC (A) / Ein (mJ)

Voltage
Current
Input Energy

IC (A) / Ein (mJ)

Vappl (kV)

放電･触媒複合リアクタにおける触媒二重化による温度特性改善（林Discharge
Discharge / Toluene treatment
Discharge & Catalyst A
Discharge & Catalyst A / Toluene treatment
Discharge & Catalyst B

300
200
100

0

100

200

300

Temperature (℃)の入力エネルギーは，20 mJ から 31 mJ に増加する。ガス

図5 酸化触媒のオゾン分解特性

温度によらず放電部への入力電力を 3.0 W に保つために，

Fig. 5 Ozone decomposition by combustion catalyst.

繰返し周波数を調整した．常温では 150 pps（パルス/秒）に，200℃では 97 pps に設定した．

度が低いことが分かる．酸化触媒の前段に放電部を加えると（▼），特に100℃付近の分解率が大きく改善される．常温で3.

実験結果と考察は15% だが，100℃では60%に向上し，200℃で80%になる．

3.1

酸化触媒のトルエン分解特性

放電を加えた場合（▼）と触媒単独の場合（▽）の差が，放リアクタに流入する空気に含まれるトルエン濃度に対す電による直接分解（○）とオゾンと触媒の相乗作用によるトる，リアクタでの低減量（リアクタ通過前後のトルエン濃ルエン分解率の増加分にあたる．相乗作用が分解率の改善に度の差）の比をとり，トルエン分解率と定義する．

寄与するのは，50から180℃までだが，特に，90から130℃で

図 4 は，今回用いた酸化触媒（Catalyst A）のトルエン処は効果が大きく，26%のトルエン分解率が得られる．130℃

理結果（触媒単独 ▽，放電との組み合わせ ▼）を，放電

以上では放電付加の効果が徐々に小さくなるが，これは，放7)電部から触媒部へ供給されるオゾン量の減少（図5）と，触7)（触媒単独 △，放電との組み合わせ ▲）媒表面に吸着されるトルエン量の減少による．200℃以上でと比較して示したものである．

は触媒部へ供給されるオゾンがなくなるので，放電を付加すによる処理結果 （○），オゾン分解触媒（Catalyst B）による処理結果放電だけの処理（○）において，トルエン分解率は温度上昇とともに直線的に増加し，常温では 18%，100℃では24%，200℃では 35%，300℃では 43%である．

ることによる増加分は，放電による直接分解である．
放電部の後段に置かれたオゾン分解触媒は，200℃以下では，それ自身がトルエンを分解する機能は持たない
（△）
．
しかし，

酸化触媒単独による処理（▽）では，100℃までは10%し触媒表面に付着したオゾンを分解する過程で生成される酸素

かないが，100℃を超えると分解率が上昇し，200℃で67%，

この効果は，
活性種が有効に作用し，トルエンを分解する 5,7)．

250℃で90%以上のトルエンが分解される。200℃以上になら常温で約68%ともっとも高く，
温度上昇とともに低下し，100℃ないと活性化しないオゾン分解触媒（△）に比べ，活性化温では 48%に，200℃では 41%になる（▲）．200℃以上では，触28

静電気学会誌

第 35 巻

第 1 号 (2011)

媒部に達するオゾンが 0 ppm となるので，オゾンとの相乗作

媒単独の場合，(c)は放電と酸化触媒を組み合わせた場合で用はなくなる．放電単独による分解とオゾン分解触媒単独にある．リアクタへの流入トルエン濃度（破線）と処理によよる分解の和が複合リアクタとしての性能になり，230℃ではって除去されたトルエン濃度（○）は，ガス･クロマトグラ

60%，270℃では 100%の分解率が得られると推定される．

フにより測定したトルエン濃度を 7 倍して，炭素濃度に換

オゾン分解触媒と放電を組み合わせた場合（▲）は，常算した．リアクタから排出される炭化水素濃度（◇）は，温での分解率改善が著しかったが，酸化触媒では，常温でTHC 計で測定された排出ガス中の炭化水素濃度からトルエの分解率改善は見られなかった。今回用いた酸化触媒は，ン濃度を引いたものである．

オゾンとの相乗作用の発現が温度依存を持ち，少なくとも50℃以上の高温が必要である．
100℃から 200℃の範囲では，酸化触媒と放電の組み合わせ（▼）が，オゾン分解触媒と放電の組み合わせ（▲）の分解率を大きく上回る．このことは，触媒二重化による性能向上の可能性を示唆するものである．
3.2

放電による処理（図 6(a)）では，最終分解生成物としてほぼ同じ量の CO と CO2 が発生する．トルエン分解率は温度上昇に対して直線的に上昇し，100℃では 24%，200℃では 35%である．
酸化触媒によるトルエン処理の特徴は，分解生成物の最終形態が CO2 であることと，揮発性炭化水素の排出が微量なことである．副生成物は主として不揮発性物質であり，オゾン生成

図 5 は，
酸化触媒のオゾン分解特性を示したものである．

リアクタ内に蓄積される．この性質は，触媒単体で用いた放電部と触媒部の間でガスをサンプリングし，純空気のと場合も，放電と組み合わせて用いた場合も同様である．

き放電部で生成されるオゾン濃度（○）とトルエン処理時

酸化触媒単体を用いた処理（図 6(b)）では，100℃以上でのオゾン濃度（●）を測定した．同様に，リアクタ出口でトルエンの分解が進み，200℃ではリアクタに流入したトル・
純空気の場合（▽）とトルエン処理時（▼）に酸化触媒を

エンの 67%が処理される．しかし，CO2 の排出量は，200℃

通過するオゾン濃度を測定した．比較のため，オゾン分解

でも 70 ppm しかなく，分解されたトルエンの 80%は不揮

触媒のオゾン分解特性（△）も示した．放電部で発生した・発性の副生成物としてリアクタ内に留まる．オゾン分解触

オゾンは，すべて触媒部で分解される．
トルエン処理時も，媒を使った実験では，常温の処理で，ベンズ・アルデヒド，

リアクタ出口でオゾンは観測されなかった．

ジメチル・ベンゾキノン，ベンジルアルコール，安息香酸，

放電部単独の結果（○，●）を見ると，トルエンを処理

安息香酸ベンジルが触媒表面に付着していた．200℃では，することによって，放電部で生成されるオゾン濃度が３０％

微量のベンズ･アルデヒド，ベンジル･アルコール，安息香

程度減少している．この結果は，トルエンの分解に，励起酸が観測された 7)．今回の実験でも，同様の付着物がある

酸素原子の寄与が大きいことを示唆する．つまり，オゾン

ものと推測される．温度上昇とともに，リアクタ内に留ま

生成に向かうべき酸素原子がトルエン分解に消費されて，る副生成物の量は減少し，250℃では，分解されたトルエン

オゾンの生成量が減少するものと考えられる．放電空間でのほとんどは，CO2 にまで分解される．

のオゾンの減少は，図 4 でも明らかなように，触媒との相放電を加えた場合（図 6(c)）は，オゾンとの相乗作用によって，温度上昇とともにトルエンの分解が進み，CO2 濃度も乗作用を妨げる量ではない．
純空気を流したとき，酸化触媒によって，流入したオゾ

徐々に増加する．
150℃を超えるとCO2 が急激に増え始める．

）．トルエンを処理するとき

図 6(b)から分かるように，150℃ 以上になると触媒が活性は，処理されたトルエンの量に対応して，さらにオゾンが化し，CO2 へ至る酸化過程が促進されるからである．250℃減少する．常温では，酸化触媒とオゾンの相乗作用によるの CO2 濃度は，触媒単独（図 6(b)）の場合に比べ低くなっ

トルエン分解は無いが，オゾンの減少も無い．100℃では，ている．しかし，放電単独でも 7)，酸化触媒単独でもトル60 ppm の減少がある．オゾン由来の酸素活性種がトルエン

エン処理能力を持つので，両者を直列につないだリアクタ

を酸化分解する反応が触媒表面で進行することによって，（図 6(c)）は，触媒単独より，処理能力が増加し，排出さ等価的にオゾンの被覆率が低下し，酸化触媒へのオゾンのれる CO2 濃度も，増加するはずである．CO2 濃度の測定値

吸着速度が増加したためと考えられる．100℃以上では，触は，実験の再現性も含めて±20%程度の誤差を持つ．誤差

媒を通過するオゾンは無くなり，流入したオゾンがすべてを考慮すると，250℃における CO2 濃度は，酸化触媒単独

トルエンの分解に使われるようになる．

が 550 ppmC，放電と酸化触媒を組み合わせた場合が 550

ンの約 70%が分解される（

3.3

酸化触媒のカーボンバランス

ppmC 以上と考えられる．

酸化触媒によるトルエン処理に関連するカーボンバラン

CO と CO2 の測定データがないが，図 4 を参考に推定す

スを図 6 に示した．同図(a)は放電単独の場合，(b)は酸化触

れば，300℃では，
触媒単独，放電と組み合せた場合ともに，

放電･触媒複合リアクタにおける触媒二重化による温度特性改善（林

和夫ら）

29

流入したトルエンの完全酸化が行われ，CO2 の濃度がトル組み合わせた処理では，それほど多くの CO は排出されてエン濃度に等しくなると考えられる．

いない．酸化触媒によって，CO2 にまで酸化されたものと

図 6(b),(c)において，リアクタから排出されるトルエンの考えられる．

分解生成物は CO2 である．従って，リアクタで処理された

オゾン分解触媒と放電を組み合わせた処理でも，CO がトルエン濃度（○）と CO2 濃度（△）の差は，リアクタ内

CO2 とほぼ同じ量だけ発生し，100℃以上では分解されたトに捕集される不揮発性副生成物の量を表す．

ルエンは完全に CO2 と CO に分解された 7)．しかし，今回放電により分解されたトルエンは，ほぼ等量の CO2 との酸化触媒を使った処理では，
CO の発生が非常に少なく，

CO に分解される．
100℃では約 30 ppm，200℃では約 50 ppm

完全酸化が行われるのは 300℃以上という，これまでとはの CO が排出される（図 6(a)）．しかし，酸化触媒と放電を異なる結果が得られた．

(a) Treatment by discharge

Inflow toluene
Decomposed toluene
CO2CO
Volatile materials

酸化触媒とオゾンの相乗作用の特徴は，トルエン分解効果の発現にある程度の高温が必要という点にある．常温では相Concentration (ppmC)乗作用は現れないが，20 ppm 程度のトルエンを分解する機600

能は有している．およそ 50℃以上で，相乗作用が発現する．
オゾン分解触媒とオゾンの相乗作用は，触媒表面で進行する

400

オゾンの分解過程で酸素活性種が生成され，これによって触媒表面に付着したトルエンの分解が行われると説明される 5)．酸

200

化触媒とオゾンの相乗作用も，原則として同様と推測される．

0

100

200

300

Temperature (℃)

Concentration (ppmC)(b) Treatment by combustion
catalyst

Inflow toluene
Decomposed toluene
CO2CO
Volatile materials

600

オゾン分解触媒と放電の組み合せでは，常温でトルエンの分解率がもっとも大きく，温度上昇とともに低下した．
温度上昇とともに，触媒表面の吸着効果が落ち，放電部から供給されるオゾン量が減少することが原因である．
一方，酸化触媒と放電の組み合せでは，常温では，触媒単独のときと同程度の分解率しか得られなかった．温度上400

昇によって，吸着の低下とオゾンの供給量減というマイナス効果があるにもかかわらず，分解率が上昇した．温度上

200

昇により酸化触媒が活性化するので，例えば，トルエンの分解が進み，酸素活性種との反応速度が大きい物質が生成

0

100

200

300

Temperature (℃)(c) Treatment by combustion
catalyst and discharge

Concentration (ppmC)

しかし，両者の温度依存には，相違が見られる．

Inflow toluene
Decomposed toluene
CO2CO
Volatile materials

600

されたと考えられる．分解の最終形態が CO2 だけであることもオゾン触媒との相違点であるが，酸化触媒の強い酸化力が CO2 までの酸化を促進したためと考えられる．放電によるトルエン分解で CO が発生するが，これも，酸化触媒によって CO2 にまで酸化される．
3.4

400

触媒二重化の効果

図4 に示した2 種類の触媒のトルエン分解特性から，
100℃
以下ではオゾン分解触媒の性能が優れており，100℃を超え

200

ると酸化触媒の性能が優れていることが読み取れる．両者を組み合わせることにより，常温から 200℃までの範囲をカバ

0

100

200

300

Temperature (℃)

ーする高性能リアクタを構成することが期待される．
ともに，トルエン分解性能が発揮されるのにオゾンが必

図6

酸化触媒処理におけるカーボンバランス(a) 触媒単独の処理，(b) 放電と酸化触媒を組み合わせた処理.
Fig. 6

Carbon balance in combustion catalyst treatment.

要である．オゾン分解触媒ではオゾンが完全に分解されるのに対して，酸化触媒では，トルエン処理を行っても，通過ガス中にオゾンが残留している，常温では，100 ppm の(a) treatment by discharge only, (b) treatment by discharge

オゾンが存在し，徐々に減少するが 100℃まではオゾンがand combustion catalyst.

残留する．従って，図 1 に示したような，前段に酸化触媒

30

静電気学会誌

Concentration (ppmC)

Inflow toluene
Decomposed toluene
CO2
CO

600

第 1 号 (2011)

リアクタ排出ガス中には，分解されなかったトルエン以外
では，CO2 と CO と微量の炭化水素が含まれていた．常温では，オゾン分解触媒が担うトルエン分解によって CO が作ら

(95%)
(90%)

400

第 35 巻れるが，温度上昇とともにオゾン分解触媒の寄与が小さくな(71%)

り，排出される CO 濃度は減少する．二重化触媒リアクタの分解生成物は CO2 が主なもので，これ以外の物質は少ない．

200

図 7 において，リアクタで除去されるトルエン濃度（○）
0

100

200

300

と CO2 濃度（△）の差が，リアクタ内に留まる副生成物を表

Temperature (℃)

す．放電とオゾン分解触媒の組み合わせでは，100℃以上でリ酸化触媒とオゾン分解触媒の2重化リアクタによ

アクタ内に残留する副生成物はなくなったが，酸化触媒を付るトルエン処理のカーボンバランス（括弧内は，トル

加した場合は，除去されたトルエンのうち，100℃で60%，200℃

エン分解率）

で35%が，
不揮発性の副生成物としてリアクタ内に残留する．

図7

Fig.7 Carbon balance in discharge, combustion-catalyst andozone-decomposition-catalyst treatment.

4.

Toluene decomposition efficiencies are put in brackets.

まとめ

放電と，その下流に 2 種類の触媒を配置した複合二重触を置き，後段にオゾン分解触媒を置く構成が決定される．

媒リアクタを試作し，その性能をトルエンを用いて調べた．

100℃まではオゾン分解触媒にオゾンが供給されるので，
主前段の触媒は 200℃以下で活性化する酸化触媒（Cu，Cr をにオゾン分解触媒が働き，100℃以上では前段の酸化触媒が主成分とする），後段はオゾン分解触媒（Fe2O3 と MnO を

トルエン分解を受け持つ．

主成分とする）である．94 ppm のトルエンを含む空気（流二重触媒リアクタのトルエン分解特性を，
図 7 に示した．

量 2.5 SLM）を，放電入力 3.0 Ｗ（72 J/L）で処理し，常温94 ppm のトルエンを含む空気（流量 2.5 SLM）を，放電入では 90%，100℃ で 71%，200℃で 95%の分解率を得た．

力 3.0 W（7.2 J/L）で処理した．リアクタに導入したトルエ

100℃以下では主にオゾンとオゾン分解触媒の相乗作用が，ン濃度（破線）に対して，リアクタで除去されたトルエン

100℃以上ではオゾンと酸化触媒の相乗作用が，トルエン分濃度（○），リアクタのからの排出ガス中に含まれる CO2解を担っている．オゾン分解触媒と放電の相乗作用は常温濃度（△）と CO 濃度（▽）の温度依存性をプロットした．

から発揮されるが，酸化触媒と放電の相乗作用の発現には，トルエン濃度は，炭素換算値であり，括弧内の数値は，ト

およそ 50℃以上の高温が必要だった．リアクタから排出さ

ルエン分解率である．排出ガス中には，トルエン以外の炭れる空気中に含まれる分解生成物は，主に CO2 であり，CO

化水素はほとんど含まれていなかったので，炭化水素のプや炭化水素はほとんど含まれなかった．除去されたトルエ

ロットは省略した．

ンのうち，100℃で 60%，200℃ で 35%が，不揮発性の副常温では 90%，100℃で 71%，200℃で 95%の分解率が得生成物としてリアクタ内に残留する．

られた．図 4 に示した 100℃以下でのオゾン分解触媒の高VOC を処理するにあたって，触媒単独では，活性温度ま処理能力と 100℃以上での酸化触媒の高処理能力が，ともで触媒を加熱することが必須である．しかし，200℃までのに発揮される特性となっている．

低温ガスで，濃度 100 ppm 程度なら，オゾンと触媒の相乗

常温での高トルエン分解率は，オゾン分解触媒のトルエ
ン分解性能に酸化触媒の寄与が加わったものである．前段作用を利用して，72 J/L という低電力で分解処理が可能なことが明らかとなった．

の酸化触媒から 100 ppm のオゾンが供給されるが，これだ
けのオゾン濃度があれば，オゾン分解触媒の性能を十分引き出せるということが分かった．
温度上昇に伴って酸化触媒を通過するオゾン量が減少するので，オゾン分解触媒のトルエン分解能力が低下するが，酸化触媒がこれを補うので，100℃でも 71%の分解率が維持される．100℃を超えると，後段のオゾン分解触媒へ供給されるオゾンがなくなるので，オゾン分解触媒は働かなくなる．しかし，酸化触媒の分解性能が温度上昇とともに大きくなり，分解率は 200℃で 95%に達する．

参考文献
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