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JP5216660B2 - Dioxin-containing treated substance purification method and dioxin-containing treated substance purification apparatus - Google Patents
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JP5216660B2 - Dioxin-containing treated substance purification method and dioxin-containing treated substance purification apparatus - Google Patents

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Description

この発明は、物質の浄化方法及び浄化装置に関し、特に気体状態での処理により被処理物に含まれる有害物(例えばダイオキシン)等の除去対象成分を除去又は減少させてこれを浄化する浄化方法及び浄化装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a substance purification method and a purification apparatus, and in particular, a purification method for purifying a substance to be removed such as harmful substances (for example, dioxin) contained in an object to be removed by treatment in a gaseous state. The present invention relates to a purification device.

地球環境問題に関する議論が喧しい今日、各種の産業処理過程で排出される有害物の除去方法に関してさまざまな検討がなされている。そのような有害物のうちでもダイオキシンに関しては、毒性が強いことも相まって、その除去対策には特に注意が払われている。狭義のダイオキシンはポリ塩化ジベンゾダイオキシンのことであるが、一般にダイオキシン類とは、分子中に塩素を持つジベンゾ・パラジオキシン、ジベンゾフラン及びコプラナーPCBの総称を意味するものとされる(以下、本明細書においてこのダイオキシン類のことを単にダイオキシンと称する)。これらの物質はいずれも自然界には存在せず、パルプ漂白工場の排煙に含まれたり、除草剤等の生産過程で発生したりするほか、あるいはごみ焼却炉内での反応により排煙内に含有される場合がある。特に、ポリ塩化ビニルなどの塩素を含有した高分子材料が廃棄物として捨てられ、これを焼却する際に燃焼温度が十分に高くないと、高分子材料の不完全分解による中間生成物としてダイオキシンが発生しやすいことがわかっている。なお、1998年に環境庁が発表したわが国のダイオキシン発生量は欧米の数十倍から数百倍であり、ごみ焼却炉等を中心にした今後の対策が重要となってきている。   In today's debate about global environmental issues, various studies are being conducted on methods for removing harmful substances emitted in various industrial processes. Among such harmful substances, dioxins are particularly toxic, and particular attention is paid to their removal measures. Dioxins in the narrow sense are polychlorinated dibenzodioxins. In general, dioxins are a general term for dibenzo pararadixin, dibenzofuran and coplanar PCB having chlorine in the molecule (hereinafter referred to as the present specification). The dioxins are simply called dioxins). None of these substances exist in nature, and they are contained in the flue gas of pulp bleaching plants, generated in the process of producing herbicides, etc., or in the flue gas due to reactions in the waste incinerator. May be included. In particular, polymer materials containing chlorine such as polyvinyl chloride are discarded as waste, and if the combustion temperature is not high enough when incinerated, dioxins are produced as intermediate products due to incomplete decomposition of the polymer material. It is known to occur easily. The amount of dioxins generated in Japan announced by the Environment Agency in 1998 is several tens to several hundred times that of Europe and the United States, and future measures centering on waste incinerators are becoming important.

しかしながら、例えばごみ焼却炉等におけるダイオキシンの発生を抑制するには、焼却炉自体の燃焼温度を高めなければならず、設備の更新などが必要とされる。これは、多くの場合、環境対策上必須のこととわかっていながら、処理施設を保有する自治体等の財政上の問題で後手に回っていることが多いのが現状である。   However, for example, in order to suppress the generation of dioxins in a waste incinerator or the like, the combustion temperature of the incinerator itself must be increased, and the renewal of equipment is required. In many cases, this is known to be indispensable for environmental measures, but it is often followed by financial problems of local governments that have treatment facilities.

また、別の問題としては、ダイオキシン等の有害物規制が進むにつれ、その分析頻度も急増している。ダイオキシンの分析対象は、土壌、水、水生生物、排ガス、一般環境あるいは作業環境など非常に多種類あるが、これらはいずれも、それぞれ決められた方法により溶媒抽出→濃縮→クリーンアップ等を繰り返すことで濃縮分析液とされた後、分析に供される。しかし、実際の分析で使用される分析液の量はわずかであり、残った分析済み廃液は例えば密封容器に入れ、さらに冷凍保管庫の中で保存されたりしている。分析試験機関等では、このような分析液の発生量が増加しているが、ダイオキシン等の場合、高温での燃焼分解など、多額の費用と設備を要する方法を除いては適切な処理方法が確立されておらず、増え続ける分析済み廃液を抱え込んで頭を痛めている。   Another problem is that the frequency of analysis is rapidly increasing as regulations for harmful substances such as dioxins are regulated. There are many types of dioxin analysis such as soil, water, aquatic organisms, exhaust gas, general environment or work environment, all of which repeat solvent extraction-> concentration-> cleanup etc. according to each determined method. After being made into a concentrated analysis solution, it is used for analysis. However, the amount of the analysis solution used in the actual analysis is small, and the remaining analyzed waste solution is put in, for example, a sealed container and further stored in a freezer. Analytical laboratories have increased the amount of analysis liquids generated. However, in the case of dioxins, etc., there is an appropriate treatment method except for methods that require a large amount of cost and equipment, such as combustion decomposition at high temperatures. It has not been established, and it has been hurting to carry the increasing amount of analyzed waste liquid.

本発明の課題は、ダイオキシンを含有した被処理物質の浄化処理を簡便かつ安価に行なうことができる物質浄化処理方法と、それに用いる物質浄化装置とを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substance purification treatment method capable of easily and inexpensively purifying a substance to be treated containing dioxin and a substance purification apparatus used therefor.

課題を解決するための手段及び作用・効果Means and actions / effects for solving the problems

上記の課題を解決するために、本発明のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法(装置)は、プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ中にダイオキシンを含有した気体状の被処理物質を導入して、ダイオキシンを主にダイオキシン以外の有機物に転化することにより、被処理物質中のダイオキシン含有量を減少させるダイオキシン含有被処理物質の浄化方法(装置)であって、プラズマ発生電極は、金属からなる基材、基材の表面に形成される電極面形成金属からなる多孔質電極層と、を備え、多孔質電極層が対向して配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the method (apparatus) for purifying a substance to be treated containing dioxin according to the present invention generates a plasma by applying a plasma generating voltage to a plasma generating electrode, and the plasma contains dioxin. A purification method (apparatus) for a dioxin-containing treated substance that reduces the dioxin content in the treated substance by introducing a gaseous treated substance and converting dioxin mainly into organic substances other than dioxin. , the plasma generating electrode, characterized a base material made of a metal, comprising a porous electrode layer made of the electrode surface forming a metal formed on the surface of the substrate, and the Rukoto porous electrode layer is disposed to face And

上記の方法によると、プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印加してプラズマを発生させ、そのプラズマ中にダイオキシンを含有した気体状の被処理物質を導入することにより、ダイオキシンがダイオキシン以外の有機物に転化して、被処理物質中のダイオキシン含有量を効率的に減少させることができる。また、従来のごみ焼却炉等では、炉内温度を上昇させて炭酸ガス等への完全分解により排出ダイオキシン量の減少を行なうようにしていたため、設備の高出力化など非常にコストのかかる方法を採用せざるを得なかった。しかしながら、本発明によると、プラズマ中に被処理物質を導入し、これをダイオキシン以外の有機物に転化する形で無害化するようにしたので、高温発生等が不要であり、また、プラズマは、プラズマ発生電極にプラズマ発振用の高周波を印加するのみで簡単に発生させることができる。さらに、上記の方法を実施するための装置の要部はプラズマ発生部さえ含んでいればよいから簡便であり、被処理気体の排出流路にも簡単に付加することができる。従って、被処理気体(あるいはその元となる被処理物質)発生源となる設備側の改良や更新を行なうことなく、安価に除去対象物質の除去機能を付与することが可能となる。なお、本発明においては、被処理物質中のダイオキシンは、上記本発明の効果が極度に損なわれない限り、一部が炭酸ガス等の無機化合物に転化される形となってもよい。   According to the above method, plasma is generated by applying a plasma generation voltage to the plasma generation electrode, and dioxin is introduced into organic substances other than dioxin by introducing a gaseous substance to be treated containing dioxin into the plasma. Conversion can effectively reduce the dioxin content in the treated material. In addition, in conventional waste incinerators, etc., the temperature inside the furnace was raised to reduce the amount of dioxins emitted by complete decomposition into carbon dioxide, etc., so a very costly method such as increasing the output of equipment was used. I had to adopt it. However, according to the present invention, the substance to be treated is introduced into the plasma, and it is rendered harmless by converting it into an organic substance other than dioxin. It can be generated simply by applying a high frequency for plasma oscillation to the generating electrode. Furthermore, the main part of the apparatus for carrying out the above method is simple because it only needs to include the plasma generating part, and can be easily added to the discharge flow path of the gas to be processed. Therefore, it is possible to provide the removal target substance removal function at low cost without improving or updating the equipment side that is the source of the gas to be treated (or the substance to be treated). In the present invention, the dioxin in the substance to be treated may be partially converted into an inorganic compound such as carbon dioxide gas as long as the effect of the present invention is not significantly impaired.

プラズマ発生電極の、プラズマを発生させる電極面の少なくとも一部は、金属系又は非金属系の触媒層とすることができる。このような触媒層を用いることで、ダイオキシのダイオキシン以外の有機物への転化反応を促進することができ、ひいては被処理物質中のダイオキシンをより効率的に除去できるようになる。一方、プラズマ中に導入された被処理物質を、プラズマ発生電極とは別に設けられた金属系又は非金属系の触媒と接触させることもできる。   At least a part of the electrode surface for generating plasma of the plasma generating electrode can be a metal-based or non-metallic catalyst layer. By using such a catalyst layer, the conversion reaction of dioxy to an organic substance other than dioxin can be promoted, and as a result, dioxin in the substance to be treated can be more efficiently removed. On the other hand, the substance to be treated introduced into the plasma can be brought into contact with a metal-based or non-metallic catalyst provided separately from the plasma generating electrode.

上記のような触媒として、金属系触媒を使用する場合、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os及びReから選ばれる1種以上を主成分とする金属にて形成されたものを使用すると、被処理物質中のダイオキシンの除去効率を一層高めることができる。これらのうち、Cu、Ni、Pd及びPtを特に好適に使用できる。なお、本明細書において「主成分」とは、最も重量含有率の高い成分のことをいう。   When a metal catalyst is used as the catalyst as described above, a metal having at least one selected from Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir, Ru, Os and Re as a main component When using what was formed in (3), the removal efficiency of the dioxin in a to-be-processed substance can be improved further. Of these, Cu, Ni, Pd, and Pt can be particularly preferably used. In the present specification, “main component” means a component having the highest weight content.

また、プラズマ発生電極としては、電極面が、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os及びReから選ばれる1種以上を主成分とする金属にて形成されているものを使用することで、被処理物質中のダイオキシンの除去効率を一層高めることができる。   In addition, as the plasma generating electrode, the electrode surface is formed of a metal whose main component is one or more selected from Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir, Ru, Os, and Re. By using what is done, the removal efficiency of the dioxin in a to-be-processed substance can be improved further.

上記本発明の方法ないし装置においては、プラズマ発生電極の周囲に、プラズマ形成媒体をなすプラズマ媒体気体を供給することが必要である。この場合、プラズマ媒体気体は被処理気体に含まれるものであってもよいし、被処理気体とは別に供給されるものであってもいずれでもよい。   In the method or apparatus of the present invention, it is necessary to supply a plasma medium gas that forms a plasma forming medium around the plasma generating electrode. In this case, the plasma medium gas may be contained in the gas to be processed, or may be supplied separately from the gas to be processed.

次に、被処理物質は、常温で液体状又は固体状の物質を気化したものとすることができる。これにより、浄化したい物質が常温で液体状あるいは固体状のものであっても、加熱等によりこれを気化することで、本発明の方法ないし装置により、含まれるダイオキシンを容易に除去ないし減少させることができ、これを浄化することができる。他方、被処理物質が常温で気体状の場合は、これをそのまま被処理気体として処理することができる。   Next, the substance to be treated can be a substance obtained by vaporizing a liquid or solid substance at room temperature. As a result, even if the substance to be purified is liquid or solid at normal temperature, it can be easily removed or reduced by the method or apparatus of the present invention by vaporizing it by heating or the like. Can be purified. On the other hand, when the substance to be treated is gaseous at normal temperature, it can be treated as it is as the gas to be treated.

ダイオキシン含有被処理物質は、例えばダイオキシンを含有した溶液、例えばダイオキシン分析廃液とすることができる。ダイオキシン分析廃液は、被分析成分を溶解・抽出するための有機溶媒にダイオキシンが溶解したものである。このようなダイオキシン分析廃液は、加熱等により気化することで本発明の適用対象となる被処理気体となる。一方、除草剤等の生産など化学合成工程や、パルプ漂白工程などの化学処理工程で発生するダイオキシン含有排ガスや、燃焼炉あるいはごみ焼却炉にて発生するダイオキシン含有排煙なども、本発明の適用対象となる被処理物質となる。   The dioxin-containing material to be treated can be, for example, a solution containing dioxin, for example, a dioxin analysis waste liquid. The dioxin analysis waste liquid is obtained by dissolving dioxin in an organic solvent for dissolving / extracting the component to be analyzed. Such dioxin analysis waste liquid becomes a gas to be treated as an application target of the present invention by being vaporized by heating or the like. On the other hand, dioxin-containing exhaust gas generated in chemical synthesis processes such as herbicide production and chemical treatment processes such as pulp bleaching process, and dioxin-containing exhaust gas generated in combustion furnaces or incinerators are also applicable to the present invention. It becomes the target substance to be treated.

本発明の物質浄化装置の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the substance purification apparatus of this invention. 電極構造をいくつか例示して示す模式図。The schematic diagram which shows and illustrates some electrode structures. 図1の装置の浄化ユニットの具体例を示す側面部分断面図。The side surface fragmentary sectional view which shows the specific example of the purification | cleaning unit of the apparatus of FIG. ダイオキシンの分解・再合成過程を推測して示す模式図。The schematic diagram which estimates and shows the decomposition | disassembly and resynthesis process of dioxin. 浄化ユニットの変形例を示す模式図。The schematic diagram which shows the modification of a purification | cleaning unit. 燃焼排気ガスの処理に本発明の物質浄化装置を適用する例を示す模式図。The schematic diagram which shows the example which applies the substance purification apparatus of this invention to the process of combustion exhaust gas. 実験例2における処理後の排気ガスのガスクロマトグラフィー分析結果を示すチャート。The chart which shows the gas chromatography analysis result of the exhaust gas after the process in Experimental example 2. FIG.

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。
図1は、本発明の、ダイオキシン含有被処理物質の浄化装置の一例を概念的に示すものである。この装置50では、プラズマ発生電極1,1に、高周波電源3によりプラズマ発生用電圧を印加してプラズマPを発生させ、そのプラズマP中にダイオキシンを含有したガス状の被処理物質G(以下、被処理気体Gともいう)を導入する。これにより、被処理物質G中のダイオキシンをダイオキシン以外の有機物に転化することにより、被処理物質G中のダイオキシン含有量を減少させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 conceptually shows an example of a purification apparatus for a substance to be treated containing dioxins according to the present invention. In this apparatus 50, a plasma P is generated by applying a plasma generating voltage to the plasma generating electrodes 1 and 1 from the high frequency power source 3, and a gaseous target substance G (hereinafter, referred to as dioxin) contained in the plasma P. To be treated gas G). Thereby, the dioxin content in the to-be-processed substance G is reduced by converting the dioxin in the to-be-processed substance G into organic substance other than a dioxin.

プラズマ発生電極1,1の周囲には、所定の気体導入空間6を形成するとともに、被処理気体Gを気体導入空間6に導入するための被処理気体導入口4と、浄化済みの排気物を気体導入空間6から排気するための排気口5(排気管14に連通している)とを備えた気体導入空間形成体15が配置され、浄化ユニットが形成されている。そして、互いに対向するプラズマ発生電極1,1の組の間にプラズマPを発生させた状態にて、それら電極1,1間に被処理気体Gを流通させるようになっている。   A predetermined gas introduction space 6 is formed around the plasma generating electrodes 1, 1, and a gas to be treated inlet 4 for introducing the gas G to be treated into the gas introduction space 6 and a purified exhaust gas are provided. A gas introduction space forming body 15 provided with an exhaust port 5 for exhausting from the gas introduction space 6 (communicating with the exhaust pipe 14) is disposed to form a purification unit. The gas to be treated G is circulated between the electrodes 1 and 1 in a state where the plasma P is generated between the pair of plasma generating electrodes 1 and 1 facing each other.

被処理気体Gは、被処理廃液を気化装置9にて気化したもので、バルブ8を経て被処理気体供給配管7及び主配管13を経て気体導入空間6に導かれる。気化装置9にはヒータが内蔵され、被処理廃液を加熱により蒸発させて気化する。被処理廃液は、ここではダイオキシン分析を行った後の残液である、ダイオキシンを含有した有機溶媒廃液であり、気体導入空間6へは、例えば一定の供給単位に分割されて、断続的に気化・供給される。他方、プラズマ媒体気体(ここでは窒素)が、その供給源10よりバルブ11及び主配管13を経て気体導入空間6へ供給される。すなわち、被処理気体供給配管7は、気化された被処理物質をプラズマ中に供給する供給管路の役割を果たす。プラズマ媒体気体は被処理気体Gと混合された形で気体導入空間6へ供給される。なお、被処理気体Gが凝結して液体に戻るのを防止するために、配管7,13,14及び気体導入空間形成体15を含む浄化ユニットが、これに巻きつけられたバンドヒータ等のヒータにより加熱されるようになっている。すなわち、供給管路を加熱する管路加熱用ヒータが設けられている。   The gas G to be processed is obtained by vaporizing the waste liquid to be processed by the vaporizer 9, and is led to the gas introduction space 6 through the valve 8, the gas supply pipe 7 to be processed and the main pipe 13. The vaporizer 9 has a built-in heater, and evaporates the waste liquid to be treated by heating. The waste liquid to be treated is an organic solvent waste liquid containing dioxin, which is a residual liquid after dioxin analysis here, and the gas introduction space 6 is intermittently vaporized by being divided into, for example, constant supply units.・ Supplied. On the other hand, a plasma medium gas (here, nitrogen) is supplied from the supply source 10 to the gas introduction space 6 through the valve 11 and the main pipe 13. That is, the to-be-treated gas supply pipe 7 serves as a supply pipe for supplying the vaporized substance to be treated into the plasma. The plasma medium gas is supplied to the gas introduction space 6 in a form mixed with the gas G to be processed. In order to prevent the gas to be treated G from condensing and returning to the liquid, the purification unit including the pipes 7, 13, and 14 and the gas introduction space forming body 15 includes a heater such as a band heater wound around the purification unit. Is heated by. In other words, a heater for heating the pipeline that heats the supply pipeline is provided.

次に、プラズマ発生電極1は、プラズマを発生させる電極面、ここではその全体が、Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Co、Rh、Ir、Ru、Os及びReから選ばれる1種以上を主成分とする金属(以下、電極面形成金属と称する)、ここではPtにより形成されている。図2(a)に示すように、プラズマ発生電極1は、上記のような金属のムク材で形成してもよいし、Fe又は鉄合金など、他の金属からなる基材表面を、上記電極面形成金属の層にてライニングした構造を採用してもよい。   Next, the plasma generating electrode 1 is an electrode surface for generating plasma, here the whole is selected from Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir, Ru, Os and Re. It is formed of a metal having the above as a main component (hereinafter referred to as electrode surface forming metal), here Pt. As shown in FIG. 2 (a), the plasma generating electrode 1 may be formed of a metal mump material as described above, or a substrate surface made of another metal such as Fe or an iron alloy is used as the electrode. You may employ | adopt the structure lined with the layer of the surface formation metal.

また、プラズマ発生電極1は、図2(b)に示すように、電極面形成金属からなる多孔質電極として構成することもできる。このような多孔質電極は、例えば焼結多孔質部材として形成することが可能である。このようにすることで、電極面が触媒として作用する場合の触媒効率を高めることができる。なお、(c)に示すように、基材1aの電極面形成部に電極面形成金属からなる多孔質電極層1bを形成した構造を採用することができる。   Moreover, the plasma generating electrode 1 can also be comprised as a porous electrode which consists of an electrode surface formation metal, as shown in FIG.2 (b). Such a porous electrode can be formed as a sintered porous member, for example. By doing in this way, the catalyst efficiency in case an electrode surface acts as a catalyst can be improved. In addition, as shown to (c), the structure which formed the porous electrode layer 1b which consists of an electrode surface formation metal in the electrode surface formation part of the base material 1a is employable.

図1に戻り、対向するプラズマ発生電極1,1に高周波電圧を引火することにより、対向電極面間にプラズマPが発生する。そして、その状態で対向電極面間に被処理気体Gを供給することで、これに含まれるダイオキシンがダイオキシンとは異なる有機物に転化され、そのダイオキシン含有量が減少する。ダイオキシン含有量が減じられた排気ガスは、排気口5から排気管14を経て排出されるようになっており、図示しないトラップ等に回収される。   Returning to FIG. 1, plasma P is generated between the opposing electrode surfaces by igniting the high-frequency voltage on the opposing plasma generating electrodes 1 and 1. And by supplying the to-be-processed gas G between counter electrode surfaces in that state, the dioxin contained in this is converted into the organic substance different from a dioxin, and the dioxin content reduces. The exhaust gas in which the dioxin content is reduced is discharged from the exhaust port 5 through the exhaust pipe 14, and is collected in a trap or the like (not shown).

図4は、そのダイオキシンの分解処理過程を推測して示すものである。ダイオキシンは、プラズマ中に導入されることで分解・励起され、ダイオキシンよりも低分子量の種々の励起生成物を生ずる。そして、プラズマ発生電極1の表層部を構成する電極面形成金属層を触媒層として、励起生成物が再結合し、ダイオキシンとは別の無害化された有機化合物となり、排出される。なお、励起生成物には、当然にダイオキシン以外の成分に由来するものも含有されるが、これがダイオキシンに由来する励起生成物と再結合しても、結局はダイオキシン以外の有機物を生成することになる。   FIG. 4 shows the process of decomposing dioxins in an estimated manner. Dioxin is decomposed and excited by being introduced into plasma, and various excited products having a lower molecular weight than dioxin are generated. Then, using the electrode surface forming metal layer constituting the surface layer portion of the plasma generating electrode 1 as a catalyst layer, the excited product is recombined to become a detoxified organic compound different from dioxin and discharged. Of course, the excited product also includes those derived from components other than dioxin, but even if this recombines with the excited product derived from dioxin, it eventually produces organic matter other than dioxin. Become.

プラズマ媒体気体として窒素を用いると、プラズマP中にて窒素が励起されることにより窒素ラジカルが発生し、ダイオキシンの分解・除去反応を一層効率的に進行させることができる場合がある。また、図1において、プラズマ媒体気体として、窒素の代わりに空気を導入することもできる(例えばバルブ12を介して主配管13により)。この場合は、窒素ラジカルのほかに酸素ラジカルが同様に発生し、ダイオキシンの分解・除去に寄与する場合がある。また、プラズマ媒体気体とともに水蒸気を導入することもできる。具体的には、バルブ12を介して主配管13により、水蒸気を含んだ空気を供給する方法がある。このようにすると、プラズマP中において水分子が励起されることによりオゾンやOHラジカル等の酸素含有活性成分が発生し、これがダイオキシンの分解・除去反応に寄与する場合がある。   When nitrogen is used as the plasma medium gas, nitrogen radicals are generated when the nitrogen is excited in the plasma P, and the decomposition / removal reaction of dioxins may proceed more efficiently. In FIG. 1, air can be introduced instead of nitrogen as the plasma medium gas (for example, by the main pipe 13 via the valve 12). In this case, in addition to nitrogen radicals, oxygen radicals are similarly generated, which may contribute to the decomposition and removal of dioxins. Also, water vapor can be introduced together with the plasma medium gas. Specifically, there is a method of supplying air containing water vapor through the valve 12 through the main pipe 13. In this case, oxygen molecules containing active components such as ozone and OH radicals are generated by exciting water molecules in the plasma P, which may contribute to the decomposition / removal reaction of dioxins.

図3は浄化ユニットの具体例を示すものである。この浄化ユニット41は、対向配置した第一プラズマ発生電極である筒状の内筒電極42と、第二プラズマ発生電極である筒状の外筒電極43を備え、内筒電極42は外筒電極43の内側にほぼ同軸的に固定されている(すなわち、電極42,43が図1の電極1,1に相当する)。内筒電極42及び外筒電極43がいずれもPt金属製である。また、内筒電極42と外筒電極43とには、図1のプラズマ発生用の高周波電源3が接続され、外筒電極43を支持するガラス管44(図1の気体導入空間形成体15である)の両端にそれぞれ、被処理気体導入口4に相当する被処理気体送給流路45と、同じく排気口5に相当する排気流路46とが形成されている。   FIG. 3 shows a specific example of the purification unit. The purification unit 41 includes a cylindrical inner cylinder electrode 42 that is a first plasma generation electrode and a cylindrical outer cylinder electrode 43 that is a second plasma generation electrode, which are opposed to each other, and the inner cylinder electrode 42 is an outer cylinder electrode. 43 is fixed substantially coaxially (that is, the electrodes 42 and 43 correspond to the electrodes 1 and 1 in FIG. 1). Both the inner cylinder electrode 42 and the outer cylinder electrode 43 are made of Pt metal. 1 is connected to the inner cylinder electrode 42 and the outer cylinder electrode 43, and a glass tube 44 (in the gas introduction space forming body 15 in FIG. 1) supporting the outer cylinder electrode 43 is connected. At both ends, a gas supply passage 45 to be processed corresponding to the gas inlet 4 to be processed and an exhaust passage 46 corresponding to the exhaust port 5 are formed.

上記のような浄化ユニット41において、内筒電極42と外筒電極43との間に高周波電源3により高周波高電圧を印加すると、内筒電極42の外周面と外筒電極43の内周面(これらが対向電極面である)との間で、かつガラス管44の内部でプラズマPが発生する。この状態において、被処理気体送給流路45よりダイオキシンを含有する被処理ガスとプラズマ媒体ガスである窒素との混合ガスを送給すると、窒素がプラズマPとなり、ここに導入されるダイオキシンの分解反応が促進されることとなる。   In the purification unit 41 as described above, when a high frequency high voltage is applied between the inner cylinder electrode 42 and the outer cylinder electrode 43 by the high frequency power source 3, the outer circumferential surface of the inner cylinder electrode 42 and the inner circumferential surface of the outer cylinder electrode 43 ( Plasma P is generated in the glass tube 44 between these and the counter electrode surface. In this state, when a mixed gas of a gas to be processed containing dioxin and nitrogen as a plasma medium gas is supplied from the gas supply passage 45 to be processed, nitrogen becomes plasma P, and decomposition of dioxin introduced therein The reaction will be promoted.

なお、図5に示すように、プラズマ発生電極1,1とは別に、前記した電極面形成金属と同様の材質にて構成された触媒を設けることもできる。具体的には、プラズマ発生電極1,1間を通過した被処理気体は、触媒と接触することにより、ダイオキシンの無害有機物への転化反応を促進することができる。例えば、プラズマ発生電極1,1が前記した触媒としての機能をあまり顕著に発揮しない場合、上記触媒との接触により、プラズマP中にて生成した励起生成物の再合成反応を促進することができるようになる。なお、この実施例において触媒は、気体流通管路の全断面にわたり、気体の流通を許容した形で触媒粒子が充填された触媒充填層として構成されている。   As shown in FIG. 5, a catalyst made of the same material as the electrode surface forming metal can be provided separately from the plasma generating electrodes 1 and 1. Specifically, the gas to be treated that has passed between the plasma generating electrodes 1 and 1 can promote the conversion reaction of dioxins into harmless organic substances by contacting the catalyst. For example, in the case where the plasma generating electrodes 1 and 1 do not remarkably function as the catalyst, the resynthesis reaction of the excited product generated in the plasma P can be promoted by contact with the catalyst. It becomes like this. In this embodiment, the catalyst is configured as a catalyst packed bed filled with catalyst particles in a form allowing gas flow over the entire cross section of the gas flow conduit.

なお、上記本発明の装置は、図6に示すように、例えば燃焼炉やごみ焼却炉の排気管上に浄化ユニットを設け、その排気管を通る排気ガスを被処理ガスとして、これに含まれるダイオキシン等の除去対象物質の除去を行なう目的にも適用できる。   In addition, as shown in FIG. 6, the apparatus of the present invention includes a purification unit on, for example, an exhaust pipe of a combustion furnace or a waste incinerator, and includes exhaust gas passing through the exhaust pipe as a gas to be treated. It can also be applied for the purpose of removing substances to be removed such as dioxins.

実験例Experimental example

本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。
(実験例1)
図3に示す浄化ユニット(ただし、内筒電極42と外筒電極43との対向距離は1mmである)を用い、ダイオキシンの一種である1,2,3,4−テトラクロロジベンゾ−p−ジオキシン(以下、1234TCDDと略記する)を含有した溶液の浄化実験を行った。まず、濃度100ng/μlの1234TCDDのトルエン溶液を作製し、これを1μlずつに区切って500回、すなわち総量として50μgの1234TCDDが処理されるように、気化しながら浄化ユニットに注入した。なお、プラズマ発生用の高周波印加電圧のレベルは10〜16kVにて、周波数は1〜5kHzの各種値に調整した。
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted.
(Experimental example 1)
1, 2,3,4-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, which is a kind of dioxin, using the purification unit shown in FIG. 3 (where the opposing distance between the inner cylinder electrode 42 and the outer cylinder electrode 43 is 1 mm). A purification experiment of a solution containing (hereinafter abbreviated as 1234TCDD) was conducted. First, a 1234TCDD toluene solution having a concentration of 100 ng / μl was prepared, and this was divided into 1 μl portions and injected into the purification unit while vaporizing so that 500 times, that is, 50 μg of 1234TCDD as a total amount was processed. In addition, the level of the high frequency applied voltage for plasma generation was adjusted to 10 to 16 kV, and the frequency was adjusted to various values of 1 to 5 kHz.

そして、処理後の排気ガスは500mlのトルエンにトラップし、そのトラップしたトルエン中の1234TCDDの量を測定するとともに、1234TCDDの投入総量で除することにより、分解率を求めた。表1に結果を示す。   The treated exhaust gas was trapped in 500 ml of toluene, the amount of 1234TCDD in the trapped toluene was measured, and the decomposition rate was obtained by dividing by the total amount of 1234TCDD charged. Table 1 shows the results.

Figure 0005216660
Figure 0005216660

すなわち、高周波印加電圧のレベルと周波数とを適切に印加することにより、50%以上の1234TCDDの分解が可能であり、特に印加電圧12kV以上、周波数1kHz以上で90%以上、さらに印加電圧14kV以上、周波数1kHz以上でほぼ100%に近い分解率が達成できていることがわかる。   That is, by appropriately applying the level and frequency of the high frequency applied voltage, it is possible to decompose 1234TCDD of 50% or more, in particular, an applied voltage of 12 kV or higher, a frequency of 1 kHz or higher, 90% or higher, and an applied voltage of 14 kV or higher. It can be seen that a decomposition rate close to 100% can be achieved at a frequency of 1 kHz or higher.

(実験例2)
ダイオキシンとして、2,3,7,8−テトラクロロジベンゾ−p−ジオキシン(以下、2378TCDDという)を用いた点と、高周波印加電圧を15kV、周波数を2kHzに固定した以外は、実験例1と同様にして実験を行った。その結果、99.1%の分解率にてこれを浄化できていることがわかった。
(Experimental example 2)
Similar to Experimental Example 1 except that 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (hereinafter referred to as 2378TCDD) was used as dioxin, and the high frequency applied voltage was fixed at 15 kV and the frequency was fixed at 2 kHz. The experiment was conducted. As a result, it was found that this could be purified with a decomposition rate of 99.1%.

図7は、処理後の排気ガスをトラップしたベンゼン溶液のガスクロマトグラフィー分析結果である。2378TCDDのピークは観察されず、代わってベンズアルデヒド、ベンズニトリル、ジベンジル等の、ダイオキシン以外の有機化合物が多く検出されていることがわかる(なお、構造同定できなかったピークもいくつかみられるが、これらはいずれもダイオキシンとは明らかに異なるピークを示す)。これは、ダイオキシンが分解し、上記の有機化合物に再結合して除去されたことを示すものである。
FIG. 7 is a gas chromatographic analysis result of the benzene solution in which the exhaust gas after treatment is trapped. 2378TCDD peak was not observed, and it was found that many organic compounds other than dioxin, such as benzaldehyde, benzonitrile, dibenzyl, etc. were detected instead. All show distinct peaks from dioxin). This indicates that dioxin was decomposed and recombined with the organic compound and removed.

1 プラズマ発生電極
4 被処理気体導入口
5 排出口
6 気体導入空間
P プラズマ
G 被処理ガス
50 ダイオキシン含有被処理物質の浄化装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma generating electrode 4 To-be-processed gas inlet 5 Outlet 6 Gas introduction space P Plasma G To-be-processed gas 50 Dioxin containing to-be-processed purification apparatus

Claims (10)

プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印加してプラズマを発生させ、
前記プラズマ中にダイオキシンを含有した気体状の被処理物質を導入し、
前記ダイオキシンを主にダイオキシン以外の有機物に転化することにより、前記被処理物質中のダイオキシン含有量を減少させるダイオキシン含有被処理物質の浄化方法であって、
前記プラズマ発生電極は、
金属からなる基材と、
前記基材の表面に形成される電極面形成金属からなる多孔質電極層と、を備え、
前記多孔質電極層が対向して配置されることを特徴とするダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。
Plasma is generated by applying a plasma generating voltage to the plasma generating electrode,
Introducing a gaseous target substance containing dioxin into the plasma,
A dioxin-containing purification method for reducing a dioxin content in the material to be treated by mainly converting the dioxin into an organic substance other than dioxin,
The plasma generating electrode is
A base material made of metal ;
A porous electrode layer made of an electrode surface-forming metal formed on the surface of the substrate ,
A method for purifying a dioxin-containing substance to be treated, wherein the porous electrode layers are arranged to face each other .
前記多孔質電極層が、金属系又は非金属系の触媒層とされていることを特徴とする請求項1に記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。   The method for purifying a dioxin-containing material to be treated according to claim 1, wherein the porous electrode layer is a metal-based or non-metallic catalyst layer. 前記基材として、Feを主成分とする金属にて形成されているものが使用されることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。   The method for purifying a dioxin-containing material to be treated according to claim 1 or 2, wherein the substrate is formed of a metal mainly composed of Fe. 前記プラズマ発生電極の周囲に、プラズマ形成媒体をなすプラズマ媒体気体を供給することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。   The method for purifying a dioxin-containing substance to be treated according to any one of claims 1 to 3, wherein a plasma medium gas that forms a plasma forming medium is supplied around the plasma generating electrode. 前記プラズマ媒体気体は気体状の前記被処理物質に含まれるものであることを特徴とする請求項4記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。   The method for purifying a dioxin-containing substance to be treated according to claim 4, wherein the plasma medium gas is contained in the gaseous substance to be treated. 前記被処理物質は、常温で液体状又は固体状の物質を気化したものであり、前記液体状の被処理物質は、一定の供給単位に分割され、断続的に気化・供給されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。   The substance to be treated is obtained by vaporizing a liquid or solid substance at normal temperature, and the liquid substance to be treated is divided into fixed supply units, and is vaporized and supplied intermittently. The purification method of the dioxin containing to-be-processed substance in any one of Claim 1 thru | or 5. 前記ダイオキシンは1,2,3,4−テトラクロロジベンゾ−p−ジオキシンであり、前記プラズマを発生させる高周波印加電圧のレベルを12〜16kVにて、周波数は1〜5kHzの各種値に調整することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化方法。  The dioxin is 1,2,3,4-tetrachlorodibenzo-p-dioxin, and the level of the high frequency applied voltage for generating the plasma is adjusted to 12 to 16 kV and the frequency is adjusted to various values of 1 to 5 kHz. The method for purifying a dioxin-containing substance to be treated according to any one of claims 1 to 6. プラズマ発生電極にプラズマ発生用電圧を印加してプラズマを発生させ、前記プラズマ中にダイオキシンを含有した気体状の被処理物質を導入し、前記ダイオキシンを主にダイオキシン以外の有機物に転化することにより、前記被処理物質中のダイオキシン含有量を減少させるダイオキシン含有被処理物質の浄化装置であって、
前記プラズマ発生電極は、
金属からなる基材と、
前記基材の表面に形成される電極面形成金属からなる多孔質電極層と、を備え、
前記多孔質電極層が対向して配置されることを特徴とするダイオキシン含有被処理物質の浄化装置。
By generating a plasma by applying a plasma generating voltage to the plasma generating electrode, introducing a gaseous material to be treated containing dioxin in the plasma, and converting the dioxin mainly into organic substances other than dioxin, A device for purifying a dioxin-containing treated substance that reduces the dioxin content in the treated substance,
The plasma generating electrode is
A base material made of metal ;
A porous electrode layer made of an electrode surface-forming metal formed on the surface of the substrate ,
A device for purifying a dioxin-containing substance to be treated, wherein the porous electrode layers are arranged to face each other .
前記多孔質電層が、金属系又は非金属系の触媒層とされていることを特徴とする請求項に記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化装置。 The porous electrodes layers, purifier dioxin-containing substance to be treated according to claim 8, characterized in that there is a catalyst layer of metallic or non-metallic. 前記基材として、Feを主成分とする金属にて形成されているものが使用されることを特徴とする請求項又はに記載のダイオキシン含有被処理物質の浄化装置。 As the substrate, purifier dioxin-containing treated material according to claim 8 or 9, characterized in that what is formed of metal mainly composed of Fe is used.
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