JPS62728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオゾン除去法に関し、詳細には、活性
炭の活性を維持し効率的にオゾンを除去しうるオ
ゾン除去法に関する。

最近、各種の産業廃水あるいは悪臭ガス等の処
理にオゾンが極めて有効であるとされ、オゾン処
理設備の開発研究が活性に行なわれ、大規模な設
備が実用化されるようになつてきた。又、これと
は別に、大量のオゾンを発生する電子線加速器等
の放射線照射装置等も工業的に応用されるように
なつてきた。しかし、オゾンは、よく知られてい
るように0.1ppm程度の低濃度でも特有の不快臭
を持ち、又動物及び植物に対して種々の毒性を持
ち公害の原因となる。したがつて、オゾン処理設
備から排出される余剰排オゾンあるいは放射線照
射装置等のオゾン発生機器から出るオゾンは、こ
れらを完全に除去する必要がある。

一般に、気体中に含まれるオゾンを除去する方
法としては、燃焼法、薬液吸収法及び活性炭分解
法等が知られている。燃焼法は熱によりオゾンを
分解して酸素に変える方法であり、吸収法はオゾ
ンと反応する物質を吸収剤としてオゾンを吸収除
去する方法である。活性炭分解法は、オゾン含有
気体と活性炭を接触させ、活性炭でオゾンを接触
分解してオゾン含有気体からオゾンを除去する方
法である。

これらのオゾン除去法のうち、活性炭分解法
は、オゾン除去能が高く比較的小型の装置で大容
量の気体を処理できる等の特徴を有している。活
性炭分解法においてオゾン含有気体と活性炭を接
触させる方法としては、オゾン含有気体を活性炭
固定層、活性炭移動層又は活性炭流動層等に通気
する方法がある。この中でも、固定層方式は、他
の方式に比べて活性炭の移動がないため、活性炭
の摩耗による損耗がなく、又、装置が簡単で運転
管理が容易である等の理由で優れた方式と言え
る。

ところで、活性炭によるオゾンの除去は、下記
(1)式に示すようなオゾンの接触分解の外に、(2)及
び(3)式に示すような活性炭との反応によつて行な
われる。

O₃→O₂ (1) Ｃ＋O₃→CO₂＋1/2O₂ (2) Ｃ＋2O₃→CO₂＋2O₂ (3) このように、活性炭分解法では、オゾンの除去
に伴つて活性炭が炭酸ガスとなるために活性炭の
消耗は避けられない。しかしながら、活性炭の消
耗量を鋭敏に察知することは困難であるため、活
性炭固定槽によるオゾン除去装置においては、オ
ゾン除去装置の寿命を６ケ月又は１年等と定め、
予め過剰に活性炭を充填しておかねばならず、装
置の大型化、圧力損失の増大等を余義なくされて
いる。又、活性炭によるオゾン除去に伴い、(2)、
(3)式に示した活性炭の燃焼反応が起るため、活性
炭表面が活性炭の燃焼残渣である灰分で覆われ、
徐々に活性炭のオゾン除去能が低下する欠点があ
る。

本発明の目的は、オゾン除去に伴う活性炭の消
耗を鋭敏に察知して適正な活性炭の補充を可能に
し、又、灰分で覆われオゾン除去能の低下した活
性炭の表面を更新することにより活性炭の活性を
維持し、効率良くオゾン除去を行ないうるオゾン
除去法を提供することである。

本発明、上記の目的を達成するため次の構成を
とるものである。すなわち、本発明のオゾン除去
法は、オゾン含有気体を活性炭と接触させてオゾ
ンを除去する方法において、活性炭の粒子径より
小さい通気孔を有する多孔板に充填時にその上面
が接するように充填した活性炭充填層に、活性炭
粒子を流動させるのに十分な空塔速度でオゾン含
有気体を通気し、かつ通気中にスラツギング状態
が生起したとき、活性炭充填層に補充用活性炭を
注入することを特徴とするものである。

本発明者等は、種々の実験により研究を重ねた
結果、活性炭充填層にオゾン含有ガスを通気させ
た場合、オゾンの除去に伴ない活性炭の燃焼が起
り活性炭が消耗すること、及び活性炭の表面が活
性炭の燃焼によつて生じた灰分で覆われてオゾン
除去能が低下することを確認し、この活性炭の消
耗を鋭敏に察知して活性炭の適正な補充を可能に
し、又、灰分で覆われた活性炭表面より灰分を除
去し活性炭表面を更新する手段として、その上面
が活性炭の粒子径より小さい通気孔を有する多孔
板に接するように充填された活性炭充填層に、活
性炭粒子を流動させるのに十分な空塔速度でオゾ
ン含有気体を通気させる方法が極めて有効である
ことを見出して本発明を完成するに至つた。

本発明において、例えば粒径４mm程度の活性炭
を充填しその上面を多孔板に接触させた活性炭充
填層にオゾン含有気体を通気した場合、通気時間
の経過に伴い活性炭の消耗が起こる。空塔速度約
100cm／秒から活性炭の流動が起り、該速度が約
120cm／秒に達すると活性炭が前記多孔板まで押
し上げられ、該充填層の中間に空間部が発生しい
わゆるスラツギング現象が生じる。一定時間通気
することによりオゾン除去に伴ない活性炭の燃焼
により発生した灰分が活性炭を覆うが、この灰分
は活性炭の流動により剥離されオゾン除去能の低
下はその後も起らない。活性炭は、流動により摩
耗し、又、燃焼により重量減少を来し活性炭充填
層の容積が減少するが、このような消耗は前記活
性炭粒子のスラツギング現象を観察することによ
り鋭敏に察知することができ、それにより適切な
活性炭の補充が可能となる。

本発明によれば、上記構成及び作用により、オ
ゾン除去を効率的に行なうことができるが、これ
らを確認するために行なつた実験及び結果を参照
し以下更に詳細に説明する。

実験１〜３は、オゾン除去に伴う活性炭の消耗
及びオゾン除去能の低下についての実験を示す。

実験 １ 粒径４mmの活性炭100ｇを充填した活性炭充填
層に、オゾン1000ppmを含む気体を1140／時
で10時間通気した。通気後活性炭重量は4.1ｇ減
少していた。又、オゾン含有気体通気中における
活性炭処理ガスのオゾン濃度は0.01ppm以下であ
り完全に除去されていた。

実験 ２ 実験１と同じ活性炭（新品）10ｇを充填した活
性炭充填層にオゾン10ppmを含む気体を4000
／時で10時間通気した。活性炭処理ガス中のオ
ゾン濃度は常に0.01ppm以下であり完全に除去さ
れていた。

実験 ３ 実験１で使用済みの活性炭10ｇを充填した活性
炭充填層にオゾン10ppmを含む気体を4000／
時で10時間通気した。活性炭処理ガス中のオゾン
濃度は、６時間通気までは0.01ppm以下であつた
が、８時間通気では0.05ppm、10時間通気では
0.011ppmであつた。

上記実験１から、オゾンの除去に伴つて活性炭
が消耗することが明らかである。これは、活性炭
によるオゾンの除去において、前記(1)式の外に前
記(2)及び(3)式の反応が起つているためであり、オ
ゾン除去に伴う活性炭の消耗が避けられないこと
を意味する。なお、実験１における活性炭の消耗
量は0.17ｇ（活性炭）／ｇ（オゾン）であつた。
又、実験２及び３の結果から、新品の活性炭に比
べてオゾン除去を行なつた活性炭ではオゾン除去
能が低下することがわかる。これは、活性炭によ
るオゾンの除去において、前記(2)及び(3)式に示し
た活性炭の燃焼反応が起り、活性炭の表面がオゾ
ン除去能のない灰分で覆われてしまい活性炭のオ
ゾン除去能が低下するためである。

実験４及び５は、気体通気の空塔速度と活性炭
の流動及びスラツキング現象との関係を調べた実
験を示す。

実験 ４ 粒径４mmの活性炭を充填した活性炭充填層に空
気を通気し、空気量を徐々に増したところ、空塔
速度100cm／秒以上で活性炭の流動現象が確めら
れた。

実験 ５ 実験４において、活性炭充填層の上面より３cm
上位の所に14メツシユ（穴径1.2mm角）の金網を
取付けた後、通気する空気量を徐々に増したとこ
ろ、空塔速度100cm／秒以上で活性炭の流動現象
が認められ、120cm／秒以上では流動した活性炭
の一部が活性炭充填層の上位に取付けた金網の下
側に押し上げられて層をなしてしまい活性炭充填
層の中間部に空間が生じいわゆるスラツギング現
象が認められた。

上記実験４におけるように、活性炭充填層への
通気量が増し空塔速度がある値以上になると、活
性炭粒子の流動が起る。この流動は、下記(4)式に
示すストークスの法則において、 ｗ＝１／１８・ｇ・ρ−ρ_０／μ・d² (4) ここに、 ｗ：粒子の沈降速度（cm／秒） ｇ：重力の加速度（cm／秒^２） ρ：粒子の密度（ｇ／cm³） ρ_０：流体の密度（ｇ／cm³） μ：流体の粘性（ｇ／cm・秒） ｄ：粒子の直径（cm） 粒子の沈降速度以上の空塔速度を与えたときで
ある。

又、上記実験５においては、活性炭の自由な流
動を抑制する金網が活性炭充填層の上面より上位
にあるため、空塔速度が増して活性炭の流動が活
発に起ると、活性炭の一部が金網の下側まで押し
上げられて層をなし活性炭充填層の中間部に空間
を生じる、すなわちスラツギング現象が起る。添
付図面の第１図は、活性炭充填層のスラツギング
現象を示した活性炭充填塔の断面概略図であり、
図中１はオゾン含有気体、３は活性炭充填塔、４
は活性炭、５は多孔板、６は処理ガスを示す。こ
の図により、活性炭充填層の中間部に生じた空間
部の状態、すなわちスラツギング現象が明確に示
される。なお、この実験においては、活性炭の流
動及びスラツギング現象を明確に示すために、多
孔板すなわち金網を活性炭充填層の上面より３cm
上位に設けたが、この現象は、本発明におけるよ
うに、多孔板を活性炭充填層の上面に接するよう
に設けた場合においても、ある程度活性炭が燃焼
消耗した後に生起することは言うまでもない。

実験６及び７は、活性炭の流動により活性炭表
面を覆つた灰分が剥離されることを調べた実験を
示す。

実験 ６ 粒径４mmの活性炭100ｇ（230ml）を直径57mmの
ガラス製反応管に充填し、オゾン100ppmを含む
気体を6350／時（空塔速度70cm／秒）で50時間
通気した。活性炭処理ガス中のオゾン濃度は、30
時間通気までは0.01ppm以下であつたが、40時間
通気では0.5ppm、50時間通気では1.3ppmであつ
た。なお、気体通気中活性炭層は静置していた。

実験 ７ 粒径４mmの活性炭100ｇを直径40mmのガラス製
反応管に充填し、オゾン100ppmを含む気体を
6350／時（空塔速度140cm／秒）で50時間通気
した。活性炭処理ガス中のオゾン濃度は常に
0.01ppm以下であつた。なお、気体通気中活性炭
粒子は激しく流動していた。

上記実験６においては、オゾン含有気体処理後
の活性炭重量は11.1ｇ減少していたが、活性炭の
充填容積の減少は高々５ml程度であり、活性炭量
の減少は明確に識別できなかつた。一方、実験７
においては、オゾン含有気体処理後の活性炭重量
の減少は12.8ｇ、静止時の活性炭充填層容積は22
ml程度減少していることが明確に認められた。

この実験結果からわかるように、実験６におけ
るような活性炭の流動しない固定層では活性炭の
オゾン除去能の低下が起るが、これは、オゾンと
の反応により活性炭の燃焼が起り、活性炭表面が
オゾン分解能のない灰分等で覆われてしまうため
である。このことは、活性炭重量が11.1ｇも減少
しているのに充填容積の減少は僅か５mlであるこ
とからも納得される。これに対し、実験７におけ
るような活性炭流動層では活性炭のオゾン除去能
の低下がなく、これは、活性炭の表面を覆つた灰
分が活性炭粒子の流動により剥離され、常に、オ
ゾン除去能の高い活性炭表面に更新されているか
らである。しかしながら、常に活性炭粒子が流動
しているために、活性炭の摩耗が起り、活性炭重
量の減少は、実験６の場合より大きくなるのは当
然である。

以上詳細に述べた確認事項を基礎として、前記
構成により本発明の目的と達成することができた
が、本発明における多孔板としては、充填する活
性炭（通常、粒子径４mm程度とする）の粒子径よ
り小さい通気孔を有する必要があり、流動して押
し付けられる活性炭が流通することなくオゾン含
有気体が通気しうる多孔板であればよく、その形
状、通気孔の数等は特に限定されず、例えば14メ
ツシユ（1.2mm角）程度の金網を使用することが
できる。又、活性炭充填層内の活性炭を流動さ
せ、スラツギング現象により活性炭の消耗を察知
して補充用活性炭の補充を可能にするために必要
なオゾン含有気体を通気させる空塔速度は、約
120cm／秒以上が適当であり、通常約140cm／秒程
度で十分目的が達成される。

次に、本発明の実施に当り使用するオゾン除去
装置及びその操作法を図面を参照して説明する。
第２図は装置の断面概略図であり、図中、１はオ
ゾン含有気体、２は送風機、３は活性炭充填塔、
４は活性炭、５は多孔板、６は処理ガス、７は補
充用活性炭注入口、８は補充用活性炭貯槽を示
す。オゾン含有気体１は、送風機２により活性炭
粒子が流動するのに十分な空塔速度で、活性炭４
の粒子径により小さい通気孔を有する多孔板５に
その上面が接するように充填した活性炭充填層を
有する活性炭充填塔３の底部から通気され、オゾ
ンを分解除去した後処理ガス６が得られる。一
方、オゾンとの反応により活性炭４が消耗し、活
性炭充填塔３内に活性炭４の粒子のスラツギング
現象が認められたら、活性炭充填塔３内の活性炭
充填層中に、補充用活性炭貯槽８中の補充用活性
炭を補充用活性炭注入口７を通して補充し、この
補充はスラツギング現象が認められなくなるまで
行なう。

なお、活性炭４の消耗により生ずる活性炭４の
粒子のスラツギング現象は、肉眼で観察するのが
最も簡単であるが、電気信号例えば電気抵抗、電
気容量、熱起電力等の変化により（図示せず）認
識することもできる。このようにして活性炭４の
消耗を鋭敏に察知できるため、適当な活性炭４の
補充が可能であり、オゾン除去装置の寿命を不必
要に長くとる必要がなくなり、装置の小型化を計
ることができる。

次に、本発明を実施例により説明するが、本発
明はこれによりなんら限定されるものではない。

実施例 粒径４mmの活性炭100ｇを直径40mmのガラス製
反応管に充填し、活性炭充填層上面に接するよう
に14メツシユ（穴径1.2mm角）の金網を取付けた
後、オゾン100ppmを含む気体を6350／時（空
塔速度140cm／秒）で50時間通気した。活性炭処
理ガス中のオゾン濃度は常に0.01ppm以下であつ
た。気体通気中、20時間位までは活性炭は静置し
ていたが、それ以後は活性炭の流動が起り、活性
炭充填層にスラツギング現象が起つているのが認
められた。

処理後における活性炭の重量減少は11.3ｇ、充
填容積の減少は22ml程度であり、活性炭のオゾン
除去能は低下しなかつた。これは、オゾンとの反
応に伴つて活性炭の燃焼が起り活性炭量が減少す
ると、この場合活性炭粒子の流動可能な空塔速度
で気体が通気されかつ活性炭充填層の上面が金網
に接しているために、活性炭が流動し更にスラツ
ギング現象が起り、それにより活性炭の表面に生
成した灰分が取除かれ活性炭の表面が更新される
からである。又、活性炭粒子の流動は活性炭量の
消耗減少がある程度起つてから生じ、更に、流動
した活性炭は、金網の下に押し上げられて固定さ
れるため、前記実験７におけるような活性炭の粒
子が常に流動している場合より、活性炭の摩耗が
少ない。

前記実験においてガラス製反応管に補充用活性
炭注入口を設け、スラツギング現象が生じた段階
（通気後20時間後）で活性炭を補充することによ
り再び活性炭を静置して通気したところ、処理ガ
ス中のオゾン濃度は常に0.01ppm以下であり、そ
の補充量は容積量として10ml以下であつた。

以上述べたように、本発明によれば、オゾン含
有気体と活性炭を接触させてオゾンを除去するに
際し、活性炭の消耗を鋭敏に察知して活性炭の補
充を適正に行なうことができ、又、灰分で覆われ
た活性炭の表面を活性炭の流動により更新するこ
とができる。したがつて、本発明は、オゾン除去
装置を小型化ししかも効率良くオゾン除去を行な
うことができる利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性炭充填層のスラツギング現象を示
した活性炭充填塔の断面概略図であり、第２図は
本発明の実施に当り使用する装置の断面概略図で
ある。 １……オゾン含有気体、２……送風機、３……
活性炭充填塔、４……活性炭、５……多孔板、６
……処理ガス、７……補充用活性炭注入口、８…
…補充用活性炭貯槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ オゾン含有気体を活性炭と接触させてオゾン
   を除去する方法において、活性炭の粒子径より小
   さい通気孔を有する多孔板に充填時にその上面が
   接するように充填した活性炭充填層に、活性炭粒
   子を流動させるのに十分な空塔速度でオゾン含有
   気体を通気し、かつ通気中にスラツギング状態が
   生起したとき、活性炭充填層に補充用活性炭を注
   入することを特徴とするオゾン除去法。