JP6445836B2

JP6445836B2 - 有機塩素化合物の分解方法

Info

Publication number: JP6445836B2
Application number: JP2014218450A
Authority: JP
Inventors: 裕治原嶋
Original assignee: 原嶋文子
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: JP2016083215A

Description

本発明は、有機塩素化合物の分解方法に関する。
更に詳しくは、ダイオキシン発生による二次汚染を引き起こさない安全かつ安価な有機塩素化合物の分解方法に関する。

有機塩素化合物のいくつかの種類は、人を含む動植物に対して強い毒性を有している。塩素を含む有機物を燃焼させた際に生成されるダイオキシン類や、ＰＣＢ（Poly Chlorinated Biphenyl）、有機溶剤、農薬、殺虫剤などは、残留性有機汚染物質であり、環境中に放出されると、長期にわたって生態系に影響を与える。

しかしながら、有機塩素化合物は、農業においては殺虫剤、医薬品としては抗ヒスタミン剤、抗うつ剤、抗てんかん剤、吸入麻酔薬、食品甘味料等にも含まれており、我々の生活において身近に存在する物質である。

石本マオラン株式会社ダイオキシン問題に関する基礎知識インターネット＜URL：http://www.maolan.co.jp/whatnew/daiokishin.html＞

有機塩素化合物の処理には様々な方法がある。
その一つとして焼却方法が挙げられるが、処理費用が安価かつ簡易な処理方法ではあるものの、毒性の強いダイオキシン類の発生を招き、二次汚染を引き起こすおそれがある。

また、脱塩素処理として金属ナトリウム分散法があり、還元反応であるためダイオキシン類の発生はないが、ナトリウムは自然発火性物質および禁水性物質であり、消防法により危険物に指定されているので、保管が難しく、大量処理や小規模施設での処理には不向きである。

他方、有機塩素化合物を分解し、無害化する方法として、アルカリ水溶液による分解反応方法が知られているが、有機塩素化合物がアルカリ水溶液に難溶であるため、分解反応速度が非常に遅く、非効率的である。

このように、有機塩素化合物の適切な処理は、大きな社会関心事であり、重要な社会問題であるため、安全で二次汚染を引き起こさず、かつ、安価な処理方法が求められている。

本発明は、以上の点を鑑みて創案されたものであり、ダイオキシン発生による二次汚染を引き起こさない安全かつ安価な有機塩素化合物の分解方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために有機塩素化合物の分解方法は、有機塩素化合物を薬剤と共に密閉容器に入れる第１のステップと、該密閉容器を加熱し、加熱および容器内部で起きる化学反応によって有機物を燃焼させ、塩素のみを分離する第２のステップとを備える。

前記発明において、前記有機塩素化合物は、1.1.2.2-テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロメタン、クロロエタン、1.2-ジクロロエタン、1.1.1-トリクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、1.1-ジクロロエチレン、1.3-ジクロロプロパン、1.5-ジクロロペンタン、1-クロロヘキサン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、のいずれかである。

前記発明において、前記薬剤が、水酸化カルシウムと、過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水の組み合わせである。

前記発明において、前記有機塩素化合物および前記薬剤の配合は、有機塩素化合物が１２．５重量部、水酸化カルシウムが５０重量部、過マンガン酸カリウムが１２．５重量部、および、過酸化水素水が２５重量部である。

前記発明において、前記薬剤は、水酸化カルシウム、過酸化水素水、ケイ素、および、バリウムの組み合わせである。

前記発明において、前記有機塩素化合物および前記薬剤の配合は、有機塩素化合物が１０重量部、水酸化カルシウムが４０重量部、過マンガン酸カリウムが１０重量部、過酸化水素水が２０重量部、ケイ素が１０重量部、および、バリウムが１０重量部である。

前記発明において、前記第２のステップにおける密閉容器の加熱は、２５０℃〜４５０℃で６時間〜１２時間行われる。

本発明によれば、ダイオキシン発生による二次汚染を引き起こすことのない、安全かつ安価な有機塩素化合物の分解方法を提供できる。

１２時間処理を行った場合の有機塩素化合物の分解率を示すグラフである。６時間処理を行った場合の有機塩素化合物の分解率を示すグラフである。

図１および図２を参照して、本発明の実施の形態について更に詳細に説明する。
本発明にかかる有機塩素化合物の分解方法は、有機塩素化合物を薬剤と共に密閉容器に入れる第１のステップと、この密閉容器を加熱し、加熱および容器内部で起きる化学反応によって有機物を燃焼させ、塩素のみを分離する第２のステップと、により行われる。

なお、今回、有機塩素化合物として、o-ジクロロベンゼン（1.2-ジクロロベンゼン）を使用したが、これに限定するものではなく、例えば、処理対象たる有機塩素化合物としては、1.1.2.2-テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロメタン、クロロエタン、1.2-ジクロロエタン、1.1.1-トリクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、1.1-ジクロロエチレン、1.3-ジクロロプロパン、1.5-ジクロロペンタン、1-クロロヘキサン、クロロベンゼン、トリクロロベンゼン等が挙げられる。

なお、下記で示す分解率は、イオンクロマトグラフにより測定されたものである。
まず、o-ジクロロベンゼン（Ｃ_６Ｈ_４Ｃｌ_２）のモル質量１４７．０１ｇ／ｍｏｌの塩素の重さを算出し、今回０．５ｇを用いているため、塩素の重量の計算方法は、
０．５ｇ÷１４７．０１＝０．００３４０モル
０．００３４０×２＝０．００６８×３５．５ｇ（塩素重量）＝０．２４１４ｇ
であり、０．５ｇのo-ジクロロベンゼンには０．２４１４ｇの塩素が含まれていることになる。そして、イオンクロマトの単位がｐｐｍのため、上記塩素量をｐｐｍに換算する。塩素を１００ｍｌの過酸化水素水に溶かした場合、２４１４ｐｐｍ／１００ｍｌとなり、この数値が基準となる。

下記実施例においては、加熱可能であり、かつ、耐化学反応を有する密閉容器として、オートクレーブを使用しているが、これに限定するものではなく、例えば、密閉性、耐化学反応、機械的強度および耐熱強度を有する容器であればよく、特に限定するものではない。なお、下記実施例において、オートクレーブ内の圧力は、過酸化水素水の量の分の圧力が自然にかかっている。

下記実施例においては、過酸化水素水を使用しているが、これに限定するものではなく、例えば、蒸留水を用いることもできる。

実施例１では、有機塩素化合物と共に密閉容器に入れる薬剤は、水酸化カルシウムと、過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水である。処理工程は以下の通りである。

（１）o-ジクロロベンゼン（1.2-ジクロロベンゼン）０．５ｇに対し、水酸化カルシウム２．０ｇと、過マンガン酸カリウム０．５ｇと、過酸化水素水１．０ｇを混合し、同混合物をオートクレーブに入れる。
（２）上記混合物をオートクレーブにより４５０℃で１２時間加熱を行う。
（３）処理完了。

上記処理物をイオンクロマトグラフによって測定した結果を表１に示す。

表１から明らかなように、分解前の全塩素量２４１４ｐｐｍと比較して、分解後の全塩素量は２３７４ｐｐｍと減少している。また、分解前の分解率は０％であるのに対して、分解後の分解率は１０１．３８４％である。

実施例２では、有機塩素化合物と共に密閉容器に入れる薬剤は、水酸化カルシウムと、過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水と、ケイ素と、バリウムである。処理工程は以下の通りである。

（１）o-ジクロロベンゼン（1.2-ジクロロベンゼン）０．５ｇに対し、水酸化カルシウム２．０ｇと、過マンガン酸カリウム０．５ｇと、過酸化水素水１．０ｇと、ケイ素０．５ｇと、バリウム０．５ｇを混合し、同混合物をオートクレーブに入れる。
（２）オートクレーブを用いて、上記混合物を４００℃、３５０℃、３００℃、２５０℃、２００℃、１５０℃の各温度で１２時間加熱を行う。
（３）処理完了。

実施例２における温度あたりの有機塩素化合物の分解率を表２に示す。なお、図１は表２に示す数値をグラフ化したものである。

試験結果によれば、加熱温度が４００℃であれば分解率は１００％であり、加熱温度が２５０℃を下回ると分解率が急激に低下する、ということが判明した。

実施例３では、有機塩素化合物と共に密閉容器に入れる薬剤は、水酸化カルシウムと、過マンガン酸カリウムと、過酸化水素水と、ケイ素と、バリウムである。処理工程は以下の通りである。

（１）o-ジクロロベンゼン（1.2-ジクロロベンゼン）０．５ｇに対し、水酸化カルシウム２．０ｇと、過マンガン酸カリウム０．５ｇと、過酸化水素水１．０ｇと、ケイ素０．５ｇと、バリウム０．５ｇを混合し、同混合物をオートクレーブに入れる。
（２）オートクレーブを用いて、上記混合物を４００℃、３５０℃、３００℃、２５０℃、２００℃、１５０℃の各温度で６時間加熱を行う。

実施例３における温度あたりの有機塩素化合物の分解率を表３に示す。なお、図２は表３に示す数値をグラフ化したものである。

〔実施例１〜３の測定結果の考察〕
実施例１〜３の測定結果について考察すると、本発明における有機塩素化合物の分解方法によれば、有機塩素化合物に含まれる塩素を分離することができる、ということが分かる。即ち、有機塩素化合物の有機物は燃焼し、塩素だけが残っている状態となる。

なお、加熱温度が４００℃であれば分解率は１００％であり、加熱温度が２５０℃を下回ると分解率が急激に低下する、ということが判明した。

現在行われている有機塩素化合物処理の方法として、金属ナトリウム分散体法があり、同方法による処理が行われた場合、過剰なナトリウムを水で分解するために水処理施設が必要となり、施設が大規模化し、設備投資及び運用コストが高額となる。
これに対し、本願発明は、上記のような水処理施設を必要とせず、また、小規模処理施設での運用が可能なため、処理のために必要なコストを抑制することができる。

本明細書および本特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書および本特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

Claims

１２．５重量部の有機塩素化合物を、５０重量部の水酸化カルシウム、１２．５重量部の過マンガン酸カリウム、２５重量部の過酸化水素水を組み合わせた薬剤と共に密閉容器に入れる第１のステップと、
該密閉容器を加熱することにより同密閉容器内部で起こる化学反応によって、塩素のみを分離する第２のステップとを備える
有機塩素化合物の分解方法。
１０重量部の有機塩素化合物を、４０重量部の水酸化カルシウム、１０重量部の過マンガン酸カリウム、２０重量部の過酸化水素水、１０重量部のケイ素、１０重量部のバリウムを組み合わせた薬剤と共に密閉容器に入れる第１のステップと、
該密閉容器を加熱することにより同密閉容器内部で起こる化学反応によって、塩素のみを分離する第２のステップとを備える
有機塩素化合物の分解方法。
前記有機塩素化合物は、1.1.2.2-テトラクロロエタン、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロメタン、クロロエタン、1.2-ジクロロエタン、1.1.1-トリクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、1.1-ジクロロエチレン、1.3-ジクロロプロパン、1.5-ジクロロペンタン、1-クロロヘキサン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、のいずれかである
請求項１または請求項２記載の有機塩素化合物の分解方法。
前記第２のステップにおける密閉容器の加熱は、２５０℃〜４５０℃で６時間〜１２時間行われる
請求項１、請求項２または請求項３に記載の有機塩素化合物の分解方法。