JPH0516867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工場、下水処理場等において発生す
る悪臭および有機溶剤を除去する方法に関し、さ
らに詳しくはオゾンとグロー放電による脱臭方法
に関する。

従来技術とその問題点 悪臭を発する物質の種類は非常に多い、例えば
下水処理場においては硫化水素、メルカプタン
類、アミン類、アンモニア等であり、石油化学工
場においてはベンゼン、アセトン、アルデヒド類
等の揮発性有機化合物であり、また病院において
はフエノール、ホルムアルデヒド等の消毒薬であ
る。これら悪臭物質の臭覚閾値は一般にppbない
しppmレベルと低濃度である。例えばメチルメル
カプタンの閾値は0.0021ppmであり、これに対し
例えば下水処理場にて発生する悪臭空気のメチル
メルカプタン濃度は数ppmと言われている。この
ため、脱臭方法において、99％あるいはそれ以上
の高い除去効率を達成する必要がある。

脱臭方法として吸収法、吸着法、酸化法、マス
キング法等が従来から知られている。このなかで
も特にオゾン酸化法は、酸化剤が気体であり悪臭
物質との接触効率が高いため好適な脱臭法である
と言われている。

しかしながら、従来のオゾン酸化脱臭法では
種々の問題点がある。第一に、オゾン単独処理で
はオゾンと悪臭成分との反応速度が遅いために処
理装置が大型となる。一般に、悪臭ガスの発生容
量は多いことから、反応速度が遅いことは脱臭装
置の工業化にあたつて致命的といえる。反応速度
を高める方法として、接触オゾン酸化による脱臭
方法が知られている。しかしながらこの方法では
使用する触媒がオゾンにより劣化するため触媒の
寿命はせいぜい半年程度であり触媒の維持管理費
用が嵩む。第二の問題点は、処理空気中に未反応
オゾンが含まれることである。酸化剤として用い
るオゾンは非常に臭気性の気体であり、その閾値
は0.01ないし0.1ppmと低い。また、オゾンが
0.1ppm程度空気中に存在するだけで、頭痛、吐
き気等の生理作用を人体に与える。このため、処
理空気中の排オゾン濃度を極力抑制する必要があ
る。従来の方法では、処理空気を還元剤等により
排オゾン処理しなければならない。

発明の目的 本発明は前記従来技術の欠点を解消するもので
あつて、小型かつ高効率であつて排オゾン処理を
必要としない脱臭方法を提供することを目的とす
る。

発明の要点 本発明者等は、オゾン含有空気をグロー放電さ
せるとオゾンの分解が行なわれることおよびこの
ときに悪臭物質および有機溶剤の酸化もほぼ瞬時
にして生じることを見出し本発明を完成するに至
つた。すなわち、本発明は、悪臭物質および有機
溶剤含有空気にオゾンを添加し、次いで得られる
オゾン含有空気をグロー放電させることからなる
オゾンによる脱臭方法である。

発明の好ましい実施態様 第１図は、本発明の方法の一例を示す概略系統
図である。悪臭物質および有機溶剤含有空気をラ
イン４から混合帯域１に導き、ここにオゾン発生
装置３からオゾンを添加して混合する。得られる
オゾン含有空気をグロー放電帯域２に導く。この
帯域には対向する複数の針状電極５が配置されて
おり、この電極５に電源６から所定の電圧を印加
してグロー放電を起させる。グロー放電により脱
臭された空気はライン７から系外へ流出させる。
グロー放電とは、火電放電からアーク放電に移る
までの安定した自続放電である。

本発明の方法により処理することのできる悪臭
物質は、硫化水素、メチルメルカプタンなどのメ
ルカプタン類、アンモニア、トリメチルアミンな
どのアミン類、フエノール等の芳香族物質、アル
デヒド、またはこれらの混合物である。また、本
発明の方法により処理することのできる有機溶剤
は、メタノール、イソアミルアルコール、イソプ
ロピルアルコール、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、トリクロルエチレン、アセトン、テトラクロ
ルエチレン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチ
ル、ノルマルヘキサンであるいはこれらの混合物
である。

被処理空気中の悪臭物質濃度は特に制限されな
いが、この濃度が高いほど添加されたオゾンの利
用効率を向上させることができるため高濃度が好
ましく、0.05ppmないし500ppm、また有機溶剤
の好ましい濃度は1ppmないし8000ppmである。

混合帯域１の機能は、悪臭物質または有機溶剤
含有空気と添加するオゾンとの十分な混合を行う
ことであり、悪臭物質または有機溶剤とオゾンと
の反応を起させる必要はない。それ故、混合帯域
１の滞留時間を特に長くする必要はなく、例えば
配管内混合であつても混合帯域１の機能を果すこ
とができる。混合帯域１の空気の滞留時間は数秒
間以下で十分である。

混合帯域１にオゾン発生装置３からオゾンを供
給する。オゾン発生装置は周知のものを用いるこ
とができ、例えば無声放電式オゾン発生機、コロ
ナ放電式オゾン発生機あるいはオゾンボンベであ
ることができる。混合帯域１に供給するオゾン添
加量は、処理する空気に含まれている悪臭物質ま
たは有機溶剤の種類と濃度に依存する。当然の事
ながら、悪臭物質または有機溶剤の濃度の上昇に
ともない添加するオゾン量も増加しなければなら
ない。しかしながら、本発明では悪臭物質または
有機溶剤の酸化に必要なオゾン量よりも少ない量
でもつて所望の脱臭効果を得ることができる。オ
ゾン添加量は、悪臭物質または有機溶剤を酸化す
る化学量論的必要量の0.3ないし1.2倍、好ましく
は0.5ないし0.8倍である。

混合帯域１から流出するオゾン含有空気をグロ
ー放電帯域２に導く。この帯域は、機能的にはオ
ゾンの分解と悪臭物質または有機溶剤の酸化を行
う反応帯域といえる。

電極５は種々の形状のものを用いることができ
るが、好ましくは針状電極であり、所定の電極間
距離を保持して電極の尖端を相対向させると好都
合なグロー放電を行うことができる。適用する電
界の強さは数千ないし数万ボルト／cmである。放
電帯域における空気の滞留時間は、放電条件にも
よるが、概略0.01ないし１秒間程度である。電極
に印加する電圧は直流あるいは交流であつてもグ
ロー放電を発生するが、本発明において好ましく
は直流であり、さらに好ましくは直流負電圧であ
る。

本発明の方法に好適に用いることのできる放電
装置は、電圧が印加されかつ相対向するように配
置された印加電極と、前記両印加電極の放電部を
結ぶ線上に位置しかつこれら電極の間にこれら電
極から間隔をもつて配置された中間電極とからな
る放電装置である。第２図は、この放電装置の一
例を示す構成図である。電極支持枠２４には左側
および右側にそれぞれ印加電極２１が４本づつ並
列に配置されている。同一水平面上に位置する印
加電極２１はその尖端部が対向するように配置さ
れ、これら尖端部を結ぶ線上には中間電極２２を
設置するとともに、印加電極２１と中間電極２２
並びに各中間電極２２は所定の間隔をおいて隔て
られている。

印加電極２１は好ましくは針状電極であるが、
その他平板電極、棒状電極をも用いることができ
る。針状電極では尖端部を、平板電極では端部
を、棒状電極では長さ方向を互いに対向して配置
する。印加電極２１の材料は鉄、アルミニウム、
タングステンなど従来周知の導電性材料を用いる
ことができる。

中間電極２２も前記と同様に種々の形状、材料
を用いることができるが、好ましくは針状電極で
ある。この中間電極により各放電ギヤツプにおい
て均等に放電させることができる。ここで放電ギ
ヤツプ長とは、左側の印加電極２１の尖端から右
側の印加電極２１の尖端までの長さから中間電極
２２の長さを引いた値である。すなわち、放電ギ
ヤツプ長ｌは、 ｌ＝l₁＋l₂＋l₃ （式中、l₁，l₂，l₃はそれぞれ第２図に示す通
り電極間の距離を示す）である。ｌを中間電極２
を介在させて分割する。第２図においてはｌは三
分されている。一般的に言えば同一水平線上に位
置する中間電極の数をｎとすれば、ｌはｎ＋１に
分割される。l₁，l₂，l₃は等距離であつても異な
つていてもよい。しかしながらl₁＝l₂＝l₃のとき
に最も安定しかつ均一な放電が形成される。中間
電極２２の長さは適宜選択できる。中間電極２２
は支持枠２４に左右に移動可能な状態にしてl₁，
l₂，l₃の微調整を行うようにできるのが好ましい。

作 用 本発明によれば、グロー放電電場内のオゾンは
放電により生じた電子ｅと衝突して以下の反応に
より活性酸素ｏが生成すると考えられる。

o₃＋ｅ→o₂＋（ｏ）＋ｅ ……(1) 上記電子はオゾンのみならず上記反応生成物で
ある酸素分子あるいは空気中に含まれている酸素
分子とも衝突して以下の反応が進行する。

o₂＋ｅ→ｏ＋（ｏ）＋ｅ ……(2) 上記反応式(1)および(2)により生成した活性酸素
ｏは非常に反応性に富み、悪臭物質または有機溶
剤とすみやかに反応して無臭成分にするものと考
えられる。上記反応は種々の放電形式において生
じるものと思われるが、本発明者等によればグロ
ー放電が上記反応、特に反応(1)に対して効果的で
あることを見出した。

本発明の方法において、従来よりも少量のオゾ
ン使用量で所望の脱臭効果を達成できるのは、反
応式(2)によるグロー放電により添加されるオゾン
すべてが解離して活性酸素となり悪臭物質または
有機溶剤と反応するためと考えられる。

実施例 １ メチルメルカプタンを60ppm含む空気10m³／ｈ
を混合槽に導入しここでオゾンを60ppm添加し
た。このオゾン量はメチルメルカプタンの酸化に
必要なオゾン量に等しい。

オゾン含有空気をグロー放電装置に送つて脱臭
を行つた。グロー放電装置の概要および放電条件
は以下の通りである： 有効容積 ：360ml 電 極 ：針状電極３本 電極間距離 ：10mm 印加電圧： −8kv 放電電流： ３ｍＡ 処理空気中にメチルメルカプタンおよびオゾン
は検出されなかつた。

比較例 １ グロー放電を行なわなかつたことを除き、実施
例１と同様に行つた。処理空気中に30ppmのメチ
ルメルカプタンおよび35ppmのオゾンが検出され
た。

実施例 ２ トルエンを5ppm含む空気10m³／ｈを混合槽に
導入し、ここでオゾンを5ppm添加した。オゾン
含有空気をグロー放電装置に送つて脱臭を行つ
た。グロー放電装置の概要および放電条件は以下
の通りである。

有効容積： 360ml 電極： 針状電極３本 電極間距離： 10mm 印加電圧： −8kv 放電電流： ３ｍＡ 処理空気中にトルエンおよびオゾンは検出され
なかつた。

比較例 ２ グロー放電を行なわなかつたことを除き、実施
例２と同様に行つた。処理空気中に4ppmのトル
エンおよび3ppmのオゾンが検出された。

発明の効果 本発明によれば、オゾンをそのまま悪臭物質ま
たは有機溶剤と反応させるのではなくオゾンを活
性酸素に分解してこの活性酸素を悪臭物質または
有機溶剤と反応させるため、反応速度を従来より
も飛躍的に高めることができ、これにより装置規
模の小型化を図ることができる。また、使用する
オゾンはグロー放電により分解するため処理空気
にはオゾンは全く含まれておらず、これにより処
理空気の排オゾン処理を必要としない。さらに、
本発明では被処理空気中の酸素分子がグロー放電
により活性酸素へと転換され、この活性酸素も脱
臭反応に寄与するため、従来よりも少量のオゾン
でもつて脱臭を行うことができる。その他、本発
明では触媒あるいは吸着剤等の充填剤を用いない
ため、圧力損失はほとんどなくわずかの送風機動
力でもつて処理することができるなど多くの利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の一例を示す概略系統
図である。第２図は、本発明の方法に用いること
のできる好ましい放電装置の構成図である。 １……混合帯域、２……グロー放電帯域、３…
…オゾン発生装置、５……電極、２１……印加電
極、２２……中間電極、２３……高圧電源、２４
……電極支持枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 悪臭物質または有機溶剤含有空気にオゾンを
   添加し、次いで得られるオゾン含有空気をグロー
   放電させることからなる、オゾンによる脱臭方
   法。 ２ オゾン添加量は、悪臭物質または有機溶剤を
   酸化する化学量論的必要量の0.3ないし1.2倍であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記悪臭物質は、硫化水素、メチルメルカプ
   タン、アンモニア、トリメチルアミンあるいはこ
   れらの混合物である、特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ４ 前記有機溶剤は、メタノール、イソアミルア
   ルコール、イソプロピルアルコール、メチルエチ
   ルケトン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、
   トルエン、キシレン、トリクロルエチレン、アセ
   トン、テトラクロルエチレン、酢酸メチル、酢酸
   エチル、酢酸ブチル、ノルマルヘキサンあるいは
   これらの混合物である、特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ５ 前記空気中の悪臭物質濃度は0.05ppmないし
   500ppmである、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ６ 前記空気中の有機溶剤濃度は1ppmないし
   8000ppmである、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ７ 前記グロー放電は、尖端が相対向する複数の
   電極に直流電圧を印加して行う、特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ８ 前記電極は針状電極である、特許請求の範囲
   第７項に記載の方法。 ９ 電圧が印加されかつ相対向するように配置さ
   れた印加電極と、前記両印加電極の放電部を結ぶ
   線上に位置しかつこれら電極の間にこれら電極か
   ら間隔をもつて配置された中間電極とからなる放
   電装置にて前記グロー放電を行う、特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。