JPS61257657A - オゾンによる脱臭方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
よび有機溶剤を薩去する方法に関し、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ェノール、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ｐｐ
ｂ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０．００２１　ｐｐｍ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、オゾン車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って致命的といえる
。

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０．１　ｐｐｍと低
い。また、オゾンが０．１　ｐｐｍ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って、
小型かつ高効率であっ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った。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、入電放
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、フェノ
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、０．０５　ｐ
ｐｍないし５００　ｐｐｍ、また有機溶剤の好ましい濃
度は１　ｐｐｍ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っても混合帯域１０
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って所望の脱臭
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百ポ
ルト／ｃｒｒＬ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
あっ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ｉの間にこれら電極から間隔をもって配置され
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ｎ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、その地平
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、平板電極では端部な、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ャップにおいて均等に放電させるこ
とができる。ここで放電ギャップ長とは、左側の印加電
極２１の尖端から右側９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、
放電ギャップ長ｌは、 １＝ｌ、＋１２＋１３ （式中、ｌｌ、１２．１１．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。右＠Ｉｔ＠１
３は等距離であっても異なっていてもよい。しかしなが
ら４＝１２＝１３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の長さは適宜選定できる。中
間電極２２は支持枠２４に左右に移動可能な状態にして
ｘ、、　１２．１ｊｓ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。

Ｏｓ　＋　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、反応式伐）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６０　ｐｐｍ含む空気１０ｍＦ／
ｈを混合槽に導入しここでオゾンを６０　ｐｐｍ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って脱臭を行った
。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： 有効容量：”ｒ６０ｍｌ 電　　　　極　：　針状電極６本 電極間距離：　１肥 印加電圧：　　−８ｋｖ 放電電流：　　３＝ｌ 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
れなかった。

比較例１ グロー放電を行なわなかったことを除き、実施例１と同
様に行った。処理空気中に３０　ｐｐｍ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５　ｐｐｍ含む空気１０　ｍ／　ｈを混合槽
に導入し、ここでオゾンを５　ｐｐｍ添加した。オゾン
含有空気をグロー放電装置に送って脱臭を行った。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：　　３６０ｍ１ 電　　　　極　：　針状電極３本 電極間距離：１０ｍｍ 印加電圧：　　−８ｋｖ 放電電流：　　３＝ｌ 処理空気中にトルエンおよびオゾンは検出されなかった
。

比較例２ グロー放電を行なわなかったことを除き、実施例２と同
様に行った。処理空気中に４ｐｐｍのトルエンおよび３
　ｐｐｍ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って脱臭を行うことが
できる０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
送風機動力でもっ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、本発明の方法だ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２工・・・印
加電極　　　　２２・・・中間電極２３・・・高圧電源
　　　　２４・・・電極支持枠第１図

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８００
   ０ｐｐｍ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。