JP2003305333A - Exhaust gas absorbent and exhaust gas treatment device using the same - Google Patents
Exhaust gas absorbent and exhaust gas treatment device using the sameInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等から排
出される排ガス中に含まれる有害物質を吸収する排ガス
吸収材及びこれを用いた排ガス処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas absorbent that absorbs harmful substances contained in exhaust gas discharged from automobiles and the like, and an exhaust gas treatment apparatus using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等の排ガス中に含まれる一酸化窒
素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ2 ）などの窒素酸化物
（ＮＯｘ）は、大気中に排出されると人の健康に悪影響
を及ぼし、地球温暖化の原因ともなるなどの環境問題と
してその対策の必要性が強く求められている。自動車の
排気ガスについては、近年の技術開発により三元触媒を
用いてＮＯｘの低減を図る方法が提案されているが、エ
ンジン始動時の低温状態では排ガス中のＮＯｘに対し有
効に働かない点が指摘されており、特にディーゼルエン
ジン車では排ガス中に酸素量が多く、このような酸化雰
囲気中では三元触媒は有効に働かないということが知ら
れている。2. Description of the Related Art Nitrogen oxides (NOx) such as nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ) contained in exhaust gas from automobiles have a bad influence on human health when discharged into the atmosphere. As an environmental problem that causes global warming, there is a strong demand for its countermeasures. Regarding automobile exhaust gas, a method for reducing NOx by using a three-way catalyst has been proposed by recent technological development, but it does not work effectively against NOx in exhaust gas at a low temperature when the engine is started. It has been pointed out that particularly in diesel engine vehicles, the exhaust gas has a large amount of oxygen, and it is known that the three-way catalyst does not work effectively in such an oxidizing atmosphere.
【０００３】窒素酸化物ＮＯｘを処理する他の技術とし
て、非平衡プラズマを用いて処理する技術が知られてい
るが、一般にこの技術だけではＮＯｘの除去率が低いた
め、非平衡プラズマ機構２０’と触媒、あるいは非平衡
プラズマとゼオライトなどの吸着材１０’（図７参照）
若しくはアルカリ水溶液を用いた吸収材等の２段階方式
の処理を行う技術が主流となっている。As another technique for treating nitrogen oxide NOx, a technique for treating using non-equilibrium plasma is known. However, since this technique alone generally has a low NOx removal rate, the non-equilibrium plasma mechanism 20 'is used. And catalyst, or non-equilibrium plasma and adsorbent 10 'such as zeolite (see Fig. 7)
Alternatively, a technique for performing a two-step system treatment of an absorbent or the like using an alkaline aqueous solution has become mainstream.
【０００４】ゼオライト、活性炭、シリカゲルなどの吸
着材１０’は、その表面に無数の孔があるため比表面積
が非常に大きく、種々のガス物質を吸収する性質がある
ため消臭剤としても利用される。The adsorbent 10 'such as zeolite, activated carbon or silica gel has a large specific surface area because of its numerous pores on its surface, and is also used as a deodorant because it has a property of absorbing various gas substances. It
【０００５】一方、アルカリ水溶液を用いた例として、
水溶液中にイオンを多く含ませるために液体中にアルカ
リ物質、例えば水酸化ナトリウム等を溶解させ、この水
溶液による化学反応で二酸化窒素を吸収させる方法が特
開２０００−１１７０４９号公報により開示されてい
る。この特許公報による浄化方法では、排ガスから大気
圧低温非平衡プラズマを生成して窒素酸化物を除去する
際に、ガス中のＮＯが酸化されＮＯ2 が最大値となる値
を基準値としてプラズマ生成のための印加電圧を設定し
て作用させ、その排ガスを還元剤溶液に反応させて窒素
酸化物を除去するようにしている。On the other hand, as an example using an alkaline aqueous solution,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-117049 discloses a method of dissolving an alkaline substance such as sodium hydroxide in a liquid in order to make the aqueous solution contain many ions and absorbing nitrogen dioxide by a chemical reaction by the aqueous solution. . In the purification method according to this patent publication, when atmospheric pressure low temperature non-equilibrium plasma is generated from exhaust gas to remove nitrogen oxides, NO in the gas is oxidized and NO 2 is maximized to generate plasma. The applied voltage is set to operate and the exhaust gas is caused to react with the reducing agent solution to remove nitrogen oxides.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述した２段階方式の
処理技術において吸着材を用いる方式は乾式であり、ア
ルカリ水溶液を用いる方式は湿式と呼ばれるが、そのい
ずれの方式も一長一短があり、十分ではない。ゼオライ
トなどの吸着材は、前述したように、多孔性物質である
から比表面積が非常に大きく、種々のガス物質を吸収す
る性質があり、取扱いが便利であるなどの利点がある
が、吸着材自体が化学反応を生じる訳ではないから、そ
のガス吸収能力には一定の限界がある。In the above-described two-step treatment technique, the method using an adsorbent is a dry method, and the method using an alkaline aqueous solution is called a wet method. However, both of them have advantages and disadvantages and are not sufficient. Absent. As described above, the adsorbent such as zeolite has a large specific surface area because it is a porous substance, has a property of absorbing various gas substances, and has an advantage that it is easy to handle. Since it does not itself cause a chemical reaction, its gas absorption capacity has a certain limit.
【０００７】又、湿式の場合、アルカリ水溶液は液体で
あるため液漏れ等の問題があり、取扱いが面倒である。
又、排気ガスを水溶液に接触させる際に、容器内に貯留
されている水溶液中に排ガスを通過させるだけでは接触
面積を大きく確保することができず、多量の水分子を含
む水溶液にたとえアルカリ物質が溶解されていても、接
触面積が小さければ高濃度のＮＯ2 を吸収することは期
待できない。Further, in the case of a wet type, since the alkaline aqueous solution is a liquid, there is a problem such as liquid leakage and the handling is troublesome.
In addition, when the exhaust gas is brought into contact with the aqueous solution, it is not possible to secure a large contact area only by passing the exhaust gas through the aqueous solution stored in the container. Even if is dissolved, it cannot be expected to absorb a high concentration of NO 2 if the contact area is small.
【０００８】そこで、取扱いが容易で比表面積の大きい
吸着材を用い、この吸着材の内部の含有水を化学反応を
起こさせてＮＯ2 を吸収する方法が考えられる。この場
合、水溶液中でイオン（Ｈ+ やＯＨ- ）が生成され易い
物質として、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を混
入させる。このような手段は従来提案されたことがな
く、ガス吸収能力の高い吸収材が所望されていた。Therefore, a method is considered in which an adsorbent that is easy to handle and has a large specific surface area is used, and the water contained inside the adsorbent undergoes a chemical reaction to absorb NO 2 . In this case, for example, sodium hydroxide (NaOH) is mixed as a substance in which ions (H + and OH − ) are easily generated in the aqueous solution. Such means has never been proposed, and an absorbent material having a high gas absorption capacity has been desired.
【０００９】この発明は、上記従来の技術の種々の問題
に留意して、排ガスに含まれる窒素酸化物ＮＯｘなどの
有害成分を吸収除去する手段として、比表面積が大きい
多孔性材料の特性を生かし、これに溶液吸収剤の特性を
併せ持ち、吸収効率を格段に向上させた排ガス吸収材を
提供することを課題とする。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention takes advantage of the characteristics of a porous material having a large specific surface area as a means for absorbing and removing harmful components such as nitrogen oxide NOx contained in exhaust gas. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas absorbent which has the characteristics of a solution absorbent and has a significantly improved absorption efficiency.
【００１０】第二の課題は、第一の課題により得られる
排ガス吸収材を非平衡プラズマ処理と組合わせて２段式
の排ガス処理装置を得ることを課題とする。A second object is to obtain a two-stage exhaust gas treating apparatus by combining the exhaust gas absorbent obtained by the first object with non-equilibrium plasma treatment.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記第一の
課題を解決する手段として、無数の微小空隙を有する吸
着性物質の多孔性材料から成り、その材料部分の表面に
アルカリ物質を含む液状部分を無数に担持した排ガス吸
収材としたのである。As a means for solving the above-mentioned first problem, the present invention comprises a porous material of an adsorptive substance having innumerable minute voids, and the surface of the material portion contains an alkaline substance. This is an exhaust gas absorbing material that carries innumerable liquid portions.
【００１２】上記構成の排ガス吸収材は、乾式の吸着材
の一種であり、基本的には多孔性材料を用いた固形状の
粒体から成る。多孔性材料としてはゼオライト、活性
炭、シリカゲルのいずれでもよい。多孔性材料には無数
の微小空隙（ひだ状のもの）が粒体の表面だけでなく、
粒体の内部断面内にも広がっており、これら空隙を排ガ
スが通過する。The exhaust gas absorbent having the above structure is a type of dry adsorbent, and is basically composed of solid particles made of a porous material. The porous material may be zeolite, activated carbon or silica gel. The porous material has innumerable minute voids (please-shaped) not only on the surface of the granules,
It also extends into the inner cross-section of the granules, through which the exhaust gas passes.
【００１３】多孔性材料のひだ状表面に液状部分が担持
されており、液状部分にはアルカリ物質が含まれてい
る。液状部分は、オングストロームからナノメータ程度
の厚さ、大きさとし、多孔性材料の無数箇所に担持され
ており、アルカリ物質としては例えば水酸化ナトリウム
ＮａＯＨが用いられる。このような液状部分に排ガスが
接触すると排ガスに含まれる二酸化窒素ＮＯ2 や二酸化
硫黄ＳＯ2 などの有害成分が化学反応して取り込まれ、
これにより除去される。A liquid portion is carried on the pleated surface of the porous material, and the liquid portion contains an alkaline substance. The liquid portion has a thickness and a size of about angstrom to nanometer, and is carried on a myriad of places of the porous material. For example, sodium hydroxide NaOH is used as the alkaline substance. When exhaust gas comes into contact with such a liquid portion, harmful components such as nitrogen dioxide NO 2 and sulfur dioxide SO 2 contained in the exhaust gas are chemically reacted and taken in,
This removes it.
【００１４】上記多孔性材料はそれ自体が吸着性である
ため有害成分がその材料部分の表面に吸着される作用は
勿論であるが、さらに上記有害成分の吸収作用は、外周
面だけでなく材料内部の表面を含む実効的な面積が大き
いため上記化学作用によって無数の材料部分の液状部分
により行われ、従って極めて吸収効率が大となる。液状
部分は予めアルカリ物質を含む水溶液中に多孔性材料を
入れた後、水溶液を所定温度に加熱して多孔性材料の外
周に存在する水溶液を蒸発させ、多孔性材料の微小材料
部分に残存するよう処理が行われる。Since the porous material itself is adsorptive, the harmful component is naturally adsorbed on the surface of the material portion, but the harmful component is absorbed not only by the outer peripheral surface but also by the material. Since the effective area including the inner surface is large, it is performed by the liquid portion of the innumerable material portions due to the above chemical action, and therefore the absorption efficiency becomes extremely large. After the porous material has been put into an aqueous solution containing an alkaline substance in advance, the liquid portion is heated to a predetermined temperature to evaporate the aqueous solution existing on the outer periphery of the porous material and remain in the minute material portion of the porous material. Processing is performed.
【００１５】上記排ガス吸収材を利用する場合、上記排
ガス吸収材は、一般に数ミリ程度の粒状であり、使用時
はこれを複数個集合させてケース内に収納していわゆる
カートリッジ形式の吸収ユニットとし、これに排ガスを
流通させて使用する。この場合、従来の２段階処理方式
と同様に、誘電体を挟んで高圧電極と接地電極を対向配
置し、両電極間に高圧電源を供給して生成される非平衡
プラズマ内に排ガスを通過させ有害成分を処理する非平
衡プラズマ処理機構と、無数の微小空隙を有する吸着性
物質の多孔性材料から成り、その材料部分の表面にアル
カリ物質を含む液状部分を無数に担持した排ガス吸収材
を集合させ、通過する排ガス中の有害成分を吸収除去す
るに十分な距離にその集合長さを設定した排ガス吸収ユ
ニットとを備え、非平衡プラズマ内で排ガスの有害成分
を処理した後、さらにその排ガスから排ガス吸収ユニッ
トで有害成分を吸収除去するようにした排ガス処理装置
として利用できる。When using the above exhaust gas absorbing material, the above exhaust gas absorbing material is generally in the form of particles of about several millimeters, and when used, a plurality of these are collected and housed in a case to form a so-called cartridge type absorption unit. The exhaust gas is circulated and used. In this case, as in the conventional two-step treatment method, the high-voltage electrode and the ground electrode are arranged to face each other with the dielectric material sandwiched between them, and high-voltage power is supplied between both electrodes to allow the exhaust gas to pass through the non-equilibrium plasma generated. A non-equilibrium plasma treatment mechanism that treats harmful components and a porous material that is an adsorptive substance with innumerable minute voids, and collects exhaust gas absorbers that carry innumerable liquid parts containing alkaline substances on the surface of the material part. And the exhaust gas absorption unit whose aggregate length is set to a distance sufficient to absorb and remove the harmful components in the passing exhaust gas, and after treating the harmful components of the exhaust gas in the non-equilibrium plasma, further from the exhaust gas It can be used as an exhaust gas treatment device in which an exhaust gas absorption unit absorbs and removes harmful components.
【００１６】吸収ユニットは、そのケース長さを所定長
さに設定した場合、上記水溶液中に排ガスを通過させる
従来の湿式の手段の長さを同じとした場合よりはるかに
有害成分の除去効率が高い。そして、この吸収ユニット
を非平衡プラズマ処理機構に組合わせることによりさら
に除去効率が向上する。The absorption unit, when the case length is set to a predetermined length, is far more efficient in removing harmful components than when the conventional wet means for passing exhaust gas into the aqueous solution has the same length. high. The removal efficiency is further improved by combining this absorption unit with the non-equilibrium plasma processing mechanism.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は実施形態の排ガス
吸収材の外観形状及びその詳細断面を示している。
（ａ）図に図示した排ガス吸収材１は、排ガスに対する
吸着性を有する物質を用いた多孔性材料としてゼオライ
トの粒状物が使用されている。排ガス吸収材１は、一般
に１〜３ｍｍφ程度の小さな粒であるが、分かり易く図
示するため、（ａ）図では大きく拡大して示している。
又、完全な球形のものを示しているが、必ずしも球形で
ある必要はない。吸収材１は多孔性材料で作られている
ため、ゼオライトの表面はひだ状になっており、内部の
材と材との間には無数の空隙（空洞）２が存在し、この
ような材料組織が球体の表面から中心部まで続いてい
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an external shape and a detailed cross section of the exhaust gas absorbent of the embodiment.
In the exhaust gas absorbent 1 shown in FIG. 1 (a), a granular material of zeolite is used as a porous material using a substance having an adsorptivity for exhaust gas. The exhaust gas absorbent 1 is generally a small particle of about 1 to 3 mmφ, but it is shown in a large scale in FIG.
Also, although a perfect spherical shape is shown, it does not necessarily have to be a spherical shape. Since the absorbent material 1 is made of a porous material, the surface of the zeolite has a pleated shape, and there are innumerable voids (cavities) 2 between the materials inside the absorbent material. Tissue extends from the surface of the sphere to the center.
【００１８】（ｂ）図に上記吸収材１の表面の一部分を
拡大した顕微鏡写真による表面拡大模式図を示す。１ａ
が材料（ゼオライト）部分、２が空隙部である。実際の
顕微鏡写真では空隙部分２は黒く、材料部分１ａは白く
撮影されているが、模式図（ｂ）では空隙部分２を白地
に細い斜線を入れて表現し、材料部分１ａは外形の輪郭
に黒い影を付して示している。空隙部分２の間には材料
部分と部分の間の奥行きの奥位置に他の材料部分が存在
するが、理解し易くするため省略し、細い斜線で空隙部
分２の立体感を現している。FIG. 2 (b) shows an enlarged schematic view of the surface of the absorbent material 1 by a micrograph showing an enlarged part of the surface. 1a
Is a material (zeolite) portion, and 2 is a void portion. In the actual micrograph, the void portion 2 is black and the material portion 1a is photographed white, but in the schematic diagram (b), the void portion 2 is expressed with a thin diagonal line on a white background, and the material portion 1a is drawn as an outline of the outline. It is shown with a black shadow. Other material portions exist between the gap portions 2 in the depth position between the material portions, but they are omitted for ease of understanding, and thin diagonal lines show the three-dimensional effect of the gap portions 2.
【００１９】（ｂ）図中のＣの部分の拡大図を（ｃ）図
に示す。（ｃ）図中に液状部分３を示しているが、この
液状部分３が材料部分１ａの表面に付着したまま担持さ
れている点が、この排ガス吸収材１の特徴である。この
液状部分３は、予め水にアルカリ物質として水酸化ナト
リウム（ＮａＯＨ、カセイソーダ）を溶解させたもので
あり、オングストロームからマイクロメータ程度の厚
み、大きさである。An enlarged view of the portion C in the figure (b) is shown in the figure (c). (C) Although the liquid portion 3 is shown in the figure, the feature of the exhaust gas absorbent 1 is that the liquid portion 3 is carried while being attached to the surface of the material portion 1a. The liquid portion 3 is obtained by previously dissolving sodium hydroxide (NaOH, caustic soda) as an alkaline substance in water, and has a thickness and size of about angstrom to micrometer.
【００２０】（ｄ）図は球体を（ｃ）図の矢視Ｄ−Ｄで
任意の方向に切断した断面を示す。２層の材料部分１
ａ、１ａが空隙部分２を置いて重なっており、材料部分
１ａの表面に液状部分３、３が付着しているのが分か
る。この図では液状部分３内にＮａ+ とＯＨ- がイオン
状態で示され、かつ排ガスに含まれるＮＯ2 、ＳＯ2 が
その一部が反応してＮａＮＯ3 、Ｎａ2 ＳＯ3 として取
り込まれている状態を示している。これについては後で
説明する。この断面で示す多層状の材料部分１ａと空隙
部分２及び材料部分１ａの表面に液状部分３が付着して
いる構造は、吸収材１の表面から中心部までのいずれの
深さ位置でも同様な構造である。FIG. 3 (d) shows a cross section of the sphere taken along line D--D in FIG. 3 (c). Material part 1 of 2 layers
It can be seen that a and 1a are overlapped with each other with the void portion 2 therebetween, and the liquid portions 3 and 3 are attached to the surface of the material portion 1a. In this figure, Na + and OH − are shown in an ionic state in the liquid portion 3, and NO 2 and SO 2 contained in the exhaust gas partially react and are taken in as NaNO 3 and Na 2 SO 3 . It shows the state. This will be described later. The structure in which the liquid portion 3 is attached to the surfaces of the multi-layered material portion 1a, the void portion 2 and the material portion 1a shown in this cross-section is the same at any depth position from the surface of the absorbent material 1 to the central portion. It is a structure.
【００２１】吸収材１の材料部分１ａの表面に液状部分
３を予め付着させる処理は次のようにして行われる。予
め水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を水に添加した水溶液
を保温槽内に貯留してその水溶液内に吸収材１を入れ、
保温槽の加熱器により加熱して水溶液の温度を８０℃以
上に保持する。この温度にするとＮａ+ イオンやＯＨ -
イオンの速度が向上し、この温度で保温し続けると吸収
材１の内部にイオンが浸透し易く、徐々に水分が蒸発し
て水槽内の水がなくなり、吸収材１内部の材料部分１ａ
の表面に液状部分３が無数に残った状態となって液状部
分３が吸収材１内に担持される。A liquid portion is formed on the surface of the material portion 1a of the absorbent material 1.
The process of attaching 3 in advance is performed as follows. Foresight
Aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) added to water
Is stored in a heat-retaining tank and the absorbent material 1 is put in the aqueous solution,
The temperature of the aqueous solution is 80 ° C or higher by heating with the heater of the heat insulation tank.
Hold on. Na at this temperature+Ion and OH -
Ions increase in speed, and if they are kept at this temperature, they will absorb
Ions easily penetrate inside the material 1 and the water gradually evaporates.
The water in the water tank disappears, and the material portion 1a inside the absorbent material 1
Innumerable liquid parts 3 remain on the surface of the liquid part
The component 3 is carried in the absorbent 1.
【００２２】上記構成の排ガス吸収材によれば排ガス中
の有害成分であるＮＯ、ＮＯ2 などの窒素酸化物ＮＯｘ
やＳＯ2 などの硫黄酸化物が有効に除去される。図示の
吸収材１のゼオライト粒は、直径１〜３ｍｍφ程度の粒
体であり、その外周の表面積は４×１０-8ｍ2 程度であ
るが、実効的な表面積はその１万〜１００万倍の表面積
を持つ。従って、吸収材１を構成する材料部分１ａに付
着する液状部分３も膨大な箇所に存在し、これに排ガス
が流れると無数の空隙部２を通り吸収材１内部を通過す
る際に液状部分３と反応してＮＯ2 、ＳＯ2 などの有害
成分が除去される。[0022] NO is a noxious components in the exhaust gas according to the exhaust gas absorbing material having the above structure, the nitrogen oxides NOx, such as NO 2
Sulfur oxides such as SO 2 and SO 2 are effectively removed. The zeolite particles of the absorbent material 1 shown in the figure are particles having a diameter of about 1 to 3 mmφ, and the outer surface area is about 4 × 10 −8 m 2 , but the effective surface area is 10,000 to 1,000,000 times that. With a surface area of. Therefore, the liquid portion 3 adhering to the material portion 1a constituting the absorbent material 1 is also present in a huge amount, and when the exhaust gas flows through this, the liquid portion 3 passes through the innumerable voids 2 and the inside of the absorbent material 1. Reacts with NO 2 and SO 2 to remove harmful components.
【００２３】この場合、窒素酸化物、硫黄酸化物の反応
式は次の通りである。
窒素酸化物 Ｎａ+ ＋ＮＯ2 ＋２（ＯＨ- ）→ＮａＮＯ
3 ＋Ｈ2 Ｏ
硫黄酸化物 ２Ｎａ+ ＋ＳＯ2 ＋２（ＯＨ- ）→Ｎａ2
ＳＯ3 ＋Ｈ2 Ｏ
上記排ガス吸収材１は、例えば自動車の排ガス処理に使
用する場合、図２に示すように、カートリッジ１０内に
多数個を密に充填して排ガスの通過長さを所定以上とな
るよう確保できるようにするのが好ましい。カートリッ
ジ１０内に充填された多数の排ガス吸収材１のそれぞれ
を排ガスが通過する長さの全長は、１個の吸収材１の長
さに比べて非常に長く、従って材料部分の表面や液状部
分と反応する確率が増加し、上記有害物質の除去効率が
格段に向上する。In this case, the reaction formulas for nitrogen oxides and sulfur oxides are as follows. Nitrogen oxide Na + + NO 2 +2 (OH -) → NaNO
3 + H 2 O Sulfur oxide 2Na + + SO 2 +2 (OH − ) → Na 2
SO 3 + H 2 O When the exhaust gas absorbent 1 is used for treating exhaust gas of an automobile, for example, as shown in FIG. It is preferable to ensure that The total length of the exhaust gas passing through each of the large number of exhaust gas absorbents 1 filled in the cartridge 10 is much longer than the length of one absorbent material 1. Therefore, the surface of the material part or the liquid part The probability of reacting with is increased, and the efficiency of removing the harmful substances is significantly improved.
【００２４】図３は第２実施形態の排ガス処理装置の全
体概略構成を示す模式図である。この排ガス処理装置Ａ
は、２段階方式の処理装置であり、２段階共乾式の処理
工程から成り、前述した排ガス吸収材１を多数充填した
カートリッジ１０と、排ガスを非平衡プラズマの作用で
分解する非平衡プラズマ処理機構２０とを備えている。
非平衡プラズマ処理機構２０は、中心部の高圧電極２１
と、ギャップを置いて設けた誘電体の円筒ガラス２２に
接して設けられた円筒形の接地電極２３とを備え、両電
極間にｋＶ級の交流高電圧を印加して無声放電方式の非
平衡プラズマ処理機構を構成したものである。FIG. 3 is a schematic view showing the overall schematic structure of the exhaust gas treating apparatus of the second embodiment. This exhaust gas treatment device A
Is a two-stage type processing apparatus, which comprises a two-step co-drying type treatment process, and a cartridge 10 filled with a large number of the exhaust gas absorbent 1 described above, and a non-equilibrium plasma processing mechanism for decomposing exhaust gas by the action of non-equilibrium plasma. 20 and 20 are provided.
The non-equilibrium plasma processing mechanism 20 includes a high voltage electrode 21 at the center.
And a cylindrical ground electrode 23 provided in contact with a dielectric cylindrical glass 22 provided with a gap, and a kV-class AC high voltage is applied between both electrodes to unbalance the silent discharge method. It constitutes a plasma processing mechanism.
【００２５】円筒ガラス２２と高圧電極２１との間のギ
ャップにはガラスビーズを挿入したものと、挿入しない
ものの両方式があるが、図示の例ではガラスビーズを挿
入したものが使用されている。又、この機構２０は後述
する実験用の装置であるが、実用化された場合の排ガス
処理装置も原理的な構成は同じである。図示の処理機構
２０の接地電極２３は、長さ２５０ｍｍ、内径２０φｍ
ｍ、高圧電極２１の長さは３００ｍｍ、直径５φｍｍで
ある。The gap between the cylindrical glass 22 and the high voltage electrode 21 may be either a glass bead inserted type or a glass bead not inserted type. In the illustrated example, the glass bead inserted type is used. Further, the mechanism 20 is a device for experiment described later, but the exhaust gas treatment device when put to practical use has the same principle configuration. The ground electrode 23 of the illustrated processing mechanism 20 has a length of 250 mm and an inner diameter of 20 φm.
m, the length of the high-voltage electrode 21 is 300 mm, and the diameter is 5 mm.
【００２６】上記カートリッジ１０と円筒電極部材２１
〜２３は、図示のように、ケーシング１１内に設けら
れ、ケーシング１１の両端には排ガスの排出、導入用の
接続管１１ａ、１１ｂが接続されている。接続管１１ｂ
には、自動車に用いられる場合は図示しないエンジンか
ら排出される排ガスが導入されるが、図示の例は実験用
であるため、ガスボンベ群３０からＮ2 、Ｏ2 、Ｃ
Ｏ2 、ＮＯのガスを混合して送り出すように配管接続が
されている。The cartridge 10 and the cylindrical electrode member 21
23 to 23 are provided in the casing 11 as shown in the drawing, and connecting pipes 11a and 11b for exhaust gas discharge and introduction are connected to both ends of the casing 11. Connection tube 11b
In the case of being used in an automobile, exhaust gas discharged from an engine (not shown) is introduced into the engine, but since the example shown is for an experiment, N 2 , O 2 , C from the gas cylinder group 30 are introduced.
The pipes are connected so that the O 2 and NO gases are mixed and sent out.
【００２７】上記構成の排ガス処理装置では、２段階処
理で排ガス中のＮＯｘ、ＳＯｘが高効率で処理される。In the exhaust gas treating apparatus having the above structure, NOx and SOx in the exhaust gas are treated with high efficiency by the two-stage treatment.
【００２８】[0028]
【実施例】上記実験装置を用いて非平衡プラズマ処理機
構２０とカートリッジ１０の排ガス吸収材１による排ガ
ス処理の測定を行った。処理機構２０の円筒ガラス内の
ギャップにはガラスビーズを挿入し、処理機構２０の直
後の測定点Ｐ1 と、カートリッジ１０の直後の測定点Ｐ
2 に濃度センサを置いている。EXAMPLE The exhaust gas treatment by the non-equilibrium plasma treatment mechanism 20 and the exhaust gas absorbent 1 of the cartridge 10 was measured using the above experimental apparatus. Glass beads are inserted into the gap in the cylindrical glass of the processing mechanism 20 to measure a measurement point P 1 immediately after the processing mechanism 20 and a measurement point P immediately after the cartridge 10.
The density sensor is placed in 2 .
【００２９】測定１；ガスボンベ群３０から次の割合の
排ガスを流して印加電圧を種々に変化させた場合の処理
機構２０の直後の測定点Ｐ1 でのＮＯとＮＯ2 の濃度変
化の測定を行った。
排ガス流量 １リットル／分
窒素Ｎ2 ７０％
酸素Ｏ2 １０％
二酸化炭素ＣＯ2 １０％
亜酸化窒素ＮＯ １００〜５００ｐｐｍ
この場合の測定結果を図４に示す。図示のように、印加
電圧が２４ｋＶ以上になるとＮＯはＮＯ2 に酸化される
ことにより減少するが、一方ＮＯ2 濃度は上昇し始め、
印加電圧の上昇に伴って増加する。 Measurement 1 : Measurement of changes in NO and NO 2 concentrations at the measurement point P 1 immediately after the treatment mechanism 20 when the following ratios of exhaust gas were flowed from the gas cylinder group 30 to change the applied voltage in various ways. went. Exhaust gas flow rate 1 liter / min nitrogen N 2 70% oxygen O 2 10% carbon dioxide CO 2 10% nitrous oxide NO 100 to 500 ppm shows the measurement result in this case in FIG. As shown, NO when the applied voltage is above 24kV is decreased by being oxidized to NO 2, whereas NO 2 concentration begins to rise,
It increases as the applied voltage increases.
【００３０】測定２；測定１により測定された排ガスを
カートリッジ１０の吸収材１を通過させた前後における
印加電圧に対する二酸化窒素ＮＯ2 の濃度変化の結果を
図５に示す。カートリッジ１０の吸収材１には水酸化ナ
トリウムＮａＯＨを５ｗｔ％担持させている。図示のよ
うに、印加電圧を増加させると処理機構２０の直後（放
電後）のＮＯ2 は増加するが、カートリッジ１０の吸収
材１を通過後（吸収後）は殆どのＮＯ2 は吸収されてい
ることを示している。 Measurement 2 ; FIG. 5 shows the results of changes in the concentration of nitrogen dioxide NO 2 with respect to the applied voltage before and after the exhaust gas measured by measurement 1 has passed through the absorbent 1 of the cartridge 10. The absorbent material 1 of the cartridge 10 carries 5 wt% of sodium hydroxide NaOH. As shown in the figure, when the applied voltage is increased, NO 2 immediately after the treatment mechanism 20 (after discharging) is increased, but most NO 2 is absorbed after passing through the absorbent 1 of the cartridge 10 (after absorption). It indicates that
【００３１】測定３；上記固形状（乾式）の吸収材１と
従来の湿式の液体吸収剤によるＮＯ 2 の除去率を比較す
るため、カートリッジ１０の吸収材１を液体吸収剤に代
えた装置により測定２と同様な測定を行った結果を図６
に示す。液体吸収剤は水酸化ナトリウムＮａＯＨを水に
溶かした（５ｗｔ％）水溶液であり、処理機構２０を通
過したガスをこの水溶液中を通過させた後の二酸化窒素
ＮＯ2 の濃度の変化を示している。グラフから分かるよ
うに、測定２では吸収後はＮＯ2 は殆ど残らなかったの
に対し、測定３では５０ｐｐｍ以上の濃度のＮＯ2 が残
存することを示している。但し、液体吸収剤での排ガス
の通過距離は、カートリッジ１０の長さと同程度として
いる。従って、排ガスが吸収材を通過する距離を一定と
すると、明らかに乾式の方が湿式のものより効率がよ
い。[0031]Measurement 3The above solid (dry) absorbent material 1;
NO by conventional wet liquid absorbent 2Compare the removal rate of
Therefore, the absorbent 1 of the cartridge 10 is replaced with a liquid absorbent.
Fig. 6 shows the result of the same measurement as measurement 2 performed by the obtained device.
Shown in. Liquid absorbent is sodium hydroxide NaOH in water
It is a dissolved (5 wt%) aqueous solution, and is passed through the processing mechanism 20.
Nitrogen dioxide after passing the passed gas through this aqueous solution
NO2Shows the change in the concentration of. You can see from the graph
As you can see, measurement 2 shows NO after absorption.2Almost never left
On the other hand, in measurement 3, NO at a concentration of 50 ppm or more2Left over
Indicates that there is. However, exhaust gas with liquid absorbent
The passing distance of is about the same as the length of the cartridge 10.
There is. Therefore, if the distance that exhaust gas passes through the absorbent is constant,
Then, obviously, the dry type is more efficient than the wet type.
Yes.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の排ガス吸収材は微小空隙を有する吸着物質の多孔性材
料が用いられ、その材料部分の表面にアルカリ物質を含
む液状部分を担持したものとしたから、空隙内を排ガス
が通過する際に液状部分に排ガス中の有害成分が化学反
応して取り込まれて除去されるため極めて有害成分の除
去効率が高く、従来の多孔性材料のみの吸着材や水溶液
を通過させて有害成分を除去する湿式の吸収手段よりは
るかに高効率の吸収材が得られる。As described above in detail, the exhaust gas absorbing material of the present invention uses the porous material of the adsorbing substance having the minute voids, and the liquid portion containing the alkaline substance is carried on the surface of the material portion. Therefore, when the exhaust gas passes through the voids, the harmful components in the exhaust gas are chemically reacted and taken into the liquid portion to be removed, so that the removal efficiency of the harmful components is extremely high, and only the conventional porous material is used. It is possible to obtain an absorbent material having a much higher efficiency than a wet absorption means for removing harmful components by passing an adsorbent material or an aqueous solution.
【００３３】又、第一の発明の排ガス吸収材を用いた排
ガス処理装置は、非平衡プラズマ処理機構と、上記排ガ
ス吸収材を集合させた排ガス吸収ユニットとの２段の除
去手段を備えて排ガスから有害成分を吸収除去するよう
にしたから、同じ長さの水溶液中を排ガスを通過させて
除去する従来と同じ２段方式の排ガス処理装置よりはる
かに高い除去効率が得られる。The exhaust gas treating apparatus using the exhaust gas absorbing material of the first aspect of the invention is provided with a two-stage removing means of a non-equilibrium plasma processing mechanism and an exhaust gas absorbing unit in which the above exhaust gas absorbing materials are collected. Since the harmful components are absorbed and removed from the above, much higher removal efficiency can be obtained as compared with the conventional two-stage type exhaust gas treatment device which removes the exhaust gas by passing through the aqueous solution of the same length.
【図１】実施形態の吸収材（乾式）の外形図及びその部
分拡大図、断面図FIG. 1 is an external view of an absorbent material (dry type) of the embodiment, a partially enlarged view thereof, and a sectional view thereof.
【図２】吸収材を充填したカートリッジの断面図FIG. 2 is a sectional view of a cartridge filled with an absorbent material.
【図３】非平衡プラズマ処理機構と吸収材のカートリッ
ジを備えた排ガス処理装置の概略図斜視図FIG. 3 is a schematic perspective view of an exhaust gas treatment apparatus equipped with a non-equilibrium plasma treatment mechanism and a cartridge of absorbent material.
【図４】非平衡プラズマ処理機構通過直後のＮＯ、ＮＯ
2 の濃度変化を示すグラフFIG. 4 NO, NO immediately after passing through the non-equilibrium plasma processing mechanism
Graph showing the concentration change of 2
【図５】吸収材のカートリッジを通過する前後でのＮＯ
2 の濃度変化を示すグラフFIG. 5: NO before and after passing the absorbent cartridge
Graph showing the concentration change of 2
【図６】液体吸収剤を通過する前後でのＮＯ2 の濃度変
化を示すグラフFIG. 6 is a graph showing changes in NO 2 concentration before and after passing through a liquid absorbent.
【図７】従来の２段階処理方式の排ガス処理装置の概略
構成図FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional two-stage exhaust gas treatment apparatus.
１ 吸収材 １ａ 材料部分 ２ 空隙 ３ 液状部分 １０ カートリッジ ２０ 非平衡プラズマ処理機構 ２１ 高電圧極 ２２ 円筒ガラス ２３ 接地電極 ２４ 高電圧源 1 absorber 1a Material part 2 void 3 Liquid part 10 cartridges 20 Non-equilibrium plasma processing mechanism 21 High voltage pole 22 Cylindrical glass 23 Ground electrode 24 high voltage source
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 成明 大阪市西区靭本町１丁目８番４号 財団法 人レーザー技術総合研究所内 (72)発明者 和田 雄二 大阪府豊中市緑丘２丁目２番６−643号 (72)発明者 山中 千代衛 大阪市西区靭本町１丁目８番４号 財団法 人レーザー技術総合研究所内 Ｆターム(参考） 4D002 AA02 AA12 AC10 BA03 BA07 CA07 DA02 DA12 DA41 DA45 DA46 4G066 AA05C AA13B AA22C AA61C CA23 CA28 DA02 FA12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shigeaki Uchida 1-8-4 Tsubohoncho, Nishi-ku, Osaka City Foundation Law Human Laser Technology Research Institute (72) Inventor Yuji Wada 2-2-6-643 Midorigaoka, Toyonaka City, Osaka Prefecture (72) Inventor Chiyoe Yamanaka 1-8-4 Tsubohoncho, Nishi-ku, Osaka City Foundation Law Human Laser Technology Research Institute F-term (reference) 4D002 AA02 AA12 AC10 BA03 BA07 CA07 DA02 DA12 DA41 DA45 DA46 4G066 AA05C AA13B AA22C AA61C CA23 CA28 DA02 FA12
Claims (4)
孔性材料から成り、その材料部分の表面にアルカリ物質
を含む液状部分を無数に担持した排ガス吸収材。1. An exhaust gas absorbent comprising a porous material of an adsorptive substance having innumerable minute voids, and an infinite number of liquid portions containing an alkaline substance carried on the surface of the material portion.
又はシリカゲルのいずれかとしたことを特徴とする請求
項１に記載の排ガス吸収材。2. The porous material is zeolite, activated carbon,
2. The exhaust gas absorbent according to claim 1, wherein the exhaust gas absorbent is either silica gel or silica gel.
向配置し、両電極間に高圧電源を供給して生成される非
平衡プラズマ内に排ガスを通過させ有害成分を処理する
非平衡プラズマ処理機構と、無数の微小空隙を有する吸
着性物質の多孔性材料から成り、その材料部分の表面に
アルカリ物質を含む液状部分を無数に担持した排ガス吸
収材を集合させ、通過する排ガス中の有害成分を吸収除
去するに十分な距離にその集合長さを設定した排ガス吸
収ユニットとを備え、非平衡プラズマ内で排ガスの有害
成分を処理した後、さらにその排ガスから排ガス吸収ユ
ニットで有害成分を吸収除去するようにした排ガス処理
装置。3. A non-equilibrium plasma in which a high-voltage electrode and a ground electrode are arranged to face each other with a dielectric material sandwiched between them, and exhaust gas is passed through non-equilibrium plasma generated by supplying a high-voltage power supply between the electrodes to treat harmful components. It is composed of a treatment mechanism and a porous material of an adsorptive substance with innumerable minute voids, and gathers an exhaust gas absorber that carries innumerable liquid parts containing alkaline substances on the surface of the material part, and it is harmful to the exhaust gas passing through. Equipped with an exhaust gas absorption unit whose collection length is set to a distance sufficient to absorb and remove the components, after processing the harmful components of the exhaust gas in the non-equilibrium plasma, further absorb the harmful components from the exhaust gas with the exhaust gas absorption unit Exhaust gas treatment device designed to be removed.
合させ、カートリッジ長さを集合長さとしたことを特徴
とする請求項３に記載の排ガス処理装置。4. The exhaust gas treating apparatus according to claim 3, wherein the exhaust gas absorbing material is collected in a cartridge, and the length of the cartridge is set as a collecting length.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113437A patent/JP2003305333A/en active Pending
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