JP2003340218A - 有機塩素化合物除去用バグフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い温度範囲で有機塩素化合物を安定し
て除去しうるバグフィルターを提供する。 【解決手段】 上記課題は、触媒燃焼機能を有する触媒
とバナジウムを主成分とする触媒を担持し、該触媒燃焼
機能を有する触媒がフィルターの入口側に、脱塩素機能
を有する触媒が出口側に配置されていることを特徴とす
る、有機塩素化合物除去用バグフィルターによって解決
される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、産業廃棄物や都市
ごみなどを処理する焼却施設等から排出される排ガス中
に含まれるダイオキシン等の有害有機塩素化合物を分解
するバグフィルターに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】最近、ごみ焼却施設等で発生するダイオ
キシン等の有害有機化合物が大きな社会問題になってお
り、その対策が種々講じられている。 【０００３】例えば、特公平６−３８８６３号公報に
は、触媒の存在下加熱することによって、炭素原子４な
いし８個を有するポリハロゲン化シクロアルキル化合物
および少なくとも炭素原子５個を有するポリハロゲン化
芳香族化合物を分解する方法であって、前記ポリハロゲ
ン化化合物で汚染された固体基質中に存在する揮発性成
分、または前記ポリハロゲン化化合物で汚染された液体
基質、または前記ポリハロゲン化化合物自体を加熱もし
くは焙焼によってガス状態に変換し、そして生成したガ
スまたは前記ポリハロゲン化化合物で汚染されたガス状
物質を、触媒として固定床の形の周期律表Ｉａ，Ｉｂ，
IIａ，IIｂ，IIIａ，IVａ，IVｂ，VIIｂもしくはVIIIｂ
族の元素の金属の酸化物、またはそれらの混合物を使用
し、前記触媒との緊密な接触下酸素および水の存在下加
熱することよりなり、作業温度は２００ないし５５０℃
であるポリハロゲン化化合物の分解方法が開示されてい
る。 【０００４】触媒を担持したバグフィルターを用いて有
機塩素化合物を除去することは、特開平１０−１８００
３９号公報に開示されている。使用されている触媒はバ
ナジウム系触媒である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】焼却施設等から排出さ
れる排ガス中に含まれる有機塩素化合物除去に関して
は、従来、バグフィルター前段での吸着剤の投入あるい
はバグフィルター後段での触媒反応器の設置等の方法が
実施されていた。しかしながら、吸着剤の投入では、煤
塵とともに吸着剤がバグフィルターで除去されるので排
出物が増加するという問題があった。また、触媒反応器
の設置では、新たな処理装置を設置することになり設備
が大きくなる欠点があった。このように現状の処理技術
では解決すべき課題があるが、触媒をバグフィルターに
担持させることによって、上記の問題が解決する。 【０００６】従来の触媒等を担持したバグフィルターを
用いた有機塩素化合物除去技術によれば、２３０℃程度
の高温側では通常のバグフィルターでは捕集しきれない
ガス状有機塩素化合物の割合は多くなるが、バグフィル
ターに担持された触媒の分解能が十分作用する温度域で
あるため、また１６０℃程度の低温側では、触媒の分解
能は不足するが有機塩素化合物の凝集、微粒化によるフ
ィルター除去効果が十分であるため、バグフィルター出
口側の有機塩素化合物の濃度は低く保たれていた。しか
しながら、１７０〜２１０℃程度の温度域では、有機塩
素化合物の除去能が不十分であり、バグフィルター出口
側の有機塩素化合物の濃度が高い濃度であった。 【０００７】本発明の目的は、広い温度範囲で有機塩素
化合物を安定して除去しうるバグフィルターを提供する
ことにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討を行い、バナジウム系触媒に加
えて触媒燃焼機能を有する触媒を併用することによっ
て、１７０〜２１０℃の領域であっても有機塩素化合物
を充分に除去しうることを見出した。そして、この両触
媒は、混合使用するのではなく、触媒燃焼機能を有する
触媒を上流側に配置すれば、排ガス中の未燃炭化水素等
の微粒子状物質を効率よく燃焼分解し、さらに、該微粒
子状物質がバナジウム系触媒表面に付着することによる
活性低下も阻止しうることを見出した。 【０００９】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
ものであり、触媒燃焼機能を有する触媒とバナジウムを
主成分とする触媒を担持し、該触媒燃焼機能を有する触
媒がフィルターの入口側に、脱塩素機能を有する触媒が
出口側に配置されていることを特徴とする、有機塩素化
合物除去用バグフィルターを提供するものである。 【００１０】本発明のバグフィルターの構造の一例を図
１に模式的に示す。これはフェルト状の２枚のバグフィ
ルター布に、一方には触媒燃焼機能を有する触媒
（○）、他方にはバナジウムを主成分とする触媒（●）
を担持させ、両バグフィルター布を一体化させたもので
ある。処理される排ガスは図面左方よりバグフィルター
を通過し、右方に抜ける。 【００１１】本発明においては、フィルター排ガス入口
側に触媒燃焼機能を有する触媒を、フィルター排ガス出
口側にバナジウムを主成分とする触媒を担持したバグフ
ィルターを用いることで、１７０〜２１０℃程度の温度
域での触媒の分解能が増し、有機塩素化合物の凝集、微
粒化によるフィルター除去効果が十分でない温度域では
あるが、バグフィルター出口側の有機塩素化合物の濃度
を低く保てる。 【００１２】また、上記の順に触媒をフィルターに担持
させることで、排ガス入口側の触媒で排ガス中の未燃炭
化水素等の微粒子状物質が効率よく燃焼分解し、フィル
ター排ガス出口側のバナジウムを主成分とする触媒の劣
化が軽減され、排ガス中の有機塩素化合物を長期間効率
よく分解除去する。 【００１３】 【発明の実施の形態】触媒燃焼機能を有する触媒は、白
金、イリジウム、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、
セリウム、ランタン、コバルト、亜鉛、クロムからなる
群から選ばれた少なくとも１つの元素、塩あるいは酸化
物であり、好ましいものは白金、セリウム、亜鉛であ
る。 【００１４】バナジウムを主成分とする触媒におけるバ
ナジウムも元素、塩あるいは酸化物等である。この触媒
は、バナジウム単独でも良い。バナジウム以外の成分と
してはタングステン、モリブデン、ホウ素、マンガン、
クロム、ランタン、セリウム、白金、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウム、レニウムからなる群から選ばれた少
なくとも１つ以上の元素、塩或いは酸化物等である。バ
ナジウムとバナジウム以外の成分との比率は重量比で
１：５〜１００：１程度、好ましくは１：２〜１０：１
程度が適当である。 【００１５】本発明における触媒燃焼機能を有する触媒
とバナジウムを主成分とする触媒の比率は重量比で１：
１００〜１００：１程度、好ましくは１：５〜５：１程
度が適当である。 【００１６】本発明の各触媒は担体に担持させなくとも
よいが、担持させることもできる。好ましい担体はチタ
ニア、シリカ、アルミナ、珪藻土等であり、チタニアが
特に好ましい。担体の使用量は上記の各触媒成分１重量
部に対し０．５〜１００重量部程度、通常１〜２０重量
部程度でよい。 【００１７】これらの触媒の製造には、この種の触媒の
一般的な調製方法を適用できる。例えば触媒の製造用原
料は、上記各金属の化合物として、硝酸塩、炭酸塩等の
無機酸塩および酢酸塩、シュウ酸塩など有機酸塩が使用
される。また、触媒担体への担持操作には、通常の沈殿
法、混練法、含浸法およびイオン交換法などの技術が利
用できる。このように調製された触媒組成物は、必要が
あれば常法により焼成する。焼成は空気中において、３
００〜７００℃の温度で１〜１０時間加熱して行うのが
好ましい。 【００１８】バグフィルターのフィルター材としては、
材質的には無機質であるガラス繊維、ステンレス繊維あ
るいはセラミック繊維等でも良いし、有機質のテフロン
（登録商標）繊維、アラミド繊維あるいはポリフェニレ
ンサルファイド繊維等でも良い。形状に関しては織布お
よびフェルトのいずれでも良いが、フィルター材質が無
機質の場合は織布が、有機質の場合はフェルトが好まし
い。フィルターの厚さは２ｍｍ以上、好ましくは２〜３
０ｍｍ程度、特に好ましくは４〜１０ｍｍ程度のものが
望ましい。 【００１９】フィルターへの触媒の担持量は、フィルタ
ー面積１ｍ²当たり１００ｇ／ｍ²以上、好ましくは４０
０ｇ／ｍ²以上とすることが望ましい。 【００２０】フィルターへの触媒の担持法は、触媒燃焼
機能を有する触媒のスラリーにフィルターを浸し、フィ
ルターに触媒を均一に含浸させた後乾燥したものとバナ
ジウムを主成分とする触媒のスラリーにフィルターを浸
し、フィルターに触媒を均一に含浸させた後乾燥したも
のを一体化する方法が好ましいが、バナジウムを主成分
とする触媒のスラリーをフィルター片側から噴霧し、続
いて反対方向から触媒燃焼機能を有する触媒のスラリー
をフィルターに噴霧した後乾燥させる方法等、フィルタ
ー排ガス入口側に触媒燃焼機能を有する触媒が、フィル
ター排ガス出口側にバナジウムを主成分とする触媒が担
持されるならば、特にこれらの方法に限定されるもので
はない。上記の各スラリーの分散媒は通常は水または水
溶液であるが、これらに限定されるものではなく、有機
溶媒等を用いることもできる。また、２つのフィルター
を用いる場合は別に一体化させずに使用することもでき
る。 【００２１】本発明の触媒の分解対象は有機塩素化合物
全般であるが、特にポリ塩素化芳香族化合物を対象とし
ており、例えば、２,３,７,８−テトラクロロジベンゾ
ダイオキシンで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾダ
イオキシン類、２,３,４,７,８−ペンタクロロジベンゾ
フランで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾフラン
類、３,３’，４,４’，５−ペンタクロロビフェニルで
代表されるようなポリ塩素化ビフェニル類、Ｏ−クロロ
フェノールで代表されるような塩素化フェノール類、ク
ロロベンゼンで代表されるような塩素化ベンゼン類等で
ある。 【００２２】本発明の処理対象のガスにおける有機塩素
化合物の濃度は特に制限されず、飽和濃度であってもよ
く、飽和濃度を越えていてミスト等の形態で含むもので
あってもよい。しかしながら、通常は２,３,７,８−テ
トラクロロジベンゾダイオキシン換算で０．０１〜５０
０ｎｇ／Ｎｍ³程度、特に０．０５〜１０ｎｇ／Ｎｍ³程
度のものである。このガスには、有機塩素化合物に対し
て、理論量以上の酸素と水蒸気が含まれている必要があ
るが、一般にごみ焼却炉等からの排ガスには酸素も水蒸
気も上記要求量をはるかに超えて含んでいるので、特に
酸素や水蒸気を添加あるいは濃度調整する必要はない。 【００２３】分解条件としては、反応温度は１２０〜３
５０℃程度、好ましくは１５０〜２５０℃程度、特に好
ましくは１７０〜１９０℃程度で、線速度（バグフィル
ター１ｍ²当たりのガスの供給速度）は０．１〜５ｍ／
ｍｉｎ程度が適当である。 【００２４】 【実施例】１．触媒の調製と設置 実施例 バナジウムを主成分とする触媒の調製 メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ₄ＶＯ₃）１．５ｋｇ
を８０℃に加温した１０重量％モノエタノールアミン水
溶液に溶解し、得られた溶液を粉末のチタニア１８．８
ｋｇに加えて良く混練した。次に、その混練物を１２０
℃，１２時間乾燥後、さらに空気中で５００℃，３時間
焼成した。これを粉砕し、平均粒径１００μｍの触媒を
得た。上記触媒の成分比（重量比）はＶ₂Ｏ₅：ＴｉＯ₂
＝６．０：９４．０であった。 【００２５】触媒燃焼機能を有する触媒 塩化ルテニウム３水和物（ＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏ）２５９
ｇを蒸留水に溶解し、得られた溶液を粉末のチタニア１
９．９ｋｇに加えて良く混練した。次に、その混練物を
１２０℃，１２時間乾燥後、さらに空気中で５００℃，
３時間焼成した。これを粉砕し、平均粒径６０μｍの触
媒を得た。上記触媒の成分比（重量比）はＲｕ：ＴｉＯ
₂＝０．５：９９．５であった。 【００２６】上記のバナジウム／チタニア触媒を水に添
加して１５０ｇ／ｌのスラリーとし、これに厚さ８ｍｍ
のポリイミドフェルト製のバグフィルターを浸してスラ
リーを含浸させた。スラリーを含浸したバグフィルター
は、スラリーが垂れないように乾燥させた。同じく触媒
燃焼機能を有するルテニウム／チタニア触媒を水に添加
して１５０ｇ／ｌのスラリーとし、これに厚さ２ｍｍの
ポリイミドフェルト製のバグフィルターを浸してスラリ
ーを含浸させた。スラリーを含浸したバグフィルター
は、スラリーが垂れないように乾燥させた。この２つの
バグフィルターを重ね、その端をボルトで固定し一体化
した。このようにして得られたバグフィルターには、フ
ィルター面積１ｍ²当たり５１０ｇの触媒（（バナジウ
ム／チタニア触媒４１０ｇ，Ｖ₂Ｏ₅：ＴｉＯ₂＝６．
０：９４．０）、（ルテニウム／チタニア触媒１００
ｇ，Ｒｕ：ＴｉＯ₂＝０．５：９９．５））が担持され
た。 【００２７】このフィルターをルテニウム／チタニア触
媒が排ガス入口側になるよう設置した。 【００２８】実施例 バナジウムを主成分とする触媒の調製 実施例と同じ方法で調製した。 【００２９】触媒燃焼機能を有する触媒の調製 硝酸亜鉛６水和物（Ｚｎ(ＮＯ₃)₂・６Ｈ₂Ｏ）３．７ｋ
ｇを蒸留水に溶解し、得られた溶液を粉末のチタニア１
９ｋｇに加えて良く混練した。次に、その混練物を１２
０℃，１２時間乾燥後、さらに空気中で５００℃，３時
間焼成した。これを粉砕し、平均粒径８０μｍの触媒を
得た。上記触媒の成分比（重量比）はＺｎＯ：ＴｉＯ₂
＝５．０：９５．０であった。 【００３０】上記のバナジウム／チタニア触媒を水に添
加して１５０ｇ／ｌのスラリーとし、これに厚さ８ｍｍ
のポリイミドフェルト製のバグフィルターを浸してスラ
リーを含浸させた。スラリーを含浸したバグフィルター
は、スラリーが垂れないように乾燥させた。同じく触媒
燃焼機能を有する亜鉛／チタニア触媒を水に添加して１
５０ｇ／ｌのスラリーとし、これに厚さ２ｍｍのポリイ
ミドフェルト製のバグフィルターを浸してスラリーを含
浸させた。スラリーを含浸したバグフィルターは、スラ
リーが垂れないように乾燥させた。この２つのバグフィ
ルターを重ね、その端をボルトで固定し一体化した。こ
のようにして得られたバグフィルターには、フィルター
面積１ｍ²当たり５０５ｇの触媒（（バナジウム／チタ
ニア触媒４００ｇ，Ｖ₂Ｏ₅：ＴｉＯ₂＝６．０：９４．
０）、（亜鉛／チタニア触媒１０５ｇ，ＺｎＯ：ＴｉＯ
₂＝５．０：９５．０））が担持された。 【００３１】このフィルターを亜鉛／チタニア触媒が排
ガス入口側になるよう設置した。 【００３２】比較例 実施例のバナジウムを主成分とする触媒と同じ方法で
調製した。触媒の成分比（重量比）はＶ₂Ｏ₅：ＴｉＯ₂
＝６．０：９４．０であった。 【００３３】この有機塩素化合物除去用のバナジウム／
チタニア触媒を水に添加して１５０ｇ／ｌのスラリーと
し、これに厚さ１０ｍｍのポリイミドフェルト製のバグ
フィルターを浸してスラリーを含浸させた。スラリーを
含浸したバグフィルターは、スラリーが垂れないように
乾燥させた。この手段により調製したバグフィルターに
は、フィルター面積１ｍ²当たり５１５ｇ（Ｖ₂Ｏ₅：Ｔ
ｉＯ₂＝６．０：９４．０）の触媒が担持された。 【００３４】２．反応条件及び実験結果 上記有機塩素化合物除去用バグフィルター（実施例、比
較例）をフィルター試験装置に設置し、その性能試験を
行った。反応温度はそれぞれ１７０℃，１９０℃，２１
０℃に設定、排ガスを線速度（ＬＶ）１．２ｍ／ｍｉｎ
になるようフィルターに流通、ダイオキシン（ＤＸＮ）
類濃度をフィルター入口と出口で測定し、毒性等価換算
濃度に換算、それらから除去率を求めた（結果−表
１）。 【００３５】なお、排ガスの性状は入口ＤＸＮ類濃度：
０．５〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³、煤塵量：５ｇ／Ｎｍ³
以下、ＳＯｘ濃度：３０ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度：１５
０ｐｐｍ以下、ＨＣｌ濃度：７０ｐｐｍ以下であった。
また、ＤＸＮ類除去率は下記の定義に従った。 ＤＸＮ類除去率（％）＝（（入口ＤＸＮ類濃度−出口Ｄ
ＸＮ類濃度）÷入口ＤＸＮ類濃度）×１００ 【００３６】 【表１】【００３７】 【発明の効果】本発明により、排ガス中に含まれるダイ
オキシン等の有機塩素化合物を広い温度範囲で長期間に
わたり効率よく除去できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 触媒を担持させたバグフィルターの部分断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 23/46 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｇ (72)発明者 鹿田 勉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA02 BA04 BA05 BA13 BB02 BB03 BB10 BC07 CA04 4D048 AA11 AB01 BA07X BA16X BA23X BA32X BA41X BB08 CC32 CC46 CD05 4G069 AA03 AA08 BA04B BC35B BC54B BC70B CA02 CA04 CA10 CA19 EA03Y EA13 EE09 FB14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 触媒燃焼機能を有する触媒とバナジウム
   を主成分とする触媒を担持し、該触媒燃焼機能を有する
   触媒がフィルターの入口側に、脱塩素機能を有する触媒
   が出口側に配置されていることを特徴とする、有機塩素
   化合物除去用バグフィルター