JP2004330001A - 窒素酸化物含有気体の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】設置場所の制約が少なく、常温にて、安全にで、高効率で、操作性が良く、しかも、安価な汚染大気中の窒素酸化物の処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】処理方法は、窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理して一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、その二酸化窒素及び被処理気体に最初から含んでいた二酸化窒素を窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。処理装置１０は、低温プラズマ発生可能な高圧放電室１、高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段８ａ、窒素含有還元剤を含む還元処理室２、高圧放電室で処理されたプラズマ処理気体を還元処理室へ移送する手段８ｂ、及び還元処理室からの処理済気体の排気手段８ｃを含む。
【選択図】 図３
【解決手段】処理方法は、窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理して一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、その二酸化窒素及び被処理気体に最初から含んでいた二酸化窒素を窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。処理装置１０は、低温プラズマ発生可能な高圧放電室１、高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段８ａ、窒素含有還元剤を含む還元処理室２、高圧放電室で処理されたプラズマ処理気体を還元処理室へ移送する手段８ｂ、及び還元処理室からの処理済気体の排気手段８ｃを含む。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素酸化物含有気体の処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素酸化物（ＮＯＸ）を含有する汚染大気の浄化方法として、汚染大気を土壌に通過させて浄化する土壌浄化方法が知られている。窒素酸化物は、例えば、自動車等から排出され、汚染大気の最大の要因となっている。前記の土壌浄化方法では、窒素酸化物の内、二酸化窒素（ＮＯ２）については、９９％以上の除去率を示すが、一酸化窒素（ＮＯ）については、難溶解性及び吸着性物質であるため、そのほとんどが除去されない。
【０００３】
土壌による浄化方法において、この点を改良した方法が、例えば、特開平７−２４３６６７号公報（特許文献１）及び特開平９−２３４３３２号公報（特許文献２）に開示されている。これらの方法においては、土壌を通過させる前に、オゾナイザーにより発生させたオゾンを汚染大気に添加して気相化学反応により一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、二酸化窒素の形態で土壌中を通過させる。しかしながら、前記特許文献１及び特許文献２に記載の土壌浄化方法では、オゾンを発生させるため、人体暴露の危険性もはらんでおり、また、操作性も悪く、ランニングコストも高価であるという欠点があった。
【０００４】
土壌による浄化方法を更に改良した方法が、例えば、特開２０００−３２１６３７号公報（特許文献３）に開示されている。この方法においては、低温プラズマ発生装置によって、一酸化窒素含有被処理気体をラジカルと接触させて、一酸化窒素を二酸化窒素に変換させた後、微生物と水分とを担持する担体と接触させて二酸化窒素を還元させる。しかしながら、前記特許文献３に記載の土壌浄化方法では、二酸化窒素を処理する最終工程において、大量の土壌を必要とするために、システムを設置することのできる場所に制約がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４３６６７号公報
【特許文献２】
特開平９−２３４３３２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３２１６３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、窒素酸化物含有気体の処理装置の設置場所の制約が少なく、常温にて、安全にて、高効率で、操作性が良く、しかも、安価な汚染大気中の窒素酸化物の処理方法及び処理装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、窒素酸化物を含有する被処理気体を低温プラズマで処理して前記被処理気体に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、変換された二酸化窒素及び前記被処理気体に含まれている二酸化窒素を窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩及び亜硝酸塩に変換することを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理方法によって解決することができる。
また、本発明は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
前記高圧放電室に、気体状窒素含有還元剤を供給する手段、及び
硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集手段を含む、前記高圧放電室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置にも関する。
更に、本発明は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
窒素含有還元剤を含む還元処理室、
前記高圧放電室で処理されたプラズマ処理気体を前記還元処理室へ移送する手段、及び
前記還元処理室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置にも関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明方法及び本発明装置で処理される被処理気体は、窒素酸化物を含有する気体である限り限定されないが、特には、低濃度の窒素酸化物を含有する気体を処理するのに適している。ここで「低濃度」とは、好ましくは１０ｐｐｍ以下、より好ましくは２ｐｐｍ以下である。このような低濃度の窒素酸化物を含有する気体の代表例は、汚染大気であり、特に、自動車の排気ガスを含む汚染大気である。
【０００９】
本発明においては、前記の被処理気体を低温プラズマで処理することにより、被処理気体に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に変換する。低温プラズマは、例えば、放電により発生させることができる。前記放電としては、例えば、マイクロ波放電、交流放電（例えば、パルス放電又はアナログ放電）、又は直流放電（例えば、火花放電、アーク放電、グロー放電、又はコロナ放電）を用いることができる。
【００１０】
これらの放電方法で用いる電極としては、例えば、平行円筒電極、同軸円筒電極、球ギャップ電極、平行板電極、又は特殊電極（例えば、刃形電極）を挙げることができる。例えば、平行板電極を用いる放電において電極間隙を１０ｍｍにすると、電極間に十数ｋＶ〜数十ｋＶの交流電圧を印加することによって電極間の気体をプラズマ化することができる。
【００１１】
本発明においては、低温プラズマ処理によって一酸化窒素から変換された二酸化窒素及び被処理気体に最初から含まれていた二酸化窒素を、窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。前記の窒素含有還元剤としては、例えば、アンモニア、又は１級〜３級アミンを用いることができ、アンモニアを用いるのが好ましい。これらの還元剤は、気体又は水溶液として用いることができる。
【００１２】
１級アミンとしては、例えば、モノ低級アルキルアミン（例えば、メチルアミン若しくはエチルアミン）、モノ芳香族アミン（例えば、アニリン）、尿素、又はヒドラジンを挙げることができ、２級アミンとしては、例えば、ジ低級アルキルアミン（例えば、ジメチルアミン、若しくはジエチルアミン）、３級アミンとしては、例えば、トリ低級アルキルアミン（例えば、トリメチルアミン、若しくはトリエチルアミン）を挙げることができる。
本発明において、前記の窒素含有還元剤としては、アンモニアを、それ単独で、あるいは１級〜３級アミンの１種又はそれ以上と組み合わせて用いることができる。また、１級〜３級アミンを用いる場合は、その１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１３】
本発明において用いる窒素含有還元剤が気体の場合には、一般に臭気を有しているので、使用される窒素含有還元剤の全量が、二酸化窒素から硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）への変換に消費され、処理済気体中に含まれていないのが好ましい。一方、プラズマ処理気体中に含まれている二酸化窒素の全量も硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換されるのが好ましい。本発明において用いる窒素含有還元剤が液体（例えば、水溶液）の場合には、その還元剤液体から蒸気が蒸散しない条件下で実施するのが好ましい。
【００１４】
従って、本発明における気体状窒素含有還元剤の使用量は、プラズマ処理気体中に含まれている二酸化窒素に対して等量とするのが好ましい。しかしながら、道路などから連続的に供給される汚染大気などの被処理気体中に含有されて窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の濃度は、時間によって変化するのが一般的である。そこで、本発明においては、それぞれの処理工程の前後に適当な濃度測定手段を設けて、窒素含有還元剤の供給量を制御するのが好ましい。濃度測定手段としては、例えば、被処理気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、及び／又は二酸化窒素の濃度センサ、プラズマ処理気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、及び／又は二酸化窒素の濃度センサ、あるいは処理済気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、二酸化窒素の濃度センサ、及び／又は窒素含有還元剤の濃度センサなどを挙げることができる。これらを適宜組み合わせて、低温プラズマ処理における被処理気体の通気量及び／又は印加電圧を制御し、あるいは前記の窒素含有還元剤供給量を制御することができる。
【００１５】
本発明方法は、
（１）窒素含有還元剤の存在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理する方法（以下、「同時還元法」と称することがある）か、
（２）窒素含有還元剤の不在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理し、続いて、二酸化窒素を含有するプラズマ処理気体を窒素含有還元剤と接触させる方法（以下、「酸化後還元法」と称することがある）か、あるいは、
（３）窒素含有還元剤の存在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理し、更に続いて、未変換二酸化窒素を含有するプラズマ処理気体を窒素含有還元剤と接触させる方法（以下、「二段階還元法」と称することがある）
によって実施することができる。
【００１６】
前記の同時還元法（１）及び二段階還元法（３）において、還元剤の存在下で被処理気体を低温プラズマで処理する場合は、低温プラズマを発生する電極群に、被処理気体と気体状還元剤とを別々に供給するか、あるいは被処理気体と気体状還元剤との混合気体として供給して実施することができる。
【００１７】
前記の酸化後還元法（２）及び二段階還元法（３）において、プラズマ処理気体を還元剤と接触させる場合は、気体状又は液体状の還元剤を用いることができる。気体状還元剤を用いる場合は、低温プラズマ処理を実施した場所と同じ場所又は異なる場所で、還元剤との接触処理を実施することができる。液体状還元剤を用いる場合は、低温プラズマ処理を実施した場所とは異なる場所で、還元剤との接触処理を実施するのが好ましい。
【００１８】
前記の同時還元法（１）においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素の合計量）と実質的に等量の気体状還元剤の全量を一度に供給し、一酸化窒素の実質的に全量から変換される二酸化窒素及び被処理気体中に最初から含まれていた二酸化窒素を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。
【００１９】
前記の酸化後還元法（２）において気体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と実質的に等量の還元剤の全量を一度に供給し、二酸化窒素を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。前記の酸化後還元法（２）において液体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素に対して充分な過剰量の還元剤を含む水溶液を用いることができる。
【００２０】
更に、前記の二段階還元法（３）において低温プラズマ処理は、気体状還元剤を用いて実施する。この低温プラズマ処理は、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の等量よりも少量の気体状還元剤を供給して実施し、二酸化窒素の一部を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。続いて、プラズマ処理気体に含まれている未変換二酸化窒素の全てを、気体状又は液体状の還元剤によって硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。ここで、気体状還元剤を用いる場合には、低温プラズマ処理の際に用いた気体状還元剤との合計量が、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の等量となるように調整する。また、液体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素に対して充分な過剰量の還元剤を含む水溶液を用いることができる。
【００２１】
前記同時還元法（１）、前記酸化後還元法（２）、又は前記二段階還元法（３）において気体状還元剤（例えば、アンモニアガス）と接触させることによって得られる還元処理気体には、二酸化窒素から変換される硝酸塩（例えば、硝酸アンモニウム）と微量の亜硝酸塩（例えば、亜硝酸アンモニウム）とが、気体中に粒子状に分散された状態で含まれているので、この還元処理気体を、例えば、集塵フィルターなどに通過させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）の粒子を分離・回収することにより、清浄化された処理済気体を得ることができる。
【００２２】
一方、前記酸化後還元法（２）、又は前記二段階還元法（３）において、プラズマ処理気体を液体状還元剤と接触させる場合は、例えば、還元剤水溶液（例えば、アンモニア水）をミスト状又は液滴状でプラズマ処理気体に噴霧したり、還元剤水溶液を収容した容器にプラズマ処理気体をバブリングさせることもできる。液体状還元剤と接触させた場合は、硝酸塩（例えば、硝酸アンモニウム）及び微量の亜硝酸塩（例えば、亜硝酸アンモニウム）は、液体状還元剤に溶解されて分離・回収されるので、特に集塵フィルターなどを通過させる必要はない。容器内に収容された液体状窒素含有還元剤中にプラズマ処理気体をバブリングさせる場合には、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と窒素含有還元剤との反応によって、窒素含有還元剤が消費されるので、前記の容器内に窒素含有還元剤を補充するのが好ましい。
【００２３】
次に、本発明装置の代表的態様を、添付図面に沿って説明する。
図１は、前記の同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
図１に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１を備えている。更に、その高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。また、前記の高圧放電室１には、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に気体状還元剤を移送し、前記高圧放電室１の内部に気体状還元剤を導入することができる。
【００２４】
更に、前記高圧放電室１の下流には硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集部３が設けられており、前記高圧放電室１と前記捕集部３との間には、前記高圧放電室１から前記捕集部３へ還元処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。なお、本明細書において「下流」及び「上流」とは、被処理気体流の流れ方向に関して下流及び上流を意味する。更に、前記捕集部３の下流には、必要により、移送管８ｃを介して、強制送気用ファン６を設けることができる。また、この強制送気用ファン６の下流には、移送管８ｄを介して、処理済気体排気口５が設けられている。なお、強制送気用ファン６に代えて、あるいは強制送気用ファン６に加えて、移送管８ａ及び／又は移送管８ｂ内に強制送気用ファンを設けることもできる。
【００２５】
図１に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。また、前記被処理気体の導入前、導入と同時、あるいは導入後に、気体状還元剤を矢印Ａの方向へ移送して移送管４から供給する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換され、その変換と同時に気体状還元剤と接触するので、二酸化窒素は硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換される。
【００２６】
こうして得られた還元処理気体は、前記移送管８ｂを経て前記捕集部３へ移送され、その捕集部３を通過する際に、還元処理気体内に分散されている硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）微粒子状が捕獲される。こうして清浄化された処理済気体は、強制送気用ファン６によって移送管８ｄを経由して処理済気体排気口５から排気される。この気体処理装置１０によって、被処理気体をバッチ的又は好ましくは連続的に処理することができる。特に連続処理においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の量が変化するので、前記移送管８ａ、前記移送管８ｂ、前記移送管８ｃ、及び／又は処理済気体排気口５に、各種の濃度センサを設けて、気体状還元剤の供給量を調整するのが好ましい。
【００２７】
図２は、前記の同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図２に示す気体処理装置１０は、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａの通路に連結して、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられている。従って、前記高圧放電室１には、気体状還元剤の供給手段が設けられていない。なお、前記高圧放電室１の下流は、図１に示す態様の気体処理装置１０と同じ構造であることができるので、図２では省略してある。
【００２８】
図２に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、前記移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する際に、移送管４から矢印Ａの方向へ気体状還元剤が供給されるので、被処理気体が気体状還元剤との混合ガスとなって前記高圧放電室１の内部に導入される。続いて、図１に示した気体処理装置１０と同様の操作によって、被処理気体を処理することができる。
【００２９】
次に、図３は、酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。図３に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２と、更にその下流に配置されている捕集部３とを含む。その高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００３０】
また、前記の還元処理室２には、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に気体状還元剤を移送し、前記還元処理室２の内部に気体状還元剤を導入することができる。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。この還元処理室２においては、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と気体状還元剤との接触を向上させる目的で、攪拌装置を設けることができる。
【００３１】
更に、前記還元処理室２の下流には捕集部３が設けられており、前記還元処理室２と前記捕集部３との間には、前記還元処理室２から前記捕集部３へ還元処理気体を移送する移送管８ｃが設けられている。
更にまた、前記捕集部３の下流には、必要により、移送管８ｄを介して、強制送気用ファン６を設けることができる。また、この強制送気用ファン６の下流には、移送管８ｅを介して、処理済気体排気口５が設けられている。なお、強制送気用ファン６に代えて、あるいは強制送気用ファン６に加えて、移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃ内に強制送気用ファンを設けることもできる。
【００３２】
図３に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。前記還元処理室２において、移送管８ｂからのプラズマ処理気体と、移送管４からの気体状還元剤とが接触するので、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換される。
【００３３】
こうして得られた還元処理気体は、前記移送管８ｃを経て前記捕集部３へ移送され、その捕集部３を通過する際に、還元処理気体内に分散されている硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）微粒子状が捕獲される。こうして清浄化された処理済気体は、強制送気用ファン６によって移送管８ｄ，８ｅを経由して処理済気体排気口５から排気される。この気体処理装置１０によって、被処理気体をバッチ的又は好ましくは連続的に処理することができる。特に連続処理においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の量が変化するので、前記移送管８ａ、前記移送管８ｂ、前記移送管８ｃ、前記移送管８ｄ、及び／又は処理済気体排気口５に、各種の濃度センサを設けて、気体状還元剤の供給量を調整するのが好ましい。
【００３４】
図４は、前記酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図４に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２とを含む。前記の高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００３５】
また、前記の還元処理室２の内部には、液体状の窒素含有還元剤２１を収容する還元液槽２２が備えてあり、その還元液槽２２の底部には、多数の気体放出口２３ａを有する気体放出管２３が設けてある。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられており、その移送管８ｂは、前記の気体放出管２３と連絡している。前記の還元処理室２の下流には、送気管８ｃを介して処理済気体排気口５が設けられている。
【００３６】
図４に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。
【００３７】
前記移送管８ｂは、前記還元処理室２の内部に備えた還元液槽２２の底部に設けた気体放出管２３と連絡しているので、プラズマ処理気体は、気体放出管２３の気体放出口２３ａから放出され、液体状窒素含有還元剤２１と接触しながら上昇する。その上昇の際に、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換され、それ同時に、液体状窒素含有還元剤２１の中に溶解される。こうして浄化された処理済気体は、前記移送管８ｃを経て処理済気体排気口５から排気される。
【００３８】
なお、図４に示す気体処理装置１０においても、必要により、強制送気用ファン（図示せず）を移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃに設けることができ、更に、前記還元液槽２２には、液体状窒素含有還元剤の供給手段（図示せず）や、廃液手段（図示せず）を設けることができる。
【００３９】
図５は、前記酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の更に別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図５に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２とを含む。前記の高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００４０】
また、前記の還元処理室２には、液体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に液体状還元剤を移送することができる。この移送管４は、前記の還元処理室２の壁面（例えば、天井部、側面、あるいは底面）に設けた噴霧管３１と連結しており、その噴霧管３１が備える多数の噴霧口３１ａを介して、前記還元処理室２の内部に液体状還元剤を導入することができる。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。前記の還元処理室２の下流には、送気管８ｃを介して処理済気体排気口５が設けられている。
【００４１】
図５に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。
【００４２】
前記還元処理室２の内部においては、液体状窒素含有還元剤２１が、噴霧管３１の噴霧口３１ａから噴霧されている。この還元処理室２の内部にプラズマ処理気体が供給されるので、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が液体状窒素含有還元剤２１と接触して硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換され、それ同時に、液体状窒素含有還元剤２１の中に溶解され、前記還元処理室２の底部に設けた廃液槽３２に落下する。一方、浄化された処理済気体は、前記移送管８ｃを経て処理済気体排気口５から排気される。
【００４３】
なお、図５に示す気体処理装置１０においても、必要により、強制送気用ファン（図示せず）を移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃに設けることができ、更に、前記廃液槽３２には、廃液手段（図示せず）を設けることができる。また、図３〜図５に示す還元処理室２を、それぞれ単独で用いるだけでなく、それらの２種又は３種を組み合わせて用いることもできる。
【００４４】
前記二段階還元法（３）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置は、図３〜図５のいずれかに示す処理装置において、その高圧放電室１を、図１又は図２に示す高圧放電室１と置き換えることによって、簡単に製造することができる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
本実施例では、前記の酸化後還元法（２）により、図３に示す処理装置と同様の構造を有する装置を用いて、窒素酸化物含有被処理気体の処理を実施した。被処理気体としては、ディーゼルエンジンを搭載する自動車の排気ガスを、窒素酸化物濃度が約２ｐｐｍになるように空気で希釈して用いた。また、気体状の窒素含有還元剤としては、空気で希釈した２ｐｐｍアンモニアガスを用いた。更に、図３に示す処理装置において、移送管８ａと移送管８ｅのそれぞれに、ＮＯＸ濃度センサ、ＮＯ濃度センサ、及びＮＯ２濃度センサを設けた。また、アンモニアガスの供給量は、移送管８ｅに設けたアンモニアガス濃度センサによって制御した。
前記の被処理気体を２２時間に亘って連続処理し、１時間ごとに、移送管８ａと移送管８ｅのそれぞれにおけるＮＯＸ濃度、ＮＯ濃度、及びＮＯ２濃度を測定して記録した。得られた結果を、ＮＯＸ除去率と併せて、図６に示す。
本発明によれば、被処理気体に含有されている窒素酸化物を８０％以上の除去率で処理することができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、気体処理装置を設置する場所の制限が少なくなり、安全で、高効率で、操作性が良く、しかも、汚染大気中の低濃度の窒素酸化物の安価な処理手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明による同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の更に別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明によって、窒素酸化物含有気体を連続処理した場合の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・高圧放電室；２・・・還元処理室；３・・・捕集部；
４・・・移送管；
５・・・処理済気体排気口；６・・・強制送気用ファン；
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ・・・送気管；１０・・・気体処理装置；
２１・・・液体状窒素含有還元剤；２２・・・還元液槽；
２３・・・気体放出管；２３ａ・・・気体放出口；２４・・・気泡
３１・・・噴霧管；３１ａ・・・噴霧口；３２・・・廃液槽；
Ｇ・・・被処理気体；Ｃ・・・処理済気体；Ａ・・・気体状窒素含有還元剤。
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素酸化物含有気体の処理方法及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素酸化物（ＮＯＸ）を含有する汚染大気の浄化方法として、汚染大気を土壌に通過させて浄化する土壌浄化方法が知られている。窒素酸化物は、例えば、自動車等から排出され、汚染大気の最大の要因となっている。前記の土壌浄化方法では、窒素酸化物の内、二酸化窒素（ＮＯ２）については、９９％以上の除去率を示すが、一酸化窒素（ＮＯ）については、難溶解性及び吸着性物質であるため、そのほとんどが除去されない。
【０００３】
土壌による浄化方法において、この点を改良した方法が、例えば、特開平７−２４３６６７号公報（特許文献１）及び特開平９−２３４３３２号公報（特許文献２）に開示されている。これらの方法においては、土壌を通過させる前に、オゾナイザーにより発生させたオゾンを汚染大気に添加して気相化学反応により一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、二酸化窒素の形態で土壌中を通過させる。しかしながら、前記特許文献１及び特許文献２に記載の土壌浄化方法では、オゾンを発生させるため、人体暴露の危険性もはらんでおり、また、操作性も悪く、ランニングコストも高価であるという欠点があった。
【０００４】
土壌による浄化方法を更に改良した方法が、例えば、特開２０００−３２１６３７号公報（特許文献３）に開示されている。この方法においては、低温プラズマ発生装置によって、一酸化窒素含有被処理気体をラジカルと接触させて、一酸化窒素を二酸化窒素に変換させた後、微生物と水分とを担持する担体と接触させて二酸化窒素を還元させる。しかしながら、前記特許文献３に記載の土壌浄化方法では、二酸化窒素を処理する最終工程において、大量の土壌を必要とするために、システムを設置することのできる場所に制約がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２４３６６７号公報
【特許文献２】
特開平９−２３４３３２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３２１６３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、窒素酸化物含有気体の処理装置の設置場所の制約が少なく、常温にて、安全にて、高効率で、操作性が良く、しかも、安価な汚染大気中の窒素酸化物の処理方法及び処理装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、窒素酸化物を含有する被処理気体を低温プラズマで処理して前記被処理気体に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、変換された二酸化窒素及び前記被処理気体に含まれている二酸化窒素を窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩及び亜硝酸塩に変換することを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理方法によって解決することができる。
また、本発明は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
前記高圧放電室に、気体状窒素含有還元剤を供給する手段、及び
硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集手段を含む、前記高圧放電室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置にも関する。
更に、本発明は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
窒素含有還元剤を含む還元処理室、
前記高圧放電室で処理されたプラズマ処理気体を前記還元処理室へ移送する手段、及び
前記還元処理室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置にも関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明方法及び本発明装置で処理される被処理気体は、窒素酸化物を含有する気体である限り限定されないが、特には、低濃度の窒素酸化物を含有する気体を処理するのに適している。ここで「低濃度」とは、好ましくは１０ｐｐｍ以下、より好ましくは２ｐｐｍ以下である。このような低濃度の窒素酸化物を含有する気体の代表例は、汚染大気であり、特に、自動車の排気ガスを含む汚染大気である。
【０００９】
本発明においては、前記の被処理気体を低温プラズマで処理することにより、被処理気体に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に変換する。低温プラズマは、例えば、放電により発生させることができる。前記放電としては、例えば、マイクロ波放電、交流放電（例えば、パルス放電又はアナログ放電）、又は直流放電（例えば、火花放電、アーク放電、グロー放電、又はコロナ放電）を用いることができる。
【００１０】
これらの放電方法で用いる電極としては、例えば、平行円筒電極、同軸円筒電極、球ギャップ電極、平行板電極、又は特殊電極（例えば、刃形電極）を挙げることができる。例えば、平行板電極を用いる放電において電極間隙を１０ｍｍにすると、電極間に十数ｋＶ〜数十ｋＶの交流電圧を印加することによって電極間の気体をプラズマ化することができる。
【００１１】
本発明においては、低温プラズマ処理によって一酸化窒素から変換された二酸化窒素及び被処理気体に最初から含まれていた二酸化窒素を、窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。前記の窒素含有還元剤としては、例えば、アンモニア、又は１級〜３級アミンを用いることができ、アンモニアを用いるのが好ましい。これらの還元剤は、気体又は水溶液として用いることができる。
【００１２】
１級アミンとしては、例えば、モノ低級アルキルアミン（例えば、メチルアミン若しくはエチルアミン）、モノ芳香族アミン（例えば、アニリン）、尿素、又はヒドラジンを挙げることができ、２級アミンとしては、例えば、ジ低級アルキルアミン（例えば、ジメチルアミン、若しくはジエチルアミン）、３級アミンとしては、例えば、トリ低級アルキルアミン（例えば、トリメチルアミン、若しくはトリエチルアミン）を挙げることができる。
本発明において、前記の窒素含有還元剤としては、アンモニアを、それ単独で、あるいは１級〜３級アミンの１種又はそれ以上と組み合わせて用いることができる。また、１級〜３級アミンを用いる場合は、その１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１３】
本発明において用いる窒素含有還元剤が気体の場合には、一般に臭気を有しているので、使用される窒素含有還元剤の全量が、二酸化窒素から硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）への変換に消費され、処理済気体中に含まれていないのが好ましい。一方、プラズマ処理気体中に含まれている二酸化窒素の全量も硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換されるのが好ましい。本発明において用いる窒素含有還元剤が液体（例えば、水溶液）の場合には、その還元剤液体から蒸気が蒸散しない条件下で実施するのが好ましい。
【００１４】
従って、本発明における気体状窒素含有還元剤の使用量は、プラズマ処理気体中に含まれている二酸化窒素に対して等量とするのが好ましい。しかしながら、道路などから連続的に供給される汚染大気などの被処理気体中に含有されて窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の濃度は、時間によって変化するのが一般的である。そこで、本発明においては、それぞれの処理工程の前後に適当な濃度測定手段を設けて、窒素含有還元剤の供給量を制御するのが好ましい。濃度測定手段としては、例えば、被処理気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、及び／又は二酸化窒素の濃度センサ、プラズマ処理気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、及び／又は二酸化窒素の濃度センサ、あるいは処理済気体中の窒素酸化物の濃度センサ、一酸化窒素の濃度センサ、二酸化窒素の濃度センサ、及び／又は窒素含有還元剤の濃度センサなどを挙げることができる。これらを適宜組み合わせて、低温プラズマ処理における被処理気体の通気量及び／又は印加電圧を制御し、あるいは前記の窒素含有還元剤供給量を制御することができる。
【００１５】
本発明方法は、
（１）窒素含有還元剤の存在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理する方法（以下、「同時還元法」と称することがある）か、
（２）窒素含有還元剤の不在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理し、続いて、二酸化窒素を含有するプラズマ処理気体を窒素含有還元剤と接触させる方法（以下、「酸化後還元法」と称することがある）か、あるいは、
（３）窒素含有還元剤の存在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理し、更に続いて、未変換二酸化窒素を含有するプラズマ処理気体を窒素含有還元剤と接触させる方法（以下、「二段階還元法」と称することがある）
によって実施することができる。
【００１６】
前記の同時還元法（１）及び二段階還元法（３）において、還元剤の存在下で被処理気体を低温プラズマで処理する場合は、低温プラズマを発生する電極群に、被処理気体と気体状還元剤とを別々に供給するか、あるいは被処理気体と気体状還元剤との混合気体として供給して実施することができる。
【００１７】
前記の酸化後還元法（２）及び二段階還元法（３）において、プラズマ処理気体を還元剤と接触させる場合は、気体状又は液体状の還元剤を用いることができる。気体状還元剤を用いる場合は、低温プラズマ処理を実施した場所と同じ場所又は異なる場所で、還元剤との接触処理を実施することができる。液体状還元剤を用いる場合は、低温プラズマ処理を実施した場所とは異なる場所で、還元剤との接触処理を実施するのが好ましい。
【００１８】
前記の同時還元法（１）においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素の合計量）と実質的に等量の気体状還元剤の全量を一度に供給し、一酸化窒素の実質的に全量から変換される二酸化窒素及び被処理気体中に最初から含まれていた二酸化窒素を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。
【００１９】
前記の酸化後還元法（２）において気体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と実質的に等量の還元剤の全量を一度に供給し、二酸化窒素を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。前記の酸化後還元法（２）において液体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素に対して充分な過剰量の還元剤を含む水溶液を用いることができる。
【００２０】
更に、前記の二段階還元法（３）において低温プラズマ処理は、気体状還元剤を用いて実施する。この低温プラズマ処理は、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の等量よりも少量の気体状還元剤を供給して実施し、二酸化窒素の一部を硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。続いて、プラズマ処理気体に含まれている未変換二酸化窒素の全てを、気体状又は液体状の還元剤によって硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換する。ここで、気体状還元剤を用いる場合には、低温プラズマ処理の際に用いた気体状還元剤との合計量が、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の等量となるように調整する。また、液体状還元剤を用いる場合は、プラズマ処理気体中の二酸化窒素に対して充分な過剰量の還元剤を含む水溶液を用いることができる。
【００２１】
前記同時還元法（１）、前記酸化後還元法（２）、又は前記二段階還元法（３）において気体状還元剤（例えば、アンモニアガス）と接触させることによって得られる還元処理気体には、二酸化窒素から変換される硝酸塩（例えば、硝酸アンモニウム）と微量の亜硝酸塩（例えば、亜硝酸アンモニウム）とが、気体中に粒子状に分散された状態で含まれているので、この還元処理気体を、例えば、集塵フィルターなどに通過させて硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）の粒子を分離・回収することにより、清浄化された処理済気体を得ることができる。
【００２２】
一方、前記酸化後還元法（２）、又は前記二段階還元法（３）において、プラズマ処理気体を液体状還元剤と接触させる場合は、例えば、還元剤水溶液（例えば、アンモニア水）をミスト状又は液滴状でプラズマ処理気体に噴霧したり、還元剤水溶液を収容した容器にプラズマ処理気体をバブリングさせることもできる。液体状還元剤と接触させた場合は、硝酸塩（例えば、硝酸アンモニウム）及び微量の亜硝酸塩（例えば、亜硝酸アンモニウム）は、液体状還元剤に溶解されて分離・回収されるので、特に集塵フィルターなどを通過させる必要はない。容器内に収容された液体状窒素含有還元剤中にプラズマ処理気体をバブリングさせる場合には、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と窒素含有還元剤との反応によって、窒素含有還元剤が消費されるので、前記の容器内に窒素含有還元剤を補充するのが好ましい。
【００２３】
次に、本発明装置の代表的態様を、添付図面に沿って説明する。
図１は、前記の同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
図１に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１を備えている。更に、その高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。また、前記の高圧放電室１には、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に気体状還元剤を移送し、前記高圧放電室１の内部に気体状還元剤を導入することができる。
【００２４】
更に、前記高圧放電室１の下流には硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集部３が設けられており、前記高圧放電室１と前記捕集部３との間には、前記高圧放電室１から前記捕集部３へ還元処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。なお、本明細書において「下流」及び「上流」とは、被処理気体流の流れ方向に関して下流及び上流を意味する。更に、前記捕集部３の下流には、必要により、移送管８ｃを介して、強制送気用ファン６を設けることができる。また、この強制送気用ファン６の下流には、移送管８ｄを介して、処理済気体排気口５が設けられている。なお、強制送気用ファン６に代えて、あるいは強制送気用ファン６に加えて、移送管８ａ及び／又は移送管８ｂ内に強制送気用ファンを設けることもできる。
【００２５】
図１に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。また、前記被処理気体の導入前、導入と同時、あるいは導入後に、気体状還元剤を矢印Ａの方向へ移送して移送管４から供給する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換され、その変換と同時に気体状還元剤と接触するので、二酸化窒素は硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換される。
【００２６】
こうして得られた還元処理気体は、前記移送管８ｂを経て前記捕集部３へ移送され、その捕集部３を通過する際に、還元処理気体内に分散されている硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）微粒子状が捕獲される。こうして清浄化された処理済気体は、強制送気用ファン６によって移送管８ｄを経由して処理済気体排気口５から排気される。この気体処理装置１０によって、被処理気体をバッチ的又は好ましくは連続的に処理することができる。特に連続処理においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の量が変化するので、前記移送管８ａ、前記移送管８ｂ、前記移送管８ｃ、及び／又は処理済気体排気口５に、各種の濃度センサを設けて、気体状還元剤の供給量を調整するのが好ましい。
【００２７】
図２は、前記の同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図２に示す気体処理装置１０は、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａの通路に連結して、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられている。従って、前記高圧放電室１には、気体状還元剤の供給手段が設けられていない。なお、前記高圧放電室１の下流は、図１に示す態様の気体処理装置１０と同じ構造であることができるので、図２では省略してある。
【００２８】
図２に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、前記移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する際に、移送管４から矢印Ａの方向へ気体状還元剤が供給されるので、被処理気体が気体状還元剤との混合ガスとなって前記高圧放電室１の内部に導入される。続いて、図１に示した気体処理装置１０と同様の操作によって、被処理気体を処理することができる。
【００２９】
次に、図３は、酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。図３に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２と、更にその下流に配置されている捕集部３とを含む。その高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００３０】
また、前記の還元処理室２には、気体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に気体状還元剤を移送し、前記還元処理室２の内部に気体状還元剤を導入することができる。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。この還元処理室２においては、プラズマ処理気体中の二酸化窒素と気体状還元剤との接触を向上させる目的で、攪拌装置を設けることができる。
【００３１】
更に、前記還元処理室２の下流には捕集部３が設けられており、前記還元処理室２と前記捕集部３との間には、前記還元処理室２から前記捕集部３へ還元処理気体を移送する移送管８ｃが設けられている。
更にまた、前記捕集部３の下流には、必要により、移送管８ｄを介して、強制送気用ファン６を設けることができる。また、この強制送気用ファン６の下流には、移送管８ｅを介して、処理済気体排気口５が設けられている。なお、強制送気用ファン６に代えて、あるいは強制送気用ファン６に加えて、移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃ内に強制送気用ファンを設けることもできる。
【００３２】
図３に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。前記還元処理室２において、移送管８ｂからのプラズマ処理気体と、移送管４からの気体状還元剤とが接触するので、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換される。
【００３３】
こうして得られた還元処理気体は、前記移送管８ｃを経て前記捕集部３へ移送され、その捕集部３を通過する際に、還元処理気体内に分散されている硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）微粒子状が捕獲される。こうして清浄化された処理済気体は、強制送気用ファン６によって移送管８ｄ，８ｅを経由して処理済気体排気口５から排気される。この気体処理装置１０によって、被処理気体をバッチ的又は好ましくは連続的に処理することができる。特に連続処理においては、被処理気体中の窒素酸化物（特には、一酸化窒素及び二酸化窒素）の量が変化するので、前記移送管８ａ、前記移送管８ｂ、前記移送管８ｃ、前記移送管８ｄ、及び／又は処理済気体排気口５に、各種の濃度センサを設けて、気体状還元剤の供給量を調整するのが好ましい。
【００３４】
図４は、前記酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図４に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２とを含む。前記の高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００３５】
また、前記の還元処理室２の内部には、液体状の窒素含有還元剤２１を収容する還元液槽２２が備えてあり、その還元液槽２２の底部には、多数の気体放出口２３ａを有する気体放出管２３が設けてある。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられており、その移送管８ｂは、前記の気体放出管２３と連絡している。前記の還元処理室２の下流には、送気管８ｃを介して処理済気体排気口５が設けられている。
【００３６】
図４に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。
【００３７】
前記移送管８ｂは、前記還元処理室２の内部に備えた還元液槽２２の底部に設けた気体放出管２３と連絡しているので、プラズマ処理気体は、気体放出管２３の気体放出口２３ａから放出され、液体状窒素含有還元剤２１と接触しながら上昇する。その上昇の際に、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換され、それ同時に、液体状窒素含有還元剤２１の中に溶解される。こうして浄化された処理済気体は、前記移送管８ｃを経て処理済気体排気口５から排気される。
【００３８】
なお、図４に示す気体処理装置１０においても、必要により、強制送気用ファン（図示せず）を移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃに設けることができ、更に、前記還元液槽２２には、液体状窒素含有還元剤の供給手段（図示せず）や、廃液手段（図示せず）を設けることができる。
【００３９】
図５は、前記酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の更に別の態様を模式的に示す説明図である。すなわち、図５に示す気体処理装置１０は、低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室１と、その下流に設けられた還元処理室２とを含む。前記の高圧放電室１には、窒素酸化物含有被処理気体を供給することのできる供給手段としての移送管８ａが設けられており、矢印Ｇの方向に被処理気体を移送し、前記高圧放電室１の内部に被処理気体を導入することができる。移送管８ａの先端には、被処理気体を連続的又は断続的に取入れることのできる被処理気体取入手段（図示せず）が設けられている。
【００４０】
また、前記の還元処理室２には、液体状の窒素含有還元剤を供給することのできる供給手段としての移送管４が設けられており、矢印Ａの方向に液体状還元剤を移送することができる。この移送管４は、前記の還元処理室２の壁面（例えば、天井部、側面、あるいは底面）に設けた噴霧管３１と連結しており、その噴霧管３１が備える多数の噴霧口３１ａを介して、前記還元処理室２の内部に液体状還元剤を導入することができる。なお、前記高圧放電室１と前記還元処理室２との間には、前記高圧放電室１から前記還元処理室２へプラズマ処理気体を移送する移送管８ｂが設けられている。前記の還元処理室２の下流には、送気管８ｃを介して処理済気体排気口５が設けられている。
【００４１】
図５に示す気体処理装置１０によって、窒素酸化物含有被処理気体を処理する場合には、移送管８ａから被処理気体を矢印Ｇの方向へ移送して前記高圧放電室１の内部に導入する。続いて、前記高圧放電室１の内部において低温プラズマを発生させると、被処理気体中の一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。こうして得られたプラズマ処理気体を移送管８ｂから前記還元処理室２へ移送する。
【００４２】
前記還元処理室２の内部においては、液体状窒素含有還元剤２１が、噴霧管３１の噴霧口３１ａから噴霧されている。この還元処理室２の内部にプラズマ処理気体が供給されるので、プラズマ処理気体中の二酸化窒素が液体状窒素含有還元剤２１と接触して硝酸塩（及び微量の亜硝酸塩）に変換され、それ同時に、液体状窒素含有還元剤２１の中に溶解され、前記還元処理室２の底部に設けた廃液槽３２に落下する。一方、浄化された処理済気体は、前記移送管８ｃを経て処理済気体排気口５から排気される。
【００４３】
なお、図５に示す気体処理装置１０においても、必要により、強制送気用ファン（図示せず）を移送管８ａ、移送管８ｂ、及び／又は移送管８ｃに設けることができ、更に、前記廃液槽３２には、廃液手段（図示せず）を設けることができる。また、図３〜図５に示す還元処理室２を、それぞれ単独で用いるだけでなく、それらの２種又は３種を組み合わせて用いることもできる。
【００４４】
前記二段階還元法（３）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置は、図３〜図５のいずれかに示す処理装置において、その高圧放電室１を、図１又は図２に示す高圧放電室１と置き換えることによって、簡単に製造することができる。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
本実施例では、前記の酸化後還元法（２）により、図３に示す処理装置と同様の構造を有する装置を用いて、窒素酸化物含有被処理気体の処理を実施した。被処理気体としては、ディーゼルエンジンを搭載する自動車の排気ガスを、窒素酸化物濃度が約２ｐｐｍになるように空気で希釈して用いた。また、気体状の窒素含有還元剤としては、空気で希釈した２ｐｐｍアンモニアガスを用いた。更に、図３に示す処理装置において、移送管８ａと移送管８ｅのそれぞれに、ＮＯＸ濃度センサ、ＮＯ濃度センサ、及びＮＯ２濃度センサを設けた。また、アンモニアガスの供給量は、移送管８ｅに設けたアンモニアガス濃度センサによって制御した。
前記の被処理気体を２２時間に亘って連続処理し、１時間ごとに、移送管８ａと移送管８ｅのそれぞれにおけるＮＯＸ濃度、ＮＯ濃度、及びＮＯ２濃度を測定して記録した。得られた結果を、ＮＯＸ除去率と併せて、図６に示す。
本発明によれば、被処理気体に含有されている窒素酸化物を８０％以上の除去率で処理することができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、気体処理装置を設置する場所の制限が少なくなり、安全で、高効率で、操作性が良く、しかも、汚染大気中の低濃度の窒素酸化物の安価な処理手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明による同時還元法（１）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の一態様を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図５】本発明による酸化後還元法（２）の実施に適した本発明による窒素酸化物含有気体処理装置の更に別の一態様を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明によって、窒素酸化物含有気体を連続処理した場合の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・高圧放電室；２・・・還元処理室；３・・・捕集部；
４・・・移送管；
５・・・処理済気体排気口；６・・・強制送気用ファン；
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ・・・送気管；１０・・・気体処理装置；
２１・・・液体状窒素含有還元剤；２２・・・還元液槽；
２３・・・気体放出管；２３ａ・・・気体放出口；２４・・・気泡
３１・・・噴霧管；３１ａ・・・噴霧口；３２・・・廃液槽；
Ｇ・・・被処理気体；Ｃ・・・処理済気体；Ａ・・・気体状窒素含有還元剤。
Claims (9)
- 窒素酸化物を含有する被処理気体を低温プラズマで処理して前記被処理気体に含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に変換し、変換された二酸化窒素及び前記被処理気体に含まれている二酸化窒素を窒素含有還元剤と接触させて硝酸塩及び亜硝酸塩に変換することを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理方法。
- 窒素含有還元剤の存在下で窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理する、請求項１に記載の方法。
- 窒素酸化物含有被処理気体を低温プラズマで処理し、続いて、二酸化窒素を含有するプラズマ処理気体を窒素含有還元剤と接触させる、請求項１に記載の方法。
- 前記の窒素含有還元剤として、アンモニア、又は１級〜３級アミンを用いる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
前記高圧放電室に、気体状窒素含有還元剤を供給する手段、及び
硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集手段を含む、前記高圧放電室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置。 - 低温プラズマを発生させることのできる高圧放電室、
前記高圧放電室に窒素酸化物含有被処理気体を供給する手段、
窒素含有還元剤を含む還元処理室、
前記高圧放電室で処理されたプラズマ処理気体を前記還元処理室へ移送する手段、及び
前記還元処理室からの処理済気体の排気手段
を含むことを特徴とする、前記の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置。 - 前記還元処理室が、気体状窒素含有還元剤の供給手段を備え、前記排気前記硝酸塩及び亜硝酸塩の捕集手段を含む、請求項６に記載の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置。
- 前記還元処理室が、液体状窒素含有還元剤の散布手段、及び硝酸塩及び亜硝酸塩含有液回収手段を備える、請求項６に記載の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置。
- 前記還元処理室が、液体状窒素含有還元剤の収納容器を備え、プラズマ処理気体を、前記収納容器中の液体状窒素含有還元剤に通気させる、請求項６に記載の窒素酸化物含有被処理気体の処理装置。
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| CN103566722A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-02-12 | 北京睿昱达科技有限公司 | 等离子体一体化脱硫脱硝除尘的方法及装置 |
| KR101567745B1 (ko) * | 2015-05-28 | 2015-11-09 | 박정봉 | 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 질소산화물 저감시스템 |
| CN108064187A (zh) * | 2015-06-16 | 2018-05-22 | 爱儿宝电子有限公司 | 废气处理装置 |
-
2003
- 2003-04-30 JP JP2003125967A patent/JP2004330001A/ja active Pending
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