JP3065912B2 - 排ガス処理剤 - Google Patents

排ガス処理剤

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JP3065912B2
JP3065912B2 JP7158083A JP15808395A JP3065912B2 JP 3065912 B2 JP3065912 B2 JP 3065912B2 JP 7158083 A JP7158083 A JP 7158083A JP 15808395 A JP15808395 A JP 15808395A JP 3065912 B2 JP3065912 B2 JP 3065912B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラジカル反応装置から
排出される排ガスを効率良く回収処理できる排ガス処理
剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ラジカル反応装置から排出される
例えばハロゲンを含む排ガス(フッ化ケイ素(Si
4)等)は、ソーダ石灰によって処理されていた。こ
のソーダ石灰は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2
と、水酸化ナトリウム(NaOH)の混合物であって、
排ガスであるSiF4 と以下のように反応する。 SiF4+2Ca(OH)2 →2CaF2+SiO2+2H2O ……(一) SiF4+4NaOH →4NaF +SiO2+2H2O ……(二)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なソーダ石灰を使用した排ガスの処理においては、フッ
化カルシウム(CaF2 )は非常に安定した物質である
のでこのまま産業廃棄物として廃棄が可能であるが、フ
ッ化ナトリウム(NaF)の場合は安定な物質とするた
めの二次処理を行った後に廃棄する必要があり、これに
よって廃棄コストにフッ化ナトリウムを安定化処理させ
るためのコストが加算されて、全体のコストが増加する
という不具合があった。そして、上記問題を解決するた
めに、水酸化ナトリウム(NaOH)を使用せずに水酸
化カルシウムのみで排ガスを処理することも考えられ
る。そして、水酸化カルシウムのみで排ガス処理を行っ
た場合には、フッ化ケイ素を分解させる性能はソーダ石
灰より優れることが確認されているが、一方で、排ガス
処理剤をこのような水酸化カルシウムのみによって形成
した場合には、水酸化カルシウム微粉を水でスラリーに
した後、乾燥、砕粉、粒径調整した粒状物を使用したと
しても、粒子同士の固着力が弱いために微粉が離脱し易
く、その結果、排ガス処理槽の下流に位置する配管、フ
ィルタに目詰まりが発生するという新たな不具合が生じ
ていた。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、ラジカル反応装置等から排出される排ガス
の処理に際して、従来のような水酸化ナトリウムを使用
せず、これによって二次処理を不要として全体の低コス
ト化を実現するとともに、水酸化カルシウムの微粉が離
脱して、排ガス処理槽の下流に位置する配管、フィルタ
に目詰まりが発生することを防止可能な排ガス処理剤の
提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第1の請求項に示す排ガス処理剤は、水酸化カルシウ
ム粉末水溶性バインダーで賦形した粒状物から構成さ
れていることを特徴とする。
【0006】第2の請求項に示す排ガス処理剤は、ポリ
ビニルアルコールが1〜5wt%含有されていることを
特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の排ガス処理剤は、水酸化カルシウム粉
末に、接着性が高い、ポリビニルアルコール、ポリエチ
レングリコール、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース等を水溶性バインダーとして添加して賦形
たものであるので、水酸化カルシウム粉末単体の排ガス
処理剤のように、水酸化カルシウムの微粉が離脱して、
排ガス処理槽の下流に位置する配管、フィルタに目詰ま
りが発生することが無い。また、本発明の排ガス処理剤
は、従来のように水酸化ナトリウムを使用せず、コスト
増となるフッ化ナトリウムの処理、すなわち二次処理を
行う必要が無いものであり、これによって全体の低コス
ト化を実現することが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図7に基づ
いて説明する。本発明の排ガス回収処理に使用される排
ガス処理剤は、上記(一)式に示すようにSiF4 を分
解処理するCa(OH)2の微粉を主成分とし、このCa
(OH)2微粉を、水に接着性の高いポリビニルアルコー
ル(重合度1400)(以下、PVAと表現する)を溶
解した水溶液に加えてスラリー化した後、乾燥、砕粉、
粒度調整した粒状物、あるいは前記PVA水溶液を用い
てCa(OH)2 を造粒してなる造粒品であって、このよ
うなPVAの添加により、Ca(OH)2 微粉同士の固着
力を向上させて、Ca(OH)2 微粉の発生を抑えている
ものである。そして、以上のようなPVA(重合度14
00)+Ca(OH)2 の排ガス処理性能を試験し、その
試験結果を図1に示すように白丸(○で示す)でプロッ
トした。なお、この排ガス処理性能試験では、ヘリウム
ガス中にSiF4 ガスを1%含むものを被処理ガスとし
て使用し、この被処理ガスの単位時間あたりの流量(li
t./min)を変化させていった場合のSiF4 ガスの化学
吸着量(すなわち、分解処理量)を測定したものであ
る。
【0009】また、PVA+Ca(OH)2 と比較する排
ガス処理剤として、市販のソーダ石灰(●にてプロッ
ト)、Ca(OH)2 を水でスラリー化した後、乾燥、
砕粉してなる粒状物(▲にてプロット)、Ca(OH)
2 にCaSO4 を加えて水でスラリー化した後、乾燥、
砕粉した後に高温で焼成してなる焼成品(◇にてプロッ
ト)、Ca(OH)2 にAl23を加えて水でスラリー
化した後、乾燥、砕粉した後に高温で焼成してなる焼成
品(□にてプロット)を用意し、これら〜で示す排
ガス処理剤を、本発明の排ガス処理剤であるPVA(重
合度1400)+Ca(OH)2 と同一の試験条件で試験
し、その結果を図1にまとめた。
【0010】そして、図1を参照してわかるように、排
ガス処理剤として、Ca(OH)2 のみの粒状物を使用し
た場合(▲にてプロット)では、高い排ガス処理性能を
示すが、この排ガス処理剤は上述したようにCa(OH)
2 粒子同士の固着力が弱いために微粉が離脱し易く、そ
の結果、排ガス処理槽の下流に位置する配管、フィルタ
に目詰まりが発生する不具合を有しており、排ガス処理
剤としては使用に適さないものである。また、本発明の
PVA+Ca(OH)2 を排ガス処理剤として使用した場
合(○にてプロット)では、上述したCa(OH)2 の単
独の粒状物(▲にてプロット)程の排ガス処理性能は示
さないが、市販のソーダ石灰(●にてプロット)と同程
度の排ガス処理性能を示し、排ガス処理に際して十分な
性能が確保されることが確認された。一方、排ガス処理
剤として、Ca(OH)2 にCaSO4 を加えて成形した
後に焼成してなる焼成品を使用した場合(◇にてプロッ
ト)、及びCa(OH)2 にAl23を加えて成形した後
に焼成してなる焼成品を使用した場合(□にてプロッ
ト)では、共に、市販のソーダ石灰(●にてプロット)
と比較して排ガス処理性能が劣り、排ガス処理剤として
は使用に適さないことが確認された。
【0011】次に図2を参照して、本発明の排ガス処理
剤であるPVA+Ca(OH)2 (PVAは5wt%添
加)と、比較例として示した市販のソーダ石灰につい
て、複数の粒径を選択した場合におけるSiF4 ガスの
分解処理量について説明する。この図2を参照してわか
るように、粒径が4mmのソーダ石灰を使用した場合以
外は、PVA+Ca(OH)2 、ソーダ石灰のいずれもが
高い排ガス処理性能を示すことが確認された。そして特
に、本発明のPVA+Ca(OH)2 の場合は、粒径が2
mmである場合、4mmである場合のいずれについても
高い排ガス処理性能を示し、該排ガス処理性能に粒径に
よるばらつきが少ないことが確認された。なお、図2に
示す試験は、図1の試験と同様に、ヘリウムガス中にS
iF4 ガスを1%含むものを被処理ガスとして使用し、
この被処理ガスの単位時間あたりの流量(lit./min)を
変化させていった場合のSiF4 ガスの化学吸着量(す
なわち、分解処理量)を測定したものである。
【0012】次に、上記PVA+Ca(OH)2 からなる
排ガス処理剤におけるPVAの添加率と、SiF4ガス
の吸着量との関係について図3〜図5を参照して説明す
る。まず、重合度500、2000のPVAを用意し、
これら各重合度のPVAについて、添加率が0〜10w
tの範囲にある場合の単位重量当たりのSiF4 ガスの
吸着量について計測をした。また、このときのSiF4
ガスの吸着量は、被測定ガスである1%SiF4 ガスの
流量が、1.2(lit/min)、1.6(lit/min)、2.0
(lit/min)である場合についてそれぞれ計測した。
【0013】そして、以上のような計測の結果、図3〜
図5を参照して判るように、PVAの重合度が500の
排ガス処理剤、重合度が2000の排ガス処理剤のいず
れについても、PVAの添加率の増加に従って吸着性能
は徐々に低下してゆく。具体的には、PVAの重合度が
2000の排ガス処理剤については、被測定ガスの流量
が、1.2(lit/min)、1.6(lit/min)、2.0(lit
/min)のいずれの場合についても、PVAの添加率が1
〜5wt%の範囲内では従来の排ガス処理剤として使用
されていたソーダ石灰よりも、同程度か、あるいは同程
度以上の高い吸着性能が得られることが確認された。ま
た、PVAの重合度が500の排ガス処理剤について
は、被測定ガスの流量が、1.2(lit/min)、1.6(l
it/min)、2.0(lit/min)のいずれの場合について
も、PVAの重合度が2000の排ガス処理剤と比較し
て排ガス処理性能が劣るものの、PVAの添加率が1〜
5wt%の範囲内では、十分に使用に耐え得る吸着性能
が得られることが確認された。すなわち、PVAの重合
度が500〜2000の排ガス処理剤について、PVA
の添加率を1〜5wt%の範囲とすることによって、高
い排ガス処理性能を得ることができることが確認され
た。
【0014】ところで、本発明の示される排ガス処理剤
では、Ca(OH)2 微粉にPVAを添加することによっ
て、Ca(OH)2 微粉同士の固着力を高め、微粉の発散
を防止するようにした。そして、このとき、PVAの添
加率を増やせば微粉同士の固着力はより高いものとな
り、微粉の発散を防止することが可能であるが、一方
で、PVAの添加率を増すことによって、Ca(OH)2
の添加率が相対的に減少して全体の吸着性能は低下す
る。そこで、以下の実験により、上記PVA+Ca(O
H)2 からなる排ガス処理剤において、PVAの添加率
を少なくともどの程度に設定すれば、微粉の発散を有効
に抑えることができるかを以下の試験装置により確認し
た。
【0015】図6の概略構成図に示される試験装置は、
中間高さ位置にメッシュ1(目開き1mm)が固定され
たフルイ2を振動台3により振動させるものであって、
このメッシュ1内には、被測定物である排ガス処理剤
(符号Mで示す)、及び該排ガス処理剤を衝撃により粉
砕するアルミナ製ボール4が投入されている。そして、
以上のような試験装置では、メッシュ1内に、計量した
排ガス処理剤をアルミナ製ボール4とともに投入した
後、メッシュ1を振動台3により一定時間振動させるこ
とによって、排ガス処理剤に含まれるCa(OH)2 をア
ルミナ製ボール4との衝突により発散させて、下方の受
皿5上に落下させる。そして、一定時間振動後、メッシ
ュ1上に残存している排ガス処理剤を計量して、振動前
の初期重量に対して何%となったかを計算し、これによ
って微粉の発生程度を評価する。なお、図6において符
号6で示すものはフルイ2の上面を覆うフタである。
【0016】以上のような試験装置によって試験した、
PVAの添加率と初期重量に対する重量変化との関係を
図7に示す。そして、図7の試験結果を参照して判るよ
うに、PVAを1wt%でも添加した排ガス処理剤の方
が、PVAを全く添加しない排ガス処理剤と比較して初
期重量に対する重量変化は少なく、微粉発生が著しく改
善されたことが確認された。一方、初期重量に対する重
量変化が定常値となるのは、重合度が500、2000
のいずれのPVAについても、PVAの添加量を5wt
%以上とした場合であり、従って、重合度が500〜2
000のPVAでは、PVAの添加量を少なくとも1〜
5wt%の範囲とすれば、最も効果的に微粉の発生を抑
えつつ、排ガス処理剤のCa(OH)2 の含有量を最も高
い割合にできることが確認された。
【0017】以上詳細に説明したように本実施例に示す
排ガス処理剤は、水に接着性の高いPVAを溶解させ、
Ca(OH)2 微粉をこの水溶液に加えてスラリー化した
後、乾燥、砕粉、粒度調整したものであるので、Ca
(OH)2粉末の単体を粒状化してなる排ガス処理剤のよ
うに、Ca(OH)2の微粉が離脱して、排ガス処理槽の
下流に位置する配管、フィルタに目詰まりが発生するこ
とが無く、また、従来のようにNaOHを使用せず、コ
スト増となるNaFの処理を行う必要が無いものであ
り、結果として全体の低コスト化を実現することも可能
となる。また、本実施例に示す排ガス処理剤は、水に接
着性の高いPVAを溶解させ、Ca(OH)2 微粉をこの
水溶液に加えてスラリー化した後、乾燥、砕粉、粒度調
整することにより製造されるものであり、上記・で
示す排ガス処理剤のように高温で焼成する必要が無いも
のであるので、製作工程も簡易であり、この点において
も、全体の低コスト化を実現することも可能となる。
【0018】なお、本実施例では、排ガスとしてフッ化
ケイ素(SiF4 )を例にあげたが、これに限定される
ものでは無く、上述したPVA+Ca(OH)2 によっ
て、例えばハロゲンガス及びハロゲンを含む排ガスであ
る、HF、BCl3 、HCl、SiCl4、……など
も、SiF4と同様に高い分解性能で処理可能である。
また、本実施例では、水溶性バインダーとしてPVAを
使用したが、PVAに限定されず、ポリエチレングリコ
ール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース
を水溶性バインダーとして使用しても、PVAと同様
に、Ca(OH)2の微粉離脱が防止可能であることが実
験により確認されている。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
排ガス処理剤は、水酸化カルシウム粉末を水溶性バイン
ダーで賦形した粒状物から構成されているものであるの
で、水酸化カルシウム粉末単体の排ガス処理剤のよう
に、水酸化カルシウムの微粉が離脱して、排ガス処理槽
の下流に位置する配管、フィルタに目詰まりが発生する
ことが防止される。また、本発明の排ガス処理剤は、従
来のように水酸化ナトリウムを使用せず、コスト増とな
るフッ化ナトリウムの処理、すなわち二次処理を行う必
要が無いものであり、結果として全体の低コスト化を実
現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】種々の排ガス処理剤についての排ガスの流量と
該排ガスの処理量との関係を示すグラフ。
【図2】排ガス処理剤の粒径が異なる場合についての排
ガスの流量と該排ガスの処理量との関係を示すグラフ。
【図3】PVA+Ca(OH)2 からなる排ガス処理剤に
おいて、PVAの添加率とSiF4ガスの吸着量との関
係を示すグラフ(1)。
【図4】PVA+Ca(OH)2 からなる排ガス処理剤に
おいて、PVAの添加率とSiF4ガスの吸着量との関
係を示すグラフ(2)。
【図5】PVA+Ca(OH)2 からなる排ガス処理剤に
おいて、PVAの添加率とSiF4ガスの吸着量との関
係を示すグラフ(3)。
【図6】微粉の発散を試験する装置。
【図7】図6の試験装置によって試験した、PVAの添
加率と初期重量に対する重量変化との関係を示すグラ
フ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 博 神奈川県横浜市磯子区磯子町27番地 株 式会社新潟鉄工所 横浜開発センター エンジニアリング事業部研究室内 (56)参考文献 特開 昭63−232844(JP,A) 特開 昭53−55491(JP,A) 特開 昭54−86487(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/68 B01D 53/34 B01D 53/81

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化カルシウム粉末水溶性バインダ
    で賦形した粒状物から構成されていることを特徴とす
    る排ガス処理剤。
  2. 【請求項2】 水溶性バインダーとして、ポリビニルア
    ルコールが1〜5wt%含有されていることを特徴とす
    る請求項1記載の排ガス処理剤。
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