JP3972138B2 - 有機ハロゲン化合物の分解除去方法と材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレオン、ポリ塩素化ビフェニール類、ダイオキシン類、その他の環境汚染性有機ハロゲン化合物の分解除去、あるいは原子力施設や病院等の核医学診療施設、放射化学研究施設などから排出される放射性有機ハロゲン化合物の分解除去に適用される有機ハロゲン化合物の分解除去方法と材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ハロゲン化合物を分解・除去する方法には、熱的な手段で分解・除去する方法、プラズマ励起状態下で分解・除去する方法、紫外線やγ線等の高エネルギー電磁波を照射することにより分解・除去する方法、超臨界条件下で分解・除去する方法、活性炭などに吸着することにより除去する方法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、これらの従来の方法では、有機ハロゲン化合物を分解・除去するために、機械・設備機器を複雑に配し、高度な分解条件を維持管理しなければならない、このため、一般にこれら有機ハロゲン化合物の分解・除去方法は、実用レベルでの分解・除去手段とはなり得ていない。また、活性炭やイオン交換樹脂による単なる吸着方式では有機ハロゲン化合物を分解できないため、根本的な無害化はできない。
【０００４】
そこで本発明は、前記の課題を解消するため、有機ハロゲン化合物中の分子内ハロゲン元素を、有機形態の状態より無機形態の状態に処理する分解・除去方法および有機ハロゲン元素の置換反応を利用した分解・除去方法、或いはこれら分解除去を効率的に行う材料を提供するものである。これにより、有機ハロゲン化合物を分解し、無害化することを可能とすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するために、ヨウ素化合物である有機ハロゲン化合物のヨウ素である分子内ハロゲン元素(Ｘとする)を有機形態(炭素とハロゲンの結合：Ｃ−Ｘ結合)から無機形態(元素状Ｘ^０、イオン状Ｘ⁻)に変換するようにしたものである。ここで、有機ハロゲン化合物が、フレオン、ポリ塩化ビフェニール（ＰＣＢ）、ダイオキシン、その他環境汚染性の有機ハロゲン化合物、あるいは該有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素が放射性である場合、それらの物質及び毒性を分解、あるいは回収除去する方法として、有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素を元素状Ｘ^０またはイオン状Ｘ⁻に無機化処理する。
【０００６】
より具体的な手段としては、有機ハロゲン化合物の分解除去を行うため、ヨウ素化合物である有機ハロゲン元素よりも化学反応性の高いハロゲン元素として元素状臭素を使用し、そのハロゲン置換反応を利用して有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素と変換することにより、有機ハロゲン化合物のヨウ素である分子内ハロゲン元素Ｘを炭素とハロゲンとのＣ−Ｘ結合の有機形態から、元素状Ｘ^０またはイオン状Ｘ⁻の無機形態に変換する。
【０００７】
ここで言う有機ハロゲン化合物は有機ヨウ素化合物であり、有機ハロゲン元素よりも化学反応性の高いハロゲン元素としては、元素状臭素を使用する。
【０００８】
ここで、有機ハロゲン化合物中の有機ハロゲン元素よりも化学反応性の高いハロゲン元素は、同ハロゲン元素の化学的活性度を保持しながらゼオライト、活性炭、その他の多孔質な有機材料及び無機材料に含有、含浸させて安定化させておくとよい。このように、ゼオライト、活性炭、その他の多礼質物質にＢｒ３イオンを含有させたものは、選択的に有機ヨウ素化合物中のヨウ素を無機化する機能を有する。そして、Ｂｒ３イオンを含有したゼオライト、活性炭、その他の多孔質物質が有機ヨウ素化合物中のヨウ素を無機化した後、無機化したヨウ素を吸着保持する機能を有する。
【００１０】
【考案の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本考案の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
本発明による有機ハロゲン化合物の分解除去方法は、有機ハロゲン化合物の分子内ハロゲン元素Ｘを、炭素とハロゲンとのＣ−Ｘ結合態から元素状Ｘ⁰またはイオン状Ｘ^-の無機形態に変換するものである。
【００１１】
このような有機ハロゲン化合物の分解除去方法によれば、有機ハロゲン化合物が、フレオン、ポリ塩素化ビフェニール類、ダイオキシン類、その他環境汚染性有機ハロゲン化合物、あるいは有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素が放射性である場合、それらの物質および毒性を分解、あるいは回収除去する方法として有機ハロゲン元素を元素状のＸ⁰またはイオン状Ｘ^-に無機化処理することにより有機ハロゲン化合物の分解除去ができる。
【００１２】
有機ハロゲン化合物の分解除去を行うため、有機化合したハロゲン元素よりも化学反応性の高いハロゲン元素をハロゲン置換反応を利用して有機化合物中のハロゲン元素と交換する。より具体的には、処理する有機ハロゲン化合物は有機ヨウ素化合物であり、それより化学反応性の高いハロゲン元素として元素状臭素を用いる。
【００１３】
前記有機ハロゲン化合物の分解除去方法を達成するため、元素状ハロゲンをゼオライト、活性炭、その他の多孔質な有機材料および無機材料に元素状ハロゲン元素の化学的活性度を保持しながら、しかも安定に含有、含浸させることにより、有機ハロゲン化合物の分解除去機能を有する材料が得られる。一般的に元素状フッ素及び元素状塩素は化学的な活性が強すぎるため、それら元素状フッ素及び元素状塩素を安定に材料中に保持することは困難である。これに対し、ゼオライト、活性炭、その他の多孔質物質にＢｒ３イオンを含有させたものは、選択的に有機ヨウ素化合物中のヨウ素を無機化する機能を有する材料となる。このＢｒ３イオンを含有したゼオライト、活性炭、その他の多孔質物質は該有機ヨウ素化合物中のヨウ素を無機化し、しかもそのヨウ素を吸着保持する機能をあわせ持つ。
【００１４】
図１は、本発明の有機ヨウ素化合物の臭素によるハロゲン置換反応を模式的に示した図である。ゼオライトや活性炭またはその他の多孔質な有機若しくは無機材料にＢｒ３イオンを含有した該材料に、有機ヨウ素化合物が接触すると、その材料表面でハロゲン置換反応を生じる。この置換反応に伴い、有機形態である炭素とヨウ素の結合を無機の形態である元素状またはイオン状のヨウ素に変換することができ、これにより有機ハロゲン化合物の分解が行われる。有機ハロゲン化合物の場合、以下の化学式によりこの反応を示すことができる。
Ｃ_mＨ_nＸ＋Ｂｒ３−ＡＣ→Ｃ_mＨ_nＢｒ＋ＸＢｒ２−ＡＣ
この反応により、Ｘで示すハロゲン元素が有機形態から無機形態に変換され、活性炭（ＡＣ）の中に吸着され、除去される。
【００１５】
また、この有機ハロゲン化合物の分解には分解・除去を目的とする元素化合物に応じた置換対象元素を含有、含浸させた材料を用いることにより、分解反応を生じる。
【００１６】
また、これらハロゲン置換対象元素を含有、含浸させた材料は、ゼオライトや活性炭または多孔質の有機・無機材料を用いることにより、材料そのものが持っている吸着特性を利用することができる。
有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素の無機化処理に発生期水素を放出する機能を有するシラン結合(Ｓｉ−Ｈ結合)を持ったポリシラン化合物が有機ハロゲン化合物の分解除去機能を有する材料となる。このシラン結合（Ｓｉ−Ｈ結合）を持つポリシラン化合物はポリシラン骨格が化１に示されたような架橋された三次元構造を有する。
【００１７】
【化１】

【００１８】
このポリシラン化合物による有機ハロゲン化合物の分解は、これらの構造中に存在するＳｉ−Ｈ結合がポリシラン骨格内にあることに起因し、ポリシラン骨格内に存在するＳｉ−Ｈ結合は、容易にホモ開裂を起こし、化２に示すようにシリルラジカルを生成し、有機ハロゲン化合物のハロゲン引き抜き反応を起こす。
【００１９】
【化２】

【００２０】
この反応はフレオン、ポリ塩素化ビフェニール類、ダイオキシン類、その他の環境汚染性有機ハロゲン物質の分解除去方法として確立できる。
本発明の、ハロゲン置換反応による有機ハロゲン化合物の分解除去材料とシラン結合を有する有機ポリシラン化合物の有機ハロゲン化合物の分解除去材料を混合することにより、広範な有機ハロゲンの分解除去に機能を有する材料ができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）図２は、活性炭にＢｒ３イオンを含浸、含有させた材料に、ヨードブタン（Ｃ₄Ｈ₉−Ｉ）とヨードヘキサン（Ｃ₆Ｈ₁₃−Ｉ）を反応させたときのガスクロマトグラフのチャートである。この結果は、前記したとおりのハロゲン置換反応により、有機ヨウ素化合物が有機臭素化合物に変換され、ヨウ素は無機形態として活性炭中に吸着保持されることにより分解除去される。
【００２２】
（実施例２）図３は、比較対象として活性炭およびイオン交換樹脂を用いて放射性有機ヨウ素（Ｉ−１３１）化合物の分解除去をカラム通水により行った特性を示す。この結果から、Ｂｒ３イオンを保持した材料は、有機ヨウ素化合物の分解が進行し、他の比較材料と比べても分解除去に優れた能力を有している。これらは、原子力施設や病院等の医療施設から排出される放射性有機ヨウ素化合物の分解除去法に適用できる。
【００２３】
（実施例３）
図４は、ポリシラン化合物による有機ヨウ素化合物の分解除去率を示す。この結果からも明らかに前記したハロゲンの引き抜き反応により、有機ヨウ素は分解・除去さる。このことは、他の有機ハロゲン化合物にも適用され、フレオン、ポリ塩素化ビフェニール類、ダイオキシン類、その他の工場等からの環境汚染性有機ハロゲン化合物の発生源、あるいは原子力施設や病院等の医療用施設、放射化学研究施設等から排出される放射性有機ハロゲン化合物の分解除去に機能を有する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の有機ハロゲン化合物の分解除去方法とその材料によれば、有機ハロゲン化合物の分子内ハロゲン元素Ｘを、炭素とハロゲンとのＣ−Ｘ有機結合形態から元素状Ｘ⁰またはイオン状Ｘ^-の無機形態に変換することができる。これにより、目的とする有機ハロゲン元素は酸化されることにより、化学的な反応を利用した分解除去方法ができる。
【００２５】
また、有機ハロゲン化合物の分解除去を行うため、有機化合したハロゲン元素よりも化字反応性の高いハロゲン元素を用い、そのハロゲン・置換反応を利用して有機化合物中のハロゲン元素と交換することにより、目的元素の選択的除去が可能となる。
これらの分解除去を行う材料として、ゼオライトや活性炭、その他の有機・無機の多孔質の材料に前記した元素を含有・含浸させたものは有機ハロゲン化合物の分解除去特性を有する材料となる。
【００２６】
また、シラン結合（Ｓｉ−Ｈ）を持つポリシラン化合物は、容易にホモ開裂を起こしてシリルラジカルを生成し、有機ハロゲン化合物のハロゲン引き抜き反応を起こす。これは、有機ハロゲン化合物の分解除去方法として利用でき、有機ハロゲン化合物、フレオン、ポリ塩素化ビフェニール類、ダイオキシン類、その他の環境汚染性有機ハロゲン化合物の分解除去方法および材料として確立される。さらに、前期した有機ハロゲン化合物の分解除去方法および材料は、それらを混合することにより、選択的でより高度な分解除去機能を有し、より広範な利用を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハロゲン置換反応の原理を示す説明図である。
【図２】本発明によるハロゲン置換反応により有機ヨウ素化合物の分解特性を示す説 明図である。
【図３】本発明による放射性有機ヨウ素（Ｉ−１３１）の分解特性を示す説明図である。
【図４】本発明によるポリシラン化合物による有機ヨウ素化合物の分解特性を示す説 明図である。

Claims (2)

1. 有機ハロゲン化合物の分解除去を行う方法であって、前記有機ハロゲン化合物がヨウ素化合物であって、この有機ハロゲン化合物中のハロゲン元素であるヨウ素と、該ハロゲン元素よりも化学反応性の高いハロゲン元素として元素状臭素を接触させ、有機ハロゲン化合物の分子内のヨウ素であるハロゲン元素Ｘを、炭素とハロゲンとが結合したＣ−Ｘ結合の有機結合形態から、元素状Ｘ^０またはイオン状Ｘ⁻の無機形態に変換させることを特微とする有機ハロゲン化合物の分解除去方法。
2. Ｂｒ３イオンの化学的活性度を保持しながら、ゼオライト、活性炭、またはその他の多孔質な有機材料若しくは無機材料に含有、含浸させて安定化したことを特徴とする有機ハロゲン化合物の分解除去材料。

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