JP4178243B2 - 低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 - Google Patents
低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4178243B2 JP4178243B2 JP2004071786A JP2004071786A JP4178243B2 JP 4178243 B2 JP4178243 B2 JP 4178243B2 JP 2004071786 A JP2004071786 A JP 2004071786A JP 2004071786 A JP2004071786 A JP 2004071786A JP 4178243 B2 JP4178243 B2 JP 4178243B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- organic carbon
- total organic
- analysis method
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 title claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N trichloroethylene Natural products ClCC(Cl)Cl UBOXGVDOUJQMTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
本発明は、低温プラズマを利用してガス中の総有機炭素（ＴＯＣ）を計測するガス分析に関するものである。
現在、ガス中に含まれる総有機炭素（TOC）量を計測するには、試料ガスを燃焼法、触媒法などによりＣＯ２に酸化させ、得られたＣＯ２の濃度から有機炭素の濃度を求める方法が採用されている。ところが、これらの技術は、有機炭素をＣＯ ２ に酸化させるには６００℃以上の高温が必要であり、また、その装置を稼動させるためには触媒層の温度が設定値になるまでに長時間を要するという問題がある。さらに、使用する装置も高温に対応できる耐熱対策を必要とすることから、運転コストが高くなるという欠点があることから、分析ガス中のＴＯＣを簡易に計測できる方法の開発が求められている。
本発明は、従来の技術における上記した問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、分析ガス中の総有機炭素（TOC）量を計測するに当たり、常温・常圧下で動作する低コストで簡易なガス分析方法及びそのガス分析に用いるガス分析装置を提供することにある。
本発明のガス分析方法は、有機炭素を含むガスを、酸素雰囲気下に金属を担持した触媒の存在する系内で低温プラズマ処理してガス中の総有機炭素量をＣＯ ２ に酸化させた後、得られたＣＯ ２ の濃度から総有機炭素を計測することを特徴とするものである。そのガス分析の対象とするガス中の総有機炭素が、揮発性有害有機物質及び悪臭物質であることが好ましい。
また、本発明のガス分析装置は、有機炭素を含むガスを反応器に供給する手段と、酸素を反応器に供給する手段と、金属を担持した触媒を充填した低温プラズマ反応器と、反応器に電圧を印加する高電圧電源と、炭素量の計測装置と、低温プラズマ反応器で分解処理されたガスを放出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明によれば、低温プラズマと触媒を併用して分析対象ガス中の総有機炭素（TOC）量の計測を、常温・大気圧で動作するものであるから、使用する装置が簡単であるとともに、操作性及び経済性に優れ、また余熱に時間を要しないため測定の立ち上がり時間を短縮できるという利点を有している。
本発明は、有機炭素物質を含む分析ガス中の総有機炭素（ＴＯＣ）量を計測する際に、全ての有機炭素のＣＯ２への転換を室温、常圧下において１段式の低温プラズマー触媒を用いて行うものであり、その装置の運転条件を純酸素とすることにより、ＣＯ２への転換を促進させることができるものである。特に、装置の動作温度が室温であるため耐熱構造の必要が無く、触媒層の余熱時間も必要としないものである。
本発明において、分解除去の対象とする分析ガス中に含まれる総有機炭素物質としては、ベンゼン、キシレン、トルエン、スチレン、トリクロロエチレン、アセトン、ホルムアルデヒド、メチルメルカプタン、トリメチルアミン、メタノール、イソブタノール、アセトアルデヒドなどが挙げられる。これらの分析ガス中の濃度は１００００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
本発明の低温プラズマ反応器には、金属を担持した触媒を充填したものである。その金属を担持する担体としては、例えば、酸化チタン、γ−アルミナなどのアルミナ、シリカ、モレキュラーシーブを含むゼオライト類（Ｘ型、Ｙ型、Ａ型など）、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムなどの無機材料を用いることができる。また、その金属触媒としては、有機物質の分解能に優れた金属を前記無機材料に担持させることが好ましく、その金属としてはＡｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎなどから選ばれる１種または２種以上が用いられる。
低温プラズマ装置としては、従来公知の常温で放電するいずれのプラズマ装置も使用可能であって、ＡＣ高電圧、パルス高電圧、マイクロウエーブなどの高電圧電源により電圧印加電極と接地電極の間に印加する電圧は、分析ガス中の総有機炭素の濃度などにより変動するが、通常１〜５０kV、好ましくは１０〜３５kVであり、またその周波数は数百Hz乃至数kHzのものである。
本発明において、得られたＣＯ２の計測には、従来公知の赤外線吸収法を適用することが好ましい。また、使用する反応器の材質としては、セラミックス，石英，ガラスなどの誘電体を用い、スパークを起こさない構造からなるものが用いられる。
本発明において、１００００ｐｐｍ以下の総有機炭素物質を含むガスの分析には、図1に示すプロセスで行うことが望ましい。図1において、１は連続酸素供給装置、２は試料ガス注入口、３はプラズマ−触媒反応器、４はＣＯ２の検出装置であって、２に流入した試料ガスをプラズマ反応器３に導入して全ての有機炭素をＣＯ２に酸化させ、４の検出装置でＣＯ２濃度を計測し、５のデータ解析装置により出力する。
実施例
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
Ａｇ１．０重量％を担持した酸化チタン粒子（平均粒径1.8ｍ）２３ｇを内部に装填した石英管反応器（ 長さ２０ｃｍ、内径１３ｍｍ）の一方の口から、分析ガスとしてベンゼン２１０ｐｐｍを含む酸素を流速２Ｌ／分で流通させながら、高電圧電源より３０ｋV、５００Ｈｚの電圧を印加し、プラズマエネルギー４００Ｊ／Ｌを投与し、常温で分解反応を行った。
実施例１において分析ガスとして用いたベンゼン２１０ｐｐｍを含む酸素を、
５００ｐｐｍを含む酸素に代えたこと以外は、実施例と同様にして分解反応を行った。
５００ｐｐｍを含む酸素に代えたこと以外は、実施例と同様にして分解反応を行った。
実施例１及び２で得られた結果を図３に示す。図３に見られるように、酸素雰囲気下ではベンゼンは１００％分解されて全てＣＯ２に転換された。ベンゼン分解の選択性が１００％であるため、ＣＯ２の濃度を計測することにより総有機炭素量を測定できる。
１ 連続酸素供給装置
２ 分析ガス注入口
３ 低温プラズマ−触媒反応器
４ ＣＯ２計測装置
５ データ解析・出力装置
２ 分析ガス注入口
３ 低温プラズマ−触媒反応器
４ ＣＯ２計測装置
５ データ解析・出力装置
Claims (4)
- 有機炭素を含むガスを、酸素雰囲気下に金属を担持した触媒の存在する系内で低温プラズマ処理してガス中の総有機炭素をＣＯ ２ に酸化させた後、得られたＣＯ ２ の濃度から総有機炭素を計測することを特徴とするガス分析方法。
- 総有機炭素が、揮発性有害有機物質及び悪臭物質である請求項１に記載のガス分析方法。
- ガス中の総有機炭素濃度が、１００００ｐｐｍ以下である請求項１または２に記載のガス分析方法。
- 請求項１に記載されたガス分析方法に用いる装置であって、有機炭素を含むガスを反応器に供給する手段と、酸素を反応器に供給する手段と、金属を担持した触媒を充填した低温プラズマ反応器と、反応器に電圧を印加する高電圧電源と、ＣＯ２の計測装置と、低温プラズマ反応器で分解処理されたガスを放出する手段とを備えたことを特徴とするガス分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004071786A JP4178243B2 (ja) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | 低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004071786A JP4178243B2 (ja) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | 低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005257572A JP2005257572A (ja) | 2005-09-22 |
| JP4178243B2 true JP4178243B2 (ja) | 2008-11-12 |
Family
ID=35083420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004071786A Expired - Lifetime JP4178243B2 (ja) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | 低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4178243B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6004424B2 (ja) * | 2012-05-11 | 2016-10-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 水質分析装置及び水質分析方法 |
| CN114113453B (zh) * | 2021-12-06 | 2023-09-22 | 北京大学 | 用于检测气体中总有机碳的含量的装置、***和方法 |
-
2004
- 2004-03-12 JP JP2004071786A patent/JP4178243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005257572A (ja) | 2005-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | The application of dielectric barrier discharge non-thermal plasma in VOCs abatement: A review | |
| Trinh et al. | Plasma-catalytic oxidation of acetone in annular porous monolithic ceramic-supported catalysts | |
| Holzer et al. | Combination of non-thermal plasma and heterogeneous catalysis for oxidation of volatile organic compounds: Part 1. Accessibility of the intra-particle volume | |
| Thevenet et al. | Acetylene photocatalytic oxidation using continuous flow reactor: Gas phase and adsorbed phase investigation, assessment of the photocatalyst deactivation | |
| Roland et al. | Combination of non-thermal plasma and heterogeneous catalysis for oxidation of volatile organic compounds: Part 2. Ozone decomposition and deactivation of γ-Al2O3 | |
| Chang et al. | Decomposition of toluene and acetone in packed dielectric barrier discharge reactors | |
| Assadi et al. | Use of DBD plasma, photocatalysis, and combined DBD plasma/photocatalysis in a continuous annular reactor for isovaleraldehyde elimination–synergetic effect and byproducts identification | |
| Monge et al. | Nitrogen dioxide removal and nitrous acid formation on titanium oxide surfaces—an air quality remediation process? | |
| Assadi et al. | Abatement of 3-methylbutanal and trimethylamine with combined plasma and photocatalysis in a continuous planar reactor | |
| Assadi et al. | Study of synergetic effect by surface discharge plasma/TiO2 combination for indoor air treatment: Sequential and continuous configurations at pilot scale | |
| EP3032254B1 (en) | Method and device for detection of elemental gaseous mercury in air or in other gases | |
| JP4411432B2 (ja) | 低温プラズマを用いる排ガスの浄化方法及びその浄化装置 | |
| Dou et al. | Discharge characteristics and abatement of volatile organic compounds using plasma reactor packed with ceramic Raschig rings | |
| Nguyen et al. | Practical-scale honeycomb catalytic reactor coupled with non-thermal plasma for high-throughput removal of isopropanol | |
| Magureanu et al. | Toluene oxidation by non-thermal plasma combined with palladium catalysts | |
| ITUD20090018U1 (it) | "dispositivo per il trattamento di gas, in particolare per l'essiccazione di gas naturale o biogas" | |
| Rajanikanth et al. | Studies on nitric oxide removal in simulated gas compositions under plasma-dielectric/catalytic discharges | |
| Pasquiers | Removal of pollutants by plasma catalytic processes | |
| Feng et al. | Experimental study of destruction of acetone in exhaust gas using microwave-induced metal discharge | |
| JP4178243B2 (ja) | 低温プラズマを用いるガス中の総有機炭素のガス分析方法及びその装置 | |
| Böddecker et al. | A scalable twin surface dielectric barrier discharge system for pollution remediation at high gas flow rates | |
| Roland et al. | Selective dielectric heating for efficient adsorptive-catalytic cleaning of contaminated gas streams | |
| JP2008194683A (ja) | 揮発性化合物の分解方法 | |
| KR101817907B1 (ko) | 유해 및 악취가스 제거장치 | |
| Zehua et al. | High concentration xylene decomposition and diagnostic analysis by non-thermal plasma in a DBD reactor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070314 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070327 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070525 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070528 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080226 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080424 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080425 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4178243 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |