JP5540337B2

JP5540337B2 - 排ガスの処理方法および処理装置

Info

Publication number: JP5540337B2
Application number: JP2010526693A
Authority: JP
Inventors: 智之黒木; 雅章大久保; 茂松岡; 鍾列金
Original assignee: Osaka Prefecture University
Current assignee: Osaka Prefecture University
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-08-24
Also published as: WO2010024216A1; JPWO2010024216A1

Description

この発明は、排ガスの処理方法およびその方法で用いられる処理装置に関するものであり、さらに詳細には、工場などから排出される排ガス中の有害成分を吸着剤に吸着させ、大気圧非熱プラズマ発生装置により発生させた活性ガスで該有害成分を常温〜１００℃で分解するとともに、該吸着剤を再生することからなる排ガスの処理方法、およびこの処理方法で用いられる処理装置に関するものである。
背景技術

工場などで溶剤として広く用いられているトルエン、キシレン、ベンゼンなどを含む排ガスは、そのまま排出されるとヒトの健康を害し、環境を破壊するため、大気中への放出前にかかる有害成分を除去する必要がある。
そのような除去方法としては、従来、例えば吸着剤による吸着法、直接燃焼法、触媒燃焼法、蓄熱燃焼法などが一般的な方法として知られている。

近年、大気圧非熱プラズマを用いた有害ガス処理に関する研究が盛んに行われているが、プラズマだけでは有害成分を完全には分解できないことが多く、触媒や吸着剤を併用した処理方法が開発されている（例えば、特許文献１および２）。
また、揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）を含む空気を吸着放電素子に通してＶＯＣを吸着させ、次いで吸着放電素子に高電圧を印加してバリア放電を発生させて、ＶＯＣを分解する吸着放電分解装置が提案されている（非特許文献１）。

さらに、ガス循環処理方式を含む類似技術として、吸着剤に被処理成分を吸着させた後、プラズマを吸着剤に印加して被処理成分を脱着させ、下流のプラズマリアクタで窒素プラズマにより被処理成分を除去する方法が開発されている（特許文献３）。

特開２００５-２３０６２７号公報特開２００７-６１７１２号公報特開２００７-０００７３３号公報

電学論Ａ、１２７巻６号３０９〜３１６頁（２００７年）

しかしながら、上記のような従来の一般的な方法では、イニシャルコストおよびランニングコストが高くつくといった問題や、広大なスペースを必要とするといったような問題があり、必ずしも満足できるものではなかった。

また、上記の特許文献１および２に記載の方法は、電極間に吸着剤を置き、吸着剤に吸着された被処理成分をプラズマによって分解するものであるが、吸着剤を切換えて使用する場合には、吸着剤の数と同数のプラズマ発生装置を用意しなければならないという問題があった。上記の非特許文献１に記載の装置でも同様の問題があった。
さらに、上記の特許文献３に記載の方法では、吸着された被処理成分を吸着剤から脱着させるためのプラズマ発生装置と、脱着した被処理成分を分解するためのプラズマ発生装置がそれぞれ必要であるという問題があった。

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究の結果、プラズマ発生装置で生成した活性ガスを被処理成分が吸着された吸着剤に通すことによって、吸着剤表面で被処理成分の分解反応が起き、さらにガス循環経路内でこれらの操作を行うことによって、吸着剤を完全に再生できることを見出し、本発明を完成した。

本発明の課題は、工場などから排出される排ガスの処理方法において、
（ａ）排ガスを吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を吸着剤に吸着させるとともに、有害成分吸着除去後の排ガスを排出する工程、
（ｂ）大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させ、該活性ガスを、前記吸着剤充填部および前記プラズマ発生装置を接続するガス循環経路内を循環させ、前記吸着剤に吸着された有害成分と常温〜１００℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
（ｃ）有害成分分解処理後のガスを前記のガス循環経路から排出する工程
を含む、排ガスの処理方法を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、上記の処理方法において、前記の吸着工程（ａ）および前記の分解・再生工程（ｂ）が、ガス循環経路に設けられたバルブにより切替えできるように並列的に配置された２つ以上の吸着剤充填部の間で、交互にあるいは順次行なわれる排ガスの処理方法を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、前記の処理方法を実施するに際して用いられる排ガスの処理装置を提供することであり、該処理装置は、
（イ）排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
（ロ）活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
（ハ）前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
（ニ）前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
（ホ）有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜１００℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされている。

そして、本発明のさらなる課題は、前記の処理方法を実施するに際して用いられるもう一つの形態の排ガス処理装置を提供することであり、この処理装置では、上記の処理装置におけるガス循環経路に接続された吸着剤充填部が、ガス循環経路に設けられたバルブにより切換えできるように、並列的に複数配置されている。
発明の効果

本発明の処理方法によれば、常温〜１００℃という比較的低温で、有害成分の分解処理と同時に吸着剤を再生できるため、吸着剤の冷却時間をおかないで、再生された吸着剤を直ちに次の吸着処理に使用できるという利点がある。

また、活性ガスを循環させて有害成分の分解および吸着剤の再生を同時に行うので、有害成分の分解処理後に処理装置から排出される処理済みガスの量を少なくすることができ、したがって例えば未反応オゾンの処理も容易となる。
さらに、トルエン、キシレン、ベンゼンのような揮発性の炭素含有有機化合物をＣＯ₂まで分解することができるため、分解過程での中間生成物が大気中に放出されるおそれがない。

その上、本発明の処理方法を２つ以上の吸着剤充填部を備えた処理装置で行えば、有害成分の吸着処理を一方の吸着剤充填部で行い、同時に他方の吸着剤充填部で有害成分分解処理・吸着剤再生処理を並行して行なうことができ、しかも第１段階の吸着処理と分解・再生処理の終了後、バルブの切替えにより、直ちに第２段階の分解・再生処理と吸着処理に移ることができるため、排ガスの処理を間断なく連続的に行うことが可能となる。

また、吸着剤充填部を２つ以上備えた本発明の処理装置によれば、複数の吸着剤充填部における有害成分の分解および吸着剤の再生処理を１つのプラズマ発生装置で兼用することができるため、処理装置の設置費用を低減できるとともに、装置を小型化できる。

図１は本発明の排ガスの処理装置の一つの実施形態の構成を示す模式図である。図２は本発明の排ガスの処理装置のもう一つの実施形態の構成を示す模式図である。図３はプラズマ発生装置の模式断面図である。図４は吸着剤充填部の模式斜視図（ａ）および模式断面図（ｂ）である。図５は実施例１において、循環処理時間に対するガス循環経路内のCO、CO₂、O₂およびトルエンの各濃度を示すグラフである。図６は実施例１において、循環処理時間に対するトルエンからCOｘ（CO＋CO₂）への転化率を示すグラフである。

本発明の処理装置は、
（イ）排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
（ロ）活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
（ハ）前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
（ニ）前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
（ホ）有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜１００℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされている。

以下、本発明の処理装置を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の処理装置の１実施形態の模式図であり、吸着剤充填部を並列的に３つ配置した場合を示している。

本発明の処理装置は、並列的に配置された３つの吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）；原料ガス導入バルブ（２ａ）および原料ガス導入管（２ｂ）を備えたプラズマ発生装置（２）；これらの吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）の各々とプラズマ発生装置（２）とを接続する活性ガス循環経路（３ａ）・（３ａ'）、（３ｂ）・（３ｂ'）および（３ｃ）・（３ｃ'）；プラズマ発生装置（２）で発生した活性ガスを吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）を通ってプラズマ発生装置（２）へ循環させる活性ガス循環ポンプ（４）；活性ガス循環切換えバルブ（５ａ）・（５ａ'）、（５ｂ）・（５ｂ'）および（５ｃ）・（５ｃ'）；排ガス導入バルブ（６）；排ガス導入切換えバルブ（７）；排ガス導入管（８ａ）、（８ｂ）および（８ｃ）；排ガス排出管（９ａ）、（９ｂ）および（９ｃ）；外気導入バルブ（１０ａ）を備え、ガス循環経路（３ａ）に接続された外気導入管（１０）；処理済みガス排出管（１１ａ）、（１１ｂ）および（１１ｃ）；ガス排出切換えバルブ（１２）、オゾン分解触媒（１３）、ならびにガス排出バルブ（１４）から、主に構成されている。

図１において、破線の矢印は排ガスの流れを示し、実線の矢印は活性ガスの流れを示し、２重破線の矢印は有害成分吸着除去後の排ガスの流れを示し、２重実線の矢印は有害成分分解処理後の処理済みガスの流れを示している。

吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）に充填される吸着剤は、特に限定されず、本発明の処理対象となる排ガス中に含まれる有害成分を吸着し得るものであればよく、具体的には、活性炭、ゼオライト、疎水性ゼオライト、ガンマアルミナ、コージェライト、ポリエステル繊維、シリカゲルなどが好ましい吸着剤の例として挙げられる。

これらの吸着剤の形状は特に限定されないが、ペレット状または流動圧力損失を小さくできるハニカム状が好ましい。
また、吸着剤の充填量は、排ガス中に含まれる有害成分とそれに対する吸着剤の吸着能力、ならびに排ガスの単位時間当たりの流量などを考慮して、適宜定めることができる。

なお、吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）の各々は、図４に示す模式断面図のように、吸着剤が充填される箇所の上面をその前後の上面より高くし、かつステンレスメッシュ板（２１）で複数の区分に分け、それぞれの区分内に吸着剤（２２）を密に充填すれば、ステンレスメッシュ板（２１）や吸着剤（２２）が吸着剤充填部内で移動してガスの流路に無駄な隙間ができるのを防止でき、排ガス中の有害成分の吸着除去効率を高めることができて好ましい。

工場などからの排ガスは、排ガス導入バルブ（６）、排ガス導入切換えバルブ（７）、および排ガス導入管（８ａ）、（８ｂ）または（８ｃ）を通って、吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）へ導入され、排ガス中の有害成分が吸着剤充填部内の吸着剤表面に吸着される。

吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）を通って有害成分が吸着除去された後の排ガスは、排ガス排出管（９ａ）、（９ｂ）または（９ｃ）、ガス排出切換えバルブ（１２）、オゾン分解触媒（１３）およびガス排出バルブ（１４）を通って、大気中に排出される。

なお、吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）の下流側の排ガス排出管（９ａ）、（９ｂ）および（９ｃ）上に有害成分検知センサー（図示略）を設けておけば、吸着剤の吸着限界を検知でき、有害成分を含んだままの排ガスが大気中に放出されるのを未然に防ぐことができる。

プラズマ発生装置（２）としては、従来の装置をそのまま使用することができ、例えば沿面放電方式、パルスコロナ放電方式、無声放電方式、交流コロナ放電方式、直流コロナ放電方式または矩形波高電圧電源により稼動する、非熱プラズマ（低温プラズマ）反応器が好ましいものとして例示される。
これらのプラズマ発生装置であれば、作動中に装置の温度を上昇させないので、熱による装置の損傷を抑制でき、しかも安全に操作できるという利点がある。

上記のプラズマ発生装置（２）の電極は、金属放電線対金属コイル円板、金属針対金属平板、あるいは金属放電線対金属円筒のいずれでもよい。
そして、これらの電極は、少なくとも一方が誘電体バリアで覆われた一対の板状金属であれば、誘電体バリアを用いない場合に比べて電解強度が大きくなり、活性ガスの生成に有利である。

このプラズマ発生装置（２）には、空気、酸素ガスなどの原料ガスを該装置に導入するための原料ガス導入バルブ（２ａ）を備えた原料ガス導入管（２ｂ）が接続されている。

なお、プラズマ発生装置（２）の内部は、図３に示す模式断面図のように、各沿面放電素子（２３）の上流側直前に設けられた邪魔板（２４）のスリット（２５）を通って、空気、酸素ガスなどの原料ガスが放電素子（２３）の表面近傍を流れるようにすれば、オゾンのような活性ガスを効率よく発生させることができて好ましい。

活性ガス循環ポンプ（４）は、プラズマ発生装置（２）で発生した活性ガスを、吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）および（１ｃ）のいずれかを通ってプラズマ発生装置（２）へ循環させる。

活性ガスが吸着剤充填部（１ａ）を通って循環する場合、該活性ガスはガス循環経路（３ａ）、切換えバルブ（５ａ）、吸着剤充填部（１ａ）、切換えバルブ（５ａ'）、ガス循環経路（３ａ'）およびプラズマ発生装置（２）を順次循環するように、活性ガス循環ポンプ（４）が駆動され、切換えバルブ（５ａ）および（５ａ'）が切り換えられる。

また、吸着剤充填部（１ｂ）を通って活性ガスが循環する場合には、活性ガスはガス循環経路（３ａ）、切換えバルブ（５ａ）、ガス循環経路（３ｂ）、切換えバルブ（５ｂ）、吸着剤充填部（１ｂ）、切換えバルブ（５ｂ'）、ガス循環経路（３ｂ'）、切換えバルブ（５ａ'）、ガス循環経路（３ａ'）およびプラズマ発生装置（２）を順次循環するように、活性ガス循環ポンプ（４）が駆動され、切換えバルブ（５ａ）、（５ｂ）、（５ｂ'）および（５ａ'）が切り換えられる。

さらに、吸着剤充填部（１ｃ）を通って活性ガスが循環する場合には、同様にして、活性ガスはガス循環経路（３ａ）、切換えバルブ（５ａ）、ガス循環経路（３ｂ）、切換えバルブ（５ｂ）、ガス循環経路（３ｃ）、切換えバルブ（５ｃ）、吸着剤充填部（１ｃ）、切換えバルブ（５ｃ'）、ガス循環経路（３ｃ'）、切換えバルブ（５ｂ'）、ガス循環経路（３ｂ'）、切換えバルブ（５ａ' ）、ガス循環経路（３ａ'）およびプラズマ発生装置（２）を順次循環するように、活性ガス循環ポンプ（４）が駆動され、切換えバルブ（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）、（５ｃ'）、（５ｂ'）および（５ａ'）が切り換えられる。

各吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）を通って、吸着剤表面に吸着された有害成分と接触して劣化した活性ガスは、プラズマ発生装置（２）へ戻され、ラジカルを多量に含む活性ガスに再生されて、再び各吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）を通って循環する。

各吸着剤充填部（１ａ）、（１ｂ）または（１ｃ）における有害成分の分解処理の終了後、プラズマ発生装置（２）の稼動を停止させるとともに、ポンプ（４）を駆動させて、外気導入管１０から外気を取り入れ、それぞれのガス循環経路内およびそれぞれの吸着剤充填部内に残留する処理済みのガスが大気中へ放出される。

なお、ガス排出切換えバルブ（１２）とガス排出バルブ（１４）との間に、二酸化マンガンのようなオゾン分解触媒（１３）を設置することにより、処理済みガス中のオゾンや未分解ガスを除去することができる。

図２は、本発明における処理装置のもう一つの実施形態を示すものであり、図１と同じ部分には図１と同じ符号を付してある。
本発明の処理装置が吸着剤充填部を１つだけ、例えば（１ａ）だけを備える場合には、図２に示すように、排ガスは排ガス導入バルブ（６）から排ガス導入管（８ａ）を通って吸着剤充填部（１ａ）へ導かれ、有害成分が吸着除去された後の排ガスは吸着剤充填部（１ａ）から排ガス排出管（９ａ）、オゾン分解触媒（１３）およびガス排出バルブ（１４）を通って大気中に放出される。

また、有害成分分解処理後の処理済みガスは吸着剤充填部（１ａ）から排ガス排出管（９ａ）、オゾン分解触媒（１３）およびガス排出バルブ（１４）を通って大気中に放出される。

したがって、本発明の処理装置が吸着剤充填部を１つだけ備える場合には、図２に示されるように、開閉バルブ（１５）および（１５’）をガス循環経路（３ａ）および（３ａ’）にそれぞれ設けることにより、排ガス導入切換えバルブ（７）およびガス排出切換えバルブ（１２）を省略することができ、排ガス排出管（９ａ）でもって処理済ガス排出管を兼ねることができる。
また、本発明の処理装置が吸着剤充填部を４つ以上備える場合には、上記で説明した吸着剤充填部が３つの場合に準じて、適宜増設することができる。

次に、上記の図１の処理装置を用いる場合を例にして、本発明の排ガスの処理方法について説明する。

本発明の処理方法は、
（ａ）排ガスを吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を吸着剤に吸着させるとともに、有害成分吸着除去後の排ガスを排出する工程、
（ｂ）大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させ、該活性ガスを、前記吸着剤充填部および前記プラズマ発生装置を接続するガス循環経路内を循環させ、前記吸着剤に吸着された有害成分と常温〜１００℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
（ｃ）有害成分が分解処理された後の処理済みガスを前記のガス循環経路から排出する工程
により行なわれる。

本発明の処理方法で処理される排ガスは特に限定されないが、本発明の処理方法は、有害成分として例えばトルエン、キシレン、ベンゼン、エチレンオキサイド、トリクロロエチレンなどのような揮発性の有機化合物（ＶＯＣ）を１種以上含む排ガスが発生する工場などからの排ガスの処理に特に適している。

図１に示す処理装置において、排ガス中の有害成分を例えば吸着剤充填部（１ａ）内の吸着剤に吸着させる場合の吸着処理は、排ガスを排ガス導入バルブ（６）、排ガス導入切換えバルブ（７）および排ガス導入管（８a）を介して吸着剤充填部（１ａ）へ導入し、排ガス中の有害成分を吸着剤と接触させることにより行なわれる。

有害成分が吸着除去された後の排ガスは、吸着剤充填部（１ａ）から排ガス排出管（９a）、ガス排出切換えバルブ（１２）、オゾン分解触媒（１３）およびガス排出バルブ（１４）を通って、大気中へ放出される。

吸着工程の終了は、例えば排ガス排出管（９ａ）に有害成分検知センサー（図示略）を設けることにより検知することができるが、有害成分の吸着可能時間を予め測定しておき、その時間の範囲内で吸着工程を終了するようにしてもよい。

吸着剤充填部(１ａ)における有害成分吸着工程が終了したならば、排ガス導入切換えバルブ（７）の切換えにより、有害成分を含む排ガスは吸着剤充填部（１ｂ）へ導入され、そこで吸着工程が引き続いて行なわれる。

一方、吸着剤充填部（１ａ）に吸着された有害成分は、プラズマ発生装置（２）を稼動させて活性ガスを発生させるとともに、ポンプ（４）を駆動させて該活性ガスを吸着剤充填部（１ａ）を通って循環させ、該有害成分と常温〜１００℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解する。

プラズマ発生装置は、通常、温度：１００℃以下、圧力：大気圧程度、相対湿度：６０％以下、印加電圧：１〜５０ｋＶ、ピーク電流：１〜１００Ａの範囲で操作される。
上記のプラズマ発生装置により活性ガスを発生させる原料ガスは、排ガス中に含まれる処理対象の有害成分により、空気、酸素ガスなどからなる群から適宜選択される。

これらの原料ガスから発生する活性ガスは、該原料ガスに由来するイオン化および（または）ラジカル化した活性種を含むガスであり、Ｏ₃、ＯＨ、ＨＯ₂、Ｏなどの１種または２種以上を含む。

有害成分がトルエン、キシレン、ベンゼン、エチレンオキサイドまたはトリクロロエチレンである場合、吸着剤の表面で起こるオゾンによる炭酸ガスと水への分解反応は、それぞれ次の反応式で示されるように進行しているものと想定される。
トルエンの場合：

キシレンの場合：

ベンゼンの場合：

エチレンオキサイドの場合：

トリクロロエチレンの場合：

なお、活性ガス中のオゾンを分解してラジカルを生成させて、活性ガスによる有害成分の分解を促進するために、吸着剤充填部（１ａ）の上流側にオゾン分解触媒および／またはヒータ（図示略）を設けてもよい。
また、活性ガスによる有害成分の分解を促進するために、大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させる際に、過酸化水素水または水を添加してOHなどのラジカルの生成量を増加させてもよい。

有害成分の分解終了は、循環経路内のＣＯｘ（ＣＯ＋ＣＯ₂）濃度あるいは吸着剤における反応熱の有無により確認することができる。
有害成分の分解が終了したならば、次いで外気導入バルブ（１０ａ）を開け、ポンプ（４）により外気を導入して、活性ガス循環経路（３ａ）および吸着剤充填部（１ａ）から、処理済みガス排出管（１１ａ）およびガス排出切換えバルブ（１２）、オゾン分解触媒（１３）およびガス排出バルブ（１４）を介して、処理済みガスを大気中に放出する。
この処理済みガスの排出が終わった段階で、吸着剤充填部（１ａ）内の吸着剤は再生されており、次の有害成分の吸着に備えられる。

上記の吸着剤充填部（１ａ）における有害成分の分解工程および吸着剤充填部（１ｂ）における有害成分の吸着工程が終了したならば、次いで同様の手順により、吸着剤充填部（１ｂ）における有害成分の分解工程および吸着剤充填部（１ｃ）における有害成分の吸着工程へ移る。

なお、上記の方法では、１つの吸着剤充填部で有害成分の吸着工程を行うと同時に、もう１つの吸着剤充填部で有害成分の分解工程を行なうようになっているが、有害成分の吸着工程に要する時間と有害成分の分解工程に要する時間、あるいは処理装置に含まれる吸着剤充填部の数、さらにはプラズマ発生装置の能力などに応じて、有害成分の吸着工程が行なわれる吸着剤充填部の数と有害成分の分解工程が行なわれる吸着剤充填部の数を適宜変更することもできる。

例えば、図１の処理装置のように吸着剤充填部を３つ有する場合、有害成分の吸着工程が行なわれる吸着剤充填部の数を１つとし、有害成分の分解工程が行なわれる吸着剤充填部の数を２つとすることもできる。
実施例

実施例１
試験装置の流路内に３ｍｌのトルエンを注入し、循環ファン（ルーツフロア）を用いて流量７１２Ｌ／分で装置内のガスを循環させることにより、トルエンを気化させ、疎水性ゼオライト吸着剤HiSiV1000（充填体積0.54L）に吸着させた。トルエンが完全に吸着されたことを確認した後、流量はそのままで沿面放電リアクタの電源をONにして、310〜320Wの条件で、プラズマを発生させた。

沿面放電リアクタで発生したオゾン、およびO、OH、HO₂などのラジカルを上記の吸着剤に送り、吸着剤の表面に吸着されたトルエンと約３０℃で反応させ、トルエンをCOとCO₂に分解した。吸着剤を通過したガスは再び沿面放電リアクタに循環させた。

循環処理時間に対する装置内のCO、CO₂、O₂およびトルエンの各濃度を図５に示す。
循環処理時間に伴って、COおよびCO₂が増加し、O₂が減少していることが図５からわかる。また、COの増加に比べて、CO₂の増加が大きいことから、トルエンが効果的にCO₂に分解されていることが分かる。
一方、トルエンについては、循環処理時間に関係なく、常に０ppmであり、吸着剤からのトルエンの脱着は行なわれていないことが確認された。

図６は、循環処理時間に対する、トルエンからCOｘ（CO＋CO₂）への転化率を表している。１７０分付近で転化率100％を達成していることが図６から分かる。
転化率は、その後も増加し続け、２７０分で139％となった。転化率が100％を超えたのは、循環流路内にトルエンやトルエンの分解による反応生成物などが付着していたか、あるいは１度使用した吸着剤を再生して使用したため、この実施例で使用した吸着剤にトルエンが残留していたためと推測される。

１ａ、１ｂ、１ｃ：吸着剤充填部
２：プラズマ発生装置
２ａ：原料ガス導入バルブ
２ｂ：原料ガス導入管
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ａ'、３ｂ'、３ｃ'：活性ガス循環経路
４：活性ガス循環ポンプ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ａ'、５ｂ'、５ｃ'：活性ガス循環切換えバルブ
６：排ガス導入バルブ
７：排ガス導入切換えバルブ
８ａ、８ｂ、８ｃ：排ガス導入管
９ａ、９ｂ、９ｃ：排ガス排出管
１０ａ：外気導入バルブ
１０：外気導入管
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：処理済みガス排出管
１２：ガス排出切換えバルブ
１３：オゾン分解触媒
１４：ガス排出バルブ
１５、１５'：開閉バルブ
２１：メッシュ板
２２：吸着剤
２３：放電素子
２４：邪魔板
２５：スリット

Claims

（ａ）排ガスを吸着剤充填部に供給し、排ガスを前記吸着剤充填部内の吸着剤と接触させて排ガス中の有害成分を前記吸着剤に吸着させ、有害成分が吸着除去された後の排ガスを排出する工程、
（ｂ）前記吸着剤充填部への排ガスの供給を停止し、空気又は酸素ガスを原料ガスとして大気圧非熱プラズマ発生装置に供給し、前記大気圧非熱プラズマ発生装置によりオゾンを含む活性ガスを発生させ、発生させた活性ガスをガス循環経路を介して前記吸着剤充填部に供給し、活性ガスと前記吸着剤に吸着された有害成分とを常温〜１００℃の温度範囲で接触させて、該有害成分を吸着剤表面において分解するとともに、該吸着剤を再生する工程、および
（ｃ）有害成分分解処理後の処理済みガスを前記のガス循環経路から排出する工程
を含み、
前記ガス循環経路は、発生させた活性ガスを前記吸着剤充填部に供給し、前記吸着剤充填部を流通した後の活性ガスを前記大気圧非熱プラズマ発生装置に供給するように、前記大気圧非熱プラズマ発生装置と前記吸着剤充填部とを接続する排ガスの処理方法。
前記の吸着工程（ａ）および前記の分解・再生工程（ｂ）が、前記ガス循環経路内に設けられたバルブにより切替えできるように並列的に配置された２つ以上の吸着剤充填部の間で、交互にあるいは順次行なわれる、請求項１に記載の処理方法。
前記の分解・再生工程（ｂ）の終了後、外部の空気を前記のガス循環経路内へ導入して、有害成分分解処理後のガスをガス循環経路から排出することをさらに含む、請求項１または２に記載の処理方法。
前記の分解・再生工程（ｂ）において、分解・再生を行なうべき吸着剤充填部の上流側で、前記活性ガス中のオゾンを分解してラジカルを生成させ、分解・再生を促進することをさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の処理方法。
前記の分解・再生工程（ｂ）において、大気圧非熱プラズマ発生装置により活性ガスを発生させる際に、過酸化水素水または水を添加してOHラジカルの生成量を増加させ、分解・再生を促進することをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の処理方法。
前記のガス循環経路から分解処理済みガスを排出する際に、二酸化マンガンを含む触媒により、処理済みガス中のオゾンおよび未分解ガスを除去することをさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の処理方法。
前記の排ガスが、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチレンオキサイドまたはトリクロロエチレンを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の処理方法。
前記の吸着剤が、活性炭、ゼオライト、疎水性ゼオライト、ガンマアルミナおよびシリカゲルからなる群から選択される、請求項１〜７のいずれかに記載の処理方法。
前記の吸着剤が、ペレット形状またはハニカム形状である、請求項１〜８のいずれかに記載の処理方法。
（イ）排ガス中の有害成分を吸着する吸着剤を充填した吸着剤充填部、
（ロ）空気又は酸素ガスを原料ガスとしてオゾンを含む活性ガスを発生させる大気圧非熱プラズマ発生装置、
（ハ）発生させた活性ガスを前記吸着剤充填部に供給し、前記吸着剤充填部を流通した後の活性ガスを前記大気圧非熱プラズマ発生装置に供給するように、前記の吸着剤充填部および前記のプラズマ発生装置を接続するガス循環経路、
（ニ）前記の吸着剤充填部へ排ガスを取り入れる排ガス導入バルブ、および
（ホ）有害成分吸着除去後の排ガスおよび有害成分分解処理後の処理済みガスを排出するガス排出バルブ
を備えた排ガス処理装置であって、
前記の活性ガスを吸着剤に吸着された有害成分と常温〜１００℃で接触させて、該有害成分を吸着剤表面で分解するとともに、該吸着剤を再生するようになされていることを特徴とする排ガス処理装置。
前記のガス循環経路に接続された吸着剤充填部が、ガス循環経路に設けられたバルブにより切換えできるように、並列的に複数配置されてなる、請求項１０に記載の処理装置。
前記のガス循環経路に外部空気取り入れ口がさらに設けられている、請求項１０または１１に記載の処理装置。
前記の吸着剤充填部の上流側のガス循環経路内に、オゾンを分解してラジカルを生成する触媒がさらに配置されてなる、請求項１０〜１２のいずれかに記載の処理装置。
前記の大気圧非熱プラズマ発生装置またはその上流部に、過酸化水素水または水を供給するラインを設けた、請求項１０〜１３のいずれかに記載の処理装置。
前記のプラズマ発生装置が、沿面放電方式、パルスコロナ放電方式、無声放電方式、交流コロナ放電方式、直流コロナ放電方式または矩形波高電圧電源により稼動する、請求項１０〜１４のいずれかに記載の処理装置。