JPH11169645A - ガス分解処理方法 - Google Patents
ガス分解処理方法Info
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- JPH11169645A JPH11169645A JP9341542A JP34154297A JPH11169645A JP H11169645 A JPH11169645 A JP H11169645A JP 9341542 A JP9341542 A JP 9341542A JP 34154297 A JP34154297 A JP 34154297A JP H11169645 A JPH11169645 A JP H11169645A
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分解効率が改善されたガス分解処理方法を提
供する。 【解決手段】 対向電極間に電界を印加することにより
該対向電極間を流通している気体をプラズマ励起させて
ガス分解処理を行う方法であって、該対向電極間に光触
媒作用体が設けられていることを特徴とする。
供する。 【解決手段】 対向電極間に電界を印加することにより
該対向電極間を流通している気体をプラズマ励起させて
ガス分解処理を行う方法であって、該対向電極間に光触
媒作用体が設けられていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物、硫黄
酸化物、揮発性有機化合物等の有害ガスをプラズマ励起
させて分解処理する、ガス分解処理方法及びその装置に
関する。
酸化物、揮発性有機化合物等の有害ガスをプラズマ励起
させて分解処理する、ガス分解処理方法及びその装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年環境配慮の声が高まり、窒素酸化
物、硫黄酸化物、揮発性有機化合物等の有害ガスを分解
処理する方法が多数提案されている。特にコロナ放電、
プラズマ放電等を利用して有害ガスを分解する技術は、
クリ−ンで低濃度の有害ガスにも対応できるものとして
注目されている。一方、上記放電を利用した処理方法
は、高いエネルギ−を投入する必要があり、処理効率の
向上と投入電力のバランスが実用化の鍵となっていた。
物、硫黄酸化物、揮発性有機化合物等の有害ガスを分解
処理する方法が多数提案されている。特にコロナ放電、
プラズマ放電等を利用して有害ガスを分解する技術は、
クリ−ンで低濃度の有害ガスにも対応できるものとして
注目されている。一方、上記放電を利用した処理方法
は、高いエネルギ−を投入する必要があり、処理効率の
向上と投入電力のバランスが実用化の鍵となっていた。
【０００３】例えば、特開平７−２６５６２号にハニカ
ム状電極とワイヤ型電極を組み合わせて用いる方法が、
特開平２−１１５０２４号に固体誘電体を用いる技術が
開示されている。しかし、まだ低電力化と処理効率に改
善の必要があった。
ム状電極とワイヤ型電極を組み合わせて用いる方法が、
特開平２−１１５０２４号に固体誘電体を用いる技術が
開示されている。しかし、まだ低電力化と処理効率に改
善の必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
鑑み、分解効率が改善されたガス分解処理方法を提供す
る。
鑑み、分解効率が改善されたガス分解処理方法を提供す
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のガス分解処理方
法は、対向電極間に電界を印加することにより該対向電
極間を流通している気体をプラズマ励起させてガス分解
処理を行う方法であって、該対向電極間に光触媒作用体
が設けられていることを特徴とする。
法は、対向電極間に電界を印加することにより該対向電
極間を流通している気体をプラズマ励起させてガス分解
処理を行う方法であって、該対向電極間に光触媒作用体
が設けられていることを特徴とする。
【０００６】上記光触媒作用体は、ＴｉＯ2 、ＣｄＳ、
ＳｒＴｉＯ3 、Ｋ4 ＮｂＯ3 、ＺｒＯ2 、ＧａＰ、Ｚｎ
Ｏ等の光触媒を含有するものである。これらの光触媒と
他の材料の混合物によって構成されていてもよい。光触
媒作用体の大きさは特に限定されないが、被処理気体に
接触する面積が大きい方が有利であり、光触媒を含有す
る塗料を調整して電極対向面にコ−ティングすることに
より対向電極表面に層状に形成することが好ましい。被
処理気体への接触面積を大きくするために多孔質の層を
形成してもよい。
ＳｒＴｉＯ3 、Ｋ4 ＮｂＯ3 、ＺｒＯ2 、ＧａＰ、Ｚｎ
Ｏ等の光触媒を含有するものである。これらの光触媒と
他の材料の混合物によって構成されていてもよい。光触
媒作用体の大きさは特に限定されないが、被処理気体に
接触する面積が大きい方が有利であり、光触媒を含有す
る塗料を調整して電極対向面にコ−ティングすることに
より対向電極表面に層状に形成することが好ましい。被
処理気体への接触面積を大きくするために多孔質の層を
形成してもよい。
【０００７】上記対向電極は通常の金属からなるものを
使用できる。また、その形状は特に問わないが、被処理
気体への接触面積を大きくして処理効率を向上させるた
めにハニカム構造の電極を採用すると有利である。
使用できる。また、その形状は特に問わないが、被処理
気体への接触面積を大きくして処理効率を向上させるた
めにハニカム構造の電極を採用すると有利である。
【０００８】
【実施の態様】図１は本発明の装置例の斜視図である。
外部電極１は断面正六角形の角筒体が複数組み合わされ
てなるハニカム構造の代表例である。内部電極２は外部
電極１がなすハニカム構造のセル中央に位置している。
図２にハニカムセルの断面図を示す。図２（ａ）では光
触媒作用体３は内部電極２の対向面に形成されている。
図２（ｂ）では、ハニカムセルを構成する角筒体の中央
に六角形の角柱体の形状の内部電極２が位置し、外部電
極１と内部電極２の両方の表面を光触媒作用体３が覆っ
ている。
外部電極１は断面正六角形の角筒体が複数組み合わされ
てなるハニカム構造の代表例である。内部電極２は外部
電極１がなすハニカム構造のセル中央に位置している。
図２にハニカムセルの断面図を示す。図２（ａ）では光
触媒作用体３は内部電極２の対向面に形成されている。
図２（ｂ）では、ハニカムセルを構成する角筒体の中央
に六角形の角柱体の形状の内部電極２が位置し、外部電
極１と内部電極２の両方の表面を光触媒作用体３が覆っ
ている。
【０００９】被処理気体は図１に示した矢印の方向に流
れ、ハニカムセル内を通る間にプラズマ励起され、無害
な形態あるいは捕集されやすい形態に変換される。本発
明の装置中に、アンモニア、石灰等の脱硝脱硫剤、固定
化剤を吹き込んだり、本発明の装置の流路の先にバグフ
ィルタ−を設ける等の公知の手段により有害ガスを固定
化することが出来る。
れ、ハニカムセル内を通る間にプラズマ励起され、無害
な形態あるいは捕集されやすい形態に変換される。本発
明の装置中に、アンモニア、石灰等の脱硝脱硫剤、固定
化剤を吹き込んだり、本発明の装置の流路の先にバグフ
ィルタ−を設ける等の公知の手段により有害ガスを固定
化することが出来る。
【００１０】プラズマ励起された気体は、それ自身が全
波長域に渡って発光する性質を有する。本発明において
は、被処理気体自身がプラズマ励起によって発生するエ
ネルギ−を受けて光触媒体が活性化することにより被処
理気体に作用を及ぼし、さらにこの光触媒作用を受ける
気体は既に活性化された形態にあるため、非常に効率の
高い処理が実現する。
波長域に渡って発光する性質を有する。本発明において
は、被処理気体自身がプラズマ励起によって発生するエ
ネルギ−を受けて光触媒体が活性化することにより被処
理気体に作用を及ぼし、さらにこの光触媒作用を受ける
気体は既に活性化された形態にあるため、非常に効率の
高い処理が実現する。
【００１１】また、対向電極を構成する金属が直接向か
いあうと放電状態が不安定になり、処理効率が悪くなる
傾向があるため、これを防止する位置に固体誘電体を設
置するとよい。さらに、上記光触媒作用体が固体誘電体
を兼ねてもよい。図２に示した例では光触媒作用体が電
極対向面の一方または双方を覆っており、固体誘電体の
役割を兼ねている。固体誘電体と光触媒作用体が積層さ
れた形態でもよい。
いあうと放電状態が不安定になり、処理効率が悪くなる
傾向があるため、これを防止する位置に固体誘電体を設
置するとよい。さらに、上記光触媒作用体が固体誘電体
を兼ねてもよい。図２に示した例では光触媒作用体が電
極対向面の一方または双方を覆っており、固体誘電体の
役割を兼ねている。固体誘電体と光触媒作用体が積層さ
れた形態でもよい。
【００１２】上記固体誘電体としては、ポリテトラフル
オロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン
酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。上記固体誘電
体の比誘電率（２５°Ｃ環境下、以下同）は２以上であ
ることが好ましく、より好ましくは１０以上である。特
に好ましい例として、酸化チタニウム５〜５０重量％、
酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸
化物皮膜、又は、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化
物皮膜が挙げられる。上記被膜の厚みは１０〜１０００
μｍであるものが好ましい。
オロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラス
チック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸
化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン
酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。上記固体誘電
体の比誘電率（２５°Ｃ環境下、以下同）は２以上であ
ることが好ましく、より好ましくは１０以上である。特
に好ましい例として、酸化チタニウム５〜５０重量％、
酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸
化物皮膜、又は、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化
物皮膜が挙げられる。上記被膜の厚みは１０〜１０００
μｍであるものが好ましい。
【００１３】図２中ｌで示した電極対向面の間隔（上記
光触媒作用体や後述の固体誘電体が存在する場合は、そ
れらの間隔）は５〜３０ｍｍが好ましい。５ｍｍ未満で
は被処理気体の流路として効率が悪く、３０ｍｍを超え
ると長時間安定化した放電状態を維持しにくく、省電力
化の観点からも好ましくない。
光触媒作用体や後述の固体誘電体が存在する場合は、そ
れらの間隔）は５〜３０ｍｍが好ましい。５ｍｍ未満で
は被処理気体の流路として効率が悪く、３０ｍｍを超え
ると長時間安定化した放電状態を維持しにくく、省電力
化の観点からも好ましくない。
【００１４】本発明では、上記対向電極間に電界を印加
することにより、該対向電極間を流通している気体をプ
ラズマ励起させてガス分解処理を行う。この際の電界と
しては、放電状態を安定させ、長時間連続した処理を行
うという観点から、電圧立ち上がり時間が１００μｓ以
下、電界強度が１〜１００ｋＶ／ｃｍ、周波数が１〜１
００ｋＨｚであるパルス電界を印加することが好まし
い。パルス電圧波形はインパルス型、方形パルス型、変
調型、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加する片
波状パルス型等が挙げられ、特に限定されない。
することにより、該対向電極間を流通している気体をプ
ラズマ励起させてガス分解処理を行う。この際の電界と
しては、放電状態を安定させ、長時間連続した処理を行
うという観点から、電圧立ち上がり時間が１００μｓ以
下、電界強度が１〜１００ｋＶ／ｃｍ、周波数が１〜１
００ｋＨｚであるパルス電界を印加することが好まし
い。パルス電圧波形はインパルス型、方形パルス型、変
調型、正又は負のいずれかの極性側に電圧を印加する片
波状パルス型等が挙げられ、特に限定されない。
【００１５】上記パルス立ち上がり時間、電界強度、周
波数を満たすような高速パルス電界を用いることは放電
状態の安定化とガス分解効率の向上に極めて効果的であ
る。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧変化が
連続して正である時間を指すものとする。
波数を満たすような高速パルス電界を用いることは放電
状態の安定化とガス分解効率の向上に極めて効果的であ
る。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧変化が
連続して正である時間を指すものとする。
【００１６】また、上記パルス電界におけるパルス継続
時間は、５００μｓ以下であることが好ましい。５００
μｓを超えると放電状態が安定しにくくなる。より好ま
しくは、３μｓ〜２００μｓである。上記パルス継続時
間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電界に
おける、連続するＯＮ時間を言う。
時間は、５００μｓ以下であることが好ましい。５００
μｓを超えると放電状態が安定しにくくなる。より好ま
しくは、３μｓ〜２００μｓである。上記パルス継続時
間とは、ＯＮ、ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電界に
おける、連続するＯＮ時間を言う。
【００１７】図３に、このようなパルス電界を印加する
際の電源の等価回路図を示す。図３にＳＷと記されてい
るのはスイッチとして機能する半導体素子である。上記
スイッチとして５００ｎｓ以下のターンオン時間及びタ
ーンオフ時間を有する半導体素子を用いることにより、
上記のような電界強度が１〜１００ｋＶ／ｃｍであり、
かつ、パルス立ち上がり時間が１００μｓ以下であるよ
うな高電圧かつ高速のパルス電界を実現することが出来
る。
際の電源の等価回路図を示す。図３にＳＷと記されてい
るのはスイッチとして機能する半導体素子である。上記
スイッチとして５００ｎｓ以下のターンオン時間及びタ
ーンオフ時間を有する半導体素子を用いることにより、
上記のような電界強度が１〜１００ｋＶ／ｃｍであり、
かつ、パルス立ち上がり時間が１００μｓ以下であるよ
うな高電圧かつ高速のパルス電界を実現することが出来
る。
【００１８】（実施例）酸化チタン（石原産業社製「Ｓ
ＴＳ−０１」）を蒸留水によって希釈することにより酸
化チタン濃度１０重量％のゾル溶液を調整した。テトラ
エトキシシラン３．４７ｇ、エタノ−ル６．５３ｇを混
合した溶液中に上記ゾル溶液１０ｇを滴下しながら加水
分解を行わせることにより、固形分濃度１０％の皮膜形
成用組成物を得た。内径２ｃｍ、長さ２０ｃｍのガラス
管の内面に皮膜形成用組成物を塗布して１１０度で１時
間硬化させることにより、光触媒作用体が内面コ−トさ
れたガラス（固体誘電体）管を得た。このガラス管内部
に銅製の棒状電極（径２ｍｍ）を位置させ、ガラス管外
周にアルミホイルを巻き付けた。ガラス管内に０．５％
ＮＯ／Ａｒガスを１００ｌ／分で流通させた状態で、棒
状電極とアルミホイル間に波高値９ｋＶ、周波数１５ｋ
Ｈｚ、パルス立ち上がり時間５μｓ、パルス幅１０μｓ
のインパルス型波形のパルス電界を印加することによ
り、処理を行った。ＦＴ−ＩＲにより処理前後のＮＯ、
ＮＯ2 ガスのピ−クを評価したところ、分解率は９７．
５％であった。
ＴＳ−０１」）を蒸留水によって希釈することにより酸
化チタン濃度１０重量％のゾル溶液を調整した。テトラ
エトキシシラン３．４７ｇ、エタノ−ル６．５３ｇを混
合した溶液中に上記ゾル溶液１０ｇを滴下しながら加水
分解を行わせることにより、固形分濃度１０％の皮膜形
成用組成物を得た。内径２ｃｍ、長さ２０ｃｍのガラス
管の内面に皮膜形成用組成物を塗布して１１０度で１時
間硬化させることにより、光触媒作用体が内面コ−トさ
れたガラス（固体誘電体）管を得た。このガラス管内部
に銅製の棒状電極（径２ｍｍ）を位置させ、ガラス管外
周にアルミホイルを巻き付けた。ガラス管内に０．５％
ＮＯ／Ａｒガスを１００ｌ／分で流通させた状態で、棒
状電極とアルミホイル間に波高値９ｋＶ、周波数１５ｋ
Ｈｚ、パルス立ち上がり時間５μｓ、パルス幅１０μｓ
のインパルス型波形のパルス電界を印加することによ
り、処理を行った。ＦＴ−ＩＲにより処理前後のＮＯ、
ＮＯ2 ガスのピ−クを評価したところ、分解率は９７．
５％であった。
【００１９】（比較例）酸化チタンによる内面処理を行
っていないガラス管を用いて実施例と同様の処理を行っ
た。同様に評価したところ、分解率は８３．６％であ
り、光触媒による効果が明らかになった。
っていないガラス管を用いて実施例と同様の処理を行っ
た。同様に評価したところ、分解率は８３．６％であ
り、光触媒による効果が明らかになった。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、対向電極間に光触媒作用体
が設けられている装置中でプラズマ処理を行うことによ
り、プラズマ励起エネルギーを効率的に使って非常に優
れたガス分解処理を可能とする。これによって投入する
電気的エネルギ−を最小限に抑えて実用レベルのガス分
解処理を行うことが出来る。さらに、特定の周波数で立
ち上がりの早い高速パルス電界を用いることにより、よ
り一層放電状態が安定し、高い分解効率で長時間安定し
た処理を行うことが出来る。
が設けられている装置中でプラズマ処理を行うことによ
り、プラズマ励起エネルギーを効率的に使って非常に優
れたガス分解処理を可能とする。これによって投入する
電気的エネルギ−を最小限に抑えて実用レベルのガス分
解処理を行うことが出来る。さらに、特定の周波数で立
ち上がりの早い高速パルス電界を用いることにより、よ
り一層放電状態が安定し、高い分解効率で長時間安定し
た処理を行うことが出来る。
【００２１】
【図１】 ガス分解処理装置例の斜視図
【図２】 ガス分解処理装置における固体誘電体設置例
の説明図
の説明図
【図３】 パルス電界を発生させる電源の等価回路図
１ 外部電極 ２ 内部電極 ３ 光触媒作用体 ４ 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＪ １０２Ｃ
Claims (4)
- 【請求項１】 対向電極間に電界を印加することにより
該対向電極間を流通している気体をプラズマ励起させて
ガス分解処理を行う方法であって、該対向電極間に光触
媒作用体が設けられていることを特徴とするガス分解処
理方法。 - 【請求項２】 光触媒作用体が、酸化チタンを含有して
なるものであることを特徴とする請求項１に記載のガス
分解処理方法。 - 【請求項３】 光触媒作用体が、対向電極表面に層状に
形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載
のガス分解処理方法。 - 【請求項４】 対向電極間に、電圧立ち上がり時間が１
００μｓ以下、電界強度が１〜１００ｋＶ／ｃｍ、周波
数が１〜１００ｋＨｚであるパルス電界を印加すること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガス分
解処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9341542A JPH11169645A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | ガス分解処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9341542A JPH11169645A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | ガス分解処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11169645A true JPH11169645A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18346883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9341542A Withdrawn JPH11169645A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | ガス分解処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11169645A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112316679A (zh) * | 2020-10-20 | 2021-02-05 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种低温等离子体VOCs净化装置及方法 |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP9341542A patent/JPH11169645A/ja not_active Withdrawn
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| CN112316679B (zh) * | 2020-10-20 | 2022-02-25 | 中国科学院地球环境研究所 | 一种低温等离子体VOCs净化装置及方法 |
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