JPS62221424A - 汚染空気の処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一酸化炭素を含有する含酸素汚染気体の処理
法に関する。さらに詳しくは、触媒の存在下または不存
在下で一酸化炭素を含有する酸素含有気体にオゾンの共
存下にて紫外線を照射することによって、含酸素汚染気
体中の一酸化炭素を効果的に酸化処理する方法に関する
。

［従来の技術］ 近年、ガス工業や金属精練工業などにおいては、一酸化
炭素を含有する多量の廃ガスが排出されている。また、
一酸化炭素は物質の不完全燃焼により発生するため、多
かれ少なかれ石油や石炭などの化石燃料の燃焼の際に必
ず発生する。自動車などの内燃機関における燃焼の際に
は特に多量に生成する。さらに、煙草の喫煙時において
も一酸化炭素を含む一連の不完全燃焼生成物が生成する
。

一酸化炭素は人体に極めて有害であるので、環境基準が
定められ、環境中に放出される一酸化炭素の量を減少さ
せるための対策が行なわれている。また近年、石油スト
ーブなどから発生する一酸化炭素を含有する室内空気や
、地下駐車場、自動車用トンネル、炭鉱などの閉鎖性空
間における汚染空気の浄化が強く望まれている。

従来、このようにして発生した一酸化炭素を含有する汚
染空気を浄化する方法としては、汚染空気を高温度で再
燃焼させる方法、酸化触媒を用いて接触酸化させる方法
が実用化されているが、いずれも高い温度下で起こる化
学反応であるので、ボイラーなどや内燃機関から排出さ
れるガスに適用できるのみで、常温付近の汚染空気に適
用する方法としては極めて不経済であることが問題とな
っている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し、特別
に加熱することを必要とせず、一酸化炭素を含有する酸
素含有気体を簡単、効果的かつ経済的に処理する方法を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による汚染空気の処理法は、触媒の存在下または
不存在下で、一酸化炭素を含有する酸素含有気体にオゾ
ンの共存下にて紫外線を照射することを特徴とするもの
である。

［作　用］ 本発明者らは、かねてから紫外線を用いる励起化学の研
究を行なっており、そのひとつとして、オゾンを含有す
る気体にアンモニアを添加し、室温において波長が２０
０ｒ＋ｍ以下の真空紫外線を照射すると両者が反応して
窒素、酸素および水に分解無害化できることを見い出し
た（日本化学会誌、１９７６年Ｎ（Ｌ１２．１９４０〜
１９４３頁）。

本発明者らは、これらの基礎研究の発展として、一酸化
炭素を含有する酸素含有気体に紫外線とオゾン発生能力
を有する電磁波を照射するか、オゾンを共存させて紫外
線を照射することにより、一酸化炭素の酸化が効率よく
起こることを見い出して本発明を完成するに至った。

本発明の方法によれば、一酸化炭素を含有する酸素含有
気体にオゾンを共存せしめて紫外線を照射するだけで、
一酸化炭素が二酸化炭素に変換され無害化される。また
、これらの系において、後述する特定の触媒に接触させ
ることによって、さらに効率的に一酸化炭素が酸化され
る。

本発明の方法によって、汚染空気中に含まれる一酸化炭
素は無害な二酸化炭素に変換できるので、本発明は画期
的な汚染空気の浄化法である。

［実施例］ 本発明は、濃度が０．Ｌ　〜５０．０００ｐｐｍ　（７
）範囲の一酸化炭素を含有する気体の処理に適用される
。

特に大気環境保全の目的で一酸化炭素を分解するのに好
適であるが、本質的に一酸化炭素濃度の制限はない。

本発明における含酸素気体とは、通常の空気、燃焼排ガ
スなどであり、酸素濃度の制限はない。

また、必ずしも水分を含んでいなくともよいがζ水分を
含んでいることが好ましい。通常の空気や燃焼排ガスな
どは、少なくとも１１０００ｐｐ以上の水分を含んヤい
るが、乾燥しているばあいには加湿して行なうこともで
きる。

また、紫外線とは波長が４００ｎａ＋以下で２００ｎｍ
以上の紫外線である。

紫外線発生用の光源としては、超高圧水銀灯、高圧水銀
灯、キセノン灯、低圧水銀灯であって、これらを単独あ
るいは併用して紫外線を発生させうるが、放電管内に水
銀と第三成分を共存させて目的に合致した波長分布特性
をもつように改良した光源を使用することもできる。ま
た、太陽光線中の紫外線を利用することもできる。

本発明において共存せしめるオゾンは、被酸化物である
一酸化炭素と当量以上の量であればよいが、反応を促進
しようとするばあい、あるいは一酸化炭素以外の被酸化
性物質が共存するばあいには、一酸化炭素濃度以上を用
いることがある。オゾンは紫外線が照射されている状態
で系に存在しておればよく、系外から供給してもよいし
、系内で発生せしめてもよい。前者の方法としては、た
とえば無声放電方式や真空紫外線を用いる方式のオゾン
発生機にて発生させたオゾンを一酸化炭素を含有する含
酸素気体に添加する方法、無声放電管や真空紫外線を用
いる方式のオゾン発生機に一酸化炭素含有気体を導入し
て該気体中に含有される酸素から気体中にオゾンを発生
させる方法などが採用できる。

系内でオゾンを発生させる方法としては、オゾン発生能
力を有する高エネルギー線、たとえば波長２００ｎＩ１
１以下の真空紫外線あるいはＸ線、α線、β線、γ線、
加速電子線などを一酸化炭素を含有する含酸素気体に照
射する方法が採用される。このばあい、高エネルギー線
によりオゾンを発生させたのちに紫外線を照射してもよ
いが、高エネルギー線と紫外線とを同時に照射するのが
好ましい。また、真空紫外線と近紫外線を同時に放出す
る低圧水銀灯などの光源を用いてオゾンの発生と一酸化
炭素の光酸化を同時に行なうこともできる。

本発明において、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ル
テニウムの単独もしくは混合物を担持させた酸化チタン
、水酸化チタンまたは水酸化亜鉛に一酸化炭素含有気体
を接触させるときは、一酸化炭素の処理効率がさらに向
上する。

これらの触媒は活性白土や活性炭などの吸着剤と混合あ
るいは併用してもよい。

本発明において、これらの特定の触媒と一酸化炭素を含
有する含酸素気体との接触方法としては、一酸化炭素を
含有する気体中にこれらの触媒を粉体のまま飛散させる
方法、気体の流路中に粉体を静置させる方法、あるいは
しっくい状に練り固めて反応装置の内壁に塗りつける方
法など、これらの触媒が一酸化炭素を含む気体と直接接
触できること、および紫外線が効率よく触媒および一酸
化炭素含有気体に直接吸収される方法であればいかなる
方法であってもよい。

また、塗料や顔料中にこれらの触媒を分散させて反応装
置の内壁を塗装する方法も採用することができる。

本発明における触媒の作用原理については目下詳細に研
究中である。オゾンが紫外線を吸収して酸素と活性な原
子状酸素に分解し、原子状酸素によって一酸化炭素が酸
化されて二酸化炭素となって無害化されるものと考えら
れる。また、一酸化炭素含有気体中に水分が含まれてい
るばあいには、原子状酸素が水分と反応して０１１ラジ
カルを発生し、０１１ラジカルによって一酸化炭素がす
みやかに酸化されるものと推察される。

また、触媒が共存すると、酸化チタン、水酸化チタンま
たは水酸化亜鉛が紫外線を吸収し、ｎ型半導体の導電帯
に存在する電子が導電帯に励起され、導電帯中に生じた
正孔が酸化チタン、水酸化チタンまたは水酸化亜鉛の表
面上に存在する水酸基を一電子酸化して０１１ラジカル
を生ぜしめ、この０１１ラジカルが一酸化炭素を酸化し
ているものと考えられる。他方、導電帯に励起された電
子は酸化チタン、水酸化チタンまたは水酸化亜鉛に吸着
した酸素を還元して過酸化水素を生ぜじめ、過酸化水素
の紫外線分解によって生じた０１１ラジカルによって一
酸化炭素が酸化される反応も起こっているものと考えら
れる。また、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニ
ウムにオゾンが吸着されると、オゾンはすみやかに分解
してこれらの金属の酸化物が生成するが、これらの金属
酸化物が紫外線を吸収して分解する際に発生する活性な
酸素種によっても一酸化炭素が酸化されているものと推
察される。

これらの触媒はオゾンの光分解を促進するので過剰オゾ
ンを無害化できるという利点がある。

これらの反応は炭化水素や硫化水素などの被酸化性有機
化合物、有機物の熱分解物あるいは無機化合物が共存し
ても起こる。本発明の反応は、とくに加熱を要しない。

したがって室温あるいはそれ以下の低温度で充分進行し
、もちろん高温度でも起こるので、極めて有用な汚染空
気の酸化処理法である。

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１ ２ＱＯＯｐｐｍの一酸化炭素を含む窒素を室内空気で２
倍に希釈して１００Ｑｐｐａ＋の一酸化炭素を含む含酸
素気体を調製した。１００ワツトの高圧水銀灯（放出主
波長：　　３８５ｎｍ）を内蔵した内容積７７０ｍ１の
反応容器に該含酸素気体を入れ、さらに４０００ｐｐＨ
のオゾンを添加して高圧水銀灯を点灯した。１０分間照
射後の一酸化炭素濃度は３ＢＯｐｐｍで、一酸化炭素の
減少率は６２％であった。

比較例１ オゾンを添加しなかったほかは実施例１とまったく同一
の操作によりて反応を行なつた。１０分間照射後の一酸
化炭素濃度は１１０００ｐｐであり、オゾンを添加しな
いばあいには酸化反応はまったく進行しなかった。

比較例２ 高圧水銀灯を点灯しなかったほかは実施例１とまったく
同様にして反応を行ない、オゾンを添加して１０分後の
一酸化炭素濃度を調べたところ、１０分後における一酸
化炭素減少率は１％であった。このように、紫外線を照
射しなかったばあいには、酸化反応はほとんど進行しな
い。

実施例２ 室内空気に代えて、水分をまったく含まない酸素−窒素
混合ガス（酸素濃度：２１％）を用いて一酸化炭素濃度
を希釈したほかは実施例１とまったく同一の操作により
反応を行なったところ、１０分後の減少率は３５％であ
った。

実施例３ 実施例１とまったく同一の操作で調製した一酸化炭素を
含む含酸素気体を、６０ワツトの溶融石英製低圧水銀灯
（放出主波長：　２５４ｎｍ−、従波長：　　１８５ｎ
ｍ）を内蔵した内容積７７０　ｍｌの反応容器に入れて
低圧水銀灯を点灯した。１０分後の一酸化炭素減少率は
５８％であった。このように、２５４ｎｍの紫外線に加
えて１８５ｎｍの真空紫外線を放射する低圧水銀灯を用
いたばあいには、１８５ｎＩＩｌの真空紫外線が酸素に
吸収されてオゾンを生じるので、特にオゾンを別途に添
加する必要がない。

実施例４ 反応器の内ｕ（４００ｃＩ１１２）に第１表に示す触媒
を塗布したほかは実施例３とまったく同一の操作を行な
い、１０分後の一酸化炭素減少率を調べた。実施例３の
結果とあわせて結果を第１表に示す。

［以下余白］ 第１表に示すように、白金、パラジウム、ロジウム、ル
テニウムもしくは銀を担持した酸化チタン、または水酸
化亜鉛を用いるばあいの一酸化炭素減少率は、実施例３
に示す無触媒のばあいに比べて大きく向上している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　触媒の存在下または不存在下で、一酸化炭素を含有
   する酸素含有気体にオゾンの共存下にて紫外線を照射す
   ることを特徴とする汚染空気の処理法。 ２　オゾンを系外から供給する特許請求の範囲第１項記
   載の処理法。 ３　オゾン発生能力を有する高エネルギー線を照射し、
   系内でオゾンを発生させる特許請求の範囲第１項記載の
   処理法。 ４　銀、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムの単
   独もしくは混合物を担持させた酸化チタン、水酸化チタ
   ンまたは水酸化亜鉛である特許請求の範囲第１項記載の
   処理法。