WO2006129807A1 - 溶液の反応装置と反応方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a reaction apparatus and a reaction method for decomposing mainly organic substances contained in a solution such as a waste liquid by oxidation or reduction.
- Colored wastewater discharged from dyeing factories can be made into clean and colorless water by oxidizing and decomposing organic substances such as dyes.
- a publishing method has been developed in which an acidic gas such as ozone is injected into waste liquid in the form of bubbles.
- the oxidised ozone ozone decomposes the dye contained in the wastewater and makes it colorless.
- This method cleans the wastewater by the acid-oxidation reaction of the solution caused by gas-liquid contact.
- a tower called a bubble tower is filled with waste water, and fine bubbles are injected from the bottom of the tower. Bubbles float up in the wastewater in the bubble tower, and before the bubbles reach the liquid level, the bubbles are oxidized and decomposed to oxidize and clean the dyes.
- reaction rate depends on the surface area of the bubbles, that is, the size of each bubble, it is necessary to generate fine bubbles in order to increase the surface area.
- the energy consumed by the force increases.
- the bubbles come into contact with each other in the wastewater and unite together, and the bubble radius tends to increase. For this reason, there exists a problem that the gas-liquid interface area which prescribes
- the oxygen-containing gas in the bubbles can only express the oxidizing power present in the bubbles. That is, when the oxidizing gas contained in the fine bubbles is not consumed, the acid scent is lost even if the bubbles float while contacting the wastewater. The content of acidic gas decreases with decreasing bubbles. For this reason, the smaller the bubble diameter, the faster the consumption of the acidic gas, and the faster the bubbles rise, the shorter the short time the acidifier is lost. Therefore, the oxidizing gas concentration in the wastewater becomes high only in the vicinity of the bubble generation unit, and the oxidizing gas concentration cannot be made uniform in the wastewater!
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-326285
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 9-239383
- Patent Document 1 describes a wastewater treatment system that removes pollutants from wastewater by oxidizing and decomposing them with ultraviolet rays and ozone.
- waste water is sprayed into a reaction tank from a spray nozzle in a spray reaction tank.
- the pollutant dissolved in the sprayed fine particles is absorbed in contact with the ultraviolet rays of the ultraviolet light emitting lamp and the ozone gas supplied from the ozone supply section, and is decomposed and removed by synergistic oxidation.
- volatile organic chlorine compounds vaporized and separated in the spray reaction tank are introduced into the gas phase reaction tank via a condenser together with unused ozone gas.
- the pollutant gas sent to the gas phase reactor is unutilized ozone under the irradiation of ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light emitting lamp. (Partially replenished) and is absorbed and decomposed and removed by a synergistic oxidative decomposition reaction.
- Patent Document 2 describes a method for decoloring a dyeing waste liquid.
- the dyeing waste liquid is sprayed in an ozone atmosphere, the ozone and the dyeing waste liquid are brought into contact with each other, the dye in the dyeing waste liquid is decolorized, and then the ozone is decomposed and eliminated.
- the apparatus includes an ozone generator, a reaction container in which ozone generated by the ozone generator is supplied, a dyeing waste liquid sprayer for spraying dyeing waste liquid into the reaction container, and decomposing ozone in the reaction container. Equipped with an erasure eraser.
- the present invention has been developed for the purpose of realizing this.
- An important object of the present invention is to make a gas-liquid interface between a solution and a reaction gas an ideal state, so that the reaction gas can be used to react the components contained in the solution extremely efficiently and quickly. It is to provide a response method.
- the solution L and the reaction gas G are brought into contact with each other, and the components contained in the solution L are chemically changed by the reaction gas G.
- This reaction apparatus includes a nozzle 41 that sprays the solution L onto the mist M, and a pressurized supply unit 42 that supplies the reaction gas G pressurized to the nozzle 41. Further, the reactor supplies the reaction gas G pressurized by the pressurized supply unit 42 to the nozzle 41 and causes it to flow at high speed, and the nozzle 41 contacts the reaction gas G and the solution L that flow at high speed so that the solution L Is pulverized into mist M and sprayed, and the components contained in solution L are chemically changed by reaction gas G.
- the nozzle 41 can include an injection path 46 that injects the pressurized reaction gas G, and a solution path 47 that supplies the solution L to the injection path 46.
- the nozzle 41 atomizes the solution L supplied from the solution passage 47 into the mist M with the reaction gas G injected from the injection passage 46.
- the nozzle 41 can include a smooth surface 60 for flowing the supplied solution L in the flow direction, and an injection path 46 for injecting the reaction gas G onto the smooth surface 60 in the flow direction of the solution L.
- This nozzle 41 flows through the smooth surface 60 with the reaction gas G injected from the injection path 46 onto the smooth surface 60.
- the moving solution L is stretched in the flow direction, and the tip force of the smooth surface 60 is also sprayed on the mist M.
- the solution L may contain an organic substance that is oxidized and decomposed upon contact with ozone, and the reaction gas G may be air containing ozone.
- the solution L and the reaction gas G are brought into contact with each other, and the components contained in the solution L are chemically changed by the reaction gas G.
- pressurized reaction gas G is supplied to nozzle 41 that sprays solution L onto mist M, and reaction gas G is flowed at high speed with nozzle 41, and reaction gas G and solution L that flow at high speed are supplied.
- the solution L is pulverized into mist M and injected, and the components contained in the solution L are chemically changed by the reaction gas G.
- the nozzle 41 injects the pressurized reaction gas G into the injection path 46, supplies the solution L to the injection path 46, and converts the solution L into the mist M with the reaction gas G. Can be atomized.
- the nozzle 41 causes the supplied solution L to flow on the smooth surface 60, injects the reaction gas G in the flow direction of the solution L, and injects the reaction gas G onto the smooth surface 60.
- the solution L flowing on the smooth surface 60 can be stretched in the flow direction, and the tip force of the smooth surface 60 can also be sprayed onto the mist M.
- the solution L and the reaction gas G are brought into contact with each other, and the components contained in the solution L are chemically changed with the reaction gas G.
- the reactor consists of an ultrasonic vibrator 2 that ultrasonically vibrates the solution L into mist M, and an ultrasonic vibrator that is connected to the ultrasonic vibrator 2 and supplies high-frequency power to the ultrasonic vibrator 2.
- An ultrasonic power source 3 for causing the reaction gas G to contact the mist M atomized by the ultrasonic vibrator 2.
- the solution L is atomized into mist M by the ultrasonic vibrator 2, and the atomized mist M is brought into contact with the reaction gas G to chemically change the components contained in the solution L with the reaction gas G. .
- a cylindrical body 6 having a spray port 12 at the upper end is disposed above the ultrasonic vibrator 2. Then, it is directed to the spray port 12 of the cylinder 6 and ultrasonic vibration is applied to the solution L, and the solution L is atomized and discharged from the spray port 12 to the mist M. Further, the cylindrical body 6 has an injection port 14 for supplying the reaction gas G to the mist M sprayed from the spray port 12, and the injection port 14 is connected to the supply source 32 for the reaction gas G.
- the reactor supplies the reactive gas G supplied from the supply source 32 to the mist M from the nozzle 14 and Mist M sprayed from the nozzle 12 is supplied into the reaction gas G, and the atomized mist M is brought into contact with the reaction gas G.
- the cylindrical body 6 may be a cylindrical shape, a conical horn that narrows toward the spray port 12, or an exponential horn. Further, the cylindrical body 6 can open the fumarole port 14 around the spray port 12.
- the solution L may contain an organic substance that is oxidized and decomposed upon contact with ozone, and the reaction gas G may be air containing ozone.
- the solution L and the reaction gas G are brought into contact with each other, and the components contained in the solution L are chemically changed by the reaction gas G.
- solution L is ultrasonically vibrated and atomized into mist M, and reaction gas G is brought into contact with atomized mist M to change the components of solution L with the reaction gas G.
- the solution L is filled in the cylinder 6 having the spray port 12 opened at the upper end, and the solution L in the tube 6 is filled with the spray port.
- Ultrasonic vibration is applied to 12 and the solution L is atomized and discharged from the spray port 12 to the mist M.
- the reactive gas G is supplied to the mist M sprayed from the spray port 12, and the spray port The mist M sprayed from 12 is brought into contact with the reaction gas G.
- the reaction apparatus of claim 1 and the reaction method of claim 5 of the present invention provide an extremely efficient gas / liquid interface between the solution and the reaction gas, and the components contained in the solution are extremely efficiently improved with the reaction gas.
- the power is also characterized by a rapid chemical reaction.
- This reaction device and reaction method supplies pressurized reaction gas to a nozzle that sprays the solution onto the mist, contacts the reaction gas that is fluidized at high speed with the nozzle, and pulverizes the solution into the mist. This is because the components contained in the solution are chemically changed by the reaction gas.
- a reaction gas that flows at high speed is vigorously brought into contact with a solution to crush the solution, and the solution is atomized into a fine mist and sprayed.
- the reaction apparatus according to claim 8 and the reaction method according to claim 14 of the present invention are characterized in that the solution is subjected to ultrasonic vibration.
- the reaction gas is brought into contact with the atomized mist and the components contained in the solution are chemically changed with the reaction gas, so the solution and reaction gas atomized into the mist by ultrasonic vibration are used.
- the gas-liquid interface is ideal, and the components contained in the solution can be reacted with the reaction gas extremely efficiently and rapidly.
- the reaction apparatus according to claim 9 and the reaction method according to claim 15 of the present invention fill a solution in a cylinder having a spray opening at the upper end, and apply ultrasonic vibration to the solution in the cylinder. Since the solution is sprayed into the mist and atomized, the ultrasonic vibrator can efficiently atomize the solution into the mist. Therefore, the reaction apparatus and the reaction method can efficiently and efficiently atomize the atomized mist with the reaction gas while efficiently atomizing the solution into the mist by ultrasonic vibration.
- the solution and the reaction gas are brought into contact with each other to chemically change the components contained in the solution with the reaction gas.
- the solution waste water containing hazardous substances such as factory waste water, etc., which can be decomposed by reacting harmful substances with reaction gas, is used.
- the hazardous substances contained in the wastewater can be oxidized, reduced or decomposed and lost, or can be rendered harmless and treated with wastewater.
- the solution is used as dyeing wastewater, the hazardous substances contained in the colored dyeing wastewater can be treated into colorless and clean wastewater through chemical reactions such as oxidation, reduction and decomposition.
- the present invention does not specify a solution as wastewater, and it is possible to use any solution that can react by contacting the components with the reaction gas.
- the reactor of Fig. 1 includes a nozzle 41 for spraying the solution L onto the mist M, and the nozzle 41 is pressurized.
- a cross-sectional view of the nozzle 41 is shown in FIG.
- the nozzle 41 in this figure includes an injection path 46 for injecting a pressurized reaction gas G, and a solution path 47 for supplying the solution L to the injection path 46.
- the supply section for the solution L is narrowed down to be a bench lily part 46A.
- the nozzle 41 causes the pressurized reaction gas G supplied from the pressurization supply unit 42 to flow at high speed inside.
- a bench lily part 46A increases the flow velocity.
- the reaction gas G which flows at high speed, sucks the solution L when the pressure is low at the venturi 46A according to Bernoulli's theorem.
- the solution L sucked from the solution channel 47 is crushed by the reaction gas G flowing at high speed, and is sprayed from the injection channel 46 as a fine mist M.
- the solution path 47 is connected to a stock solution tank 51 that stores the solution L via a pump 50, and the solution L is continuously supplied from the stock solution tank 51.
- the nozzle 41 atomizes the solution L into the mist M with the reaction gas G flowing at high speed and injects it.
- the reaction gas G contacts the solution L violently to crush the solution L, and further crush the solution L into fine mist M. Therefore, the solution L is vigorously stirred by the reaction gas G at the gas-liquid interface, and is crushed into fine mist M. For this reason, the solution L and the reaction gas G come into contact with each other in an ideal state at the gas-liquid interface, and the components contained in the solution L are chemically changed quickly and efficiently by the reaction gas G.
- the pressurized supply unit 42 supplies the pressurized reaction gas G to the injection path 46 of the nozzle 41.
- the reaction gas G a gas that causes chemical reactions such as oxidation, reduction, and decomposition of the components contained in the solution L is used.
- the reaction gas G that oxidizes the components contained in the solution L can be air containing ozone.
- Ozone has the strongest acidity after fluorine and becomes oxygen after decomposition, which is harmless to the environment and the human body.
- ozone has the property of selectively cutting double bonds of organic substances, and the generation method is simple. Therefore, air containing ozone is optimal as the reactive gas G that oxidizes the components.
- ozone can be used alone as the reactive gas.
- various oxidizing agents other than ozone for example, gases such as chlorine can be used alone or mixed with air as a reaction gas for oxidizing the contained components.
- various reducing agents for example, gas such as hydrogen, alone or air containing this gas should be used as the reaction gas for reducing the contained components. Can do.
- the pressurization supply unit 42 shown in FIG. 1 supplies the nozzle 41 with air containing ozone as the reaction gas G.
- the pressurizing supply unit 42 includes a compressor 48 that forcibly blows air and an ozone generator 49 that generates ozone in the air that is forcibly blown.
- the compressor 48 forcibly blows the sucked air and supplies it to the ozone generator 49.
- the ozone generator 49 discharges into the air supplied from the compressor 48 to generate ozone.
- the air containing ozone generated by the ozone generator 49 is supplied as a reaction gas G from the pressurization supply unit 42 to the nozzle 41.
- an ozone generator is arranged on the discharge side of the compressor, but the ozone generator can be arranged on the supply side of the compressor.
- the recovery unit 45 aggregates and recovers the fine mist M that has undergone chemical changes with the reaction gas G.
- a nozzle 41 is arranged in a reaction chamber 44 that is a sealed space, and in this reaction chamber 44, the solution L is atomized by the reaction gas G and sprayed to the mist M, and the solution is injected.
- the components contained in are chemically changed by reaction gas G.
- the recovery unit 45 is disposed on the discharge side of the reaction chamber 44 and aggregates the chemically changed mist M to recover the contained components as a chemically changed solution. Further, the reaction gas whose components are chemically changed is forcibly sucked and recovered by a pump, or is supplied again to the pressurized supply unit, or is discharged into the atmosphere.
- the reaction gas G when the reaction gas G is air containing ozone, the ozone becomes oxygen and harmless after the reaction and can be released into the atmosphere.
- the air containing the remaining ozone can be effectively and safely reused by circulating the air after the reaction to the pressurized supply section.
- FIG. 3 to 6 show a nozzle 41 having another structure.
- the nozzle 41 in FIG. 3 collides the mist M ejected from the two nozzles 41 with each other into finer particles.
- the nozzle 41 having this structure causes the reactive gas G and mist M injected from each nozzle 41 to collide with each other, so that they contact in an ideal state at the gas-liquid interface, and the components contained in the solution L react. Gas G is quickly and efficiently chemically changed.
- the nozzle 41 in FIGS. 4 and 5 is provided with a first ring 53, a second ring 54, and a third ring 55 in order on the outer side of the central shaft 52 in order to inject the liquid in a ring shape. It has a triple tube structure.
- the reaction gas G injection path 46 is provided between the central shaft 52 and the first ring 53, the solution path 47 is provided between the first ring 53 and the second ring 54, and the second ring 54 and the third ring 55. An injection path 46 is provided between them.
- the injection path 46 and the solution path 47 are ring-shaped, the reaction gas G is injected from the injection path 46, and the solution L is injected from the intermediate solution path 47 in a ring shape.
- the solution L injected from the solution channel 47 is atomized into the mist M by the reaction gas G injected from both sides.
- This nozzle 41 has a sharp shape with the inner peripheral surface of the first ring 53 and the outer peripheral surface of the second ring 54 as smooth surfaces, and allows the reaction gas G to flow at high speed on both the inner and outer surfaces.
- the reaction gas G on both sides is collided at the tip. Therefore, the solution L supplied from the solution path 47 is crushed into fine mist M at the tips of the first ring 53 and the second ring 54. Therefore, the nozzle 41 is also contained in the solution L by bringing the solution L and the reactive gas G into contact with each other in an ideal state while contacting the gas-liquid interface at the tips of the first ring 53 and the second ring 54. Chemically change the components quickly with reaction gas G.
- the nozzle 41 in FIG. 6 includes a solution path 47 for injecting the solution L in a ring shape, a smooth surface 60 for flowing the solution L injected from the solution path 47, and a reaction gas G on the smooth surface 60.
- the nozzle 41 includes an inner ring 57, an intermediate ring 58, and an outer ring 59 in order on the outer side of the center ring 56.
- a reaction gas G injection path 46 is provided between the center ring 56 and the inner ring 57, a solution path 47 is provided between the inner ring 57 and the intermediate ring 58, and a reaction gas is provided between the intermediate ring 58 and the outer ring 59.
- G injection path 46 is provided.
- the inner ring 57 has a cylindrical outer shape
- the intermediate ring 58 has an inner shape processed into a cylindrical shape
- a slit-like solution passage 47 having a predetermined width is provided between the inner ring 57 and the intermediate ring 58. ing.
- the solution path 47 is formed in a ring shape, and the slit width is designed so that the solution L is not clogged.
- the nozzle 41 does not need to send out the solution L as a thin film from the solution path 47. This is because the solution L is thinly stretched on the smooth surface 60 and sprayed as fine particles.
- the slit width of the solution path 47 is set to an optimum value in consideration of the flow rate of the solution L to be delivered, the length of the smooth surface 60, the flow rate of the reaction gas G injected onto the smooth surface 60, the inner diameter of the solution path 47, and the like.
- the diameter of the solution path 47 is designed to an optimum value in consideration of the flow rate of the solution L to be sprayed, the dimension of the slit width, and the like.
- the diameter of the solution path 47 is, for example, a nozzle that sprays a solution L of lOOOgZ. In LE 41, it is designed to have a diameter of about 50mm.
- the solution channel 47 is designed to have a larger diameter and a smaller diameter when the flow rate is decreased.
- the outer peripheral portion of the inner ring 57 and the tip surface of the intermediate ring 58 are cut into a tapered shape to form a smooth surface 60.
- the smooth surface 60 of the inner ring 57 and the intermediate ring 58 is flush with the flowing aerodynamic force injected along the smooth surface 60 of the inner ring 57 so as not to be turbulent at the boundary between the inner ring 57 and the intermediate ring 58. Is formed.
- the smooth surface 60 of the inner ring 57 and the intermediate ring 58 is the same plane, there is no step between the smooth surface 60 of the inner ring 57 and the intermediate ring 58, and the smooth surface 60 of the intermediate ring 58 from the smooth surface 60 of the inner ring 57.
- the inner ring 57 and the intermediate ring 58 may be connected and tapered.
- the smooth surface 60 is a smooth surface 60 along the flow direction of the solution L so that the solution L flowing along the surface does not become a turbulent flow.
- the smooth surface 60 of the nozzle 41 shown in the figure is conical and the entire surface is finished into a smooth surface 60.
- the solution path 47 is opened in the middle of the smooth surface 60.
- the inclination angle ex of the smooth surface 60 provided on the inner ring 57 and the intermediate ring 58 is, for example, 100 to 170 degrees, preferably 120 to 160 degrees, so that the angle of the solution path 47 with respect to the smooth surface 60 is obtuse. More preferably, it is designed to be 130 to 160 degrees, and optimally about 150 degrees. The larger the tilt angle oc, the more stable the liquid outflow. However, the optimum value of the inclination angle ex depends on the slit width. The inclination angle ex is preferably designed so that the opening width of the solution path 47 in the smooth surface 60 does not exceed 2 mm.
- a center ring 56 is disposed at the center of the inner ring 57, and an injection port 61 is opened between the tip of the center ring 56 and the inner ring 57.
- the center ring 56 covers the outer peripheral surface in a tapered shape along the smooth surface 60 of the inner ring 57.
- the injection port 61 formed between the center ring 56 and the inner ring 57 has a slit shape, from which pressurized air is injected in a laminar flow state and flows at a high speed along the smooth surface 60.
- the injection path 46 of the inner ring 57 is connected to the pressure supply unit 42.
- the injection port 61 injects the reactive gas G that flows along the smooth surface 60.
- the pressure supply unit 42 is, for example, 3 to 20 kg / cm 2 , preferably 4 to 15 kg / cm 2 , more preferably 4 to: L0 kg / cm 2 , optimally about 6 Supply 5kgZcm 2 of reactive gas G to the injection port 61.
- the nozzle 41 shown in FIG. 6 also injects the reaction gas G as the outer peripheral force of the smooth surface 60.
- the reaction gas G is injected from a reaction gas G injection port 62 provided between the intermediate ring 58 and the outer ring 59.
- Do not inject reactive gas from the outside injection port! This is because the solution L can be injected as a mist M of fine particles with the reaction gas G from the inner injection port 61.
- the nozzle 41 that injects the reaction gas G from both sides can cause the reaction gas G to collide with the edge 63 of the smooth surface 60, and the chemical components of the solution L can be more effectively chemically reacted with the reaction gas G. This is because the mist M can be made into smaller particles, and the force can collide the solution L and the reactive gas G violently at the gas-liquid interface.
- the nozzle 41 that injects two reactive gases G to collide at the tip has a sharp edge 63 at the tip of the smooth surface 60.
- the intermediate ring 58 is provided with a smooth surface 60 on the tip surface, the outer periphery of the tip is processed into a cylindrical shape, and an edge 63 is provided on the tip of the smooth surface 60.
- the intermediate ring 58 having this shape can form a sharp edge 63 (180 degrees—inclination angle ⁇ ) at the tip of the smooth surface 60.
- the edge angle can be adjusted by covering the outer periphery of the intermediate ring in a tapered shape.
- the nozzle 41 shown in FIG. 6 sprays the solution L as a fine particle solution L in the following state.
- the flow rate at the tip of the thin film flow is 1Z20 of the reaction gas G. 2 5.5 mZs. If the diameter of the edge 63 provided at the tip of the smooth surface 60 is 50 mm, the solution L is supplied in 1 liter Z and the film pressure of the thin film flow T is 4 ⁇ m.
- Mist of fine particles M is carried radially by the reaction gas G from both sides. This state is called a holocorn.
- the cone angle of the hollow cone is determined by the angle of the smooth surface 60, but can also be adjusted by the injection pressure of each reactive gas G.
- a reactor according to another embodiment of the present invention is shown in Figs.
- the reaction apparatus in these figures atomizes the solution L into the mist M by ultrasonic vibration, and chemically changes the components of the solution L with the reaction gas G.
- This reactor is composed of an ultrasonic vibrator 2 that ultrasonically vibrates solution L into mist M, and an ultrasonic vibrator that is connected to ultrasonic vibrator 2 and supplies high-frequency power to ultrasonic vibrator 2.
- An ultrasonic power source 3 for causing the reaction gas G to contact the mist M atomized by the ultrasonic vibrator 2.
- the solution L is atomized into mist M by the ultrasonic vibrator 2
- the atomized mist M is brought into contact with the reaction gas G
- the components of the solution L are chemically changed with the reaction gas G. .
- the reaction apparatus shown in the figure includes an ultrasonic atomizer 1 that atomizes a solution L into mist M by ultrasonic vibration, and mist M atomized by the ultrasonic atomizer 1 using a reaction gas G. And a collection unit 5 that aggregates and collects the material after changing the chemicals.
- the ultrasonic atomizer 1 includes an ultrasonic atomizing chamber 4 having a closed structure to which the solution L is supplied, and a plurality of atomizing the solution L in the ultrasonic atomizing chamber 4 by ultrasonic vibration into the mist M.
- An ultrasonic transducer 2, a cylindrical body 6 disposed above each ultrasonic transducer 2, and an ultrasonic power source 3 connected to the ultrasonic transducer 2 are provided.
- the ultrasonic atomization chamber 4 and the collection unit 5 are separated from each other and connected by a circulation duct 7.
- the reaction apparatus of FIG. 8 has an ultrasonic atomization chamber 4 built in the collection unit 5, and the reaction apparatus of FIG. 9 is configured by the collection unit 5 and the ultrasonic atomization chamber 4 to form one airtight chamber.
- the recovery unit 5 and the ultrasonic atomization chamber 4 are integrated as an integrated structure.
- the mist M of the solution L atomized in the ultrasonic atomizing chamber 4 is caused to flow into the recovery unit 5 having a closed structure.
- the collection unit 5 collects the fine mist M as a solution obtained by agglomerating the mist M to change the components. Since mist M is not a gas, it can be aggregated and recovered without necessarily cooling. However, Mist M can be cooled and recovered quickly.
- the solution L is supplied to the ultrasonic atomization chamber 4 by the pump 10.
- the ultrasonic atomization chamber 4 shown in FIG. 7 to FIG. 9 is connected to a stock solution tank 11 storing a solution L via a pump 10 and continuously supplies the solution L from the stock solution tank 11. .
- the solution circulates the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 to the stock solution tank 11 and continuously supplies the solution L from the stock solution tank 11.
- the solution can be supplied at a predetermined cycle that does not necessarily need to be continuously supplied to the ultrasonic atomization chamber, or can be supplied after all the solutions are atomized.
- the solution L in the ultrasonic atomization chamber 4 is atomized into mist M by the ultrasonic atomizer 1.
- the ultrasonic atomizer 1 For example, if the contained component in the solution has a property of moving to the surface of the solution L, or if the contained component is more easily vaporized than the solution L, it is atomized by the ultrasonic atomizer 1.
- Mist M has a higher concentration of components than Solution L. Therefore, the solution L containing the components having these properties is atomized into mist M by the ultrasonic atomizer 1, and the atomized mist M is oxidized, reduced and decomposed with the reaction gas G, and then aggregated.
- the collected components can be selectively removed from the solution L efficiently, and the removed contained components can be efficiently recovered by chemical changes such as oxidation, reduction, and decomposition.
- the ultrasonic atomization chamber 4 can atomize the solution L and replace the solution L with a new one when the concentration of the contained component decreases.
- this apparatus replaces the solution in a notch manner by replacing the solution with a new one after a certain period of time. Further, as indicated by an arrow A in FIG. 7, the solution in the ultrasonic atomizing chamber 4 can be discharged outside without being circulated to the stock solution tank 11.
- the solution L supplied to the ultrasonic atomizing chamber 4 is characterized by the properties of the components contained in the solution L (for example, the force that has the property of migrating to the surface of the solution, or is more easily vaporized than the solution It is also possible to atomize all of the supplied solution L as mist M.
- the ultrasonic atomizer 1 while continuously supplying the solution L from the stock solution tank 11 to the ultrasonic atomizing chamber 4, the ultrasonic atomizer 1 is continuously operated to efficiently atomize the solution into the mist M, Included in L
- the contained components can be chemically changed, such as oxidation, reduction, and decomposition.
- the reactor shown in FIGS. 7 to 9 has a cylindrical body 6 disposed in the ultrasonic atomization chamber 4 in order to chemically change the components of the solution L more efficiently with the reaction gas G. ing.
- the cylindrical body 6 is disposed above each ultrasonic vibrator 2 and efficiently scatters the mist M from the solution that is ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibrator 2.
- the cylindrical body 6 has a cylindrical shape with an opening 12 at the upper end.
- the cylindrical body 6 is filled with the solution L, and ultrasonic vibration is applied to the solution L in the cylindrical body 6 toward the spraying port 12 to be atomized and scattered from the spraying port 12 to the mist M.
- the ultrasonic vibrator 2 shown in the figure emits ultrasonic waves upward.
- the ultrasonic transducer 2 is disposed in a vertical posture above.
- the cylindrical body 6 shown in the figure is a conical horn that gradually narrows as it is directed toward the upper end.
- the cylindrical body can also be an exponential horn having an inner surface with an exponential curve.
- the cylinder 6 of the conical horn or the exponential horn has a feature that the ultrasonic vibration can be efficiently transmitted to the inside and the solution L can be efficiently atomized into the mist M.
- the cylindrical body can be a cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, or a polygonal cylindrical shape.
- the inner shape of the lower end opening of the cylindrical body 6 is smaller or larger than the outer shape of the ultrasonic vibrator 2 so that ultrasonic vibration can be efficiently transmitted to the inside, so that the liquid column is ultrasonically vibrated. Let P rise along the inner surface.
- the inner diameter of the opening at the lower end of the cylindrical body 6 is 50 to 150%, preferably 60 to: LOO% of the outer diameter of the ultrasonic vibrator 2.
- the height of the cylinder 6 and the size of the spray port 12 are such that the gas layer cannot be formed between the inner surface of the cylinder 6 and the liquid column P of the solution L along the inside of the cylinder 6.
- the liquid column P due to ultrasonic vibration rises along the inside of the cylinder 6 and is designed to scatter as mist M in the vicinity of the spray port 12.
- the cylinder 6 can be made lower than the liquid column P so that the liquid column P protrudes from the spray port 12. Therefore, the height of the cylinder 6 and the size of the spray port 12 are designed to be optimum values depending on the size, output, frequency, and the like of the ultrasonic vibrator 2.
- the cylindrical body 6 in the figure has a lower end disposed below the liquid level of the solution L and a spray port 12 disposed above the liquid level. This cylindrical body 6 guides ultrasonic vibration below the liquid level to the inside, and scatters it as mist M from the spraying port 12 above the liquid level.
- the cylindrical body 6 in FIG. 10 is disposed upwardly from the ultrasonic transducer 2, and the cylindrical body in FIG. 11 and FIG. 6 has an ultrasonic transducer 2 disposed at the bottom, and the ultrasonic transducer 2 closes the opening at the lower end in a liquid-tight manner.
- the cylindrical body 6 whose lower end is closed by the ultrasonic vibrator 2 has an inlet 13 for supplying the solution L therein.
- each branch cylinder 6A is a conical horn whose upper end is narrowed.
- Each branch tube 6A has a lower end opened and a spray port 12 opened at the upper end.
- the boundary between adjacent branch cylinders 6A is tapered so that the width is gradually narrowed toward the lower end to reduce the reflection of ultrasonic vibrations and efficiently conduct to the inside of the branch cylinder 6A. It is said.
- Each branch cylinder 6A has an inlet 13 opened to supply the solution L. The cylinder 6 is supplied with the solution L from the inlet 13.
- the supplied solution L branches and guides ultrasonic vibrations radiated from the ultrasonic vibrator 2 to a plurality of branch cylinders 6A.
- the solution L is ultrasonically vibrated to become a liquid column, which is atomized into the mist M from the upper spray port 12 and scattered.
- the cylindrical body 6 has an injection port 14 for supplying the reactive gas G to the mist M atomized from the spray port 12, and connects the injection port 14 to the supply unit 32.
- the supply unit 32 supplies the pressurized reaction gas G to the cylindrical body 6.
- the reaction gas G is a gas that causes a chemical reaction such as oxidation, reduction, or decomposition of the components contained in the solution L.
- the supply unit 32 can have the same structure as the above-described pressure supply unit.
- the supply unit 32 is not shown, but includes a compressor that forcibly sends air, an ozone generator that generates ozone in the forced air, and Can be provided.
- the reactive gas G supplied from the supply unit 32 is supplied to the mist M from the jet port 14, and the mist M sprayed from the spray port 12 is atomized into the reactive gas G.
- the mist M atomized in this state is aggregated in the recovery unit 5 to recover the solution L.
- the cylinder 6 shown in FIGS. 10 to 12 has a double wall structure and a duct 15 provided inside the plane.
- the duct 15 is connected to an air outlet 14 opened at the upper end of the cylindrical body 6.
- the reactive gas G supplied to the duct 15 is discharged from the fumarole 14.
- the fumarole 14 is opened in a slit shape around the upper end of the cylindrical body 6.
- the slit-shaped nozzle 14 exhausts the reaction gas G in a ring shape.
- Mist M is released inside the reaction gas G exhausted in a ring shape.
- the cylindrical body 6 with this structure sprays mist M on the inside of fresh reaction gas G. Therefore, use Solution L Efficiently atomize into mist M to change the components. This is because the mist M is atomized into the low mist reaction gas G having a mist M concentration.
- the cylinder 6 in FIGS. 10 to 12 is connected to the connection duct 16 so as to be detachable. Although not shown, a plurality of cylinders are connected to the connecting duct 16.
- the cylinder 6 in FIG. 10 is provided with a male screw 17 on the outer periphery of the lower end, and the connecting duct 16 is provided with a female screw hole 18 into which the male screw 17 of the cylinder 6 is screwed.
- the cylindrical body 6 is connected to a connecting duct 16 mm by screwing the male screw 17 into the female screw of the female screw hole 18.
- the connecting duct 16 has a reaction gas G supply duct 19 inside.
- a reaction gas G supply unit 32 is connected to the supply duct 19.
- the inlet of the duct 15 is connected to the supply duct 19 of the connecting duct 16, and the reaction gas is supplied from the supply duct 19 of the connecting duct 16 to the duct 15 of the cylinder 6. G is supplied.
- the cylindrical body 6 in FIG. 10 has ring grooves provided above and on the bottom surface of the male screw 17, and O-rings 20 and 21 are inserted therein. The O-rings 20 and 21 are in close contact with the inner surface of the female screw hole 18 in a state where the cylinder 6 is connected to the connection duct 16, and prevent gas leakage at the connection portion between the connection duct 16 and the cylinder 6. That is, the cylinder 6 is connected to the connecting duct 16 in an airtight state.
- 11 and 12 has a cylindrical connecting portion 22 at the lower end, and a connecting hole 23 into which the connecting portion 22 is inserted is provided in the connecting duct 16.
- the connecting hole 23 is provided through the connecting duct 16 vertically.
- an O-ring 20 is inserted into the ring groove provided at the upper part of the connecting part 22 and the O-ring 21 is inserted into the ring groove provided at the lower part of the connecting hole 23. Is put.
- the O-rings 20 and 21 close the gap between the connecting portion 22 and the connecting hole 23 and connect the cylindrical body 6 to the connecting duct 16 so that no gas leaks.
- the cylinder 6 is connected to the connection duct 16, and the inlet of the duct 15 of the cylinder 6 is connected to the supply duct 19 of the connection duct 16.
- the reaction gas G is supplied from the supply duct 19 of the connection duct 16 to the duct 15 of the cylinder 6. Is supplied.
- the cylindrical body 6 shown in these drawings is connected so that the ultrasonic vibrator 2 can be attached / detached via the attaching / detaching connector 24.
- the detachable connector 24 has a mounting chamber 25 that opens upward.
- An ultrasonic transducer 2 is fixed in the mounting chamber 25.
- the detachable connector 24 shown in the figure also houses a power circuit component 26 for driving the ultrasonic transducer 2 in the mounting chamber 25.
- the power circuit component 26 is connected to the ultrasonic transducer 2 via the lead wire 27 and outputs an ultrasonic output of an electric signal to the ultrasonic transducer 2.
- the ultrasonic transducer 2 opens the opening of the mounting chamber 25. Airtightly closed.
- the ultrasonic transducer 2 is in close contact with the opening of the mounting chamber 25 via the nozzle 28.
- a power circuit component 26 is housed in a mounting chamber 25 that is watertightly closed by the ultrasonic transducer 2. For this reason, it is not necessary for the power supply circuit component 26 to have a watertight structure.
- the attachment / detachment coupler 24 shown in the figure has a feature that the ultrasonic vibrator 2 and the power supply circuit component 26 can be easily replaced because the ultrasonic vibrator 2 and the power supply circuit component 26 are built in the mounting chamber 25.
- the attachment / detachment connector shall be structured so that only the ultrasonic transducer is accommodated in the mounting chamber, and the lead wire connected to the ultrasonic transducer is pulled out of the attachment / detachment connector and connected to the power circuit. You can also.
- This detachable connector does not necessarily have to fix the ultrasonic transducer to the watertight structure.
- the detachable connector 24 is connected to the lower end of the cylindrical body 6 so as to be detachable to a connecting recess 29 provided to open downward.
- the removable recess 29 is provided with a female screw on the inner surface.
- the attachment / detachment connector 24 is provided with a male screw on its outer periphery that can be inserted into the attachment / detachment recess 29 and is screwed into the female screw of the attachment / detachment recess 29.
- the attachment / detachment connector 24 is connected to the attachment / detachment recess 29 by screwing the male screw into the female screw.
- the attachment / detachment connector 24 Since the attachment / detachment recess 29 communicates with the inside of the cylinder 6, the attachment / detachment connector 24 needs to be connected to the cylinder 6 with a liquid-tight structure. For this reason, the O-ring 30 is sandwiched between the inner surface of the removable recess 29 and the outer periphery of the removable connector 24. The O-ring 30 connects the O-ring 30 and the attachment / detachment connector 24 in a liquid-tight state, and the attachment / detachment recess 29 at the lower end of the cylindrical body 6 is liquid-tightly closed by the attachment / detachment connector 24.
- the ultrasonic atomizer 1 described above causes the ultrasonic vibrator 2 to vibrate ultrasonically, and the solution L is scattered as the mist M from the spray port 12 of the cylindrical body 6.
- the solution L is ultrasonically vibrated inside the cylindrical body 6 and scattered as mist M from the spray port 12.
- the ultrasonic vibrator 2 is disposed upward.
- the ultrasonic vibrator 2 emits ultrasonic waves with the bottom force upward toward the inside of the cylindrical body 6 to ultrasonically vibrate the solution L, push the solution L up inside the cylindrical body 6, and Spatter as Mist M.
- the ultrasonic transducer 2 emits ultrasonic waves in the vertical direction.
- the ultrasonic atomizer 1 shown in FIGS. 7 to 9 includes a plurality of ultrasonic transducers 2 and an ultrasonic power source 3 that ultrasonically vibrates these ultrasonic transducers 2.
- the ultrasonic transducer 2 is fixed below the cylindrical body 6.
- the mist M of the solution L atomized in the ultrasonic atomization chamber 4 is chemically changed with the reaction gas G, and then flows into the recovery unit 5.
- the apparatus of FIG. 7 connects the recovery section 5 to the ultrasonic atomization chamber 4 by a circulation duct 7, and the apparatus of FIG. 9 is built in the collection unit 5, and the apparatus of FIG. 9 has an ultrasonic atomizing chamber 4 disposed above the collection unit 5.
- the apparatus shown in FIGS. 8 and 9 has a volume of the recovery unit 5 that is sufficiently larger than the ultrasonic atomizing chamber 4.
- the volume of the ultrasonic atomizing chamber 4 is 2 to: LOO times, preferably 5 to 50 times, more preferably 5 to 20 times.
- the apparatus shown in FIG. 8 has an integral structure in which the ultrasonic atomizing chamber 4 and the upper part of the collecting unit 5 are connected via a duct 8 serving as a communication path.
- the mist M atomized in the ultrasonic atomizing chamber 4 descends slowly and is collected as a solution L in the collecting unit 5.
- the apparatus of FIG. 7 has a mist above the spray port 12 of the cylinder 6 in order to efficiently collect the mist M scattered from the spray port 12 of the cylinder 6 and circulate it through the circulation duct 7.
- M suction part 9 is provided.
- the suction part 9 shown in the figure is a cylindrical pipe and is arranged in a vertical posture above the cylinder 6.
- the suction part 9, which is a cylindrical pipe has a lower end disposed above the cylindrical body 6 and an upper end extending above the ultrasonic atomization chamber 4.
- the suction part 9 shown in the figure is located at the upper end edge of the cylindrical body 6 and the lower end edge of the cylindrical pipe is arranged.
- the suction part can be arranged in a state where the lower end part is wrapped on the upper part of the cylinder, or the lower end edge can be arranged away from the upper end edge of the cylinder.
- the opening at the lower end of the suction portion 9 has a larger opening area than the spray port 12 of the cylinder 6 so that the mist M scattered by the upper end force of the cylinder 6 can be collected without leakage.
- the upper end of the suction part 9 is connected to the upper part of the ultrasonic atomizing chamber 4, and this connection part is connected to the circulation duct 7 so that the mist M collected in the suction part 9 is circulated to the circulation duct 7. I have to.
- the inhalation part is not necessarily provided.
- the reactor shown in Fig. 7 can incorporate a heat exchanger for cooling that cools and aggregates the mist as a collection unit.
- This cooling heat exchange has a structure in which fins are fixed to the heat exchange pipe, and cooling refrigerant or cooling water is circulated through the heat exchange pipe to cool and collect the collected mist.
- the mist atomized in the ultrasonic atomization chamber is partially vaporized to become a gas.
- the gas is cooled by a heat exchanger for cooling in the recovery unit, condensed and condensed. Collected.
- the mist that flows into the recovery unit collides with the cooling heat exchanger, or collides with each other and greatly aggregates, or the cooling heat exchanger.
- the reaction gas whose components are chemically changed is recovered by being sucked with a pump, or supplied to the pressure supply unit again. Or, it is released into the atmosphere.
- the collection unit 5 in FIGS. 8 and 9 is a closed chamber, and the mist M supplied thereto is not discharged to the outside. Therefore, the mist M supplied to the recovery unit 5 collides with each other and largely aggregates, or collides with a baffle plate or the like and greatly aggregates and is collected as the solution L.
- the collecting unit 5 in FIGS. 8 and 9 is provided with a nozzle 36 for sprinkling the solution L in which the components are chemically changed.
- the nozzle 36 is connected to the bottom of the collection unit 5 through the circulation pump 35.
- the circulation pump 35 sucks the solution L collected in the collection unit 5 and sprays it from the nozzle 36.
- nozzles 36 are disposed on the upper and side surfaces of the recovery unit 5.
- the upper nozzle 36 sprays solution L downward.
- the nozzle 36 on the side sprays the solution L in the horizontal direction.
- the solution L sprayed from the nozzle 36 is a sufficiently large water droplet compared to the mist M atomized by the ultrasonic atomizer 1, and quickly falls inside the collection unit 5 when Then, it collides with the mist M floating inside the collecting section 5 and falls while collecting the mist M. Therefore, the mist M floating in the collection unit 5 can be collected efficiently and promptly.
- a nozzle can also be provided at the bottom of the force recovery unit 5 in which the nozzles 36 are provided on the top and side surfaces.
- the lower nozzle sprays solution L upward.
- This nozzle sprays the solution at a speed at which the solution collides with the ceiling of the recovery unit or at a speed that rises to the vicinity of the ceiling.
- the solution sprayed so as to rise to the vicinity of the ceiling falls in a downward direction in the vicinity of the ceiling, so it comes into contact with the mist M when it rises and descends and efficiently collects the mist M .
- the reaction gas that is injected from the injection port 14 and chemically changes the contained components is recovered from the recovery unit 5.
- the reactor shown in these figures is a pump connected to the upper part of the recovery unit 5 and forcibly sucks and recovers the reaction gas whose components are chemically changed.
- the recovered gas is supplied again to the pressurized supply unit or discharged into the atmosphere.
- the gas recovered from the recovery unit 5 contains atomized mist M.
- this reactor is provided with a pore size filter (not shown) that allows gas to pass through but does not allow liquid such as mist to pass through the exhaust section 34 of the recovery section 5, and this force also discharges mist. Can be prevented.
- the reactor can supply the gas recovered by the recovery unit force to the second recovery unit, and the second recovery unit can aggregate and recover the mist contained in the recovered gas.
- the second recovery unit can use the cooling heat exchanger described above.
- the collection unit 5 of FIG. 13 has a plurality of baffle plates 37 disposed therein.
- the baffle plate 37 is arranged in a vertical posture with a gap through which the mist M can pass between adjacent baffle plates 37.
- the vertical baffle plate 37 can collect the solution L adhering to the surface by causing the mist M to collide with the surface and let it flow naturally.
- the baffle plate 37 shown in the figure has an uneven surface so that the mist M can be contacted more efficiently and recovered.
- the recovery unit 5 in FIG. 13 is provided with a fan 38 for forcibly blowing and stirring the mist M.
- the fan 38 agitates the mist M in the collection unit 5.
- the agitated mists M collide with each other or aggregate on the surface of the baffle plate 37. Aggregating mist M falls quickly and is collected.
- the fan 38 shown in the figure blows and circulates the mist M in the collection unit 5 downward.
- the recovery unit 5 is provided with a mist M vibrator 39 that increases the probability that the mist M vibrates and collides with each other.
- the mist M vibrator 39 includes an electric vibration mechanical vibration converter that vibrates the gas in the collection unit 5 and a vibration power source that drives the electric vibration mechanical vibration converter.
- the electrical vibration mechanical vibration converter is a speaker that emits sound at an audible frequency, an ultrasonic vibrator that emits ultrasonic waves higher than the audible frequency, or the like.
- the recovery unit 5 resonates the vibration that is also emitted by the electric vibration mechanical vibration converter force.
- the electrovibration mechanical vibration converter is vibrated at a frequency that resonates in the recovery unit 5.
- the collection unit 5 is designed to resonate with the vibration radiated from the electric vibration mechanical vibration converter.
- Ultrasound is not audible to the ear because it has a high frequency exceeding the human audible frequency.
- mist M vibrator 39 that emits ultrasonic waves vibrates the gas in the recovery unit 5 violently.
- the output of electrical vibration—mechanical vibration change is extremely increased, and it does not harm humans.
- ultrasonic waves vibrate mist M vigorously and collide efficiently, so that they can be collected quickly.
- a device for efficiently aggregating the mist M is disposed in the recovery unit 5, so that the mist M can be aggregated more quickly to obtain a high-concentration solution L.
- the reaction apparatus of the present invention incorporates all of the nozzle for spraying the solution, the fan for stirring the mist, and the vibrator for vibrating the mist into the recovery unit, so that the mist is most efficiently collected. Can aggregate.
- two devices for aggregating mist are built in to efficiently agglomerate mist.
- the present invention can be used in various reaction apparatuses and reaction methods for chemically reacting a reaction gas and components contained in a solution.
- it can be suitably used for a reaction apparatus and a reaction method for decomposing an organic substance contained in a solution such as a waste liquid by oxidation or reduction.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a nozzle of the solution reaction apparatus shown in FIG.
- FIG. 3 is a front view showing another example of the nozzle.
- FIG. 4 is an enlarged sectional view showing another example of the nozzle.
- FIG. 5 is an enlarged sectional view showing another example of the nozzle.
- FIG. 6 is an enlarged sectional view showing another example of the nozzle.
- FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is an enlarged cross-sectional front view showing a cylindrical body of the solution reaction apparatus shown in FIG.
- FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing another example of a cylindrical body.
- FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing another example of a cylindrical body.
- FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a solution reaction apparatus according to another embodiment of the present invention. Explanation of symbols
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Abstract
【課題】溶液と反応ガスとの気液界面を理想的な状態として、反応ガスでもって溶液の含有成分を極めて効率よく、しかも速やかに化学反応させる。
【解決手段】溶液の反応装置は、溶液Lと反応ガスGとを接触させて、反応ガスGでもって溶液Lの含有成分を化学変化させる。この反応装置は、溶液LをミストMに噴霧するノズル41と、このノズル41に加圧された反応ガスGを供給する加圧供給部42とを備える。さらに、反応装置は、加圧供給部42が加圧された反応ガスGをノズル41に供給して高速流動させ、ノズル41が高速流動する反応ガスGと溶液Lを接触させて溶液LをミストMに粉砕して噴射して、反応ガスGで溶液Lの含有成分を化学変化させる。
Description
明 細 書
溶液の反応装置と反応方法
技術分野
[0001] 本発明は、主として廃液等の溶液に含まれる有機物等を酸化、または還元して分 解する反応装置と反応方法に関する。
背景技術
[0002] 染色工場から排出される着色された廃水は、含有する染料等の有機物を酸化分解 して無色の綺麗な水にできる。このことを実現するために、廃液中にオゾン等の酸ィ匕 性ガスを気泡の状態で噴射するパブリング方法が開発されて 、る。パブリングされた 酸化性ガスのオゾンは、廃水に含まれる染料を分解して無色にする。この方法は、気 液接触によって引き起こされる溶液の酸ィ匕反応によって廃水を綺麗にする。この方 法は、気泡塔と呼ばれる塔に廃水を充填し、微細な気泡を塔の下部から注入する。 気泡は気泡塔内で廃水中を浮上し、液面に達するまでの間に、気泡の酸ィ匕性ガスが 染料等を酸化分解して綺麗にする。
[0003] ただ、この方法は以下の欠点がある。
( 1) 反応速度が気泡の表面積、すなわち個々の気泡径に依存しているので、表面 積を大きくするために微細な気泡を生成する必要がある。し力しながら、微細な気泡 を生成するには、構造が複雑になるば力りでなぐ消費エネルギーも大きくなる。また 、微細な気泡としても、廃水中で気泡が接触してひとつに合一し、気泡半径が大きく なりやすい。このため、反応速度を規定する気液界面積が低下する問題がある。
[0004] (2) また、小さい気泡を注入しても、気泡中の酸ィ匕性ガスは気泡中に存在する量し か酸化力を発現できない。すなわち、微細な気泡に含まれる酸化性ガスが消費され てなくなると、気泡が廃水に接触しながら浮上しても酸ィ匕カを失う。酸ィ匕性ガスの含 有量は気泡が小さくなると少なくなる。このため、気泡径が小さくなればなるほど酸ィ匕 性ガスの消耗が早ぐ気泡の上昇とともに酸ィ匕カは短時間で失われる。したがって、 気泡生成部の近傍でのみ廃水中の酸化性ガス濃度が高くなり、酸化性ガスの濃度を 廃水中に均一にはできな!、。
[0005] (3) さらに、気液界面の付近で反応が進行する場合、気泡中の酸化性ガスと廃液 表面の間で酸ィ匕前の物質の供給と酸ィ匕生成物の除去というふたつの移動現象を同 時に進行させる必要がある。反応を促進するには、このふたつの移動現象を加速す るために、廃水と気泡の混合相を激しく撹拌する必要がある。ところが、廃水中の物 質の移動速度には限界があり、移動速度が装置全体の反応速度を限定する要因と なっている。
[0006] このような欠点を解消する反応方法として、オゾンガス中に溶液を噴霧する方法が 開発されている。(特許文献 1及び 2参照)
特許文献 1:特開 2003 - 326285号公報
特許文献 2:特開平 9 - 239383号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 特許文献 1の公報は、廃水の汚濁物質を紫外線とオゾンで酸化、分解して除去す る廃水処理システムを記載する。この廃水処理システムは、廃水を噴霧式反応槽内 の噴霧ノズルカゝら反応槽内へ噴霧する。噴霧された微細粒子中に溶存する汚濁物 質は、紫外線発光ランプの紫外線と、オゾン供給部から供給されるオゾンガスと接触 して吸収し相乗酸化を受けて分解除去される。又、噴霧式反応槽内で気化分離した 揮発性有機塩素化合物質等は未利用オゾンガスと共にコンデンサーを経由して気 相反応槽へ導入する。気相反応槽へ送気された汚濁性気体は紫外線発光ランプか ら発せられた紫外線の照射下に於いて未利用オゾン (オゾン濃度センサーを用いて オゾン濃度が不足する場合にはオゾンィ匕装置力も部分的に補給する)と接触して吸 収し相乗酸化分解反応により分解除去される。
[0008] さらに、特許文献 2の公報は、染色廃液の脱色方法を記載している。この方法は、 オゾン雰囲気中に染色廃液を噴霧し、オゾンと染色廃液とを接触せしめて染色廃液 中の染料を酸ィ匕脱色した後、オゾンを分解消去する。この装置は、オゾン発生器と、 該オゾン発生器で生成されたオゾンが内部に供給される反応容器と、該反応容器内 に染色廃液を噴霧する染色廃液噴霧器と、反応容器内のオゾンを分解消去するォ ゾン消去器とを備える。
[0009] これ等の公報に記載される方法は、オゾンガスやオゾン雰囲気中に廃水や染料廃 液等の溶液を微細なミストとして噴霧し、ミストとオゾンを接触させて、酸化、分解、脱 色等の化学変化させる。この方法は、廃水や廃液等の溶液中にオゾンを気泡の状態 で浮上させるパブリング方法に比較すると、溶液とオゾンとの接触面積を大きくして速 やかに化学変化できる。また、溶液をオゾン中に微細なミストの状態で噴霧するので 、溶液が化学変化するまでオゾンに接触しながら化学変化できる。
[0010] ただ、これ等の方法は、溶液を化学変化させる効率を、全ての用途において充分 に満足できるようにはできない。とくに、廃水や廃液の処理は、膨大な量の溶液を短 時間に能率よく処理することが要求されることから、さらに効率よく速やかにオゾンで 化学変化する方法が要求されて 、る。
[0011] 本発明は、このことを実現することを目的に開発されたものである。本発明の重要な 目的は、溶液と反応ガスとの気液界面を理想的な状態とすることで、反応ガスでもつ て溶液の含有成分を極めて効率よぐしかも速やかに化学反応できる反応装置と反 応方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明の請求項 1の溶液の反応装置は、溶液 Lと反応ガス Gとを接触させて、反応 ガス Gでもって溶液 Lの含有成分をィ匕学変化させる。この反応装置は、溶液 Lをミスト Mに噴霧するノズル 41と、このノズル 41に加圧された反応ガス Gを供給する加圧供 給部 42とを備える。さらに、反応装置は、加圧供給部 42が加圧された反応ガス Gをノ ズル 41に供給して高速流動させ、ノズル 41が高速流動する反応ガス Gと溶液 Lを接 触させて溶液 Lをミスト Mに粉砕して噴射して、反応ガス Gで溶液 Lの含有成分をィ匕 学変化させる。
[0013] ノズル 41は、加圧された反応ガス Gを噴射する噴射路 46と、この噴射路 46に溶液 Lを供給する溶液路 47とを備えることができる。このノズル 41は、溶液路 47から供給 される溶液 Lを、噴射路 46から噴射される反応ガス Gでミスト Mに霧化する。
[0014] ノズル 41は、供給される溶液 Lを流動方向に流す平滑面 60と、この平滑面 60に溶 液 Lの流動方向に反応ガス Gを噴射する噴射路 46とを備えることができる。このノズ ル 41は、噴射路 46から平滑面 60に噴射される反応ガス Gでもって、平滑面 60を流
動する溶液 Lを流動方向に引き延ばして平滑面 60の先端力もミスト Mに噴霧する。
[0015] さらに、本発明の溶液の反応装置は、溶液 Lを、オゾンに接触して酸化分解される 有機物を含有するものとし、反応ガス Gを、オゾンを含む空気とすることができる。
[0016] 本発明の請求項 5の溶液の反応方法は、溶液 Lと反応ガス Gとを接触させて、反応 ガス Gでもって溶液 Lの含有成分をィ匕学変化させる。この反応方法は、溶液 Lをミスト Mに噴霧するノズル 41に加圧された反応ガス Gを供給し、ノズル 41でもって反応ガ ス Gを高速流動させ、高速流動する反応ガス Gと溶液 Lを接触させて溶液 Lをミスト M に粉砕して噴射して、反応ガス Gで溶液 Lの含有成分を化学変化させる。
[0017] 本発明の反応方法は、ノズル 41が、加圧された反応ガス Gを噴射路 46に噴射し、 この噴射路 46に溶液 Lを供給して溶液 Lを反応ガス Gでミスト Mに霧化することがで きる。
[0018] 本発明の反応方法は、ノズル 41が、供給される溶液 Lを平滑面 60に流動させて、 溶液 Lの流動方向に反応ガス Gを噴射し、平滑面 60に噴射する反応ガス Gで、平滑 面 60を流動する溶液 Lを流動方向に引き延ばして平滑面 60の先端力もミスト Mに噴 霧することができる。
[0019] 本発明の請求項 8の溶液の反応装置は、溶液 Lと反応ガス Gとを接触させて、反応 ガス Gでもって溶液 Lの含有成分を化学変化させる。反応装置は、溶液 Lを超音波振 動させてミスト Mに霧化する超音波振動子 2と、超音波振動子 2に接続されて超音波 振動子 2に高周波電力を供給して超音波振動させる超音波電源 3と、超音波振動子 2で霧化されたミスト Mに反応ガス Gを接触させる反応部 31とを備える。この反応装 置は、溶液 Lを超音波振動子 2でミスト Mに霧化し、霧化されるミスト Mを反応ガス G に接触させて、反応ガス Gでもって溶液 Lの含有成分を化学変化させる。
[0020] 本発明の請求項 9の溶液の反応装置は、超音波振動子 2の上方に、上端に噴霧口 12を開口している筒体 6を配設しており、超音波振動子 2が筒体 6の噴霧口 12に向 カゝつて溶液 Lに超音波振動を与えて溶液 Lを噴霧口 12からミスト Mに霧化して放出 する。さらに、筒体 6は、噴霧口 12から噴霧されるミスト Mに反応ガス Gを供給する噴 気口 14を開口して、この噴気口 14を反応ガス Gの供給源 32に連結している。反応 装置は、供給源 32から供給される反応ガス Gを噴気口 14からミスト Mに供給して、噴
霧口 12から噴霧されるミスト Mを反応ガス G中に供給し、霧化されたミスト Mを反応ガ ス Gに接触させる。
[0021] 筒体 6は、円筒形とすることも、噴霧口 12に向力つて細くなる円錐ホーンとすること も、あるいは、ェクスポーネンシャルホーンとすることもできる。さらに、筒体 6は、噴霧 口 12の周囲に噴気口 14を開口することができる。
[0022] さらに、本発明の溶液の反応装置は、溶液 Lを、オゾンに接触して酸化分解される 有機物を含有するものとし、反応ガス Gを、オゾンを含む空気とすることができる。
[0023] 本発明の請求項 14の溶液の反応方法は、溶液 Lと反応ガス Gとを接触させて、反 応ガス Gでもって溶液 Lの含有成分をィ匕学変化させる。この反応方法は、溶液 Lを超 音波振動させてミスト Mに霧化し、霧化されたミスト Mに反応ガス Gを接触させて、反 応ガス Gでもって溶液 Lの含有成分をィ匕学変化させる。
[0024] さらに、本発明の請求項 15の溶液の反応方法は、上端に噴霧口 12を開口してい る筒体 6に溶液 Lを充填し、この筒体 6内の溶液 Lに、噴霧口 12に向力つて超音波振 動を与えて溶液 Lを噴霧口 12からミスト Mに霧化して放出し、さらに、噴霧口 12から 噴霧されるミスト Mに反応ガス Gを供給して、噴霧口 12から噴霧されるミスト Mを反応 ガス Gに接触させる。
発明の効果
[0025] 本発明の請求項 1の反応装置と請求項 5の反応方法は、溶液と反応ガスとの気液 界面を理想的な状態として、反応ガスでもって溶液の含有成分を極めて効率よぐし 力も速やかに化学反応できる特長がある。それは、この反応装置と反応方法が、溶 液をミストに噴霧するノズルに加圧された反応ガスを供給し、ノズルでもって高速流動 される反応ガスと溶液を接触させて、溶液をミストに粉砕して噴射して、反応ガスで溶 液の含有成分を化学変化させるからである。この反応装置と反応方法は、高速流動 する反応ガスを、溶液と激しく接触させて溶液を破砕し、溶液を微細なミストに霧化し て噴射する。したがって、この反応装置と反応方法は、溶液と反応ガスとの気液界面 において、溶液と反応ガスとを激しく撹拌する理想的な状態で接触させて、溶液に含 まれる含有成分を反応ガスで速やかに効率よく化学変化できる。
[0026] さらに、本発明の請求項 8の反応装置と請求項 14の反応方法は、溶液を超音波振
動させてミストに霧化し、霧化されたミストに反応ガスを接触させて、反応ガスでもって 溶液の含有成分を化学変化させるので、超音波振動によってミストに霧化された溶 液と反応ガスとの気液界面を理想的な状態として、反応ガスでもって溶液の含有成 分を極めて効率よぐしかも速やかに化学反応できる特長がある。
[0027] とくに、本発明の請求項 9の反応装置と請求項 15の反応方法は、上端に噴霧口を 開口している筒体に溶液を充填し、この筒体内の溶液に超音波振動を与えて溶液を 噴霧ロカゝらミストに霧化して放出するので、超音波振動子が効率よく溶液をミストに霧 化できる。したがって、この反応装置と反応方法は、超音波振動によって溶液を効率 よくミストに霧化しながら、霧化されたミストを反応ガスで速やかに効率よく化学反応で きる。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は 、本発明の技術思想を具体化するための溶液の反応装置と反応方法を例示するも のであって、本発明は反応装置と反応方法を以下に特定しない。
[0029] さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される 部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄 」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例 の部材に特定するものでは決してな 、。
[0030] 本発明の反応装置は、溶液と反応ガスとを接触させて、反応ガスでもって溶液の含 有成分を化学変化させる。溶液は、工場廃水等の有害物質を含む廃水等であって、 有害物質を反応ガスで反応させて分解できるものが使用される。溶液を工場廃水と する場合、廃水に含まれる有害物質を酸化し、還元し、あるいは分解して消失し、あ るいは無害化して廃水処理をすることができる。また、溶液を染色廃水とする場合は 、着色された染色廃水に含まれる有害物質を酸化、還元、分解等の化学反応をさせ て、無色の綺麗な排水に処理できる。ただし、本発明は溶液を廃水に特定するもの ではなぐ溶液には含有成分を反応ガスに接触して反応できる全てのものを使用す ることがでさる。
[0031] 図 1の反応装置は、溶液 Lをミスト Mに噴霧するノズル 41と、このノズル 41に加圧さ
れた反応ガス Gを供給する加圧供給部 42と、加圧供給部 42の排出側に連結して ヽ る回収部 45とを備える。ノズル 41の断面図を図 2に示す。この図のノズル 41は、加圧 された反応ガス Gを噴射する噴射路 46と、この噴射路 46に溶液 Lを供給する溶液路 47とを備える。噴射路 46は、供給される反応ガス Gの流速を速くするために、溶液 L の供給部を細く絞ってベンチユリ一部 46Aとしている。このノズル 41は、加圧供給部 42から供給される加圧された反応ガス Gを内部で高速流動させる。とくにベンチユリ 一部 46Aで流速が速くなる。高速流動する反応ガス Gは、ベルヌーィの定理によりべ ンチユリ一部 46Aで圧力が低くなつて、溶液 Lを吸入する。溶液路 47から吸入された 溶液 Lは、高速流動する反応ガス Gで破砕され、微細なミスト Mとなって噴射路 46か ら噴射される。溶液路 47は、溶液 Lを蓄えている原液槽 51にポンプ 50を介して連結 されており、原液槽 51から連続的に溶液 Lが供給されている。
[0032] このノズル 41は、高速流動する反応ガス Gで溶液 Lをミスト Mに霧化して噴射する。
このとき、反応ガス Gは溶液 Lと激しく接触して溶液 Lを破砕し、さらに溶液 Lを微細な ミスト Mに破砕する。したがって、溶液 Lは気液界面において反応ガス Gに激しく撹拌 され、しかも微細なミスト Mに破砕される。このため、溶液 Lと反応ガス Gは、気液界面 にお!/、て理想的な状態で接触し、溶液 Lに含まれる含有成分は反応ガス Gで速やか に効率よく化学変化される。
[0033] 加圧供給部 42は、ノズル 41の噴射路 46に加圧された反応ガス Gを供給する。この 反応ガス Gには、溶液 Lに含有される成分を酸化、還元、分解等の化学反応をさせる ガスが使用される。溶液 Lの含有成分を酸化する反応ガス Gとして、オゾンを含む空 気とすることができる。オゾンは、フッ素に次いで強い酸ィ匕カを持っており、分解後は 酸素となって環境にも人体にも無害である。また、オゾンは、有機物の二重結合を選 択的に切断する特性を有し、しカゝも、発生方法が簡単である。したがって、オゾンを 含む空気は、含有成分を酸化する反応ガス Gとして最適である。ただ、反応ガスには 、オゾンを単独で使用することもできる。また、含有成分を酸化する反応ガスには、ォ ゾン以外の種々の酸化剤、たとえば塩素等の気体を単独で使用し、あるいは空気に 混合して使用することもできる。さらに、含有成分を還元する反応ガスには、種々の還 元剤、たとえば水素等の気体を単独で、あるいはこの気体を含む空気を使用すること
ができる。
[0034] 図 1に示す加圧供給部 42は、反応ガス Gとして、オゾンを含む空気をノズル 41に供 給している。この加圧供給部 42は、空気を強制送風するコンプレッサー 48と、強制 送風される空気中にオゾンを発生させるオゾン発生器 49とを備える。コンプレッサー 48は、吸入した空気を強制送風してオゾン発生器 49に供給する。オゾン発生器 49 は、コンプレッサー 48から供給される空気中に放電してオゾンを発生させる。オゾン 発生器 49で生成されたオゾンを含む空気は、反応ガス Gとして、加圧供給部 42から ノズル 41に供給される。図に示す加圧供給部は、コンプレッサーの排出側にオゾン 発生器を配置しているが、オゾン発生器は、コンプレッサーの供給側に配置すること ちでさる。
[0035] 回収部 45は、反応ガス Gでィ匕学変化された微細なミスト Mを凝集させて回収する。
図 1に示す反応装置は、密閉空間である反応室 44内にノズル 41を配置しており、こ の反応室 44内において、反応ガス Gで溶液 Lをミスト Mに霧化して噴射し、溶液 に 含まれる含有成分を反応ガス Gで化学変化させている。回収部 45は、反応室 44の 排出側に配設しており、化学変化されたミスト Mを凝集して、含有成分を化学変化さ せた溶液として回収する。さらに、含有成分を化学変化させた反応ガスは、ポンプで 強制的に吸引されて回収し、あるいは、再び加圧供給部に供給し、あるいはまた、大 気中に排出される。特に、反応ガス Gを、オゾンを含む空気とする場合、反応後はォ ゾンが酸素となって無害となるので、大気中に放出することができる。ただ、必ずしも 反応ガス中の全てのオゾンが反応するとは限らないので、反応後の空気を加圧供給 部に循環させて、残留オゾンを含む空気を有効かつ安全に再利用することができる。
[0036] 図 3ないし図 6は、他の構造のノズル 41を示している。図 3のノズル 41は、ふたつの ノズル 41から噴射されるミスト Mを互いに衝突させてより微細な粒子とする。この構造 のノズル 41は、各々のノズル 41から噴射される反応ガス Gとミスト Mを互いに衝突さ せるので、気液界面においてさらに理想的な状態で接触し、溶液 Lに含まれる含有 成分は反応ガス Gで速やかに効率よく化学変化される。
[0037] 図 4と図 5のノズル 41は、液体をリング状に噴射するために、中心軸 52の外側に、 順番に、第 1リング 53と第 2リング 54と第 3リング 55を設けて三重管構造としている。
中心軸 52と第 1リング 53との間に反応ガス Gの噴射路 46を設け、第 1リング 53と第 2 リング 54との間に溶液路 47を設け、第 2リング 54と第 3リング 55との間に噴射路 46を 設けている。噴射路 46と溶液路 47はリング状で、噴射路 46から反応ガス Gを噴射し 、中間の溶液路 47からリング状に溶液 Lを噴射する。溶液路 47から噴射された溶液 Lは、両側力 噴射される反応ガス Gでミスト Mに霧化される。とく〖こ、このノズル 41は 、第 1リング 53の内周面と第 2リング 54の外周面を平滑面として先端を尖った形状と し、内側と外側の両面に反応ガス Gを高速流動させて、先端で両面の反応ガス Gを 衝突させる。このため、溶液路 47から供給される溶液 Lは、第 1リング 53と第 2リング 5 4の先端で微細なミスト Mに破砕される。したがって、このノズル 41も、第 1リング 53と 第 2リング 54の先端部における気液界面にぉ 、て、溶液 Lと反応ガス Gを理想的な 状態で接触させて、溶液 Lに含まれる含有成分を反応ガス Gで速やかに化学変化さ せる。
[0038] 図 6のノズル 41は、溶液 Lをリング状に噴射する溶液路 47と、この溶液路 47から噴 射される溶液 Lを流動させる平滑面 60と、この平滑面 60に反応ガス Gを噴射する噴 射路 46を設けている。このノズル 41は、中心リング 56の外側に、順番に、内側リング 57と中間リング 58と外側リング 59を備える。中心リング 56と内側リング 57との間に反 応ガス Gの噴射路 46を設け、内側リング 57と中間リング 58の間に溶液路 47を設け、 中間リング 58と外側リング 59の間に反応ガス Gの噴射路 46を設けている。
[0039] 内側リング 57は外形を円柱状とし、中間リング 58は内形を円柱状に加工し、内側リ ング 57と中間リング 58の間に、所定の幅のスリット状の溶液路 47を設けている。溶液 路 47は、リング状に形成されており、スリット幅は、溶液 Lが詰まらない幅に設計され る。このノズル 41は、溶液路 47から溶液 Lを薄膜にして送り出す必要がない。溶液 L は平滑面 60で薄く引き伸ばされて微粒子となって噴射されるからである。したがって 、溶液路 47のスリット幅は、送り出される溶液 Lの流量、平滑面 60の長さ、平滑面 60 に噴射される反応ガス Gの流速、溶液路 47の内径等を考慮して最適値に設計される
[0040] 溶液路 47の直径は、噴射する溶液 Lの流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値 に設計される。溶液路 47の直径は、たとえば、 lOOOgZ分の溶液 Lを噴射するノズ
ル 41において、約 50mm φに設計される。流量が大きくなると、溶液路 47は直径を 大きぐ流量が少なくなると直径を小さく設計する。
[0041] 内側リング 57の外周部と、中間リング 58の先端面は、テーパー状に切削加工され て、平滑面 60となっている。内側リング 57と中間リング 58の平滑面 60は、内側リング 57の平滑面 60に沿って噴射される流動する空気力 内側リング 57と中間リング 58の 境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング 57と中間リング 58の平滑面 60が同一平面となるとは、内側リング 57と中間リング 58の平滑面 60に 段差ができず、内側リング 57の平滑面 60から中間リング 58の平滑面 60に直線的に 空気が流動される状態を意味する。このように、内側リング 57と中間リング 58の平滑 面 60を同一平面のテーパー状にカ卩ェするには、内側リング 57と中間リング 58を連 結してテーパー加工すればよい。さらに、平滑面 60は、ここに沿って流動する溶液 L が乱流とならないように、溶液 Lの流動方向に沿って平滑面 60となっている。図に示 すノズル 41の平滑面 60は、円錐状で全体を平滑面 60に仕上げて 、る。
[0042] 内側リング 57と中間リング 58に平滑面 60を設けることによって、平滑面 60の中間 に溶液路 47が開口される。内側リング 57と中間リング 58に設けられる平滑面 60の傾 斜角 exは、溶液路 47の平滑面 60に対する角度が鈍角となるように、たとえば、 100 〜170度、好ましくは 120〜160度、さらに好ましくは 130〜160度、最適には約 15 0度に設計される。傾斜角 ocは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅によ り傾斜角 exは最適値が変わる。傾斜角 exは、好ましくは、平滑面 60における溶液路 47の開口幅が 2mmを越えないように設計される。
[0043] 内側リング 57の中心には中心リング 56が配設され、この中心リング 56の先端と内 側リング 57との間に噴射口 61が開口されている。中心リング 56は、外周面を内側リ ング 57の平滑面 60に沿うテーパー状にカ卩ェしている。中心リング 56と内側リング 57 の間に形成される噴射口 61はスリット状で、ここから加圧空気を層流状態に噴射して 、平滑面 60に沿って高速流動させる。
[0044] 内側リング 57の噴射路 46は加圧供給部 42に連結されている。噴射口 61は平滑面 60に沿って流動する反応ガス Gを噴射する。加圧供給部 42は、たとえば 3〜20kg /cm2,好ましくは 4〜15kg/cm2、さらに好ましくは 4〜: L0kg/cm2、最適には約 6
. 5kgZcm2の反応ガス Gを噴射口 61に供給する。反応ガス Gのガス圧を高くすると 、平滑面 60に沿って高速流動する反応ガス Gの流速が速くなつて、溶液 Lをより効果 的に薄く弓 Iき伸ばして溶液 Lを小さ 、微粒子のミスト Mにできる。
[0045] さらに、図 6に示すノズル 41は、平滑面 60の外周力 も反応ガス Gを噴射している 。この反応ガス Gは、中間リング 58と外側リング 59の間に設けられる反応ガス Gの噴 射口 62から噴射される。ただ、この反応ガスは、必ずしも噴射する必要はない。外側 の噴射口から反応ガスを噴射しな!、で、内側の噴射口 61からの反応ガス Gで溶液 L を微粒子のミスト Mにして噴射できるからである。両側カゝら反応ガス Gを噴射するノズ ル 41は、反応ガス Gを平滑面 60のエッジ 63で衝突させて、溶液 Lの含有成分を反 応ガス Gでより効果的に化学反応できる。ミスト Mをより小さい微粒子にでき、し力も気 液界面において溶液 Lと反応ガス Gとを激しく衝突できるからである。
[0046] ふたつの反応ガス Gを噴射して先端で衝突させるノズル 41は、平滑面 60の先端を 尖鋭なエッジ 63としている。中間リング 58は先端面に平滑面 60を設け、先端の外周 を円筒状に加工して、平滑面 60の先端にエッジ 63を設けている。この形状の中間リ ング 58は、平滑面 60の先端に(180度—傾斜角 α )の尖鋭なエッジ 63を形成できる 。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リングの外周をテーパー状にカ卩ェして、エッジ の角度を調整することもできる。
[0047] 図 6に示すノズル 41は、下記の状態で溶液 Lを微粒子の溶液 Lにして噴射する。
(1) 中心リング 56と内側リング 57の間に設けた噴射路 46と、中間リング 58と外側リン グ 59の間に設けた噴射路 46に加圧した反応ガス Gを供給して、内側リング 57と中間 リング 58の間に設けた溶液路 47から溶液 Lを平滑面 60に送り出す。
(2) 平滑面 60に供給された溶液 Lは、平滑面 60に沿って高速流動する反応ガス G で薄く引き伸ばされて薄膜流 Τとなる。
たとえば、平滑面 60に沿って反応ガス Gをマッハ 1. 5の流速で流動させて溶液路 4 7に溶液 Lを送り出し、薄膜流 Τの先端部での流速を反応ガス Gの 1Z20とすれば、 2 5. 5mZsとなる。平滑面 60の先端に設けたエッジ 63の直径を 50mmとすれば、溶 液 Lを 1リットル Z分で供給して薄膜流 Tの膜圧は 4 μ mとなる。
[0048] (3) 4 mの薄膜流 Tは、平滑面 60のエッジ 63を過ぎると薄すぎて膜状態でいられ
なくなり、表面張力で粉々にちぎられて微粒子のミスト Mとなる。
(4) 微粒子のミスト Mは、エッジ 63で両側からの反応ガス Gが衝突し、摩擦して振動 してミスト Mをさらに小さ 、微粒子とする。
(5) 微粒子のミスト Mは、両側からの反応ガス Gによって放射状に運ばれる。この状 態をホロコーンという。ホロコーンのコーン角度は平滑面 60の角度で決定されるが、 各反応ガス Gの噴射圧でも調整できる。
[0049] さらに、本発明の他の実施例の反応装置を図 7ないし図 9に示す。これらの図の反 応装置は、溶液 Lを超音波振動でミスト Mに霧化して、溶液 Lの含有成分を反応ガス Gで化学変化させる。この反応装置は、溶液 Lを超音波振動させてミスト Mに霧化す る超音波振動子 2と、超音波振動子 2に接続されて超音波振動子 2に高周波電力を 供給して超音波振動させる超音波電源 3と、超音波振動子 2で霧化されたミスト Mに 反応ガス Gを接触させる反応部 31とを備える。この反応装置は、溶液 Lを超音波振 動子 2でミスト Mに霧化し、霧化されるミスト Mを反応ガス Gに接触させて、反応ガス G でもって溶液 Lの含有成分を化学変化させる。
[0050] 図に示す反応装置は、溶液 Lを超音波振動でミスト Mに霧化する超音波霧化機 1と 、この超音波霧化機 1で霧化されたミスト Mを反応ガス Gでィ匕学変化させた後、凝集 させて回収する回収部 5とを備える。超音波霧化機 1は、溶液 Lが供給される閉鎖構 造の超音波霧化室 4と、この超音波霧化室 4の溶液 Lを超音波振動させてミスト Mに 霧化する複数の超音波振動子 2と、各々の超音波振動子 2の上方に配設している筒 体 6と、超音波振動子 2に接続している超音波電源 3を備える。
[0051] 図 7の反応装置は、超音波霧化室 4と回収部 5とを別々に離して、循環ダクト 7で連 結している。図 8の反応装置は、回収部 5に超音波霧化室 4を内蔵させ、図 9の反応 装置は、回収部 5と超音波霧化室 4とでひとつの気密チャンバ一を構成して、回収部 5と超音波霧化室 4とを一体構造として ヽる。
[0052] これ等の反応装置は、超音波霧化室 4で霧化された溶液 Lのミスト Mを、閉鎖構造 の回収部 5に流入させる。回収部 5は、微細なミスト Mを凝集させて含有成分をィ匕学 変化させた溶液として回収する。ミスト Mは、気体ではないので、必ずしも冷却しない で凝集させて回収できる。ただ、ミスト Mを冷却して速やかに回収できる。
[0053] 溶液 Lはポンプ 10で超音波霧化室 4に供給される。図 7ないし図 9に示す超音波霧 化室 4は、溶液 Lを蓄えている原液槽 11を、ポンプ 10を介して連結しており、原液槽 11から連続的に溶液 Lを供給している。とくに図 7に示す反応装置は、超音波霧化 室 4の溶液を原液槽 11に循環して、原液槽 11から連続的に溶液 Lを供給して 、る。 ただ、溶液は、必ずしも連続的に超音波霧化室に供給する必要はなぐ所定の周期 で供給することも、全ての溶液を霧化した後、供給することもできる。
[0054] 超音波霧化室 4の溶液 Lは、超音波霧化機 1でミスト Mに霧化される。このとき、たと えば、溶液中の含有成分に、溶液 Lの表面に移行する性質がある場合、または、含 有成分が溶液 Lよりも気化しやすい場合、超音波霧化機 1で霧化されたミスト Mは、 含有成分の濃度が溶液 Lよりも高くなる。したがって、これらの性質を有する含有成分 を含む溶液 Lを超音波霧化機 1でミスト Mに霧化し、霧化されたミスト Mを反応ガス G で、酸化、還元、分解した後、これを凝集させて回収して、溶液 Lから選択的に含有 成分を効率よく除去して、除去した含有成分を効率よく酸化、還元、分解等の化学変 化させて回収できる。
[0055] このように、溶液 Lから選択的に含有成分をミスト Mに霧化して、霧化した含有成分 を酸化、還元、分解等の化学変化させる場合、必ずしも、超音波霧化室 4に供給され る全ての溶液 Lをミスト Mとして霧化する必要はな 、。超音波霧化室 4に供給された 溶液 Lは、ミスト Mとして霧化して容量が少なくなるにしたがって、含有成分の濃度が 低下するカゝらである。このため、超音波霧化室 4は、溶液 Lを霧化して、含有成分の 濃度が低下すると、溶液 Lを新しいものに入れ換えることができる。この装置は、たと えば、一定の時間経過すると溶液を新しいものに入れ換える方法、すなわちノ ツチ 式に溶液を交換する。また、図 7の矢印 Aで示すように、超音波霧化室 4の溶液を原 液槽 11に循環することなく外部に排出することもできる。
[0056] さらに、超音波霧化室 4に供給される溶液 Lは、溶液 Lに含まれる含有成分の性質( たとえば、溶液の表面に移行する性質がある力、又は、溶液よりも気化しやすいか等 )の如何にかかわらず、供給される全ての溶液 Lをミスト Mとして霧化することもできる 。この反応装置は、原液槽 11から超音波霧化室 4に連続的に溶液 Lを供給しながら 、超音波霧化機 1を連続運転して、効率よく溶液をミスト Mに霧化して、溶液 Lに含ま
れる含有成分を酸化、還元、分解等の化学変化させることができる。
[0057] さら〖こ、図 7ないし図 9の反応装置は、溶液 Lの含有成分を反応ガス Gとより効率よく 化学変化させるために、超音波霧化室 4に筒体 6を配設している。筒体 6は、各々の 超音波振動子 2の上方に配設されて、超音波振動子 2で超音波振動される溶液しか ら効率よくミスト Mを飛散させる。筒体 6は、上端に噴霧口 12を開口している筒状とし ている。筒体 6は、内部に溶液 Lを充填し、筒体 6内の溶液 Lに、噴霧口 12に向かつ て超音波振動を与えて、噴霧口 12からミスト Mに霧化して飛散する。図の超音波振 動子 2は、上方に超音波を放射する。したがって、超音波振動子 2の上方に、垂直な 姿勢で配設している。図の筒体 6は、上端に向力つて次第に細くなる円錐ホーンであ る。ただし、筒体は、内面の形状をェクスポーネンシャルカーブとするェクスポーネン シャルホーンとすることもできる。円錐ホーンやェクスポーネンシャルホーンの筒体 6 は、内部に効率よく超音波振動を伝達させて、溶液 Lを能率よくミスト Mに霧化できる 特徴がある。ただ、筒体は、円筒形状、楕円筒状、多角筒状とするとすることもできる
[0058] 筒体 6の下端開口部の内形は、超音波振動を効率よく内部に伝達できるように、超 音波振動子 2の外形より小さぐあるいは大きくして、超音波振動される液柱 Pが内面 に沿って上昇するようにする。たとえば、筒体 6の下端の開口部の内径は、超音波振 動子 2の外径の 50〜150%、好ましくは 60〜: LOO%とする。
[0059] さらに、筒体 6の高さと噴霧口 12の大きさは、筒体 6の内部に沿って、いいかえると 筒体 6の内面と溶液 Lの液柱 Pとの間に気層ができないように、超音波振動による液 柱 Pが筒体 6の内部に沿って上昇し、噴霧口 12の近傍でミスト Mとなって飛散するよ うに設計される。ただ、液柱 Pが噴霧口 12から突出するように、いいかえると筒体 6を 液柱 Pよりも低くすることもできる。したがって、筒体 6の高さと噴霧口 12の大きさは、 超音波振動子 2の大きさ、出力、周波数等によって最適値に設計される。
[0060] 図の筒体 6は、下端を溶液 Lの液面よりも下方に、噴霧口 12を液面よりも上方に配 設する。この筒体 6は、液面よりも下方の超音波振動を内部に案内し、液面から上方 にある噴霧口 12からミスト Mとして飛散させる。
[0061] 図 10の筒体 6は、超音波振動子 2から上方に離して配設され、図 11と図 12の筒体
6は、底部に超音波振動子 2を配設して、超音波振動子 2で下端の開口部を液密に 閉塞している。下端を超音波振動子 2で閉塞する筒体 6は、内部に溶液 Lを供給する 流入口 13を開口している。
[0062] さらに、図 12の筒体 6は、複数の分岐筒 6Aに分岐している。各々の分岐筒 6Aは、 上端を細くする円錐ホーンである。各々の分岐筒 6Aは、下端を開口して上端に噴霧 口 12を開口している。隣接する分岐筒 6Aの境界は、超音波振動の反射を少なくし て効率よく分岐筒 6Aの内部に伝導するように、下端に向力つて次第に幅の狭くなる テーパー状として下端縁を先鋭な形状としている。各々の分岐筒 6Aは、溶液 Lを供 給するために流入口 13を開口している。この筒体 6は、流入口 13から溶液 Lが供給 される。供給された溶液 Lは、超音波振動子 2から放射される超音波振動の超音波を 、複数の分岐筒 6Aに分岐して案内する。各々の分岐筒 6Aの内部で溶液 Lは超音 波振動されて液柱となり、上部の噴霧口 12からミスト Mに霧化されて飛散される。
[0063] さらに、筒体 6は、噴霧口 12から霧化されるミスト Mに反応ガス Gを供給する噴気口 14を開口して、この噴気口 14を供給部 32に連結している。この供給部 32は、筒体 6 に加圧された反応ガス Gを供給する。この反応ガス Gには、前述のように、溶液 Lに含 有される成分を酸化、還元、分解等の化学反応をさせるガスが使用される。供給部 3 2は、前述の加圧供給部と同じ構造とすることができる。この供給部 32は、たとえば、 反応ガス Gとして、オゾンを含む空気を供給する場合、図示しないが、空気を強制送 風するコンプレッサーと、強制送風される空気中にオゾンを発生させるオゾン発生器 とを備えることができる。供給部 32から供給される反応ガス Gは噴気口 14からミスト M に供給され、噴霧口 12から噴霧されるミスト Mは反応ガス G中に霧化される。この状 態で霧化されたミスト Mを回収部 5で凝集させて溶液 Lを回収する。
[0064] 図 10ないし図 12の筒体 6は、壁面を二重構造として平面の内部にダクト 15を設け ている。ダクト 15は、筒体 6の上端に開口している噴気口 14に連結している。ダクト 1 5に供給される反応ガス Gは、噴気口 14から排出される。噴気口 14は、筒体 6上端の 周囲に、スリット状に開口されている。スリット状の噴気口 14は、反応ガス Gをリング状 に排気する。リング状に排気される反応ガス Gの内側にミスト Mが放出される。この構 造の筒体 6は、ミスト Mを新鮮な反応ガス Gの内側に噴霧する。このため、溶液 Lを効
率よくミスト Mに霧化して含有成分をィ匕学変化できる。ミスト Mがミスト M濃度の低 ヽ 反応ガス G中に霧化されるからである。
[0065] 図 10ないし図 12の筒体 6は、連結ダクト 16に脱着できるように連結している。連結 ダクト 16には、図示しないが、複数の筒体を連結している。図 10の筒体 6は、下端の 外周に雄ネジ 17を設け、連結ダクト 16には筒体 6の雄ネジ 17をねじ込む雌ネジ穴 1 8を設けている。筒体 6は、雄ネジ 17を雌ネジ穴 18の雌ネジにねじ込んで、連結ダク ト 16〖こ連結される。連結ダクト 16は、内部に反応ガス Gの供給ダクト 19を設けている 。この供給ダクト 19には、反応ガス Gの供給部 32を連結している。筒体 6は、連結ダ タト 16に連結される状態で、ダクト 15の入口を連結ダクト 16の供給ダクト 19に連結し て、連結ダクト 16の供給ダクト 19から筒体 6のダクト 15に反応ガス Gが供給される。図 10の筒体 6は、雄ネジ 17の上方と底面とに、リング溝を設けて、ここに Oリング 20、 21 を入れている。 Oリング 20、 21は、筒体 6を連結ダクト 16に連結する状態で、雌ネジ 穴 18の内面に密着して、連結ダクト 16と筒体 6との連結部の気体漏れを阻止する。 すなわち、筒体 6を気密な状態で連結ダクト 16に連結する。
[0066] 図 11と図 12の筒体 6は、下端に円柱状の連結部 22を設け、この連結部 22を挿入 する連結穴 23を連結ダクト 16に設けている。連結穴 23は、連結ダクト 16を上下に貫 通して設けている。連結部 22と連結穴 23との気体漏れを阻止するために、連結部 2 2の上部に設けたリング溝に Oリング 20を入れて、連結穴 23の下部に設けたリング溝 に Oリング 21を入れている。 Oリング 20、 21は、連結部 22と連結穴 23の隙間を閉塞 して、筒体 6を連結ダクト 16に気密に気体漏れしないように連結する。筒体 6を連結 ダクト 16に連結して、筒体 6のダクト 15の入口は連結ダクト 16の供給ダクト 19に連結 され、連結ダクト 16の供給ダクト 19から筒体 6のダクト 15に反応ガス Gが供給される。
[0067] さらに、これ等の図に示す筒体 6は、脱着連結具 24を介して超音波振動子 2を脱着 できるように連結している。脱着連結具 24は、上方を開口する装着室 25を内部に設 けている。この装着室 25に超音波振動子 2を固定している。図の脱着連結具 24は、 装着室 25に超音波振動子 2を駆動するための電源回路部品 26も収納している。電 源回路部品 26は、リード線 27を介して超音波振動子 2に接続されて、超音波振動子 2に電気信号の超音波出力を出力する。超音波振動子 2は、装着室 25の開口部を
気密に閉塞する。したがって、超音波振動子 2は、その周囲を、ノ^キン 28を介して 装着室 25の開口部に密着している。超音波振動子 2で水密に閉塞される装着室 25 に、電源回路部品 26を収納している。このため、電源回路部品 26を水密構造とする 必要はない。図の脱着連結具 24は、装着室 25に超音波振動子 2と電源回路部品 2 6を内蔵するので、超音波振動子 2と電源回路部品 26を簡単に交換できる特徴があ る。ただ、脱着連結具は、装着室に超音波振動子のみを収納し、超音波振動子に接 続しているリード線を脱着連結具の外側に引き出して、電源回路に接続する構造と することもできる。この脱着連結具は、超音波振動子を必ずしも水密構造に固定する 必要はない。
[0068] 脱着連結具 24は、筒体 6の下端に、下方に開口して設けている連結凹部 29に脱 着できるように連結される。脱着凹部 29は、内面に雌ネジを設けている。脱着連結具 24は、脱着凹部 29に挿入できる外形として、脱着凹部 29の雌ネジにねじ込む雄ネ ジを外周に設けている。雄ネジを雌ネジにねじ込んで、脱着連結具 24は脱着凹部 2 9に連結される。脱着凹部 29は筒体 6の内部に連通しているので、脱着連結具 24は 筒体 6に液密な構造で連結する必要がある。このため、脱着凹部 29の内面と脱着連 結具 24の外周との間に Oリング 30を挟着している。 Oリング 30は、 Oリング 30と脱着 連結具 24との間を液密な状態で連結して、筒体 6の下端の脱着凹部 29を脱着連結 具 24で液密に閉塞する。
[0069] 以上の超音波霧化機 1は、超音波振動子 2を超音波振動させて、溶液 Lをミスト Mと して筒体 6の噴霧口 12から飛散させる。溶液 Lは、筒体 6の内部で超音波振動され、 噴霧口 12からミスト Mとして飛散される。図の超音波霧化機 1は、超音波振動子 2を 上向きに配設している。超音波振動子 2は、底力も筒体 6の内部に向かって上向きに 超音波を放射して、溶液 Lを超音波振動させ、溶液 Lを筒体 6の内部で押し上げて、 噴霧口 12からミスト Mとして飛散させる。超音波振動子 2は、垂直方向に超音波を放 射する。
[0070] 図 7ないし図 9に示す超音波霧化機 1は、複数の超音波振動子 2と、これ等の超音 波振動子 2を超音波振動させる超音波電源 3とを備える。超音波振動子 2は、筒体 6 の下方に固定される。
[0071] 超音波霧化室 4で霧化された溶液 Lのミスト Mは、反応ガス Gで含有成分を化学変 化させた後、回収部 5に流入される。ミスト Mを回収部 5に流入させるために、図 7の 装置は、回収部 5を循環ダクト 7で超音波霧化室 4に連結しており、図 8の装置は、超 音波霧化室 4を回収部 5に内蔵しており、図 9の装置は、回収部 5の上部に超音波霧 化室 4を配設している。図 8と図 9の装置は、回収部 5の容積を、超音波霧化室 4に比 較して充分に大きぐたとえば、超音波霧化室 4の容積の 2〜: LOO倍、好ましくは 5〜 50倍、さらに好ましくは 5〜20倍としている。図 8の装置は、超音波霧化室 4と回収部 5の上部を連通路であるダクト 8を介して連結して一体構造として 、る。超音波霧化室 4で霧化したミスト Mは、ゆっくりと降下して回収部 5に溶液 Lとして回収される。
[0072] さらに、図 7の装置は、筒体 6の噴霧口 12から飛散するミスト Mを効率よく回収して 循環ダクト 7に循環させるために、筒体 6の噴霧口 12の上方に、ミスト Mの吸入部 9を 設けている。図に示す吸入部 9は、円筒状のパイプで、筒体 6の上方に垂直の姿勢 で配置している。筒状のパイプである吸入部 9は、下端を筒体 6の上部に配置して、 上端を超音波霧化室 4の上方に延長している。図に示す吸入部 9は、筒体 6の上端 縁に位置して、円筒状パイプの下端縁を配置している。ただ、吸入部は、下端部を筒 体の上部にラップする状態で配置することも、あるいは、下端縁を筒体の上端縁から 離して配置することもできる。さらに、吸入部 9の下端の開口部は、筒体 6の噴霧口 1 2よりも広い開口面積としており、筒体 6の上端力 飛散されるミスト Mを漏れなく回収 できるようにしている。吸入部 9の上端は、超音波霧化室 4の上部で連結されており、 この連結部を循環ダクト 7に連結して、吸入部 9で回収されたミスト Mを循環ダクト 7に 循環させるようにしている。ただ、吸入部は、必ずしも設ける必要はない。
[0073] 図 7の反応装置は、図示しないが、回収部として、ミストを冷却して凝集させる冷却 用熱交翻を内蔵することができる。この冷却用熱交翻は、熱交換パイプにフィン を固定した構造として、熱交換パイプに冷却用の冷媒ゃ冷却水を循環させて、回収 したミストを冷却して凝集することができる。超音波霧化室で霧化されたミストは、一部 が気化して気体となることが、この反応装置では、気体は回収部の冷却用熱交換器 で冷却され、結露して凝集されて回収される。回収部に流入されるミストは、冷却用 熱交翻に衝突し、あるいは互いに衝突して大きく凝集し、または冷却用熱交翻
のフィン等に衝突して大きく凝集して溶液として回収される。ミストと気体を冷却用熱 交換器で凝集して回収した後、含有成分を化学変化させた反応ガスは、ポンプで強 制的に吸引されて回収し、あるいは、再び加圧供給部に供給し、あるいはまた、大気 中に排出される。
[0074] 図 8と図 9の回収部 5は閉鎖チャンバ一であって、ここに供給されるミスト Mは外部に 排出されない。したがって、回収部 5に供給されたミスト Mは、互いに衝突して大きく 凝集し、あるいは、邪魔板等に衝突して大きく凝集して溶液 Lとして回収される。回収 部 5において、ミスト Mをより速やかに回収するために、図 8と図 9の回収部 5は、含有 成分をィ匕学変化させた溶液 Lを散水するノズル 36を備える。ノズル 36は、循環ボン プ 35を介して回収部 5の底部に連結される。循環ポンプ 35は、回収部 5に回収され た溶液 Lを吸入して、ノズル 36から噴霧させる。
[0075] 図の反応装置は、回収部 5の上部と側面にノズル 36を配設している。上部のノズル 36は、下向きに溶液 Lを噴霧する。側面のノズル 36は、水平方向に溶液 Lを噴霧す る。ノズル 36から噴霧される溶液 Lは、超音波霧化機 1で霧化されたミスト Mに比較し て充分に大きな水滴であって、回収部 5の内部を速やかに落下し、落下するときに、 回収部 5の内部に浮遊しているミスト Mに衝突して、ミスト Mを回収しながら落下する 。したがって、回収部 5に浮遊するミスト Mを効率よく速やかに回収できる。
[0076] 図の反応装置は、ノズル 36を上と側面とに配設している力 回収部 5の下部にノズ ルを配設することもできる。下部のノズルは、上向きに溶液 Lを噴霧する。このノズル は、回収部の天井に溶液を衝突させる速度で、あるいは、天井の近傍まで上昇する 速度で溶液を噴霧する。天井の近傍まで上昇するように噴霧される溶液は、天井の 近傍で下向きに方向を変えて落下するので、上昇するときと降下するときにミスト Mに 接触して、ミスト Mを効率よく回収する。
[0077] さら〖こ、図 8と図 9の反応装置において、噴気口 14から噴射されて含有成分を化学 変化させた反応ガスは、回収部 5から回収される。これらの図の反応装置は、回収部 5の上部に連結したポンプで、含有成分を化学変化させた反応ガスを強制的に吸引 して回収している。回収された気体は、再び加圧供給部に供給し、あるいは、大気中 に排出される。ただ、回収部 5から回収される気体には、霧化されたミスト Mが含まれ
るおそれがある。したがって、この反応装置は、回収部 5の排気部 34に、気体を通過 させるがミスト等の液体を通過させな 、ポアサイズのフィルター(図示せず)を配設し て、ここ力もミストが排出されるのを防止することができる。さらに、反応装置は、図示 しないが、回収部力 回収される気体を第 2回収部に供給し、この第 2回収部で、回 収気体に含まれるミストを凝集して回収することもできる。この第 2回収部には、前述 の冷却用熱交換器等が使用できる。
[0078] さらに、図 13の回収部 5は、内部に複数枚の邪魔板 37を配設している。邪魔板 37 は、隣接するものとの間にミスト Mを通過できる隙間を設けて、垂直の姿勢で配設し ている。垂直の邪魔板 37は、ミスト Mを表面に衝突させて付着する溶液 Lを自然に流 下させて回収できる。図の邪魔板 37は、表面を凹凸面として、ミスト Mをより効率よく 接触させて回収できるようにして 、る。
[0079] さらに、図 13の回収部 5は、ミスト Mを強制送風して撹拌するファン 38を設けている 。ファン 38は、回収部 5のミスト Mを撹拌する。撹拌されるミスト Mは、互いに衝突して 凝集し、あるいは、邪魔板 37の表面に衝突して凝集する。凝集するミスト Mは、速や かに落下して回収される。図のファン 38は、回収部 5のミスト Mを下向きに送風して循 環させる。
[0080] 図 14の反応装置は、ミスト Mを振動して互いに衝突する確率を高くするミスト M振 動器 39を回収部 5に設けている。ミスト M振動器 39は、回収部 5の気体を振動させる 電気振動 機械振動変換器と、この電気振動 機械振動変換器を駆動する振動電 源とを備える。電気振動 機械振動変換器は、可聴周波数の音を放射するスピーカ 一や、可聴周波数よりも高い超音波を放射する超音波振動子等である。電気振動 機械振動変 が、ミスト Mを効率よく振動させるために、電気振動 機械振動変換 器力も放射される振動を回収部 5で共振させる。このことを実現するために、電気振 動 機械振動変換器は、回収部 5で共振する周波数で振動させる。いいかえると、 回収部 5を電気振動 機械振動変換器から放射される振動に共振する形状に設計 する。
[0081] 超音波は人間の可聴周波数を越える高い周波数であるので、耳には聞こえない。
このため、超音波を放射するミスト M振動器 39は、回収部 5の気体を激しく振動させ
て、いいかえると、電気振動—機械振動変 の出力を極めて大きくして、人間に音 の害を与えることがない。このため、超音波はミスト Mを激しく振動して、効率よく衝突 させて、速やかに回収できる特長がある。
[0082] 以上の反応装置は、回収部 5に、ミスト Mを効率よく凝集させる装置を配設するので 、ミスト Mをより速やかに凝集させて高濃度の溶液 Lとすることができる。さらに、図示 しないが、本発明の反応装置は、回収部に、溶液を噴霧するノズルと、ミストを撹拌す るファンと、ミストを振動させる振動器の全てを内蔵させて、最も効率よくミストを凝集 できる。また、ミストを凝集させるふたつの装置を内蔵して、ミストを効率よく凝集させる ことちでさる。
産業上の利用可能性
[0083] 本発明は、反応ガスと溶液の含有成分とを化学反応させる種々の反応装置及び反 応方法に利用できる。とくに、廃液等の溶液に含まれる有機物等を酸化、または還元 して分解する反応装置及び反応方法に好適に利用できる。
図面の簡単な説明
[0084] [図 1]本発明の一実施例に力かる溶液の反応装置の概略構成図である。
[図 2]図 1に示す溶液の反応装置のノズルの拡大断面図である。
[図 3]ノズルの他の一例を示す正面図である。
[図 4]ノズルの他の一例を示す拡大断面図である。
[図 5]ノズルの他の一例を示す拡大断面図である。
[図 6]ノズルの他の一例を示す拡大断面図である。
[図 7]本発明の他の実施例にカゝかる溶液の反応装置の概略構成図である。
[図 8]本発明の他の実施例にカゝかる溶液の反応装置の概略構成図である。
[図 9]本発明の他の実施例にカゝかる溶液の反応装置の概略構成図である。
[図 10]図 9に示す溶液の反応装置の筒体を示す拡大断面正面図である。
[図 11]筒体の他の一例を示す拡大断面図である。
[図 12]筒体の他の一例を示す拡大断面図である。
[図 13]本発明の他の実施例にカゝかる溶液の反応装置の概略構成図である。
[図 14]本発明の他の実施例にカゝかる溶液の反応装置の概略構成図である。
符号の説明
1· 超音波霧化機
2· ··超音波振動子
3· ··超音波電源
4· ··超音波霧化室
5· ··回収部
6· 筒体 6Α···分岐筒
7· ··循環ダクト
8· ··ダクト
9· ··吸入部
lO- "ポンプ
ll- ··原液槽
12· '.噴霧 PI
13· '·流入口
14·' ··噴気口
15·' "ダクト
16·' -連結ダクト
17·· '·雄ネジ
18··雌ネジ穴
19·· -供給ダクト
20·· •oリング
21·· •oリング
22·· -連結部
23·· -連結穴
24·· -脱着連結具
25·· ¾
26·· -電源回路部品
27·· 'リード線
···パッキン
…連結凹部
…。リング
…反応部
…供給部
…排気部
···循環ポンプ
…ノズル
…邪魔板
···ファン
…ミスト振動器
···ノズノレ
…加圧供給部
…反応室
…回収部
···噴射路 46A…ベンチユリ一部 …溶液路
· "コンプレッサー
···オゾン発生器
· "ポンプ
…原液槽
···中心軸
…第 1リング
…第 2リング
…第 3リング
···中心リング
···内側リング
···中間リング
9·· '外側リング0·· -平滑面1·· '噴射口2·· '噴射口3·· 'エッジ
Ρ · '液柱
-溶液
G- ··反応ガス
Μ· "ミスト
Claims
[1] 溶液 (L)と反応ガス (G)とを接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分を 化学変化させる反応装置において、
溶液 (L)をミスト (M)に噴霧するノズル (41)と、このノズル (41)に加圧された反応ガス (G
)を供給する加圧供給部 (42)とを備え、
加圧供給部 (42)が加圧された反応ガス (G)をノズル (41)に供給して高速流動させ、ノ ズル (41)が高速流動する反応ガス (G)と溶液 (L)を接触させて溶液 (L)をミスト (M)に粉 砕して噴射して、反応ガス (G)で溶液 (L)の含有成分をィ匕学変化させるようにしてなる ことを特徴とする溶液の反応装置。
[2] ノズル (41)が、加圧された反応ガス (G)を噴射する噴射路 (46)と、この噴射路 (46)に 溶液 (L)を供給する溶液路 (47)とを備え、溶液路 (47)カゝら供給される溶液 (L)を、噴射 路 (46)カゝら噴射される反応ガス (G)でミスト (M)に霧化する請求項 1に記載される溶液 の反応装置。
[3] ノズル (41)が、供給される溶液 (L)を流動方向に流す平滑面 (60)と、この平滑面 (60) に溶液 (L)の流動方向に反応ガス (G)を噴射する噴射路 (46)とを備え、
噴射路 (46)カゝら平滑面 (60)に噴射される反応ガス (G)でもって、平滑面 (60)を流動す る溶液 (L)を流動方向に引き延ばして平滑面 (60)の先端力 ミスト (M)に噴霧する請求 項 1に記載される溶液の反応装置。
[4] 溶液 (L)がオゾンに接触して酸ィ匕分解される有機物を含有し、反応ガス (G)がオゾン を含む空気である請求項 1に記載される溶液の反応装置。
[5] 溶液 (L)と反応ガス (G)とを接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分を 化学変化させる反応方法にぉ 、て、
溶液 (L)をミスト (M)に噴霧するノズル (41)に加圧された反応ガス (G)を供給し、ノズル (
41)でもって反応ガス (G)を高速流動させ、高速流動する反応ガス (G)と溶液 (L)を接触 させて溶液 (L)をミスト (M)に粉砕して噴射して、反応ガス (G)で溶液 (L)の含有成分を 化学変化させることを特徴とする溶液の反応方法。
[6] ノズル (41)が、加圧された反応ガス (G)を噴射路 (46)に噴射し、この噴射路 (46)に溶 液 (L)を供給して溶液 (L)を反応ガス (G)でミスト (M)に霧化する請求項 5に記載される
溶液の反応方法。
[7] ノズル (41)が、供給される溶液 (L)を平滑面 (60)に流動させて、溶液 (L)の流動方向 に反応ガス (G)を噴射し、平滑面 (60)に噴射する反応ガス (G)で、平滑面 (60)を流動す る溶液 (L)を流動方向に引き延ばして平滑面 (60)の先端力 ミスト (M)に噴霧する請求 項 6に記載される溶液の反応方法。
[8] 溶液 (L)と反応ガス (G)とを接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分を 化学変化させる反応装置において、
溶液 (L)を超音波振動させてミスト (M)に霧化する超音波振動子 (2)と、超音波振動 子 (2)に接続されて超音波振動子 (2)に高周波電力を供給して超音波振動させる超音 波電源 (3)と、超音波振動子 (2)で霧化されたミスト (M)に反応ガス (G)を接触させる反 応部 (31)とを備え、
溶液 (L)を超音波振動子でミスト (M)に霧化し、霧化されるミスト (M)を反応ガス (G)に 接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分をィ匕学変化させるようにしてな ることを特徴とする溶液の反応装置。
[9] 超音波振動子 (2)の上方に、上端に噴霧口 (12)を開口して 、る筒体 (6)を配設してお り、超音波振動子 (2)が筒体 (6)の噴霧口 (12)に向かって溶液 (L)に超音波振動を与え て溶液 (L)を噴霧口 (12)力もミスト (M)に霧化して放出するようにしており、
さらに、筒体 (6)は、噴霧口(12)力ゝら噴霧されるミスト (M)に反応ガス (G)を供給する噴 気口(14)を開口して、この噴気口 (14)を反応ガス (G)の供給源 (32)に連結しており、供 給源 (32)から供給される反応ガス (G)を噴気口 (14)力 ミスト (M)に供給して、噴霧口 (1 2)から噴霧されるミスト (M)を反応ガス (G)中に供給し、霧化されたミスト (M)を反応ガス ( G)に接触させるようにしてなる請求項 8に記載される溶液の反応装置。
[10] 筒体 (6)が円筒形である請求項 9に記載される溶液の反応装置。
[11] 筒体 (6)が、噴霧口 (12)に向力つて細くなる円錐ホーンである請求項 9に記載される 溶液の反応装置。
[12] 筒体 (6)が、ェクスポーネンシャルホーンである請求項 9に記載される溶液の反応装 置。
[13] 噴霧口 (12)の周囲に噴気口 (14)を開口している請求項 9に記載される溶液の反応
装置。
[14] 溶液 (L)がオゾンに接触して酸ィ匕分解される有機物を含有し、反応ガス (G)がオゾン を含む空気である請求項 8に記載される溶液の反応装置。
[15] 溶液 (L)と反応ガス (G)とを接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分を 化学変化させる反応方法にぉ 、て、
溶液 (L)を超音波振動させてミスト (M)に霧化し、霧化されたミスト (M)に反応ガス (G) を接触させて、反応ガス (G)でもって溶液 (L)の含有成分をィ匕学変化させることを特徴 とする溶液の反応方法。
[16] 上端に噴霧口 (12)を開口して 、る筒体 (6)に溶液 (L)を充填し、この筒体 (6)内の溶液
(L)に、噴霧口 (12)に向力つて超音波振動を与えて溶液 (L)を噴霧ロカもミスト (M)に霧 化して放出し、さらに、噴霧口 (12)力ゝら噴霧されるミスト (M)に反応ガス (G)を供給して、 噴霧口(12)力ゝら噴霧されるミスト (M)を反応ガス (G)に接触させる請求項 15に記載され る溶液の反応方法。
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