JP2001293465A - 汚染媒体の処理剤及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来不可能とされていた低温度域でのダイオ
キシン類の分解を可能にすると共に重金属類の溶出も防
止することができる汚染媒体の処理剤及び処理方法を提
供する。 【解決手段】 本発明は、下式Ｉ： 【化１】 （式中、Ｒ₁はそれぞれ独立して、水素、メチル基を表
し；Ｒ₂はそれぞれ独立して、Ｒ₁が水素の場合には、水
素、フェニル基を表し、Ｒ₁がメチル基の場合には、水
素、メチル基を表す）で示される化合物を含むことを特
徴とする、汚染媒体の処理剤に関する。また、本発明
は、上記処理剤を汚染媒体と接触させることを特徴とす
る汚染媒体の処理方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚染媒体の処理剤
及び処理方法に関する。本発明の処理剤及び処理方法に
よれば、ごみ焼却炉等の各種焼却炉から排出される飛灰
及び焼却灰（以下、これらを併せて「焼却灰」と称す
る）中に含まれるポリ−塩化−ｐ−ジベンゾダイオキシ
ン類（ＰＣＤＤ）やポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤ
Ｆ）、コプラナ−ＰＣＢ（ｃｏ−ＰＣＢ）などの有機塩
素化合物（以下、これらを併せて「ダイオキシン類」と
称する）を効率的に分解したり、鉛、カドミウム、クロ
ム、水銀等の有害な重金属類を高濃度に含有する飛灰等
からの重金属の溶出を防止することができる。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却炉等の焼却炉では、燃焼中にフ
ェノール、ベンゼン等の有機化合物、クロロフェノー
ル、クロロベンゼン等の塩素化芳香族化合物等のダイオ
キシン類前駆体が発生する。これらのダイオキシン類前
駆体は、飛灰が存在すると、その触媒作用によってダイ
オキシン類となって焼却灰中に存在する。

【０００３】従来、このようなダイオキシン類含有飛灰
の処理方法としては、次のような方法が提案されてい
た。

【０００４】(1) ダイオキシン類含有飛灰を、窒素ガス
等の還元性雰囲気下で、３２０℃では２時間、３４０℃
では１〜１．５時間保持することによりダイオキシン類
を分解する方法（ハーゲンマイヤープロセス：Organoha
logen Compound, 27, 147-152 (1996)，特開昭６４−５
００３２０）。

【０００５】(2) ダイオキシン類含有飛灰を、ダイオキ
シン類生成抑制剤（ピリジン）の存在下で、３００〜５
００℃で熱処理する（特開平４−２４１８８０号公
報）。

【０００６】ダイオキシン類は、従来より、３００℃未
満では熱分解しないとされており、上記の方法は、この
定説通りに、３００℃以上に加熱することによってダイ
オキシン類を分解するものであり、加熱処理中に、ダイ
オキシン前駆体からのダイオキシン類の生成を抑制する
ために、ダイオキシン類分解温度域でダイオキシン類生
成抑制剤を飛灰に添加している。

【０００７】また、ごみ焼却場等で発生する飛灰等に
は、鉛、カドミウム、クロム、水銀、亜鉛、銅等の人体
に有害な重金属類が高濃度に含有されている。これらは
雨水等の環境水と接触すると溶出を起こし、土壌や地下
水、河川、海水等を汚染する。

【０００８】そのため、従来、飛灰からの重金属類の処
理法としては、次のような方法が提案されていた。

【０００９】(1) 酸その他の溶媒によって重金属類を安
定化する方法。

【００１０】(2) 重金属類を含む飛灰を溶融固化する方
法。

【００１１】(3) 重金属類を含む飛灰をセメントで固化
する方法。

【００１２】(4) 重金属類を含む飛灰を薬剤で処理する
方法。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法には、以下のような問題点があった。まず、
ダイオキシン類の処理方法に関しては、 (a) 処理温度が高く、処理時間も長いため、必要とする
エネルギーが多く、処理コストも高くなる。

【００１４】(b) 冷却時にダイオキシン類が再合成する
可能性がある。

【００１５】(c) 窒素ガス等の還元性雰囲気下で処理す
る必要があるが、酸素を完全には遮断できないために、
ダイオキシン類の分解率が低くなる。

【００１６】(d) 部分的に脱塩素反応が進行するため、
より毒性の高いダイオキシン類が生成する。

【００１７】また、重金属類の溶出防止方法に関して
は、 (a) 溶融固化法では、１２００〜１４００℃の処理温度
を必要とするため、エネルギー量が大きく、処理コスト
も高くなる。

【００１８】(b) セメント固化法では、ｐＨ値が高いと
鉛が溶出し易くなすので、溶出防止対策としては十分で
はない。また、処理物の減容化も図れない。

【００１９】(c) 重金属類を含む飛灰を薬剤で処理する
方法では、この目的で用いられる液体キレート剤が高価
で、高コストになる。

【００２０】本発明は、これらの従来法の問題点を解決
し、従来法ではダイオキシン類を分解できないと考えら
れていた低温度域でも、短時間でダイオキシン類を分解
除去することができ、それと同時に重金属類の溶出をも
防止できる処理剤及び処理方法を提供するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、下式Ｉ：

【００２２】

【化２】

【００２３】（式中、Ｒ₁はそれぞれ独立して、水素、
メチル基を表し；Ｒ₂はそれぞれ独立して、Ｒ₁が水素の
場合には、水素、フェニル基を表し、Ｒ₁がメチル基の
場合には、水素、メチル基を表す）で示される化合物を
含むことを特徴とする、汚染媒体の処理剤に関する。ま
た、本発明は、上記の処理剤を、汚染媒体と接触させる
ことを特徴とする、汚染媒体の処理方法にも関する。

【００２４】なお、本発明においては、汚染媒体とは、
ごみ焼却炉又は工場焼却炉等の各種焼却炉から排出され
る排ガス、ダイオキシン類を吸着した焼却灰、ダイオキ
シン類を吸着処理するために添加された粉末活性炭や、
ダイオキシン類で汚染された土壌等、及び／又は、ごみ
焼却炉又は工場焼却炉等の各種焼却炉から排出される重
金属類を含有した排ガス、重金属類を含有した焼却灰、
飛灰、土壌等をいう。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明によれば、汚染媒体と、式
Ｉの化合物とを接触させることにより、まず汚染媒体中
に含まれているダイオキシン類中の塩素原子と式Ｉの化
合物とが反応し、ダイオキシン類の脱塩素反応又は六員
環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオ
キシン類が分解される。更に、上記ダイオキシン類の分
解過程で発生した式Ｉに由来する化合物が、汚染媒体中
に含まれている重金属類と反応して、水に不溶性の化合
物を生成することにより、汚染媒体からの重金属類の溶
出が防止される。

【００２６】本発明に係る汚染媒体の処理剤は、式Ｉの
化合物を１種だけ用いてもよく、或いは２種以上を組み
合わせて用いてもよい。また、本発明に係る汚染媒体の
処理剤においては、上記式Ｉの化合物を担体に担持させ
てもよい。用いることのできる担体としては、例えば、
シリカ、アルミナ、ゼオライト、珪藻土又は活性炭など
を挙げることができる。このような担体上に式Ｉの化合
物を担持させることにより、かかる担体によるダイオキ
シン類分解の触媒効果も期待され、より効率よくダイオ
キシン類を分解することが可能になり、重金属類の溶出
も同時に防止することができる。

【００２７】本発明によれば、ダイオキシン類中の塩素
と式Ｉの化合物とが反応することにより、従来法ではダ
イオキシン類は分解しないとされていた３００℃よりも
低い温度で、ダイオキシン類の脱塩素反応或いは六員環
（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行して、ダイオキ
シン類が分解される。また、その過程で発生した式Ｉに
由来する化合物が汚染媒体中に含まれている重金属類と
反応して水に不溶性の化合物を生成することにより、汚
染媒体からの重金属類の溶出が防止される。

【００２８】また、本発明に係る処理剤と汚染媒体との
接触を、加圧条件下で行うことにより、更に低い温度で
ダイオキシン類を分解することができ、重金属類の溶出
も防止することができる。

【００２９】本発明に係る汚染媒体の処理剤を、焼却灰
又は捕集された飛灰と接触させてダイオキシン類を分解
する場合には、式Ｉの化合物を、焼却灰又は捕集された
飛灰に対して、０．１〜１０重量％、特に１〜５重量％
の割合で接触させることが好ましい。

【００３０】捕集された飛灰は、焼却炉排ガス中のダイ
オキシン類の吸着除去剤として焼却炉の煙道に吹き込ま
れた粉末活性炭を含むものであってもよい。

【００３１】本発明に係る汚染媒体の処理剤を汚染媒体
と接触させる際の形態は、ガス状、液状、水溶液状のい
ずれであってもよい。しかし、汚染媒体を、ガス状の本
発明に係る処理剤と接触させた場合に最も効率よくダイ
オキシン類が分解されるので、式Ｉの化合物としては、
３００℃よりも低い温度で十分に高い蒸気圧を有するも
のが好ましい。また、液状又は水溶液の形態の本発明に
係る処理剤を排ガスに噴霧したり、予め焼却灰等と混練
りする場合においても、３００℃よりも低い温度で十分
にガス状になるような蒸気圧を有するものが好ましい。
好ましい式Ｉの化合物の具体例としては、ジチオカルバ
ジン酸ヒドラジン塩、２−メチルジチオカルバジン酸メ
チルヒドラジン塩又は３−フェニルジチオカルバジン酸
フェニルヒドラジン塩等が挙げられる。

【００３２】汚染媒体が、土壌や焼却灰、捕集された飛
灰等である場合、本発明に係る処理剤と汚染媒体とを接
触させる方法としては、以下のような方法を採用するこ
とができる。

【００３３】Ａ．汚染媒体と本発明に係る処理剤とを混
合し、室温下で接触させる。または、この混合物を、３
００℃よりも低い温度に加熱して、処理剤をガス化し
て、ダイオキシン類及び重金属類と接触させる。これら
の場合、本発明に係る処理剤は、水又はその他の溶媒中
に溶解しておいてもよい。

【００３４】Ｂ．本発明に係る処理剤を、３００℃より
も低い温度に加熱してガス化し、このガスを含む気流を
汚染媒体と接触させる。

【００３５】Ｃ．本発明に係る処理剤を、シリカ、アル
ミナ、ゼオライト、珪藻土又は活性炭等の担体に担持さ
せ、この担持型処理剤を汚染媒体と混合するか、或いは
汚染媒体の上に載せて、３００℃よりも低い温度に加熱
する。

【００３６】なお、加圧条件下で加熱する場合には、上
記の温度は更に低くてもよい。

【００３７】また、汚染媒体が、燃焼排ガス等の気流中
に、ガス状又は粒子となって浮遊して存在している場合
には、本発明に係る処理剤と汚染媒体とを接触させる方
法としては、以下のような方法を採用することができ
る。 Ｄ．汚染媒体を含む気流中に、式Ｉの化合物の気化物或
いは該気化物を含むガスを供給する。 Ｅ．汚染媒体を含む気流中に、式Ｉの化合物を、霧状又
は液滴状で供給する。 Ｆ．汚染媒体を含む気流中に、式Ｉの化合物を溶解した
液を、霧状又は液滴状で供給する。

【００３８】排ガス中の飛灰を捕集する集塵器が排ガス
煙道に設けられている燃焼設備においては、集塵器手前
の排ガス煙道又は集塵器中に、ガス状、液状又は水溶液
の形態の本発明に係る処理剤を供給するのが好ましい。
通常の場合、電気集塵器の集塵器入口におけるガス温度
は２００〜２３０℃程度であり、濾過式集塵器の集塵器
入口におけるガス温度は１４０〜２００℃程度であるの
で、この集塵器又はこれよりも上流の煙道に、本発明に
係る処理剤、好ましくは、ジチオカルバジン酸ヒドラジ
ン塩、２−メチルジチオカルバジン酸メチルヒドラジン
塩又は３−フェニルジチオカルバジン酸フェニルヒドラ
ジン塩等を供給することが好ましい。

【００３９】通常、ダイオキシン類は３００℃よりも低
い温度では分解しないとされていた。本発明において
は、驚くべきことに、汚染媒体と本発明に係る処理剤と
を、３００℃よりも低い温度で接触させることによっ
て、ダイオキシン類を分解することができ、同時に重金
属類の溶出も防止することができる。

【００４０】本発明に係る処理剤と汚染媒体とを接触さ
せると、汚染媒体に含まれるダイオキシン類中の塩素と
式Ｉの化合物とが反応して、ダイオキシン類の脱塩素反
応又は六員環（ベンゼン環）の開裂反応が迅速に進行
し、ダイオキシン類が分解される。また、その過程で発
生した式Ｉに由来する化合物が汚染媒体に含まれる重金
属類と反応して、水に不溶性の化合物を生成することに
より、汚染媒体からの重金属類の溶出が防止される。こ
の接触時の最低温度は、式Ｉの化合物の蒸気圧又は気化
し易さによって決定される。一般に、１５０℃以上の温
度で本発明に係る処理剤と汚染媒体とを接触させること
により、高い分解率でダイオキシン類を分解することが
でき、重金属類の溶出を防止することができる。

【００４１】本発明に係る処理剤と汚染媒体との接触時
間が長い程、ダイオキシン類の分解率は向上し、重金属
類の溶出は防止されるが、長い接触時間ではコストが高
くなる。本発明においては、処理剤と汚染媒体との接触
時間は、３〜６０分間、特に５〜３０分間が好ましい。

【００４２】本発明に係る処理剤と汚染媒体とは、還元
性雰囲気下で接触させても、或いは酸素存在下、即ち大
気中若しくは排ガス中で接触させても、ダイオキシン類
を効率よく分解させることができ、重金属類の溶出を防
止することができる。したがって、本発明に係る方法を
実施する場合、雰囲気調整のための設備や作業は不要で
ある。

【００４３】

【実施例】以下の実施例によって、本発明をより具体的
に説明する。以下の実施例は、本発明の好ましい態様の
例示であり、本発明を限定するものではない。

【００４４】なお、以下の実施例において、ダイオキシ
ン類の濃度は、ガスクロマトグラフ・質量分析法によっ
てダイオキシン類（ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓ Ｔｏｔａ
ｌ）の濃度として測定し、重金属類の溶出濃度は、環境
庁告示１３号法に準拠して測定を行った。

【００４５】実施例１ ジチオカルバジン酸ヒドラジン塩５ｇと、飛灰１００ｇ
（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／ｇ、重金属類濃度は
表１に示す）とをよく混合し、容量５００ｍＬの蓋付き
角型こう鉢へ移し入れた後、室温（２０℃）、５０℃、
１００℃、１５０℃の各温度で３０分間加熱した。その
後、処理物のダイオキシン濃度及び重金属類の溶出濃度
を測定した。結果を表２に示す。

【００４６】実施例２ ２−メチルジチオカルバジン酸メチルヒドラジン塩５ｇ
と、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ／
ｇ、重金属類濃度は表１に示す）とをよく混合し、容量
５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温
（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３
０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及
び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表２に示す。

【００４７】実施例３ ３−フェニルジチオカルバジン酸フェニルヒドラジン塩
５ｇと、飛灰１００ｇ（ダイオキシン類濃度９５０ｎｇ
／ｇ、重金属類濃度は表１に示す）とをよく混合し、容
量５００ｍＬの蓋付き角型こう鉢へ移し入れた後、室温
（２０℃）、５０℃、１００℃、１５０℃の各温度で３
０分間加熱した。その後、処理物のダイオキシン濃度及
び重金属類の溶出濃度を測定した。結果を表２に示す。

【００４８】比較例 シリカ粒子５ｇと、飛灰１００ｇとをよく混合し、実施
例１と同様に試験を実施した。処理物のダイオキシン類
濃度及び重金属類の溶出濃度を表２に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】表２より、比較例では、飛灰を加熱すると
ダイオキシン類は増加し、室温〜２００℃の温度域にお
いては、ダイオキシン類は分解されずに、逆に生成して
いることが分かる。重金属類の溶出濃度も、鉛の溶出濃
度はほとんど減少しておらず、溶出防止がなされていな
いことが分かる。一方、本発明の実施例においては、１
５０℃以下の温度でダイオキシン類が効果的に分解され
ると同時に、鉛をはじめとする重金属類の溶出が防止さ
れていることが分かる。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係る汚染媒体の処理剤処理方法
によれば、従来ダイオキシン類を分解できないとされて
いた低温度域でダイオキシン類を短時間に分解除去する
ことができ、処理に必要なエネルギーコストの低減、処
理効率の向上などが可能になり、処理コストを大幅に低
減することができる。また、鉛をはじめとする重金属類
の溶出を同時に防止することができる。更に、本発明に
よれば、ダイオキシン類の処理雰囲気を還元性雰囲気と
することなしに、大気中又は排ガス中で、ダイオキシン
類の分解除去と重金属類の溶出防止とを同時にを実施す
ることができるので、処理設備が簡便で、容易に実施す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｃ０７Ｂ 35/06 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｋ 61/00 Ｂ０１Ｄ 53/34 １３４Ｅ Ｃ０７Ｃ 23/18 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｃ０９Ｋ 3/00 ３０４Ｇ // Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｆターム(参考） 2E191 BA02 BA12 BA13 BB00 BC05 BD11 4D002 AA21 AC04 BA05 BA14 CA01 CA11 DA70 GA01 GB03 4D004 AA36 AA41 AA50 AB03 AB07 AC04 CA34 CB31 CC15 DA03 DA06 4H006 AA03 AC13 AD33 BA32 BA68 BA71 BC10 BC11 EA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下式Ｉ： 【化１】 （式中、Ｒ₁は、それぞれ独立して、水素、メチル基を
   表し；Ｒ₂は、それぞれ独立して、Ｒ₁が水素の場合に
   は、水素、フェニル基を表し、Ｒ₁がメチル基の場合に
   は、水素、メチル基を表す）で示される化合物を含むこ
   とを特徴とする、汚染媒体の処理剤。
2. 【請求項２】 式Ｉの化合物が、シリカ、アルミナ、ゼ
   オライト、珪藻土又は活性炭から選択される担体に担持
   されている請求項１に記載の汚染媒体の処理剤。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の処理剤を、汚染
   媒体と接触させることを特徴とする、汚染媒体の処理方
   法。
4. 【請求項４】 処理剤を、汚染媒体と、３００℃以下の
   温度で接触させることを特徴とする、請求項３に記載の
   汚染媒体の処理方法。
5. 【請求項５】 処理剤を、汚染媒体と、加圧下で接触さ
   せることを特徴とする、請求項４に記載の汚染媒体の処
   理方法。