揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法
【課題】揮発性有機物の触媒分解処理を静的環境で行うことができ、触媒活性の低下が抑制される揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法を提供する。
【解決手段】揮発性有機物処理装置１００は吸着部１０と分解部３０を備える。吸着部１０は、筒状体３１、開口部１３からの通気を制御する開閉手段２７、筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填された吸着材２１、及び、吸着材を加熱して揮発性有機物を脱着させる加熱手段２３を備える。分解部３０は、吸着部に通じるとともに吸着材から脱着した揮発性有機物を含むガスを導入する導入口３３及び減圧手段４０に通じる排気口３４を有する分解槽３２、及び、分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された揮発性有機物を分解する触媒３６を備える。
【解決手段】揮発性有機物処理装置１００は吸着部１０と分解部３０を備える。吸着部１０は、筒状体３１、開口部１３からの通気を制御する開閉手段２７、筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填された吸着材２１、及び、吸着材を加熱して揮発性有機物を脱着させる加熱手段２３を備える。分解部３０は、吸着部に通じるとともに吸着材から脱着した揮発性有機物を含むガスを導入する導入口３３及び減圧手段４０に通じる排気口３４を有する分解槽３２、及び、分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された揮発性有機物を分解する触媒３６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装、印刷、洗浄等の様々な分野において大量に用いられている有機溶剤の多くは、揮発性有機物（ＶＯＣ）を多量に含んでいる。このような有機溶剤の使用に伴い、ＶＯＣガスが大量に発生し、大気中に放出されて拡散している。ＶＯＣは、光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の主な原因であるため、工場等の固定発生源からのＶＯＣの排出及び飛散に関し、排出規制や自主的取組の促進が取り組まれている。
【０００３】
例えば、大規模工場等で発生する比較的高濃度のＶＯＣに関しては、主に触媒、助燃剤などを用いた燃焼法により処理する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかし、ＶＯＣを燃焼により処理する方法は、中小工場で発生した低濃度・大風量のＶＯＣ処理には適していない。そのため、特に中小工場が中心である塗装、印刷、洗浄業界が望むような、低コストでのＶＯＣ処理を可能にする技術は不十分であり、さらなる開発が望まれている。
【０００４】
中小工場が導入可能な省スペース、かつ、低コストであるＶＯＣ処理装置としては、吸着除去方式が有効である。従来から、固定発生源から発生するＶＯＣの排出量を減少させるためにＶＯＣを吸着する吸着材（例えば、活性炭やメソポーラスシリカ等）を使った吸着法が採られていた。しかし、吸着量及び吸着速度が高くないため、処理するＶＯＣ量に比べて大量の吸着材が必要である。また、飽和吸着量に達した吸着材は、特別な再生処理が必要なため、処理現場で再生することが難しい。そのため、吸着限界に達するごとに交換等を頻繁に行う必要がある。
【０００５】
これらの課題を解決するためには、処理現場で吸着材を再生するとともにＶＯＣをその場で分解処理することが望ましい。分解処理方法としては、ガス、灯油、重油等によりＶＯＣを高温で酸化分解する方法、触媒を用いてＶＯＣを高速酸化分解する方法、蓄熱性固定床（蓄熱床）を媒体としてＶＯＣを接触酸化分解する方法等の燃焼酸化分解法等が採用されているが、これら装置の備え付け面積が大きくなってしまうこと、導入費用やランニングコストが高くなること等の面で問題があった。
【０００６】
一方、最近注目されている光触媒によるＶＯＣ分解は、太陽光や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触したＶＯＣが分解され無害な二酸化炭素と水に変化するものである。太陽光などのクリーンエネルギーを用いてＶＯＣを分解処理することができ、ＶＯＣ処理装置のコストを削減することができると期待されている。
【０００７】
しかし、塗料などの溶剤として用いられるトルエンやキシレンは、芳香族炭化水素であり、難分解性物質であることが知られている。芳香族炭化水素を光触媒で分解するには、時間がかかり、さらに反応中間体が触媒表面に吸着することにより触媒活性が低下するといった問題が生じる。このような問題点の解決のためには、触媒機能の向上や触媒に反応物が接触する時間を長くするなどの対策が有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３７６８７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、揮発性有機物の触媒分解処理を静的環境で行うことができ、触媒活性の低下が抑制される揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
＜１＞ 揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着部と、該吸着部に接続し、該吸着部から脱着した前記揮発性有機物を分解する分解部とを有し、前記吸着部は、両端に開口部を有するとともに、側面に複数の通気孔を有する筒状体と、前記開口部の少なくとも一方に設けられ、該開口部からの通気を制御する開閉手段と、前記筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填され、前記開口部又は前記通気孔から前記筒状体の内側に導入された揮発性有機物を吸着する吸着材と、前記吸着材を加熱し、該吸着材に吸着されている前記揮発性有機物を脱着させる加熱手段と、を備え、前記分解部は、前記吸着部に通じるとともに前記吸着材から脱着した前記揮発性有機物を含むガスを導入する導入口及び減圧手段に通じる排気口を有する分解槽と、前記分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された前記揮発性有機物を分解する触媒と、を備えている揮発性有機物処理装置。
＜２＞ 前記吸着部における前記開閉手段が、逆止弁を含む＜１＞に記載の揮発性有機物処理装置。
＜３＞ 前記吸着部における前記筒状体の外周に、前記通気孔からの通気を制御する開閉手段をさらに備えている＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機物処理装置。
＜４＞ 前記吸着部が、着脱式のカートリッジとして搭載されている＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜５＞ 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から１つ以上選択される＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜６＞ 前記活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、前記筒状体の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている＜５＞の揮発性有機物処理装置。
＜７＞ 前記触媒が、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種以上を含む＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜８＞ 吸着材を備えた吸着部に、揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する工程と、前記吸着部に接続し、前記揮発性有機物を分解する触媒を備えた分解部を、前記吸着部と遮断して減圧状態にする工程と、前記吸着部から前記揮発性有機物を脱着させるとともに、該吸着部と前記減圧状態の分解部との間を開放することにより、前記揮発性有機物を前記分解部に移動させて前記触媒により分解させる工程と、を含む揮発性有機物の処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揮発性有機物の触媒分解処理を静的環境で行うことができ、触媒活性の低下が抑制される揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の揮発性有機物処理装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの一例を示す概略図である。
【図３】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの他の例を示す概略図である。
【図４】吸着カートリッジの側面における開閉手段を開放した状態（吸着時）を示す概略図である。
【図５】吸着カートリッジの側面における開閉手段を閉鎖した状態（脱着時）を示す概略図である。
【図６】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ吸着時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図７】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ脱着時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図８】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ吸着及び分解槽減圧時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図９】試験例１の試験結果を示す図である。
【図１０】試験例２及び３で使用した脱着試験装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明についてより具体的に説明する。
【００１４】
−第１実施形態−
図１は、本発明に係る揮発性有機物処理装置の一例（第１実施形態）を概略的に示している。本実施形態に係る揮発性有機物処理装置１００は、主に、揮発性有機物（ＶＯＣ）を含む雰囲気ガス（ＶＯＣガス）からＶＯＣを選択的に吸着して捕集する吸着装置１０と、吸着装置１０に接続し、吸着装置１０から脱着したＶＯＣを分解する分解装置３０から構成されている。
【００１５】
＜吸着装置＞
吸着装置１０は、ガス導入口１２、拡散槽１４、プレフィルター１６、ＶＯＣ吸着カートリッジ２０、接続パイプ１８、排風機２２、ガス排出口２４などから構成されている。
固定発生源から発生したＶＯＣを含む雰囲気（ＶＯＣガス）は、排出ポンプ（不図示）により、導入口１２を通じて拡散槽１４に導入される。ＶＯＣガスは拡散槽１４にて均一に拡散され、プレフィルター１６により固形物が除去される。続いて、吸着材２１が充填されているＶＯＣ吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、排出口２４から清浄空気として大気中に放出される。
【００１６】
図２は、ＶＯＣの吸着部となる吸着カートリッジ２０の構成の一例を概略的に示している。吸着カートリッジ２０は、筒状体３１と、筒状体３１の開口部１３からの通気を制御する開閉手段２７と、筒状体３１の内側に軸方向に沿って環状に充填された吸着材２１と、吸着材２１を加熱する加熱手段２３と、を備えている。本実施形態ではこのような吸着カートリッジ２０が吸着装置１０に着脱式として搭載されている。
【００１７】
筒状体３１は両端に開口部１１，１３を有し、側面には多数の通気孔を有している。筒状体３１は、内部が空洞であれば特に限定されないが、圧損を小さくする観点から、円筒体３１の内側に吸着材２１が充填され、中心部は空洞となっている、言わば竹輪型が望ましい。
【００１８】
分解槽３２に通じる開口部１３には、開閉手段２７が設けられている。ＶＯＣの吸着時及び脱着時は、開閉手段２７の開閉によって開口部１３からの通気を制御することができる。開閉手段２７としては、吸着材２１から脱着して吸引されたＶＯＣの逆流を防止する弁（逆止弁）を設けることが好ましい。
【００１９】
また、筒状体３１の外周には、側面の通気孔からの通気を制御する開閉手段２５が設けられている。ＶＯＣの吸着時及び脱着時は、この開閉手段２５の開閉によってＶＯＣガスの流れや筒状体内部の圧力を調整することができる。
【００２０】
吸着材２１は、筒状体３１の内側に軸方向に沿って環状に充填されており、開口部１１又は側面の通気孔から筒状体３１の内側に導入されたＶＯＣを吸着する。
吸着材２１としては、通過するＶＯＣと化学反応せずにＶＯＣを吸着し、かつ、加熱、吸引などによって脱着させることができるものであれば特に限定されず、回収するＶＯＣの種類に応じて選択すればよい。例えば、ミクロ孔、メソ孔、又は、マクロ孔を有する多孔質状であることが好ましい。具体的には、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体が挙げられ、これらの中から選択した１種を用いることができ、２種類以上を併用してもよい。例えば、活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、筒状体３１の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている形態とすることができる。
【００２１】
吸着材２１の充填部には加熱手段２３が設けられ、加熱により吸着材２１に吸着されているＶＯＣを脱着（脱離）させることができる。加熱手段２３としては、ＶＯＣを吸着する間はＶＯＣの通過を遮らないように、金網など、孔が開いた板状のもの、あるいは、棒状のものなどを吸着材２１の充填部に配置しておくことが好ましい。なお、吸着材２１を充填部の外側から加熱してＶＯＣを脱着させてもよい。例えば、筒状体３１の周囲からマイクロ波を照射して吸着材２１を加熱することができる。
【００２２】
ＶＯＣガスを吸着カートリッジ２０に導入して通過させる流路としては、例えば、図２に点線で示すように、カートリッジ２０の開口部１１から入り、空洞部分２９を通って側面から排出されてもよいし、図３に示すように、側面から入って空洞部分２９に抜け、開口部１１から排出されてもよい。いずれの場合も、吸着材２１を支持する筒状体３１としては金網などの多数の通気孔を有する通気性が高いものを使用し、吸着材２１を通過することによって発生する圧力損出をできるだけ小さくし、かつＶＯＣ吸着量が最大となるようなガス流通方式を採用することが望ましい。
【００２３】
例えば、吸着材２１のＶＯＣ吸着飽和量に達してＶＯＣを脱着させる場合は、吸着処理を停止した後、加熱手段２３により吸着材２１を加熱し、ＶＯＣを脱着させる。ＶＯＣの脱着時には、図４に示すようにカートリッジ２０の外周に設けた開閉手段（シャッターなど）２５を開放状態にしてもよいし、図５に示すように密閉状態にしてもよい。なお、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気や不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与することができ、密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与することができる。
【００２４】
＜分解装置＞
分解装置３０は、ＶＯＣの分解部となる分解槽３２及び触媒３６のほか、分解槽３２に通じる減圧手段（真空ポンプ）を備えている。
分解槽３２は、吸着装置１０の吸着カートリッジ２０に通じるとともに吸着材２１から脱着したＶＯＣを含むガスを導入する導入口３３と、減圧手段（真空ポンプ）４０に通じる排気口３４を有する。
【００２５】
分解槽３２の内部には、ＶＯＣを分解する触媒３６が配置されている。触媒３６は、分解すべき揮発性有機物に応じて選択すればよいが、例えば、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種又は２種以上を併用することができる。
太陽光、蛍光灯などのクリーンエネルギーを用いてＶＯＣを分解処理することができる点で光触媒が好ましく、酸化チタン（ＴｉＯ２）が好ましい。光触媒を用いる場合は、例えば、分解槽３２をガラス等の透明な材料で形成し、太陽光が当たる場所に設置するか、蛍光灯などの光照射手段を設ければよい。
ＶＯＣを分解する触媒３６としては、光触媒に限らず、例えば熱触媒を用いてもよい。熱触媒を用いる場合は、触媒を加熱する加熱手段を設ければよい。
【００２６】
分解槽３２の内部における触媒３６の配置は特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように、導入口３３と排出口３４との間に網棚などの通気性を有する棚段３５を設けて各段に触媒３６を配置すればよい。
【００２７】
このような吸着装置１０と分解装置３０を備えたＶＯＣ処理装置１００では、吸着装置１０の吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、ＶＯＣを脱着させて分解装置３０の分解槽３２に移動させて分解を行う。
吸着カートリッジ２０に吸着させたＶＯＣを分解槽３２へ移動させる手段としては、内部が減圧状態にされた分解槽３２が開放された時に流入する空気の移動をドライビングフォースとして用いることが好ましい。例えば、吸着カートリッジ２０でＶＯＣの吸着処理を停止した後、加熱手段２３により吸着材２１を加熱してＶＯＣを脱着させるとともに、予め真空下にした触媒分解槽３２と吸着カートリッジ２０を接続しているバルブ（不図示）を開放する。これにより、脱着したＶＯＣを接続パイプ１８を通じて触媒分解槽３２に移動させることができる。高濃度高温ＶＯＣは、触媒３６と接触することにより熱分解、酸化分解を起こし、二酸化炭素と水に分解される。分解物は、分解槽３２を減圧する際に、大気中に放出される。
【００２８】
このようにしてＶＯＣの吸着と分解を繰り返せば、ＶＯＣの触媒分解処理を静的環境で行うことができ、ＶＯＣをほぼ確実に分解することができる。また、触媒と反応物が接触する時間を長くすることにより触媒活性の低下を抑制することができる。さらに、本実施形態によれば、吸着材（吸着カートリッジ）の交換が容易であり、処理能力の低下を抑制することが可能である。
【００２９】
−第２実施形態−
図６は、本発明に係るＶＯＣ処理装置の他の例（第２実施形態）を示している。本実施形態に係るＶＯＣ処理装置２００は、ＶＯＣ吸着部５０とＶＯＣ分解部７０とが一体的に連結されたカートリッジとなっている。
【００３０】
ＶＯＣ吸着部５０は、筒状体３１、吸着材２１、加熱手段２３等は第１実施形態における吸着カートリッジ２０の構成とほぼ同様であるが、筒状体３１の両端に開閉手段５１，５２が設けられている。ＶＯＣの吸着時又は脱着時において、これらの開閉手段５１，５２の開閉を制御することによりガスの移動（流れ）を制御することができる。なお、筒状体３１の外周には、第１実施形態における吸着カートリッジ２０と同様に側面の通気を制御する開閉手段を設けてもよい。
【００３１】
分解部７０は吸着部５０の上部（下流側）に一体的に設けられており、分解槽３２と、分解槽３２の内側に配置された触媒３６を備えている。
分解槽３２の下部（上流側）では、ＶＯＣ吸着部５０の逆止弁５２がＶＯＣの導入口を兼ねており、上部（下流側）には、減圧手段（真空ポンプ）に通じる開閉手段５３が設けられている。
【００３２】
このような吸着部５０と分解部７０とが一体化されたＶＯＣ処理装置２００であれば、ＶＯＣの分解処理をカートリッジ２００内で行うことができ、吸着材２１の量を少なくするとともに設置面積を小さくすることが可能である。
【００３３】
なお、吸着材２１が吸着平衡に達した場合は、ＶＯＣの移動の際には、カートリッジ２００を密閉状態にしてもよいし、開放状態にしてもよい。密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与できるし、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気及び不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与できる。いずれの場合もそれぞれ特徴を持つが、空気の量など、分解に最適な環境を構築することが望ましい。
例えば、以下の手順でＶＯＣの吸着、脱着、分解を行うことができる。
【００３４】
１．ＶＯＣの吸着
分解槽３２の内部は真空ポンプ（不図示）によって予め減圧しておく。そして、ＶＯＣの吸着時には、図６に示すように、各開閉手段５１，５２，５３によって、第１の開口部４１は開放し、第２の開口部４２及び第３の開口部４３は閉鎖する。吸着部５０（筒状体３１）の側面から入ったＶＯＣガスは、吸着材２１の充填部を通って中央の空洞部分に抜けることでＶＯＣが吸着され、第１の開口部４１から清浄空気として大気中に放出される。
【００３５】
２．ＶＯＣの脱着
吸着処理を停止し、図７に示すように、加熱手段２３により吸着材２１を加熱してＶＯＣを脱着させるともに、第１の開口部４１及び第３の開口部４３は閉鎖し、第２の開口部４２は開放する。触媒分解槽３２内は予め減圧されているため、吸着材２１から脱着したＶＯＣを含んだガスは、第２の開口部４２の開放により圧力の高い吸着部側から分解部側に移動する。
分解槽３２に移動したＶＯＣは、分解槽３２において触媒３６によって静的環境下で分解される。一方、吸着部５０では、ＶＯＣが脱着したことにより吸着材２１が再生し、再度ＶＯＣを吸着できる状態となる。
【００３６】
３．ＶＯＣの吸着及び触媒槽の減圧
分解部７０でＶＯＣが分解された後、図８に示すように、第２の開口部４２を閉鎖し、第１の開口部４１及び第３の開口部４３を閉鎖する。
分解部７０では、ＶＯＣが分解された清浄空気が真空ポンプを介して大気中に放出されるとともに、減圧される。一方、吸着部５０では、側面の通気孔から再度ＶＯＣガスが取り込まれる。ＶＯＣは再生された吸着材２１に吸着され、第１の開口部４１からは清浄な空気が放出される。
【００３７】
−第３実施形態−
第１実施形態の吸着装置１０において、吸着カートリッジ２０に代えて、第２実施形態のカートリッジ２００を設けても良い。この場合、吸着材２１から脱着したＶＯＣは、吸着部と一体的に連結されている第１の分解部７０と、分解装置（第２の分解部）３０によって２段階で分解されるため、より確実に分解することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例（試験例）について説明する。
【００３９】
＜試験例１＞
−温度の違いによる活性炭トルエン吸着等温線の変化−
顆粒状活性炭０．５ｇ を３０ｍＬ バイアルに入れＴＦライナー付きブチルゴム栓とアルミキャップで密栓し、トルエンを液体の状態で２μＬ〜４００μＬ添加し、よく撹拌してから３５、５０、７５、１００、１５０℃の各吸着温度に設定されたヘッドスペースサンプラー中に２４時間静置した。吸着平衡に達したらガスクロマトグラフィーで気相濃度を測定し、添加したトルエン量と気相存在量のマスバランスから吸着量を算出した。
【００４０】
図９に吸着等温線を示す。この結果、温度の上昇とともにトルエンの吸着量が減少した。１５０℃に加熱した時の活性炭におけるトルエン吸着量は、３５℃の場合と比較すると約６０％程度であった。この結果は、活性炭の加熱によりトルエンが脱着できることを示している。
【００４１】
＜試験例２＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（開放環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４２ｇに増えており、０．４２ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４２】
図１０に脱着試験装置の概要を示す。トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、逆止弁３を設置し、大気取り込み口とした。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ａ，７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２の流入口から空気が流入し、トルエンガスを濃縮槽６に移動させた。
【００４３】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２２ｇであった。これは、０．２ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４８％であった。
【００４４】
＜試験例３＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（密閉環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４ｇに増えており、０．４ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４５】
トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、コック７Ａを設置し、大気と遮断した。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２とセパラブルフラスコ６の気圧が一定になるまで、洗浄瓶２側からセパラブルフラスコ６にトルエンガスを含む空気が移動した。
【００４６】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２４ｇであった。これは、０．１６ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４０％であった。
【００４７】
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例（試験例）に限定されるものではない。例えば、吸着カートリッジは図２〜図８に示した形態に限定されず、適宜設計すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 活性炭
２ ガス洗浄瓶
３ 逆止弁
４ 逆止弁
５ オイルバス
６ セパラブルフラスコ（濃縮槽）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ コック
１０ 吸着装置（吸着手段）
１１ 開口部
１２ ガス導入口
１３ 開口部
１４ 拡散槽
１６ プレフィルター
１８ 接続口
２０ 吸着カートリッジ
２１ 吸着材
２２ 排風機
２３ 加熱手段
２４ ガス排出口
２５ 開閉手段（シャッター）
２７ 開閉手段（逆止弁）
２９ 空洞
３１ 筒状体
３２ 分解槽
３３ 導入口
３４ 排気口
３５ 棚段
３６ 触媒
４０ 減圧手段（真空ポンプ）
４１，４２，４３ 開口部
５０ 吸着部
５１，５２，５３ 開閉手段
７０ 分解部
１００ ＶＯＣ処理装置
２００ ＶＯＣ処理装置（カートリッジ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装、印刷、洗浄等の様々な分野において大量に用いられている有機溶剤の多くは、揮発性有機物（ＶＯＣ）を多量に含んでいる。このような有機溶剤の使用に伴い、ＶＯＣガスが大量に発生し、大気中に放出されて拡散している。ＶＯＣは、光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の主な原因であるため、工場等の固定発生源からのＶＯＣの排出及び飛散に関し、排出規制や自主的取組の促進が取り組まれている。
【０００３】
例えば、大規模工場等で発生する比較的高濃度のＶＯＣに関しては、主に触媒、助燃剤などを用いた燃焼法により処理する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。しかし、ＶＯＣを燃焼により処理する方法は、中小工場で発生した低濃度・大風量のＶＯＣ処理には適していない。そのため、特に中小工場が中心である塗装、印刷、洗浄業界が望むような、低コストでのＶＯＣ処理を可能にする技術は不十分であり、さらなる開発が望まれている。
【０００４】
中小工場が導入可能な省スペース、かつ、低コストであるＶＯＣ処理装置としては、吸着除去方式が有効である。従来から、固定発生源から発生するＶＯＣの排出量を減少させるためにＶＯＣを吸着する吸着材（例えば、活性炭やメソポーラスシリカ等）を使った吸着法が採られていた。しかし、吸着量及び吸着速度が高くないため、処理するＶＯＣ量に比べて大量の吸着材が必要である。また、飽和吸着量に達した吸着材は、特別な再生処理が必要なため、処理現場で再生することが難しい。そのため、吸着限界に達するごとに交換等を頻繁に行う必要がある。
【０００５】
これらの課題を解決するためには、処理現場で吸着材を再生するとともにＶＯＣをその場で分解処理することが望ましい。分解処理方法としては、ガス、灯油、重油等によりＶＯＣを高温で酸化分解する方法、触媒を用いてＶＯＣを高速酸化分解する方法、蓄熱性固定床（蓄熱床）を媒体としてＶＯＣを接触酸化分解する方法等の燃焼酸化分解法等が採用されているが、これら装置の備え付け面積が大きくなってしまうこと、導入費用やランニングコストが高くなること等の面で問題があった。
【０００６】
一方、最近注目されている光触媒によるＶＯＣ分解は、太陽光や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触したＶＯＣが分解され無害な二酸化炭素と水に変化するものである。太陽光などのクリーンエネルギーを用いてＶＯＣを分解処理することができ、ＶＯＣ処理装置のコストを削減することができると期待されている。
【０００７】
しかし、塗料などの溶剤として用いられるトルエンやキシレンは、芳香族炭化水素であり、難分解性物質であることが知られている。芳香族炭化水素を光触媒で分解するには、時間がかかり、さらに反応中間体が触媒表面に吸着することにより触媒活性が低下するといった問題が生じる。このような問題点の解決のためには、触媒機能の向上や触媒に反応物が接触する時間を長くするなどの対策が有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許３７６８７３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、揮発性有機物の触媒分解処理を静的環境で行うことができ、触媒活性の低下が抑制される揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
＜１＞ 揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着部と、該吸着部に接続し、該吸着部から脱着した前記揮発性有機物を分解する分解部とを有し、前記吸着部は、両端に開口部を有するとともに、側面に複数の通気孔を有する筒状体と、前記開口部の少なくとも一方に設けられ、該開口部からの通気を制御する開閉手段と、前記筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填され、前記開口部又は前記通気孔から前記筒状体の内側に導入された揮発性有機物を吸着する吸着材と、前記吸着材を加熱し、該吸着材に吸着されている前記揮発性有機物を脱着させる加熱手段と、を備え、前記分解部は、前記吸着部に通じるとともに前記吸着材から脱着した前記揮発性有機物を含むガスを導入する導入口及び減圧手段に通じる排気口を有する分解槽と、前記分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された前記揮発性有機物を分解する触媒と、を備えている揮発性有機物処理装置。
＜２＞ 前記吸着部における前記開閉手段が、逆止弁を含む＜１＞に記載の揮発性有機物処理装置。
＜３＞ 前記吸着部における前記筒状体の外周に、前記通気孔からの通気を制御する開閉手段をさらに備えている＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機物処理装置。
＜４＞ 前記吸着部が、着脱式のカートリッジとして搭載されている＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜５＞ 前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から１つ以上選択される＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜６＞ 前記活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、前記筒状体の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている＜５＞の揮発性有機物処理装置。
＜７＞ 前記触媒が、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種以上を含む＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の揮発性有機物処理装置。
＜８＞ 吸着材を備えた吸着部に、揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する工程と、前記吸着部に接続し、前記揮発性有機物を分解する触媒を備えた分解部を、前記吸着部と遮断して減圧状態にする工程と、前記吸着部から前記揮発性有機物を脱着させるとともに、該吸着部と前記減圧状態の分解部との間を開放することにより、前記揮発性有機物を前記分解部に移動させて前記触媒により分解させる工程と、を含む揮発性有機物の処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、揮発性有機物の触媒分解処理を静的環境で行うことができ、触媒活性の低下が抑制される揮発性有機物処理装置及び揮発性有機物処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の揮発性有機物処理装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの一例を示す概略図である。
【図３】吸着カートリッジにおけるＶＯＣの吸着時及び脱着時の流れの他の例を示す概略図である。
【図４】吸着カートリッジの側面における開閉手段を開放した状態（吸着時）を示す概略図である。
【図５】吸着カートリッジの側面における開閉手段を閉鎖した状態（脱着時）を示す概略図である。
【図６】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ吸着時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図７】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ脱着時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図８】第２の実施形態の揮発性有機物処理装置のＶＯＣ吸着及び分解槽減圧時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図９】試験例１の試験結果を示す図である。
【図１０】試験例２及び３で使用した脱着試験装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら本発明についてより具体的に説明する。
【００１４】
−第１実施形態−
図１は、本発明に係る揮発性有機物処理装置の一例（第１実施形態）を概略的に示している。本実施形態に係る揮発性有機物処理装置１００は、主に、揮発性有機物（ＶＯＣ）を含む雰囲気ガス（ＶＯＣガス）からＶＯＣを選択的に吸着して捕集する吸着装置１０と、吸着装置１０に接続し、吸着装置１０から脱着したＶＯＣを分解する分解装置３０から構成されている。
【００１５】
＜吸着装置＞
吸着装置１０は、ガス導入口１２、拡散槽１４、プレフィルター１６、ＶＯＣ吸着カートリッジ２０、接続パイプ１８、排風機２２、ガス排出口２４などから構成されている。
固定発生源から発生したＶＯＣを含む雰囲気（ＶＯＣガス）は、排出ポンプ（不図示）により、導入口１２を通じて拡散槽１４に導入される。ＶＯＣガスは拡散槽１４にて均一に拡散され、プレフィルター１６により固形物が除去される。続いて、吸着材２１が充填されているＶＯＣ吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、排出口２４から清浄空気として大気中に放出される。
【００１６】
図２は、ＶＯＣの吸着部となる吸着カートリッジ２０の構成の一例を概略的に示している。吸着カートリッジ２０は、筒状体３１と、筒状体３１の開口部１３からの通気を制御する開閉手段２７と、筒状体３１の内側に軸方向に沿って環状に充填された吸着材２１と、吸着材２１を加熱する加熱手段２３と、を備えている。本実施形態ではこのような吸着カートリッジ２０が吸着装置１０に着脱式として搭載されている。
【００１７】
筒状体３１は両端に開口部１１，１３を有し、側面には多数の通気孔を有している。筒状体３１は、内部が空洞であれば特に限定されないが、圧損を小さくする観点から、円筒体３１の内側に吸着材２１が充填され、中心部は空洞となっている、言わば竹輪型が望ましい。
【００１８】
分解槽３２に通じる開口部１３には、開閉手段２７が設けられている。ＶＯＣの吸着時及び脱着時は、開閉手段２７の開閉によって開口部１３からの通気を制御することができる。開閉手段２７としては、吸着材２１から脱着して吸引されたＶＯＣの逆流を防止する弁（逆止弁）を設けることが好ましい。
【００１９】
また、筒状体３１の外周には、側面の通気孔からの通気を制御する開閉手段２５が設けられている。ＶＯＣの吸着時及び脱着時は、この開閉手段２５の開閉によってＶＯＣガスの流れや筒状体内部の圧力を調整することができる。
【００２０】
吸着材２１は、筒状体３１の内側に軸方向に沿って環状に充填されており、開口部１１又は側面の通気孔から筒状体３１の内側に導入されたＶＯＣを吸着する。
吸着材２１としては、通過するＶＯＣと化学反応せずにＶＯＣを吸着し、かつ、加熱、吸引などによって脱着させることができるものであれば特に限定されず、回収するＶＯＣの種類に応じて選択すればよい。例えば、ミクロ孔、メソ孔、又は、マクロ孔を有する多孔質状であることが好ましい。具体的には、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体が挙げられ、これらの中から選択した１種を用いることができ、２種類以上を併用してもよい。例えば、活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、筒状体３１の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている形態とすることができる。
【００２１】
吸着材２１の充填部には加熱手段２３が設けられ、加熱により吸着材２１に吸着されているＶＯＣを脱着（脱離）させることができる。加熱手段２３としては、ＶＯＣを吸着する間はＶＯＣの通過を遮らないように、金網など、孔が開いた板状のもの、あるいは、棒状のものなどを吸着材２１の充填部に配置しておくことが好ましい。なお、吸着材２１を充填部の外側から加熱してＶＯＣを脱着させてもよい。例えば、筒状体３１の周囲からマイクロ波を照射して吸着材２１を加熱することができる。
【００２２】
ＶＯＣガスを吸着カートリッジ２０に導入して通過させる流路としては、例えば、図２に点線で示すように、カートリッジ２０の開口部１１から入り、空洞部分２９を通って側面から排出されてもよいし、図３に示すように、側面から入って空洞部分２９に抜け、開口部１１から排出されてもよい。いずれの場合も、吸着材２１を支持する筒状体３１としては金網などの多数の通気孔を有する通気性が高いものを使用し、吸着材２１を通過することによって発生する圧力損出をできるだけ小さくし、かつＶＯＣ吸着量が最大となるようなガス流通方式を採用することが望ましい。
【００２３】
例えば、吸着材２１のＶＯＣ吸着飽和量に達してＶＯＣを脱着させる場合は、吸着処理を停止した後、加熱手段２３により吸着材２１を加熱し、ＶＯＣを脱着させる。ＶＯＣの脱着時には、図４に示すようにカートリッジ２０の外周に設けた開閉手段（シャッターなど）２５を開放状態にしてもよいし、図５に示すように密閉状態にしてもよい。なお、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気や不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与することができ、密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与することができる。
【００２４】
＜分解装置＞
分解装置３０は、ＶＯＣの分解部となる分解槽３２及び触媒３６のほか、分解槽３２に通じる減圧手段（真空ポンプ）を備えている。
分解槽３２は、吸着装置１０の吸着カートリッジ２０に通じるとともに吸着材２１から脱着したＶＯＣを含むガスを導入する導入口３３と、減圧手段（真空ポンプ）４０に通じる排気口３４を有する。
【００２５】
分解槽３２の内部には、ＶＯＣを分解する触媒３６が配置されている。触媒３６は、分解すべき揮発性有機物に応じて選択すればよいが、例えば、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種又は２種以上を併用することができる。
太陽光、蛍光灯などのクリーンエネルギーを用いてＶＯＣを分解処理することができる点で光触媒が好ましく、酸化チタン（ＴｉＯ２）が好ましい。光触媒を用いる場合は、例えば、分解槽３２をガラス等の透明な材料で形成し、太陽光が当たる場所に設置するか、蛍光灯などの光照射手段を設ければよい。
ＶＯＣを分解する触媒３６としては、光触媒に限らず、例えば熱触媒を用いてもよい。熱触媒を用いる場合は、触媒を加熱する加熱手段を設ければよい。
【００２６】
分解槽３２の内部における触媒３６の配置は特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように、導入口３３と排出口３４との間に網棚などの通気性を有する棚段３５を設けて各段に触媒３６を配置すればよい。
【００２７】
このような吸着装置１０と分解装置３０を備えたＶＯＣ処理装置１００では、吸着装置１０の吸着カートリッジ２０でＶＯＣを吸着して捕集した後、ＶＯＣを脱着させて分解装置３０の分解槽３２に移動させて分解を行う。
吸着カートリッジ２０に吸着させたＶＯＣを分解槽３２へ移動させる手段としては、内部が減圧状態にされた分解槽３２が開放された時に流入する空気の移動をドライビングフォースとして用いることが好ましい。例えば、吸着カートリッジ２０でＶＯＣの吸着処理を停止した後、加熱手段２３により吸着材２１を加熱してＶＯＣを脱着させるとともに、予め真空下にした触媒分解槽３２と吸着カートリッジ２０を接続しているバルブ（不図示）を開放する。これにより、脱着したＶＯＣを接続パイプ１８を通じて触媒分解槽３２に移動させることができる。高濃度高温ＶＯＣは、触媒３６と接触することにより熱分解、酸化分解を起こし、二酸化炭素と水に分解される。分解物は、分解槽３２を減圧する際に、大気中に放出される。
【００２８】
このようにしてＶＯＣの吸着と分解を繰り返せば、ＶＯＣの触媒分解処理を静的環境で行うことができ、ＶＯＣをほぼ確実に分解することができる。また、触媒と反応物が接触する時間を長くすることにより触媒活性の低下を抑制することができる。さらに、本実施形態によれば、吸着材（吸着カートリッジ）の交換が容易であり、処理能力の低下を抑制することが可能である。
【００２９】
−第２実施形態−
図６は、本発明に係るＶＯＣ処理装置の他の例（第２実施形態）を示している。本実施形態に係るＶＯＣ処理装置２００は、ＶＯＣ吸着部５０とＶＯＣ分解部７０とが一体的に連結されたカートリッジとなっている。
【００３０】
ＶＯＣ吸着部５０は、筒状体３１、吸着材２１、加熱手段２３等は第１実施形態における吸着カートリッジ２０の構成とほぼ同様であるが、筒状体３１の両端に開閉手段５１，５２が設けられている。ＶＯＣの吸着時又は脱着時において、これらの開閉手段５１，５２の開閉を制御することによりガスの移動（流れ）を制御することができる。なお、筒状体３１の外周には、第１実施形態における吸着カートリッジ２０と同様に側面の通気を制御する開閉手段を設けてもよい。
【００３１】
分解部７０は吸着部５０の上部（下流側）に一体的に設けられており、分解槽３２と、分解槽３２の内側に配置された触媒３６を備えている。
分解槽３２の下部（上流側）では、ＶＯＣ吸着部５０の逆止弁５２がＶＯＣの導入口を兼ねており、上部（下流側）には、減圧手段（真空ポンプ）に通じる開閉手段５３が設けられている。
【００３２】
このような吸着部５０と分解部７０とが一体化されたＶＯＣ処理装置２００であれば、ＶＯＣの分解処理をカートリッジ２００内で行うことができ、吸着材２１の量を少なくするとともに設置面積を小さくすることが可能である。
【００３３】
なお、吸着材２１が吸着平衡に達した場合は、ＶＯＣの移動の際には、カートリッジ２００を密閉状態にしてもよいし、開放状態にしてもよい。密閉状態の場合は、減圧による脱着の効果を付与できるし、開放状態の場合は、大気開放する時に流入する空気及び不活性ガスの流速を利用した脱着の効果を付与できる。いずれの場合もそれぞれ特徴を持つが、空気の量など、分解に最適な環境を構築することが望ましい。
例えば、以下の手順でＶＯＣの吸着、脱着、分解を行うことができる。
【００３４】
１．ＶＯＣの吸着
分解槽３２の内部は真空ポンプ（不図示）によって予め減圧しておく。そして、ＶＯＣの吸着時には、図６に示すように、各開閉手段５１，５２，５３によって、第１の開口部４１は開放し、第２の開口部４２及び第３の開口部４３は閉鎖する。吸着部５０（筒状体３１）の側面から入ったＶＯＣガスは、吸着材２１の充填部を通って中央の空洞部分に抜けることでＶＯＣが吸着され、第１の開口部４１から清浄空気として大気中に放出される。
【００３５】
２．ＶＯＣの脱着
吸着処理を停止し、図７に示すように、加熱手段２３により吸着材２１を加熱してＶＯＣを脱着させるともに、第１の開口部４１及び第３の開口部４３は閉鎖し、第２の開口部４２は開放する。触媒分解槽３２内は予め減圧されているため、吸着材２１から脱着したＶＯＣを含んだガスは、第２の開口部４２の開放により圧力の高い吸着部側から分解部側に移動する。
分解槽３２に移動したＶＯＣは、分解槽３２において触媒３６によって静的環境下で分解される。一方、吸着部５０では、ＶＯＣが脱着したことにより吸着材２１が再生し、再度ＶＯＣを吸着できる状態となる。
【００３６】
３．ＶＯＣの吸着及び触媒槽の減圧
分解部７０でＶＯＣが分解された後、図８に示すように、第２の開口部４２を閉鎖し、第１の開口部４１及び第３の開口部４３を閉鎖する。
分解部７０では、ＶＯＣが分解された清浄空気が真空ポンプを介して大気中に放出されるとともに、減圧される。一方、吸着部５０では、側面の通気孔から再度ＶＯＣガスが取り込まれる。ＶＯＣは再生された吸着材２１に吸着され、第１の開口部４１からは清浄な空気が放出される。
【００３７】
−第３実施形態−
第１実施形態の吸着装置１０において、吸着カートリッジ２０に代えて、第２実施形態のカートリッジ２００を設けても良い。この場合、吸着材２１から脱着したＶＯＣは、吸着部と一体的に連結されている第１の分解部７０と、分解装置（第２の分解部）３０によって２段階で分解されるため、より確実に分解することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例（試験例）について説明する。
【００３９】
＜試験例１＞
−温度の違いによる活性炭トルエン吸着等温線の変化−
顆粒状活性炭０．５ｇ を３０ｍＬ バイアルに入れＴＦライナー付きブチルゴム栓とアルミキャップで密栓し、トルエンを液体の状態で２μＬ〜４００μＬ添加し、よく撹拌してから３５、５０、７５、１００、１５０℃の各吸着温度に設定されたヘッドスペースサンプラー中に２４時間静置した。吸着平衡に達したらガスクロマトグラフィーで気相濃度を測定し、添加したトルエン量と気相存在量のマスバランスから吸着量を算出した。
【００４０】
図９に吸着等温線を示す。この結果、温度の上昇とともにトルエンの吸着量が減少した。１５０℃に加熱した時の活性炭におけるトルエン吸着量は、３５℃の場合と比較すると約６０％程度であった。この結果は、活性炭の加熱によりトルエンが脱着できることを示している。
【００４１】
＜試験例２＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（開放環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４２ｇに増えており、０．４２ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４２】
図１０に脱着試験装置の概要を示す。トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、逆止弁３を設置し、大気取り込み口とした。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ａ，７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２の流入口から空気が流入し、トルエンガスを濃縮槽６に移動させた。
【００４３】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２２ｇであった。これは、０．２ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４８％であった。
【００４４】
＜試験例３＞
−活性炭飽和吸着トルエンの脱着試験（密閉環境）−
加熱乾燥した顆粒状活性炭１ｇを飽和トルエン蒸気中に２４時間静置し、活性炭にトルエンを飽和吸着させた。活性炭の重量は、トルエンを吸着することにより、１．４ｇに増えており、０．４ｇのトルエンを吸着していることを示している。
【００４５】
トルエン飽和活性炭１をガス洗浄瓶２の中に充填しオイルバス５中に入れた。洗浄瓶２のガス流入口には、コック７Ａを設置し、大気と遮断した。ガス排出口には逆止弁４、コック７Ｃの順に接続し、濃縮用セパラブルフラスコ６と接続した。セパラブルフラスコ６は、容量２Ｌで、コック７Ｃ，７Ｄを調節して予め真空ポンプで０．１Ｐａに減圧した。
ガス洗浄瓶２を１５０℃、３０分間加熱し、活性炭１中のトルエンを脱着させた。コック７Ｂの開放に伴い、ガス洗浄瓶２とセパラブルフラスコ６の気圧が一定になるまで、洗浄瓶２側からセパラブルフラスコ６にトルエンガスを含む空気が移動した。
【００４６】
試験終了後、活性炭の重量を測定すると１．２４ｇであった。これは、０．１６ｇのトルエンが脱着したことを示している。脱着率は、約４０％であった。
【００４７】
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例（試験例）に限定されるものではない。例えば、吸着カートリッジは図２〜図８に示した形態に限定されず、適宜設計すればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 活性炭
２ ガス洗浄瓶
３ 逆止弁
４ 逆止弁
５ オイルバス
６ セパラブルフラスコ（濃縮槽）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ コック
１０ 吸着装置（吸着手段）
１１ 開口部
１２ ガス導入口
１３ 開口部
１４ 拡散槽
１６ プレフィルター
１８ 接続口
２０ 吸着カートリッジ
２１ 吸着材
２２ 排風機
２３ 加熱手段
２４ ガス排出口
２５ 開閉手段（シャッター）
２７ 開閉手段（逆止弁）
２９ 空洞
３１ 筒状体
３２ 分解槽
３３ 導入口
３４ 排気口
３５ 棚段
３６ 触媒
４０ 減圧手段（真空ポンプ）
４１，４２，４３ 開口部
５０ 吸着部
５１，５２，５３ 開閉手段
７０ 分解部
１００ ＶＯＣ処理装置
２００ ＶＯＣ処理装置（カートリッジ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着部と、該吸着部に接続し、該吸着部から脱着した前記揮発性有機物を分解する分解部とを有し、
前記吸着部は、
両端に開口部を有するとともに、側面に複数の通気孔を有する筒状体と、
前記開口部の少なくとも一方に設けられ、該開口部からの通気を制御する開閉手段と、
前記筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填され、前記開口部又は前記通気孔から前記筒状体の内側に導入された揮発性有機物を吸着する吸着材と、
前記吸着材を加熱し、該吸着材に吸着されている前記揮発性有機物を脱着させる加熱手段と、を備え、
前記分解部は、
前記吸着部に通じるとともに前記吸着材から脱着した前記揮発性有機物を含むガスを導入する導入口及び減圧手段に通じる排気口を有する分解槽と、
前記分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された前記揮発性有機物を分解する触媒と、を備えている揮発性有機物処理装置。
【請求項２】
前記吸着部における前記開閉手段が、逆止弁を含む請求項１に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項３】
前記吸着部における前記筒状体の外周に、前記通気孔からの通気を制御する開閉手段をさらに備えている請求項１又は請求項２に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項４】
前記吸着部が、着脱式のカートリッジとして搭載されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項５】
前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から１つ以上選択される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項６】
前記活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、前記筒状体の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている請求項５の揮発性有機物処理装置。
【請求項７】
前記触媒が、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項８】
吸着材を備えた吸着部に、揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する工程と、
前記吸着部に接続し、前記揮発性有機物を分解する触媒を備えた分解部を、前記吸着部と遮断して減圧状態にする工程と、
前記吸着部から前記揮発性有機物を脱着させるとともに、該吸着部と前記減圧状態の分解部との間を開放することにより、前記揮発性有機物を前記分解部に移動させて前記触媒により分解させる工程と、
を含む揮発性有機物の処理方法。
【請求項１】
揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する吸着部と、該吸着部に接続し、該吸着部から脱着した前記揮発性有機物を分解する分解部とを有し、
前記吸着部は、
両端に開口部を有するとともに、側面に複数の通気孔を有する筒状体と、
前記開口部の少なくとも一方に設けられ、該開口部からの通気を制御する開閉手段と、
前記筒状体の内側に軸方向に沿って環状に充填され、前記開口部又は前記通気孔から前記筒状体の内側に導入された揮発性有機物を吸着する吸着材と、
前記吸着材を加熱し、該吸着材に吸着されている前記揮発性有機物を脱着させる加熱手段と、を備え、
前記分解部は、
前記吸着部に通じるとともに前記吸着材から脱着した前記揮発性有機物を含むガスを導入する導入口及び減圧手段に通じる排気口を有する分解槽と、
前記分解槽の内部に配置され、該分解槽内に導入された前記揮発性有機物を分解する触媒と、を備えている揮発性有機物処理装置。
【請求項２】
前記吸着部における前記開閉手段が、逆止弁を含む請求項１に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項３】
前記吸着部における前記筒状体の外周に、前記通気孔からの通気を制御する開閉手段をさらに備えている請求項１又は請求項２に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項４】
前記吸着部が、着脱式のカートリッジとして搭載されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項５】
前記吸着材が、活性炭、ゼオライト、シリカライト、粘土鉱物、疎水性シリカゲル、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、多孔質高分子、及び多孔質金属錯体からなる群から１つ以上選択される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項６】
前記活性炭が、長繊維状の活性炭素繊維であるとともに、前記筒状体の内壁に沿って多層に巻き付けられて配置されている請求項５の揮発性有機物処理装置。
【請求項７】
前記触媒が、酸化チタン、白金、金、コバルト、タングステン、銅、及びこれらの複合体からなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の揮発性有機物処理装置。
【請求項８】
吸着材を備えた吸着部に、揮発性有機物を含むガスを通過させることにより前記揮発性有機物を吸着して捕集する工程と、
前記吸着部に接続し、前記揮発性有機物を分解する触媒を備えた分解部を、前記吸着部と遮断して減圧状態にする工程と、
前記吸着部から前記揮発性有機物を脱着させるとともに、該吸着部と前記減圧状態の分解部との間を開放することにより、前記揮発性有機物を前記分解部に移動させて前記触媒により分解させる工程と、
を含む揮発性有機物の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２５３３８５（Ｐ２０１０−２５３３８５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０６５１０（Ｐ２００９−１０６５１０）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【Ｆターム（参考）】
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