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JP-2026076687-A - 活性炭の再生方法および活性炭の再生装置

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Abstract

【課題】有機フッ素化合物が付着している活性炭における有機フッ素化合物を分解して活性炭を再生する、活性炭の再生方法を提供する。 【解決手段】有機フッ素化合物が付着している活性炭を、マイクロ波照射処理により８００℃超の温度で加熱することを含むマイクロ波照射工程を有する、活性炭の再生方法。 【選択図】図１

Inventors

  • 金子 淳
  • 榎本 幹司

Assignees

  • 栗田工業株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (14)

  1. 有機フッ素化合物が付着している活性炭を、マイクロ波照射処理により８００℃超の温度で加熱することを含むマイクロ波照射工程を有する、活性炭の再生方法。
  2. 前記マイクロ波照射工程が、前記マイクロ波の照射により前記活性炭を８００℃超に昇温し、前記活性炭の温度を８００℃超に１秒間以上維持することを含む、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  3. 前記マイクロ波照射工程が、前記マイクロ波の照射により前記活性炭を２０℃／秒以上の速度で昇温することを含む、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  4. 前記マイクロ波照射工程において、酸素ガス濃度が２体積％以下の雰囲気下で前記活性炭にマイクロ波を照射する、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  5. 前記マイクロ波照射工程が、前記活性炭が収容されたＳＵＳ製容器内で行われる工程である、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  6. 前記活性炭に対する前記マイクロ波照射中および前記マイクロ波照射後からなる群から選択される少なくとも１つの段階において、加熱された水蒸気を前記活性炭に接触させることを含む、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  7. 前記マイクロ波照射工程において、前記有機フッ素化合物由来の化合物を含むガスが得られ、前記再生方法が、前記ガスから前記化合物を除去する除去工程をさらに有する、請求項１に記載の活性炭の再生方法。
  8. 前記除去工程が、前記ガスを湿式スクラバー処理することを含む、請求項７に記載の活性炭の再生方法。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の活性炭の再生方法を用いて活性炭を製造する工程を有する、活性炭の製造方法。
  10. 有機フッ素化合物を含む流体と活性炭とを接触させて、前記有機フッ素化合物を前記活性炭に付着させる工程と、 請求項１～８のいずれか１項に記載の活性炭の再生方法により、前記活性炭を再生する工程と、 を有する、流体の浄化処理方法。
  11. 有機フッ素化合物が付着している活性炭を収容した、または前記活性炭が通過可能な容器と、 前記容器内に設けられ、前記活性炭にマイクロ波を照射可能なマイクロ波照射部と、 前記容器から排出されるガスが流通するガス排出ラインと、 を備える、活性炭の再生装置。
  12. 前記再生装置が、前記容器から排出されるガスを湿式スクラバー処理するスクラバー処理装置をさらに備え、前記ガス排出ラインが、前記容器と前記スクラバー処理装置とを接続している、請求項１１に記載の活性炭の再生装置。
  13. 前記再生装置が、 水蒸気を発生させる水蒸気発生装置と、 前記水蒸気発生装置と前記容器とを接続する水蒸気供給ラインと、 をさらに備える、 請求項１１または１２に記載の活性炭の再生装置。
  14. 前記再生装置が、前記水蒸気の温度を調整可能な加熱部を、前記水蒸気発生装置内、前記水蒸気供給ライン上および前記容器内からなる群から選択される１つ以上の箇所に備える、請求項１３に記載の活性炭の再生装置。

Description

本開示は、例えば活性炭の再生方法および活性炭の再生装置に関する。 活性炭は、排水処理、排ガス処理または脱臭処理等の分野において、吸着処理に用いられている。吸着処理に使用された活性炭は、吸着能力が低下している。活性炭を繰り返し使用するためには、吸着能力を回復させる必要がある。この様な状況から、使用済み活性炭から活性炭を再生する、活性炭の再生方法が検討されている（例えば、特許文献１～４参照）。 有機フッ素化合物を含む水溶液等の吸着処理に使用された活性炭は、通常、再生処理を行わず産業廃棄物として廃棄処理されている。使用済み活性炭に対して再生処理を行った場合、活性炭に付着していた有機フッ素化合物が分解されずに排ガス中に移行し、大気拡散してしまう恐れがある。また、有機フッ素化合物の中には、難分解性物質に分類される化合物がある。このような有機フッ素化合物は、水中、土壌中または大気環境下において長年分解されることなく存在する可能性がある。 特許第３９７４９２９号号公報特開２０１０－１３１４７８号公報特開２０２１－１３７８０５号公報特表２０２２－５２６９１９号公報 図１は、本開示の再生装置の一実施形態を概略的に表すブロック図である。図２は、本開示の再生装置の一実施形態を概略的に表すブロック図である。 本明細書において、数値範囲Ｎ１～Ｎ２は、Ｎ１以上Ｎ２以下を意味する。本明細書において、数値範囲を示す「～」の前後に記載されている数値の単位が同一である場合は、「～」の前に記載されている数値の単位を省略することがある。 ［活性炭の再生方法］ 本開示の活性炭の再生方法は、有機フッ素化合物が付着している活性炭を、マイクロ波照射処理により８００℃超の温度で加熱することを含むマイクロ波照射工程を有する。 本開示の再生方法を用いることにより、活性炭を再生できる。本明細書において「活性炭の再生」とは、活性炭に付着している有機フッ素化合物を除去することにより、活性炭の本来の吸着能力を少なくとも部分的に回復させること、または活性炭の吸着能力を高めることを意味する。また、本開示の再生方法を用いることにより、吸着能力が回復された活性炭を製造できる。 本明細書において「活性炭から対象物を除去する」とは、活性炭から対象物の少なくとも一部を除去することを意味する。「除去」には、対象物の分解のほか、活性炭からの対象物の脱離も包含される。「脱離」とは、活性炭から対象物が揮発等により離れることを意味する。上記対象物は、例えば有機フッ素化合物である。 以下、「有機フッ素化合物が付着している活性炭」を「活性炭（Ａ）」ともいう。 活性炭（Ａ）は、活性炭と、該活性炭に吸着等により付着している有機フッ素化合物と、を含む。活性炭（Ａ）は、１種または２種以上の活性炭を含んでもよい。活性炭（Ａ）は、１種または２種以上の有機フッ素化合物を含んでもよい。 活性炭（Ａ）は、例えば、使用済みの活性炭である。 活性炭としては、例えば、粉末活性炭および粒状活性炭が挙げられる。本開示の再生方法は、粉末活性炭および粒状活性炭のいずれの再生にも適用することができる。粒状活性炭は、粉末活性炭よりも大きい粒径を有する。活性炭としては、具体的には、石炭系活性炭および石油系活性炭などの鉱物系活性炭；ならびに、木質系活性炭およびヤシ殻活性炭などの植物系活性炭が挙げられる。 有機フッ素化合物としては、例えば、ペルフルオロアルキル基を有するペルフルオロアルキル化合物、およびポリフルオロアルキル基を有するポリフルオロアルキル化合物が挙げられる。 ペルフルオロアルキル化合物としては、例えば、ペルフルオロアルキルスルホン酸およびその誘導体、ペルフルオロアルキルカルボン酸およびその誘導体、ペルフルオロ（２－ブチル－テトラヒドロフラン）などのペルフルオロアルキルエーテル、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロアルキルスルフィド、ペルフルオロアルキルヨージド、ペルフルオロトリブチルアミンなどのペルフルオロアルキルアミン、ペルフルオロアルキルリン酸エステル、ペルフルオロアルキルシラン化合物、ならびに、これらの塩が挙げられる。 ポリフルオロアルキル化合物としては、例えば、ポリフルオロアルキルスルホン酸およびその誘導体、ポリフルオロアルキルカルボン酸およびその誘導体、ポリフルオロアルキルエーテル、ポリフルオロアルカン、ポリフルオロアルキルスルフィド、ポリフルオロアルキルヨージド、ポリフルオロアルキルアミン、ポリフルオロアルキルリン酸エステル、ポリフルオロアルキルシラン化合物、ならびに、これらの塩が挙げられる。 有機フッ素化合物としては、具体的には、ペルフルオロブタンスルホン酸、ペルフルオロ（２－エトキシエタン）スルホン酸、ペルフルオロペンタンスルホン酸、ペルフルオロ－１，３－プロパンジスルホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ペルフルオロヘキサンスルホン酸、ペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）、ペルフルオロヘプタンスルホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ペルフルオロオクタンスルホン酸、９－クロロヘキサデカフルオロ－３－オキサノナン－１－スルホン酸、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、ペルフルオロオクタンスルホン酸フルオリド、ペルフルオロオクタンスルホン酸アミド、ペルフルオロノナンスルホン酸、１１－クロロイコサフルオロ－３－オキサウンデカン－１－スルホン酸、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－ペルフルオロデカンスルホン酸、ペルフルオロデカンスルホン酸、Ｎ－エチルペルフルオロオクタンスルホンアミド酢酸、Ｎ－メチルペルフルオロオクタンスルホンアミド酢酸、ペルフルオロウンデカンスルホン酸、ペルフルオロドデカンスルホン酸、ペルフルオロトリデカンスルホン酸、ペルフルオロプロピオン酸、ペルフルオロブタン酸、ペルフルオロ－３－メトキシプロパン酸、ノナフルオロ－３，６－ジオキサヘプタン酸、ペルフルオロ－４－メトキシブタン酸、ペルフルオロペンタン酸、ヘキサフルオロプロピレンオキシドダイマー酸、ペルフルオロヘキサン酸、４，８－ジオキサ－３Ｈ－ペルフルオロノナン酸、ペルフルオロヘプタン酸、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）、ペルフルオロノナン酸、ペルフルオロデカン酸、ペルフルオロウンデカン酸、ペルフルオロドデカン酸、ペルフルオロトリデカン酸、ペルフルオロテトラデカン酸、ペルフルオロヘキサデカン酸、ペルフルオロブタン、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロデカン、ペルフルオロドデカン、ペルフルオロテトラデカン、ペルフルオロヘキサデカン、ペルフルオロブチルエチルスルフィド、ペルフルオロヘキシルエチルスルフィド、ペルフルオロオクチルエチルスルフィド、ペルフルオロオクチルヨージド、およびペルフルオロデシルヨージドが挙げられる。 有機フッ素化合物の中でも、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、ペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）およびペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。 上記誘導体としては、例えば、エステル、アミドおよびハライドが挙げられる。上記塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、およびカリウム塩などのアルカリ金属塩；モノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、およびトリエタノールアミン塩等のアルカノールアミン塩などのアミン塩；ならびにアンモニウム塩が挙げられる。 有機フッ素化合物の炭素数は、好ましくは２０以下、より好ましくは１８以下、さらに好ましくは１６以下、特に好ましくは１４以下である。 有機フッ素化合物の１気圧における沸点は、好ましくは１２０～８００℃、より好ましくは１２０～５００℃、さらに好ましくは１２０～４００℃、特に好ましくは１２０～３００℃である。 活性炭（Ａ）は、２種以上の有機フッ素化合物を含んでもよい。 ＜マイクロ波照射工程＞ 従来の再生炉では、再生炉内の使用済み活性炭が熱伝播により温められる。従来の再生炉による再生方法では、再生炉を構成する材質の耐熱性という観点から、高温での運転が難しい傾向にある。したがって従来の再生炉では、活性炭に付着した有機フッ素化合物を充分に分解させることは難しい傾向にある。 一方、本開示の再生方法では、活性炭（Ａ）にマイクロ波を照射して加熱する。マイクロ波加熱は、マイクロ波が活性炭（Ａ）に直接作用し、活性炭自体を直接加熱する、いわゆる内部加熱であり、これにより活性炭に付着している有機フッ素化合物も加熱される。このため、活性炭（Ａ）の周囲の温度は、活性炭（Ａ）の温度上昇の様に昇温されるわけではない。活性炭（Ａ）に接触している部材が活性炭の昇温により熱伝播で間接的に温められる程度であり、再生炉本体はほとんど昇温されない。すなわち、マイクロ波加熱では、活性炭の再生炉の材質の耐熱制限を解決できる。また、従来の活性炭再生炉の様な熱伝播方式とは異なり、マイクロ波加熱装置は内部加熱方式により活性炭を直接昇温させることが出来るので、マイクロ波加熱装置自体がほとんど昇温されないため、熱効率に優れ、ＣＯ2発生量を低減できる。 本開示の再生方法では、マイクロ波照射による加熱温度を調整することにより、活性炭に付着している有機フッ素化合物を充分に分解させることができる。活性炭上の有機フッ素化合物の分解とともに、活性炭からの有機フッ素化合物の脱離が一部起こってもよいが、有機フッ素化合物のガス化を抑制するという観点から、有機フッ素化合物の分解が主として進行する条件でマイクロ波照射を行うことが好ましい。 したがって、本開示の再生方法を、いわゆるＰＦＡＳなどの有機フッ素化合物を吸着した活性炭（例えば、使用済み活性炭）に適用し活性炭を再生することにより、使用済み活性炭を埋立廃棄または焼却廃棄などの廃棄処理することなく、また大気中に有機フッ素化合物を多量に拡散放出せずに、活性炭として再利用することができる。 マイクロ波照射工程は、上記活性炭にマイクロ波を照射して、上記活性炭を８００℃超の温度に維持することを含む。マイクロ波が照射された活性炭の温度（以下「活性炭の加熱温度」ともいう。）は、好ましくは８２０℃以上、より好ましくは８５０℃以上、さらに好ましくは９００℃以上、よりさらに好ましくは９５０℃以上、特に好ましくは９８０℃以上であり、好ましくは１５００℃以下、より好ましくは１３００℃以下、さらに好ましくは１２００℃以下であり、例えば８００℃超１５００℃以下、好ましくは８２０～１５００℃、より好ましくは８５０～１３００℃、さらに好ましくは９００～１２００℃である。このような温度では、活性炭に付着している有機フッ素化合物を充分に分解できる傾向にある。 上記活性炭の温度は、赤外線サーモグラフィカメラにより測定できる。 マイクロ波照射工程では、例えば、マイクロ波を照射可能なマイクロ波照射部を備える加熱容器内において、上記活性炭にマイクロ波を照射する。加熱容器は、マイクロ波照射に耐えられる容器であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）製容器などの鉄鋼製容器である。マイクロ波照射工程では、マイクロ波は連続的に上記活性炭に照射されてもよく、間欠的に上記活性炭に照射されてもよい。 マイクロ波照射工程では、上記活性炭の温度を８００℃超（好ましくは上述した活性炭の加熱温度）に２秒間以上維持でき、有機フッ素化合物の分解に必要な滞留時間を確保できる。上記活性炭の温度を８００℃超に維持する時間は、例えば１秒以上であり、好ましくは１秒～１０分、より好ましくは１秒～５分、さらに好ましくは１秒～３分であり、例えば２秒以上、５秒以上、１０秒以上、２０秒以上または３０秒以上でもよい。このような条件により、有機フッ素化合物を充分に分解できる。 上記活性炭に対するマイクロ波の到達深度および減衰を考慮すると、マイクロ波が照射される活性炭の集合体は、層状で