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公開番号2025042059
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023148862
出願日2023-09-14
発明の名称液体処理装置及び液体処理方法
出願人株式会社オーク製作所
代理人個人,個人
主分類C02F 1/72 20230101AFI20250319BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】本発明の目的は、効率的な促進酸化処理の手段を提供することである。
【解決手段】前記課題は、本発明のOHラジカルによる液体処理装置であって、エキシマランプ、酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させるオゾンガス発生槽、及び発生したオゾンガスを含む液体にエキシマランプの紫外線を照射する液体処理槽、を備える液体処理装置によって解決することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＯＨラジカルによる液体処理装置であって、
エキシマランプ、
酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させるオゾンガス発生槽、及び
発生したオゾンガスを含む液体にエキシマランプの紫外線を照射する液体処理槽、
を備える液体処理装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記液体にオゾンガスを混合する気液混合部を有する、請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
オゾンガスを含む液体における窒素酸化物濃度が、オゾンガス濃度に対して３．０ｖｏｌ％以下である、請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項４】
オゾンガスと前記エキシマランプの紫外線照射とによるＯＨラジカルの生成効率が８μＭ／ｈＷ以上であって、そして前記エキシマランプの紫外線照射によるＯＨラジカルの生成効率が５μＭ／ｈＷ以上である、請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項５】
前記エキシマランプによって、水分子からＨラジカルとＯＨラジカルが生成され、生成されたＯＨラジカルの自己分解によって生成される過酸化水素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満である、請求項１又は２に記載の液体処理装置。
【請求項６】
酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させる工程、
発生させたオゾンガスを液体に混合させる工程、及び
オゾンガスを含む液体にエキシマランプから紫外線を照射し、ＯＨラジカルを発生させることによって、液体を処理する工程、
を含む、液体処理方法。
【請求項７】
前記オゾンガスを含む液体が、オゾンガス濃度に対して、３．０ｖｏｌ％以下の窒素酸化物濃度である、請求項６に記載の液体処理方法。
【請求項８】
オゾンガスと前記エキシマランプの紫外線照射とによるＯＨラジカルの生成効率が８μＭ／ｈＷ以上であって、そして前記エキシマランプの紫外線照射によるＯＨラジカルの生成効率が５μＭ／ｈＷ以上である、請求項６又は７に記載の液体処理方法。
【請求項９】
前記エキシマランプによって、水分子からＨラジカルとＯＨラジカルが生成され、生成されたＯＨラジカルの自己分解によって生成される過酸化水素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満である、請求項６又は７に記載の液体処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体処理装置及び液体処理方法に関する。本発明によれば、効率的に液体中の有機物を分解することができる。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
廃液又は排水などの液体中の有機物を分解する方法として、促進酸化処理（ａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ）が知られている。促進酸化処理は、オゾン／ＵＶ、過酸化水素／ＵＶ、又はオゾン／過酸化水素などの複数の酸化剤と水との反応によりヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）を発生させる方法である。
オゾン／ＵＶを用いた促進酸化処理装置（特許文献１）、オゾン／過酸化水素を用いた促進酸化処理装置（特許文献２）などが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２６２１２２号公報
特開２０２０－１２４６５５号公報
特開昭５２－１１６４３号公報
特開平０１－２７５４０４号公報
特許第６４２３６４２号明細書
特許第６５３７４１８号明細書
特許第６５７３５１３号明細書
特開２０２０－１９８１４６号公報
特開２０２１－１０３６２２号公報
特願２０２２－１３３０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、紫外線照射によりオゾンガスを発生させる技術を開発し（特許文献３～５）、特にエキシマランプを用いて、オゾンを発生させ、そしてオゾン水を生成する技術を開発してきた（特許文献６～９）。更に、オゾンガスを効率的に水と混合するオゾン水生成装置を開発してきた（特許文献１０）。本発明者らは、従来の促進酸化処理に関して検討したところ、低圧水銀灯を用いた紫外線照射によるオゾンの分解、過酸化水素水の添加による費用の増加及び過酸化水素水を含む排水の悪影響、及び放電によるオゾン生成時の窒素酸化物の発生、などの様々な問題があることに気づいた。
従って、本発明の目的は、効率的な促進酸化処理の手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、効率的な促進酸化処理の手段について、鋭意研究した結果、驚くべきことに、エキシマランプを用いてオゾンを発生し、得られたオゾン水にエキシマランプで真空紫外線を照射することによって、効率的に促進酸化処理ができることを見出した。そして、発生したヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）によって、難分解性の有機物（例えば、界面活性剤、有機酸、環境ホルモン、及び農薬）を容易に分解できることを見出した。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
従って、本発明は、
［１］ＯＨラジカルによる液体処理装置であって、エキシマランプ、酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させるオゾンガス発生槽、及び発生したオゾンガスを含む液体にエキシマランプの紫外線を照射する液体処理槽、を備える液体処理装置、
［２］前記液体にオゾンガスを混合する気液混合部を有する、［１］に記載の液体処理装置、
［３］オゾンガスを含む液体における窒素酸化物濃度が、オゾンガス濃度に対して３．０ｖｏｌ％以下である、［１］又は［２］に記載の液体処理装置、
［４］オゾンガスと前記エキシマランプの紫外線照射とによるＯＨラジカルの生成効率が８μＭ／ｈＷ以上であって、そして前記エキシマランプの紫外線照射によるＯＨラジカルの生成効率が５μＭ／ｈＷ以上である、［１］又は［２］に記載の液体処理装置、
［５］前記エキシマランプによって、水分子からＨラジカルとＯＨラジカルが生成され、生成されたＯＨラジカルの自己分解によって生成される過酸化水素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満である、［１］又は［２］に記載の液体処理装置、
［６］酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させる工程、発生させたオゾンガスを液体に混合させる工程、及びオゾンガスを含む液体にエキシマランプから紫外線を照射し、ＯＨラジカルを発生させることによって、液体を処理する工程、を含む、液体処理方法、
［７］前記オゾンガスを含む液体が、オゾンガス濃度に対して、３．０ｖｏｌ％以下の窒素酸化物濃度である、［６］に記載の液体処理方法、
［８］オゾンガスと前記エキシマランプの紫外線照射とによるＯＨラジカルの生成効率が８μＭ／ｈＷ以上であって、そして前記エキシマランプの紫外線照射によるＯＨラジカルの生成効率が５μＭ／ｈＷ以上である、［６］又は［７］に記載の液体処理方法、及び
［９］前記エキシマランプによって、水分子からＨラジカルとＯＨラジカルが生成され、生成されたＯＨラジカルの自己分解によって生成される過酸化水素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満である、［６］又は［７］に記載の液体処理方法、
に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の液体処理装置及び液体処理方法によれば、１つのエキシマランプによってオゾンガスを産生し、そしてオゾン水からヒドロキシラジカルを生成することができる。また、難分解性の有機物（例えば、界面活性剤、有機酸、環境ホルモン、及び農薬）を容易に分解できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
液体処理装置の第１の実施態様を示した断面図である。
気液混合部の１つの実施態様を示した断面図である。
液体処理装置の第２の実施態様を示した断面図である。
気液分離部の１つの実施態様を示した断面図である。
液体処理装置のブロック図（接続図）である。
液体処理装置の内部構造の模式図である。
オゾンガスを含む液体にエキシマランプで紫外線を照射した場合（ＶＵＶ＋Ｏ
３
）、オゾンガスを含まない液体にエキシマランプで紫外線を照射した場合（ＶＵＶ）、又は液体にオゾンガスを添加した場合（Ｏ
３
）のヒドロキシラジカルの生成効率を示したグラフである。
放電方式によるオゾンガス生成、又はエキシマランプによるオゾンガス生成における窒素酸化物の産生量を示したグラフである。
オゾンガスを含む液体に、エキシマランプ（波長１７２ｎｍ）又は低圧水銀ランプ（波長２５４ｎｍ）で紫外線を照射した場合の、溶存オゾンガス濃度、及び過酸化水素濃度を示したグラフである。
オゾンガスを含む液体にエキシマランプで紫外線を照射した場合（ＶＵＶ＋Ｏ
３
）、オゾンガスを含まない液体にエキシマランプで紫外線を照射した場合（ＶＵＶ）、又は液体にオゾンガスを添加した場合（Ｏ
３
）における、難分解性有機物の分解を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［１］液体処理装置
本発明の液体処理装置は、ＯＨラジカルによる液体処理装置であって、エキシマランプ、酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射しオゾンガスを発生させるオゾンガス発生槽、及び発生したオゾンガスを含む液体にエキシマランプの紫外線を照射する液体処理槽、を備える。
【０００９】
《促進酸化処理》
促進酸化処理とは、オゾン／ＵＶ、過酸化水素／ＵＶ、又はオゾン／過酸化水素などの複数の酸化剤と水との反応によりオゾンの分解を促進させてヒドロキシラジカル（ＯＨラジカル）を発生させる方法である。これらの促進酸化処理のうち、オゾン／ＵＶは、紫外線として低圧水銀ランプを用いていた。低圧水銀ランプからは、１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長の紫外線が発生する。１８５ｎｍの波長の紫外線によって、空気などに含まれる酸素からオゾンが発生し、２５４ｎｍの波長の紫外線によって、オゾンが分解される。前記２５４ｎｍによる溶存オゾンの分解によって、ヒドロキシラジカルが生成されると考えられている。しかしながら、２５４ｎｍによるオゾンの分解は、オゾンガスの生成量も減少させてしまうため、十分な濃度のオゾンガスを供給することができず、効率的にヒドロキシラジカルを生成できなかった。
【００１０】
本発明のエキシマランプによる、促進酸化処理によれば、エキシマランプの紫外線照射により、十分なオゾンガスが生成され、また紫外線照射により、オゾンガスの分解が起こらないため、効率的にヒドロキシラジカルを生成することができる。
本発明のエキシマランプによるヒドロキシラジカルの生成は、酸素を含む原料ガスにエキシマランプを照射し産生したオゾンガスを液体に混合し、そしてオゾンガスを含む液体にエキシマランプからの真空紫外線（ＶＵＶ）の照射することにより、生成されると考えられる。オゾンを含まない液体への真空紫外線の照射のみによっても、ヒドロキシラジカルの生成は可能である。また、オゾンガスを液体に混合することのみによってもヒドロキシラジカルの生成は可能である。しかしながら、オゾンガスを含む液体への真空紫外線（ＶＵＶ）の照射が、効率的なヒドロキシラジカルの生成を起こすものと考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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