挥发性有机化合物处理装置及挥发性有机化合物的处理方法

专利名称：挥发性有机化合物处理装置及挥发性有机化合物的处理方法
技术领域：
本发明涉及挥发性有机化合物处理装置。例如曱苯、二曱苯、苯 乙烯等放出到大气中时，形成有害的有机溶剂或其它有机化合物的蒸
气、即挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds: VOC),
本装置用于该挥发性有机化合物的分解。
背景技术：
在涂敷工厂、半导体工厂、或印刷工厂等中，使用大量的有机溶
剂。众所周知，从工厂排出到大气中的voc，与太阳光、臭氧等反应，
形成有害的有机性微粒子，并且使大气中的臭氧浓度增大等，对大气
环境产生很不好的影响。因此，强烈要求回收voc，使其无害化。
已往，用少的能量回收voc并使其无害化的方法是，用无声放 电使吸附在疏水性沸石上的VOC脱落、分解。例如专利文献1提出
的方法是，使含有voc的排气与粒子状的光触媒接触，吸附了voc
后，用传送带一边使光触媒移动， 一边照射紫外线，进行分解'再生。
另外，专利文献2提出的方法是，使含有VOC的排气与粒子状
的光触媒接触，吸附了 voc后，用传送带一边使光触媒移动， 一边
照射紫外线，进行分解■再生。
专利文献1:日本特开2002-126445号公报(图1、 P.2 ~ P.3 ) 专利文献2:日本特开2002-28445号公报(图1、 P.4 ~ P.5 )
当VOC吸附体吸附饱和、不能再充分继续吸附处理对象气体中 的VOC时，把这一现象称为VOC吸附体穿透。(例如见专利文献l)
使用光触媒进行有害物质分解的分解装置中， 一边用运送带使从 吸附层取出的小粒子光触媒移动， 一边照射紫外线，进行分解'再生。 这时，由于光触媒从吸附体中取出，被运送带移动，所以光触媒必须 是小粒子状。
已往的用无声放电使voc脱落、分解的方法，与用加热或光照 射使voc脱落的方法相比，可以用更少的能量进行处理，但是，由
于一次处理全部的voc,所以，对未吸附voc的部分也要均等地》文
电，这样，加大了放电电流，从而增加了电源容量，使装置成本提高。 另外，由于在产生放电时也流过与不放电时相同量的气体，所以，
气体中的氮和氧借助放电而反应，产生大量有害的氮氧化物(NOx)。 专利文献2揭示的方法中，作为吸附体的光触媒，从气体排出口 一边朝着气体导入口附近移动， 一边与气体接触，吸附了 VOC后， 一边被运送带移动， 一边照射紫外线，进行分解'再生，所以，对未 吸附voc的光触媒不进行处理，不需要不必要的光能。
但是，该方法中，为了均匀地照射紫外线，作为吸附体的光触媒 必须是小粒子状，而且必须一边使其振动一边处理。吸附体呈粒子状 的状态下进行无声放电时，由于不能控制放电的间隙长，所以，存在 着放电不稳定等的问题，该方法不适用于用无声放电脱落的方法。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的是提供不产生大量
有害的NOx、能有效地分解VOC、装置成本低的挥发性有机化合物 处理装置。
本发明的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于，具有吸附处 理室、吸附体再生处理室、和移动机构；
上述吸附处理室中，沿气体的流动方向叠层配置着吸附格框，该
吸附格框具有吸附挥发性有机化合物的吸附体；
上述吸附体再生处理室中，设置着具有高压电极、接地电极和电 介体的》文电组件；
上述移动机构，把位于气体上游方向的上述吸附格框移动到上述 吸附体再生处理室，把上述吸附体再生处理室内的上述吸附格框移动 到气体的下游方向。
本发明的挥发性有机化合物处理装置，由于具有吸附处理室、吸
附体再生处理室、和移动机构；上述吸附处理室中，沿气体的流动方 向叠层配置着吸附格框，该吸附格框具有吸附挥发性有机化合物的吸 附体；上述吸附体再生处理室中，设置着具有高压电极、接地电极和 电介体的放电组件；上述移动机构，把位于气体上游方向的上述吸附 格框移动到上述吸附体再生处理室，把上述吸附体再生处理室内的上 述吸附格框移动到气体的下游方向。所以，吸附了挥发性有机物的吸 附体之中，只是挥发性有机物的浓缩率高的吸附体得到再生，可有效
地分解挥发性有机物。


图1是说明本发明实施形态1中的挥发性有机化合物处理装置的 构造的图。
图2是说明本发明实施形态1中的挥发性有机化合物处理装置的 构造的图。
图3是说明本发明实施形态1中的吸附组件的构造的图。 图4是说明本发明实施形态1中的放电组件的构造的图。 图5是说明本发明实施形态1中的挥发性有机化合物处理装置的
吸附组件再生时的构造的图。
图6是说明本发明实施形态1中的挥发性有机化合物处理装置的
吸附组件的移动方式的图。
图7是说明本发明实施形态1中的吸附组件的分离方式的图。 图8是说明本发明实施形态1中的吸附组件的结合方式的图。 图9是说明本发明实施形态1中的吸附组件的另 一结合方式的图。 图10是说明本发明实施形态1中的吸附组件的另一结合方式的图。
图ll是说明本发明实施形态1中的另一吸附组件的图。 图12是说明本发明实施形态1中的气体密封构造的图。 图13是说明本发明实施形态1中的另一气体密封构造的图。 图14是说明本发明实施形态1中的另一气体密封构造的图。 图15是说明本发明实施形态1中的另一气体密封构造的图。
图16是说明本发明实施形态2中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图17是说明本发明实施形态2中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图18是说明本发明实施形态2中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图19是说明本发明实施形态2中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图20是说明本发明实施形态2中的挥发性有机化合物处理装置的 变型例的图。
图21是说明本发明实施形态3中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图22是说明本发明实施形态4中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图23是说明本发明实施形态4中的挥发性有机化合物处理装置的 处理动作的图。
图24是说明本发明实施形态5中的挥发性有机化合物处理装置的
处理动作的图。
图25是说明本发明实施形态6中的吸附组件的构造的图。
图26是说明本发明实施形态6中的挥发性有机化合物处理装置的
吸附组件再生时的构造的图。
图27是说明本发明实施形态6中的另一吸附组件的构造的图。 图28是说明本发明实施形态6中的另一吸附组件的构造的图。 图29是说明本发明实施形态6中的另一吸附组件的构造的图。 图30是说明本发明实施形态6中的另一吸附組件的构造的图。 图31是说明本发明实施形态7中的挥发性有机化合物处理装置的
构造的图。
图32是说明本发明实施形态7中的挥发性有机化合物处理装置的 构造的图。
图33是说明本发明实施形态7中的挥发性有机化合物处理装置的 构造的图。
具体实施方式
实施形态1.
图1是表示本发明实施形态1中的挥发性有机化合物处理装置的 示意图。图中，在吸附处理室l内，由吸附体3A和保持吸附体3A的 格框3B构成的吸附组件3，沿气体的流动方向叠层配置着。把挥发性 有机化合物处理装置吸入的气体，称为处理对象气体。把从挥发性有 机化合物处理装置排出的气体，称为处理后气体。为了使处理对象气 体不流经吸附组件3的周围，而流过吸附组件3内部，在吸附组件3 的周围与吸附处理室1的壁之间，设置了密封板13。在吸附处理室1 的一面上，设有导入处理对象气体的气体导入口 15。在气体导入口 15, 配置着过滤器11。在与气体导入口 15相向的一面上，设有气体排出 口 16。为了使处理对象气体从气体导入口 15朝着气体排出口 16的方 向流动，在气体排出口 16设置了排风扇12。过滤器ll用于除去涂料 渣和油分等粘着度高的、比较容易从处理对象气体中分离的成分。如 果把别的装置处理过的气体作为处理对象气体等，在处理对象气体中 不含有能被过滤器11除去的成分时，则也可以不设置过滤器11。
如果在吸附组件与吸附处理室1的壁面之间有间隙，则含有VOC 的处理对象气体不通过吸附体内而直接放出到外部，这样，从含有 VOC的空气中去除VOC的处理率低。为此，要设置密封板13，使气 体流入p及附体内。
与吸附处理室l相邻地设置了吸附体再生处理室2。吸附处理室1 和吸附体再生处理室2，在气体导入口 15附近及气体排出口 16附近 的两个部位相互连通，吸附组件3可以在该两个部位移动。吸附处理 室1和吸附体再生处理室2的连通口 ，在吸附组件3的移动时以外是 关闭的，这样，处理对象气体不流入吸附体再生处理室2。
在吸附体再生处理室2内，设置着由高压电极6A、接地电极6B 和玻璃或陶瓷的电介体6C构成的放电组件6。该放电组件6在吸附组
<牛3内it电。
另外，高压电极6与高电压电源7及开关元件9连接着，高电压 电源7对高压电极6A施加放电所需的高电压，开关元件9用于接通 或切断高电压。另外，冷却电介体6C用的冷却水配管IOA连接在放 电组件6上。冷却水配管IOA与冷才几IO连接，循环冷却水。
图2表示图1中A-A'断面的示意图。图2概略地表示吸附组件3 的、在吸附处理室1和吸附体再生处理室2中的移动机构。
在吸附处理室1和吸附体再生处理室2的上部，设置了吸附组件 移动才几构14。吸附组件3吊挂在吸附组件移动冲几构14上。
为了使吸附组件3的移动灵活，在吸附组件3的下部安装了轮子31。
另外，接地电极6B，借助接地电极压紧用弹簧6E支承在接地电 极压紧用支持台6D上。
如果吸附组件很轻，用移动机构吊着就可以移动，则也不一定需 要轮子。另外，压紧弹簧6E可以采用橡胶、氨基曱酸乙酯、胶状固 形物等具有弹力的物体，只要是在夹入吸附剂时可以将其压紧、使间 隙长成为一定的物体即可。另外，如果接地电极的重量较重，则用另 外固定支承台上的杆等支承接地电极。
图3 (a)是吸附组件的平面图。
吸附组件3由格框3B和吸附体3A构成，该吸附体3A由蜂窝基 台构成。吸附体3A嵌入在格框3B内。吸附体3A是将疏水性沸石装 在有15.5~77.5个/cii^空穴的蜂窝基台上而形成的。蜂窝基台是用陶 瓷或微粒陶瓷、或者沸石本身作为材料烧制而成的。如图3(b)所示， 为了尽量减小移动时的旋转半径，把格框做成为铰链状。处理量为 10000m3/hr时，吸附组件的大小是一边为1 ~ 2m左右，厚度为3 ~ 50cm 左右。将若干个该吸附组件3叠置，进行吸附处理。吸附体的压力损 失增加时，运转电力也增加，所以，最好尽可能地减小压力损失。为 此，调节开口面积，使通过吸附体的前面的风速在每秒0.3米至每秒2 米的范围内。另外，吸附组件3的片数增加时，压力损失也增加，所
以，使吸附组件的沿风流动方向的长度(吸附体厚度)在100至1000m 之间。
这样，由于用格框加强吸附体，所以，可防止移动时产生的磨耗 等导致吸附体损伤。
图4是没有吸附组件3状态的、放电组件6的示意图。高压电极 6A和电介体6C固定在吸附体再生处理室2内。接地电极6B是与吸 附组件3的格框形状对应的凸形状。
图5是表示吸附组件3和放电组件6结合着的状态的示意图。
如图5所示，电介体与接地电极之间有吸附组件3时，接地电极 移动用轮子移动，将吸附组件3夹入。这样，吸附体3A与电介体6C、 吸附体3A与接地电极6B紧密接触。借助该构造，可以减少因放电时 的空隙引起的异常放电。
另外，用接地电极压紧用弹簧6E压紧接地电极6B，可以精度良 好地形成放电间隙长。如果放电间隙均匀，则放电不集中在一个部位， 可以使放电在电极面均匀扩展，可大范围地分解处理VOC。这时，在 吸附组件3的格框3B内的被分隔的空间中，形成了由电介体6C和接 地电极6B闭锁的空间。这样，处理VOC时，可以使放电生成的臭氧、 氮氧化物不泄漏到周围。另外，使吸附体接触放电，将吸附体再生时，把吸附体放入由高 压电极或接地电极与构成吸附体的吸附格框密闭的空间内，这样，可 有效分解VOC，并且能减少放电产生的臭氧、氮氧化物。
用高压电极或接地电极和电介体夹入吸附体时，借助弹簧等弹性 体的压紧，可以使放电的空隙均匀，所以，可以均等地投入放电能。
另外，本实施形态中，如图l所示，设有3组放电组件6。吸附 组件3被各放电组件6同时放电，最后，返回到吸附处理室l内的气 体流的最下风位置。
当气体的流速慢时、或者从吸附处理室1流入吸附体再生处理室 2的气体少时，可同时移动3片吸附组件，把3片作为一组，可用各 放电组件处理。吸附组件依次在放电组件之间移动时，必须暂时停止
放电。该方式中，如依次在放电组件间移动的方式那样，因接触放电 而温度上升了的吸附体，其温度不下降，所以效率高。
本实施形态中的挥发性有机化合物处理装置，如图1所示，用排
风扇12从装置中排气，从吸入口吸入同量的气体。
下面说明动作。先说明吸附处理室1内的动作状态。在吸附处理 室1内，吸附组件3重叠成几层地设置着。用安装在格框上部的臂， 吊挂在吸附组件移动机构14上。如图6所示，吸附组件移动机构备有 吸附室内的吸附组件移动机构14A、和通往再生处理室的吸附组件移 动才几构14B这样两个系统，分别独立地动作。
吸附体吸附了一定量的VOC后，就不能再继续吸附。本处理装 置中，从处理对象气体进入的上风位置的吸附体开始，依次朝着吸附 体再生处理室移动，借助放电进行再生处理。将吸附组件如窗帘轨那 样地吊挂着，如图6所示，用自动移动装置14B，将吸附组件移动到 吸附体再生处理室2。把移动后的吸附组件与电介体6C—起，夹入高 压电极6A与接地电极6B之间。另外，该电介体可以放在高压电极侧 或低压电极侧的任一方，或者，也可以放在高压电极侧、低压电极侧 双方。
如果电介体超过了 100°C，则对电绝缘的耐电性降低。为此，要
用冷却水将电介体冷却。这时，把电介体放在高压电极侧时，将高压 电极冷却。把电介体放在接地电极侧时，将接地电极冷却。但是，冷
却高压电极时，为了避免电导通，冷却水要采用比电阻为104(Qxm) 以上的纯水。图1中，高压电极和冷才几10通过冷却水配管IOA、 10B 连接着。
在吸附处理室1内，如果吸附组件3沿着垂直于地面的方向重叠， 则最下部要承受相当大的重量，这样的配置方式不好。因此，吸附组 件3最好沿着平行于地面的方向重叠。另外，要用吸附组件3的下部 作为支承时，为了不倒塌，必须设置具有大面积的基台部。而从上部 吊下时，可以设计得小型化，移动时不承受多余的应力，所以，可防 止格框部的歪斜、吸附体的破损。
固定在吸附组件上的吸附体，是采用疏水性沸石。该疏水性沸石
称为高硅沸石，由于沸石中含有很多硅(Si02)成分，所以水分吸附
得很少。在处理对象气体中，除了作为处理对象的voc夕卜，还含有
很多空气中的水分。尤其是夏季等的高湿度下，水分浓度高达3%(体
积比率)左右，是voc的ioo倍以上浓度。因此，使用疏水性沸石，
即使在夏季的高湿度下，其吸附性能也不降低，是很有效的。如果装 置中备有除湿机，可以除去水分，则不一定要具有疏水性，也可以使
用具有5A以上细孔径的沸石。
疏水性沸石是蜂窝状，但是，吸附体也可以是任何形状，例如， 可以把球状、圆柱状的物体放在格框内等，只要能使处理对象气体通 过、并且能配置在电极间即可。吸附体除了釆用沸石外，也可以采用 中多孔硅酸盐、脱铝八面沸石、高硅戊基沸石、硅胶等的高硅吸附体， 也可以采用其它类的吸附体。只要能吸附并能脱落VOC的物体，都 可以作为吸附体。
吸附体饱和地吸附了处理对象气体后、不能再继续吸附的状态， 称为吸附穿透。重叠为几层的吸附组件3中，从处理对象气体流入的 气体上游的吸附体开始，吸附体依次地穿透。由于本装置的目的是处 理VOC，所以，装置出口处的VOC浓度必须在环境基准值等的设定 排出值以下。
本实施形态中，虽然入口附近的吸附组件内的吸附体已经穿透， 但气体出口附近的吸附组件3内的吸附体尚未到达穿透的程度，还可 以继续吸附处理VOC。另外，如专利文献1也示出的那样，VOC的 浓度越高，处理VOC所需的能量越少。因此，如果在吸附体穿透后
进行处理，则分解所需的能量少，可以高效率地分解voc。
本发明的voc处理装置中，由于从已吸附穿透的、设置在气体
上游的吸附组件开始，依次地进行处理，所以可高效率地分解。另外， 分解已完成并且吸附体的再生已结束的吸附组件，被移动到气体的最 下游位置，这样，可以继续地依次连续处理具有已吸附穿透的吸附体 的吸附组件。如果处理气体不通过吸附体而通过组件周边，则voc的处理率降低，所以，在吸附组件周围，为了防止气体泄漏通过，必
须要设置气体密封用的密封板13。另外，移动时，吸附处理室内的吸 附组件的移动，最好将组件一体化地进行，这样比较稳定。
另外，本实施形态中，在吸附处理室内由于使吸附板平行移动， 在板面上可以均勻地吸附挥发性有机物，所以，可以均等地投入用于 分解挥发性有机物的放电能，可以有效地分解挥发性有机物。
图7和图8是说明在吸附处理室中，将吸附组件结合在一起的吸 附组件结合机构的图。吸附组件结合机构5，如图7所示，由安装在 吸附组件3上的楔形键5A、钩5B以及设在钩5B与格框3B间的弹簧 5C构成。吸附组件3在吸附处理室内借助键5A和钩5B连接着。吸 附组件3通过安装在吸附处理室l外壁上的突起23时，键5A卡在突 起23上，键与钩可自动分离。
结合时，如图8所示，再生结束后的吸附组件3，朝着已成一体 化的组件方向前进时，由于钩5B带有圆角，所以，键自动打开，吸 附组件3结合成为一体。另外，该吸附组件结合机构，也可以在图9 所示的格框中，把电磁铁24埋入格框内部，用磁性体制作格框，利用 磁力进行结合。另外，也可以如图10所示，在格框3B上设置凹凸， 通过嵌合将吸附体一体化。这时，也可以从侧面放入板状的突起，进 行结合及分离。
穿透后的吸附组件，依次被送入吸附体再生处理室2。处理对象 气体连续地流入吸附处理室。在吸附处理室1与吸附体再生处理室2 之间，设置悬垂状的帘子，这样，吸附组件3从吸附处理室l往吸附 体再生处理室2移动时、或者从吸附体再生处理室2往吸附处理室1 移动时，处理对象气体不流入吸附体再生处理室2。
在吸附体再生处理室2，至少有1组以上的;^文电组件6。实施形态 l中，备有3组放电组件6。放电组件的数目越多，单位面积投入的放 电能就可以越少，；改电处理时间可以加长。
吸附组件3被送到吸附体再生处理室2后，如前所述，吸附组件 3内的吸附体被夹入在玻璃或陶瓷等的电介体与接地电极之间，形成
了闭锁空间。然后，开关元件接通，峰值为10~30kV左右的电压以 50 ~ 10000Hz左右的频率施加在高压电极6A上。
VOC与^t电生成的电子碰撞而反应分解或者^t电生成的电子与
氧分子碰撞而产生氧原子、臭氧等的活性成分，voc与该活性成分反 应而分解。因此，处理对象气体中的voc浓度越高，voc与电子或 活性成分的反应确率越高，处理效率也就越高。因此，不浓缩voc
的连续方式，与浓缩voc的本方式及间歇方式相比，消耗电量更大。 氧原子分解VOC的能力比臭氧强，但是氧原子的寿命很短，仅l微
秒左右， 一旦产生几乎还没有移动就消失了 。因此，用氧原子进行voc
分解，是在极靠近放电发生的部位进行的。臭氧的寿命比较长，约为
ioo秒左右，所以，即使在远离气体处理组件1内部的i文电部位的地
方，只要臭氧移动，臭氧与voc反应，就能将voc分解。
吸附体3A接触放电而温度上升，放出吸附了的VOC。放出的 voc与电子碰撞，或者与放电产生的氧原子、臭氧等活性成分反应， 分解为水和二氧化碳。VOC从吸附体3A上脱落，吸附体3A被再生 成为能吸附VOC的状态。
本实施形态中，在放电处理时，使处理对象气体不流入吸附组件 3内，这样做是为了尽量不产生NOx。由于注入放电能时，会生成高 速电子，生成的高速电子与处理对象气体中的氧分子、氮分子碰撞， 生成有害的NOx。在放电处理时，如果预先止住气体流，虽然气体处 理组件1内的NOx浓度增高，但由于气体量少，所以NOx的生成量 少。气体中的NOx浓度达到3%左右时，NOx的分解与生成成为大体 平衡状态，即使投入的放电能大，NOx的浓度也不上升。
止住气体流时，气体处理组件1的内部空间成为上述平衡状态， 产生的NOx量，仅占气体处理组件1内部空间体积的3%左右。气体 处理组件1内部空间的体积，比气体流量小得多，产生的NOx量少。 另一方面，；改电时以及不^t电时都流过相同量气体的情况下，NOx的 生成量与投入的放电能大体成正比。
另外，在放电中通过止住气体流来减少NOx生成量的做法，也适
用于间歇方式。但是，用于间歇方式时，在放电中，必须使处理对象
气体不流过voc处理装置，要把在该期间产生的处理对象气体储存
在某处，或者使处理对象气体不产生。而本方式中，止住气体流的只
是一部分气体处理组件，对于整个voc处理装置而言，不中断对处
理对象气体的处理。
但是，由于必须供给voc分解所需的氧气，所以，如果能在放 电分解时供给氧气，则放电不生成NOx，另外，由于有效地生成上述 的氧原子、臭氧，可以实现用低能量进行挥发性有机化合物的分解。
另外，使充分吸附了 VOC的吸附体接触放电时，吸附体温度上
升，被吸附的voc迅速脱落，使气体流过时，未被放电分解完的voc 会作为处理后气体漏出到voc处理装置外面。但是，在放电时止住 气体流，voc就不会跑到气体处理组件的外部。脱落后的voc,停
留在吸附组件3内，与电子、活性成分反应而分解。
另外，如果使放电时脱落的气体不泄漏到外部，而是在闭锁空间
内使气体接触放电并循环，则不必止住气体流，放电未分解完的voc 不会作为处理后气体泄漏到voc处理装置外部，可得到与前述止住
气体流时同样的效果。
使VOC从吸附体3A上脱落时，吸附体3A的温度越高，脱落效 率越高。但是，如果发生放电的空间内的气体温度增高，电介体6C 的温度过高时，则电介体6C的耐电压降低，会导致电介体6C绝缘破 坏。如果电介体6C绝缘破坏，则不能通过放电来分解VOC，也就不 能进行吸附体3A的再生。即使不到绝缘破坏的程度，如果电介体6C 的温度上升，电介体6C的电介体损失tanS也增大，消耗电力增加。
为此，本实施形态l中，如图1所示，将接地电极6B水冷，间 接地抑制电介体6C的温度上升，即使在放电中，使电介体6C、吸附 体3A的温度也保持在100。C左右。已往的气体浓缩回转器等中，出现 了吸附体周围的VOC浓度增高，使VOC从吸附体上脱落的速度降低 的现象(称为饱和现象)，为了即使出现该现象也能使VOC脱落， 将吸附体加热到约300°C，使VOC脱落。而通过放电使VOC脱落的
本方式中，由于使脱落后的voc当场分解，所以，不产生饱和现象， 即使将吸附体的温度抑制在100。C左右，也能使voc脱落。另外，也 不一定非是IO(TC左右。只要是能保护电介体、有效地进行脱落处理 的温度均可，可以高于或低于100。C左右。
由于即使在放电中也只将吸附体3A加热到IO(TC，所以，放电结 束后，吸附体的温度立即降低，可以吸附VOC。另外，不放电时的吸 附组件3的温度，是冷却水的温度左右。即使存在着放电结束后不能 立即充分吸附VOC的吸附组件3，但过半的吸附组件3是能充分吸附 VOC的状态，为了再生吸附体，可以不设置停止VOC分解的工序。
上述的吸附体是把疏水性沸石等的吸附体装入蜂窝内而形成的。 除此以外，如图ll所示的吸附组件，是把粉状、球状、圆柱状的颗粒 放入吸附组件3内而形成的，也能取得同样的效果。
另外，使贵金属的白金、把、铑、银等贵金属触媒与吸附体混合， 可以减少分解所需的能量，提高分解效率。
另外，作为挥发性有机化合物的代表性物质的曱苯与氧原子的反
应速度、以及甲苯与臭氧的反应速度，二者相比时，在曱苯与臭氧的 反应中，根据在J.Phys.Chem.89， 1982 ( 1985)中的、Toby， S.等的 [Kinetics and chemiluminescence of ozone-aromatic reactions in the gas phase]，反应速度为k=5.23xl0.12x ( T/298 ) 121xexp (-6713.5/T ) cm3/( molecule's) )[T:反应温度],25°C下的反应速度是3.89xl(r22cm3/ (molecules )。另 一方面，在J.Phys.Chem.Ref.Data 23, 847画1033( 1994 ) 中的、Baukh ， D丄等的[Evaluated kinetic data for combustion modeling.Supplementl]中，甲苯与氧原子的反应速度为k=5.23xl(T12* (T/298 ) 121*exp (誦1261.13/T ) cm3/ (molecule's) , 25。C下的反应速 度是7.62xl(T"cm3/ ( molecule's )。因此，甲苯与氧原子的反应速度， 比与臭氧的反应速度快约5800倍。
因此，为了有效地分解甲苯，使它与臭氧分解产生的氧原子反应， 比与放电产生的臭氧反应更好。另一方面，由于氧原子的寿命短，所 以，为了使氧原子与挥发性有机化合物反应，只要在吸附剂附近分解
放电生成的臭氧即可。因此，把臭氧分解触媒放在挥发性有机化合物 被浓缩了的吸附剂附近是有效的。作为臭氧分解触媒，可以采用锰、 镍、钛白、铜、铁、钴或它们的氧化物。把它们的粉末添加到吸附剂 上，可以增加短寿命的氧原子与吸附剂上的有机化合物的碰撞、分解 确率，更提高分解效果。
另外，上述用于吸附挥发性有机物的疏水性沸石、贵金属触媒、 臭氧分解触媒，即使仅将各自做成为粒状而加以混合，如上所述，也 能得到促进挥发性有机物分解的效果。但是，由于氧原子的寿命只有 短短的数微秒，所以，使用氧原子与挥发性有机化合物分解时，把贵 金属或臭氧分解触媒或它们的组合物形成为微粒子状，添加到疏水性 沸石上，可以在氧原子消失并变成为氧分子或其它分子前用于分解， 所以，可有效地分解挥发性有机化合物。
密封板13防止气体不接触吸附体地穿过，如图12所示，该密封 板13是把具有弹性的硅橡胶等的板安装在容器壁面上而形成的。该密 封板13，如图13所示，即使把转动式的密封板设置在吸附组件3的 四边外周，也能防止气体泄漏。另外，如图14所示，也可以把密封板 13巻绕在辊上。该图13、图14的方式中，移动时密封板旋转，气体 的泄漏少，摩擦也少，所以很容易构成。另外，如图16所示，把密封 板安装在吸附组件的周围也能得到同样的效果。
已往，对未吸附穿透的吸附体，也要同时进行再生处理，但是本 发明中，由于能处理吸附穿透后的浓缩率高的VOC，所以，可实现效 率高装置。另外，所需的放电组件的数量也少，可实现经济的装置。
实施形态2
图16~19是表示本发明实施形态2中的VOC处理装置的图。实 施形态2中，只有对吸附后的吸附体进行再生的再生处理室2的形态 与实施形态l不同，其它的结构都与实施形态l相同，其说明从略。
该实施形态2中，在吸附体再生处理2内收纳着吸附组件3，再 生处理室2是移动式的。
图16表示吸附组件3还未进入吸附再生处理室内的状态。与实施
形态1同样地，把在吸附处理室内吸附穿透后的吸附组件3,从气体 流的上游侧，如图17所示地依次送入再生处理室2。吸附组件3被设 置在高压电极6A、接地电极6B及位于它们之间的玻璃或陶资等的电 介体6C之间后，接地电极6B移动，将吸附体夹入。这时，为了使电 介体6C与接地电极6B之间的距离、即放电间隙长保持一定，电介体 6C和接地电极6B被弹簧等的力推压着。吸附组件3被^没置后，放电 处理室移动，如图18所示，用预先固定在处理室内的盖将处理室密闭。 被密闭后，对高压电极施加高电压，产生等离子。
通过放电来分解VOC的原理如前述。另外，本实施形态中，吸 附再生室2与盖共同构成闭锁空间，所以，吸附组件3的格框3B和 电介体6C、接地电极6B，不必形成为闭锁空间。吸附体的再生借助 放电结束后，如图19所示，吸附组件3返回吸附处理室，配置在气体 流的最下风位置。
该实施形态2中，也与实施形态l同样地，由于能处理吸附穿透 后的浓缩率高的VOC，所以可实现效率高装置。所需的放电组件数量 也少，可实现经济的装置。
图20表示在图16所示的VOC处理装置上，增加了氧气发生装 置33和压力调节器34。由于增加了氧气发生装置33和压力调节器34, 在吸附组件被收纳到吸附剂再生处理室2的时刻，从氧气发生装置把 氧气供给到吸附剂再生处理室2内。这时，氧气的供给方法可以是间 歇地供给，也可以是连续地供给。因供给氧气而导致吸附剂再生处理 室内的压力增加时，用于产生放电的电压就增大。为此，要用压力调 节器34将压力保持为大气压。
如上所述，用放电使空气中的氧产生氧原子或臭氧，挥发性有机 化合物被该氧原子或臭氧分解。因此，增加氧气发生装置33和压力调 节器34，供给氧气，可以提高氧浓度，可相应地提高分解效率。
实施形态3
图21是本实施形态中的VOC处理装置的示意图。图中，旋转部 件13兼作为密封件和吸附组件移动时的导引件。具有吸附组件移动用
的驱动用旋转部件14、和运送用旋转部件15,该运送用旋转部件15 是为了运送没有驱动系统的吸附组件3而设置的。
本实施形态中，将吸附组件3连成一串。将驱动用旋转部件32 旋转，使该成串的吸附组件3从吸附处理室1往吸附体再生处理室2 移动。通过放电将VOC分解，把再生结束后的吸附体再返回到吸附 处理室。位于气体流入的气体上游侧的吸附体，最先吸附穿透。把吸 附穿透后的吸附组件3中的一列，送入吸附体再生处理室。移动后， 开关元件接通，开始放电。放电条件以及分解VOC的原理如前述。
由吸附组件3的格框3B、电介体6C及接地电极6B围成的空间， 与实施形态l同样地，是闭空间。在开关元件接通着并且实施放电的 状态，放电产生的热使空间内的温度、以及高压电极、接地电极、电 介体的温度上升。与前述实施形态同样地，温度上升后，吸附在吸附 体上的VOC脱落，更容易被放电，所以是有利的，但是，如果电介 体的温度超过了 100°C,则绝缘破坏、ta"的增加导致效率降低。为 此，将纯水流过冷机，使电介体的温度冷却到IO(TC附近。本实施形 态中，也与实施形态l、 2同样地，能处理吸附穿透后的、浓缩率高的 VOC,所以可实现效率高的装置。所需的放电组件数量也少，可实现 经济的装置。另外，可得到吸附组件的移动容易的挥发性有机物除去 装置。
实施形态4
图22是本发明实施形态中的VOC处理装置的示意图。图23是 横断面图。图中，将吸附组件3连成为一串。把该吸附组件3巻成螺 旋状，成串地从吸附处理室l往吸附体再生处理室2移动，进行吸附 处理、分解再生处理。给气口 19和排气口 20设在吸附处理室1内， 给气口 19配置在巻成螺旋状的吸附组件3的外部，供给气体。排气口 20配置在巻成螺旋状的吸附组件3的内部。遮蔽板21配置在巻成螺 旋状的吸附组件3与吸附处理室1之间，使气体不能流过。
排气口 20与风扇连接，从给气口 19吸入处理对象气体，其吸入 的处理对象气体的量，相当于被风扇排出的VOC处理装置的气体量。
被吸入VOC处理装置内的处理对象气体，从巻成螺旋状的吸附组件3 的外周部流向内周部时，VOC成分被吸附体3A吸附，成为清洁空气 从排气口 20排出到外部。另外，本装置中，把吸附组件3巻成螺旋状， 使驱动用旋转部件14旋转时，吸附组件3移动。朝中心部流动的吸附 量少的吸附组件、和从中心部朝外周部移动的吸附量多的吸附组件， 交替排列着。被送入分解再生处理的吸附组件，是VOC吸附量多的 吸附组件。
实施形态5
图24是本发明实施形态中的VOC处理装置的示意图。本实施形 态中设有传感器17。该传感器17用于测定处理后气体中所含的VOC。 其它的结构与实施形态1相同，其说明从略。本实施形态中，用传感 器17常时地监视处理后气体中所含的VOC。当处理后气体中所含的 VOC浓度达到预定浓度时，根据传感器17的信号，从控制装置18 发出控制信号，使吸附组件3移动。另外，根据吸附体3A吸附的VOC 量，控制》丈电施加的电力。
根据该方式，可以使排出气体中所含的VOC常时地在预定量以 下，吸附体的吸附量也可保持一定，所以，不浪费电力，可有效地处
理voc。
图24中，只在处理装置的出口安装了 VOC传感器17，但是， VOC传感器的安装位置，也可以在VOC处理装置的入口。从预先存 储着的、入口浓度与吸附时间或吸附量的关系，根据入口浓度自动地 计算移动时间，由控制装置进行吸附组件的移动、放电电力的控制， 可得到同样的效果。另外，如果经费容许，也可以在入口侧和出口侧 都安装VOC传感器，这样，可监视入口浓度和出口浓度，可从它们 的差值监视吸附到吸附体上的VOC吸附量。因此，与只监视入口、 或只监视出口的VOC浓度相比，能进行更高精度的控制。
实施形态6
前述的实施形态中，吸附组件3是由吸附体3A和格框3B构成的。 本实施形态中，如图25所示，将接地电极6B和吸附组件3形成为一
体。该形态中，由于吸附组件3和接地电极6B是一体的，所以，接 地电极6B具有加强吸附组件3的功能。因此，可以将格框做得较薄， 可实现轻量化。由于气体要在吸附处理室1中流动，所以接地电极6B 最好采用在金属板上开有空孔的冲孔板、或者是金属制的网、钢丝绳 等具有导电性的物体。这时，由于接地电极上有空孔，所以放电时气 体可能会泄漏。为此，如图26所示，需要借助压板22均匀地保持放 电间隙长，同时，用压板22堵住接地电极的空孔。
另外，如图27所示，也可以用接地电极6B和电介体6C夹入吸 附体3A，将吸附组件3—体化。本方式中，由于放电间隙是预先设定 的，所以，能精度良好地均匀放电。另外，由于气体要在处理室l中 流动，所以，接地电极6B和电介体6C必须开有空孔。因此，接地电 极最好采用冲孔板、或者金属制的网、钢丝绳等具有导电性的物体。
在吸附体再生处理室2中，与冷却了的高压电极相接，产生放电。 电介体上，在与高压电极相接的部分、即在放电面相反的面上，用金、 铬、镍等的蒸镀、电镀等设置给电层，可以降低与高压电极的接触阻 力。另外，也可以不设置导电层，而如图28所示那样，用电介体覆盖 设有水冷部的高压电极6A,或者也可以如图29所示那样，把金属线 30、冲孔板等埋入电介体的内部。
另外，也可以如图30所示那样，用吸附体3A夹入接地电极6B， 构成吸附组件3。这时，在吸附体再生处理室2进行放电时，可以在 接地电极6B的表里两面方文电。
实施形态7
如图31所示，在吸附体再生处理室2中，吸附体也可以排列成站 台状。这样，可以自由地决定在吸附体再生处理室2中的吸附体处理 数。
另外，吸附处理室1和吸附体再生处理装置2的配置，可以如图 32所示那样横向地配置，也可以如图33所示那样纵向地配置。吸附 处理室1和吸附体再生处理室2的配置，可根据本处理装置的设置空 间、处理风量决定的吸附体重量，自由地决定。另外，在吸附体再生
处理室2中，吸附组件3与吸附体再生处理室的吸附组件是垂直的关 系，这样，在吸附体再生室2中可以收纳较多的吸附组件3。
上面，说明了通过放电进行再生，但是，关于吸附体的再生，也 可以用热等进行氧化分解，这样来分解VOC，使吸附体再生。
另外，为了散发放电产生的热，是用冷机进行冷却，但是，也可 以用吸收式的热交换器等进行散热，也可以利用生成的热水。
权利要求
1.挥发性有机化合物处理装置，其特征在于，具有吸附处理室、吸附剂再生处理室、和移动机构；上述吸附处理室中，沿气体的流动方向叠层配置着若干层的吸附组件，该吸附组件具有吸附挥发性有机化合物的吸附体；上述吸附剂再生处理室，与吸附处理室隔离；上述移动机构，使位于气体上游方向的上述吸附组件移动到上述吸附剂再生处理室，使上述吸附剂再生处理室内的上述吸附组件移动到气体的下游方向。
2. 挥发性有机化合物处理装置，其特征在于，具有吸附处理室、 吸附剂再生处理室、和移动机构；上述吸附处理室中，沿气体的流动方向叠层配置着吸附组件，该 吸附组件具有吸附挥发性有机化合物的吸附体；上述吸附剂再生处理室中，设置着具有高压电极、接地电极和电 介体的力文电组件；上述移动机构，使位于气体上游方向的上述吸附组件移动到上述 吸附剂再生处理室，使上述吸附剂再生处理室内的上述吸附组件移动 到气体的下游方向。
3. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 吸附剂再生处理室中，在放电组件内的放电空间设置着吸附组件内的 吸附体，通过放电，把吸附在上述吸附体上的挥发性有机化合物分解， 使上述吸附组件再生。
4. 如权利要求3所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 放电时，吸附体被放电组件密闭着。
5. 如权利要求4所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 用弹性体压紧放电组件，使吸附体被放电组件密闭。
6. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 吸附组件形成为锁链状。
7. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 吸附组件是吊挂着的。
8. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 将上述吸附组件再生时，供给含有氧气的气体。
9. 如权利要求8所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在于， 将上述吸附组件再生时，间歇地供给含有氧气的气体。
10. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，具有测定处理后气体中所含的挥发性有机物浓度的传感器。
11. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，通过热交换，二次利用放电生成的热。
12. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，吸附组件由疏水性沸石构成。
13. 如权利要求12所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，吸附组件成形为板状。
14. 如权利要求12所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，吸附组件中含有贵金属触媒。
15，如权利要求12所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，吸附组件中，含有具有分解臭氧的能力的触媒。
16. 如权利要求15所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，在形成吸附组件的吸附剂中，添加了具有分解臭氧的能力的触媒。
17. 如权利要求2所述的挥发性有机化合物处理装置，其特征在 于，在放电组件内，备有加热吸附组件的机构。
18. 挥发性有机化合物的处理方法，其特征在于，具有吸附挥发 性有机化合物的吸附体的吸附组件，沿着气体流动方向叠置着，使位 于气体上游方向的上述吸附组件移动，把吸附在移动的上述吸附组件 上的挥发性有机化合物分解，依次地使上述吸附组件再生，再生后， 使上述吸附组件依次移动设置到气体的下游方向。
19. 如权利要求18所述的挥发性有机化合物处理方法，其特征在 于，通过放电，将挥发性有机化合物分解。
20.如权利要求19所述的挥发性有机化合物处理方法，其特征在 ，测定处理后气体中所含的挥发性有机物的浓度，在达到预定浓度-' ,丄"<^于.以上的时刻，使吸附組件移动。
全文摘要
本发明提供的挥发性有机化合物处理装置，不产生大量有害的NOx，可有效地分解VOC，装置成本低廉。该处理装置具有吸附处理室、吸附体再生处理室、和移动机构。在上述吸附处理室中，吸附格框沿气体的流动方向叠层地配置，该吸附格框具有吸附挥发性有机化合物的吸附体。上述吸附体再生处理室中，设置着具有高压电极、接地电极和电介体的放电组件。上述移动机构，使位于气体上游的上述吸附格框移动到上述吸附体再生处理室，使上述吸附体再生处理室内的上述吸附格框，移动到气体的下游方向。
文档编号B01D53/44GK101189059SQ20068001939
公开日2008年5月28日 申请日期2006年6月21日 优先权日2005年7月4日
发明者中谷元, 前川滋树, 增田晓雄, 太田幸治, 市村英男, 森安雅治, 稻永康隆, 葛本昌树, 谷村泰宏 申请人:三菱电机株式会社