熱プラズマ流動層によるフロンの分解

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フロンなどの有害廃棄物の処理問題は、地球環境保護の面から早急に解決しなくてはならない問題の一つである。多くの廃棄物にはフロンのようにハロゲン元素を含んでおり、これらの元素はハロゲン化水素として回収することが後処理などの関係から好ましいとされている。さらに処理法の条件として高い分解効率と低い有害副生成物の排出があげられ、これらの条件を満たす方法に熱プラズマ分解法がある。熱プラズマは高温、高活性であり、廃棄物は完全に分解し、熱力学的に安定な生成物が生成しやすい。そこでこの研究では、酸化カルシウムを流動粒子として用いた熱プラズマ流動層を利用し、有害廃棄物を分解することを試みた。当初、計画では分解対象をフロンと想定したが、フロンにはCl,Fの二種のハロゲンを含むため、ここではまず一種のハロゲンを含む最も簡単な炭化水素である塩化メチル(CH_3Cl)を取り上げた。一方、流動粒子には酸化カルシウム(CaO)を用い生成したHClをCaO粒子で直接回収し、生成排ガスを清浄化することを試みた。つまりこの方法では、塩化メチルの分解と生成したHClの回収が同時に行われることになり、従来のHCl処理に用いられる湿式回収器が必要ない。研究ではまず熱力学計算を行い、分解には酸素を添加する必要があることが示唆された。したがって実験では酸素を添加して行い、その結果塩化メチルは100%分解した。生成ガスはCO,CO_2,HCl,H_2O,H_2であり、酸素の量によって煤やCl_2の生成が検出された。CaO粒子によるClの回収率は分解開始数分間はほぼ100%であったが、その後分解時間とともに減少した。回収部に関してCaOとHClの不均一反応を含む簡単なモデルをたて数値解析を行い、これにより回収率の減少はCaO粒子内の生成物層拡散律速のためと考えられた。以上の結果より、この分解法の有効性が示唆された。