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製鋼用電気炉で非意図的に発生するヘキサクロロベンゼンの生成機構と排出抑制法の構築

Research Project

Project/Area Number 20651016
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Environmental technology/Environmental materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

坪内 直人  Tohoku University, 多元物質科学研究所, 助教 (90333898)

Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords電気炉製鋼プロセス / ヘキサクロロベンゼン / 塩化水素 / 炭素活性サイト / 金属塩化物 / 低温再合成 / X線光電子分光
Research Abstract

本研究では、製鋼用電気炉から非意図的に排出されるヘキサクロロベンゼン(HCBと略す)について、その主要生成サイトである集塵ダストの化学状態や加熱時のダイナミックスを分子レベルで解析することにより、排ガスダクトやバグフィルター内でのHCBの生成機構を解明するとともに、排ガス処理工程におけるHCBの排出抑制技術の基盤を構築することを目的とする。
特に、平成21年度は、HCB前駆体の生成メカニズムの検討に取り組むとともに、フッ素にも着目し、石炭の熱変換工程におけるHFの発生速度の温度依存性をオンラインで追跡した。その結果、以下の結論を得た。
1.フェノール樹脂から調製した金属フリー活性炭と100ppm HCl/N_2を用いてモデル実験を行ったところ、100℃で両者の化学的相互作用は生じ、その程度は少量のZnの存在下で増大した。
2.上記と同様な効果は、活性炭にCaやCuをドープした場合にも観測された。
3.Zn、Ca、Cuの存在下では、炭素はHClと反応して有機塩素(HCB前駆体)に変化し、その効果は原子数基準ではCa<Cu<Znの順で大きくなることが明らかとなった。
4.石炭の昇温熱分解時には微量のHFが発生したが、フッ素の大部分は炭素質残査(チャー)中に保持され、これは少量のH_2O存在下でも非常に安定であった。
5.チャーの燃焼過程では、CO_2の発生がほぼ完了し、未燃炭素量が5%前後の時点からHF生成は著しく起こったが、1000℃、8hでの収率は40~50%程度に過ぎず、また、燃焼残査の表面には主に有機フッ素化合物が存在し、その割合は97~99mol%と高かった。
以上より、有機ハロゲン化合物は未燃炭素とHCl・HFとの二次的反応で形成されることが明らかとなった。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] 石炭の熱分解ならびにチャーの燃焼時におけるフッ化水素の発生挙動2009

    • Author(s)
      坪内直人
    • Journal Title

      第46回石炭科学会議発表論文集

      Pages: 58-59

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] 石炭利用時のハロゲンケミストリーの解明2009

    • Author(s)
      坪内直人
    • Journal Title

      第9回多元物質科学研究所研究発表会講演予稿集

      Pages: 168-168

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Journal Article] 電気炉製鋼工程におけるヘキサクロロベンゼンの生成に関与する要因の検討2008

    • Author(s)
      坪内直人
    • Journal Title

      材料とプロセス 21

      Pages: 939-939

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Journal Article] 製鋼用電気炉集塵ダストの化学状態解析とヘキサクロロベンゼンの生成要因の検討2008

    • Author(s)
      坪内直人
    • Journal Title

      平成20年度化学系学協会東北大会講演予稿集

      Pages: 102-102

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 石炭利用時のハロゲンケミストリーの解明2009

    • Author(s)
      坪内直人
    • Organizer
      第9回多元物質科学研究所研究発表会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
    • Year and Date
      2009-12-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 石炭の熱分解ならびにチャーの燃焼時におけるフッ化水素の発生挙動2009

    • Author(s)
      坪内直人
    • Organizer
      第46回石炭科学会議
    • Place of Presentation
      鹿児島東急ホテル(鹿児島県)
    • Year and Date
      2009-11-26
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  • [Presentation] 製鋼用電気炉集塵ダストの化学状態解析とヘキサクロロベンゼンの生成要因の検討2008

    • Author(s)
      坪内直人
    • Organizer
      平成20年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      八戸
    • Year and Date
      2008-10-13
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  • [Presentation] 電気炉製鋼工程におけるヘキサクロロベンゼンの生成に関与する要因の検討2008

    • Author(s)
      坪内直人
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第154回秋季講演大会
    • Place of Presentation
      熊本
    • Year and Date
      2008-09-23
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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