研究課題
本研究では、高温プロセスから排出される残留性有機ハロゲン化合物について、その主要生成サイトであるダストやフライアッシュの化学状態を詳細に解析する一方、HClやHFによる炭素の表面ハロゲン化実験を行い、有機ハロゲン化合物の生成機構を解明するとともに、排出抑制を旬能にする技術を確立することを目的とする。本年度は、モデル炭素を用いて『有機ハロゲン化合物の生成メカニズムの解明』に取り組んだ。具体的には、反応に直接関与する炭素活性サイトを形態別に定量化し、HClやHFとの反応を分子レベルで評価するとともに、その機構に及ぼす金属の役割(触媒作用)を評価した。その結果、100～300℃で炭素物質上に100 ppm HCl/N_2を流通させると、100℃の低温でも両者の化学的相互作用は生じ、その程度はCa、Cu、Znのドープで増加した。HCl流通後の試料のXPS測定より、無機塩化物のみならず有機塩素の存在が確認され、300℃での後者の生成量は、COOH基の量が増加すると増大する傾向を示すことから、少なくともCa、Cu、Znの共存下300℃では、HClは炭素活性サイトと容易に反応して塩素化芳香族に変化し、この効果(原子数基準)はCu<Zn<Caの序列で大きくなることが判明した。また、純炭素上に300℃で15ppmHF/N_2を流通させたところ、HFと炭素との反応が生じ、次にHF処理後の試料を高純度He気流下で加熱すると、微量のHFが発生した。つまり、HFと純炭素の反応で生成したC-F種は熱的に安定であった。以上より、高温プロセスにおいて発生したHClとHFの一部は未燃炭素と二次的に反応して有機ハロゲン化合物に変化し、ダストやフライアッシュ中に濃縮されるものと推論される。
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