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調べる一方、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、排出抑制を可能にする技術を確立することを目的とする。本年度は先ず、これまで殆ど研究されていない石炭からのHFの脱離挙動をオンラインで直接定量し、その生成を支配する要因を解明に取り組んだ。その結果、以下の結論を得た。1.石炭を不活性ガス中で加熱すると微量のHFが400と700℃で発生したが、Fの多くはチャー(熱分解後の固体残さ)中に保持され、これは少量のH_2O存在下1000℃でも安定であった。2.チャーの燃焼では、CO_2形成がほぼ完了し、未燃炭素が5%前後の時点からHF生成は著しくなったが、1000℃、8hでの収率は40～50%に過ぎず、また、燃焼残査の表面には主に有機F種が存在し、その割合は97～99mol%と非常に高かった。3.XPSとモデル実験より、一旦脱離したHFの一部は炭素と二次的に反応してC-F種としてアッシュ中に取り込まれることが示唆された。次に、安価で容易に入手可能な低品位褐炭から金属ナノ微粒子含有活性炭を作製し、その有機ハロゲン吸着性能を調べたところ、褐炭を不活性ガス中で単に熱分解すると、石炭中に元々含まれるFe^<3+>やCa^<2+>は、それぞれ、α-FeとCaOのナノ粒子に変化し、これらはヘキサクロロベンゼンの吸着サイトとして機能することが示唆された。また、興味深いことに、鉄ナノ粒子は石炭利用時のNO_x源であるピロール型やピリジン型といった複素環N化合物の分解除去にも活性を示し、750℃でのN_2転化率は約50%となることが明らかとなった。
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