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オゾン分解の仕組み|設計・生産技術者・保全技術者のためのオゾン発生装置、オゾン分解装置に関する技術情報サイト

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オゾン分解の仕組み

オゾン分解法

今まで述べたように、オゾンは脱臭・殺菌等に非常に有効な物質であるとともに、人体に有害な物質でもあり、オゾンを利用するにあたっては、特に注意を払わなければなりません。そこで、オゾン分解の方法などの分解技術を紹介します。一般的には、低濃度域であれば活性炭を使用し、高濃度域の場合は触媒が適しています。活性炭はライフサイクルは短いですが、コストが安く、触媒は基本的には劣化しないものですが、共存物質によっては劣化する場合があります。

オゾン分解法

熱分解法 熱分解法は、燃焼式とヒーター式があり、ともに300〜350℃では、1〜3秒以上処理すれば十分である。500℃では、0.5〜0.6秒で100%分解される。
薬液洗浄法 水酸化ナトリウム(15%)溶液では、20%のオゾンを分解できる。
排ガス中に有機溶剤等の燃焼、爆発物が混入している時の処理に有効である。
活性炭法 オゾンは活性炭と反応し分解される。炭素が酸化されて炭酸ガス、一酸化炭素が生成され、熱が生成する。
反応式 C+2O3 → CO2+2O2+679KJ
オゾンは活性炭の細孔内に吸着され、その量は活性炭の自重の約1.4倍といわれる。
活性炭は比較的管理が簡単ではあるが、分解速度が小さいため活性炭上にオゾンが蓄積し、大きな発熱を伴う反応であるために突然燃焼あるいは爆発する場合がある。また、活性炭はオゾン酸化により微細して消失してしまう。
気相・液相で使用可能だが、気相では高濃度のオゾンガスは不向き。
触媒法 触媒を用いてオゾンの自己分解反応の活性化エネルギーを低下させると、低温でもオゾン分解が可能となる。オゾン分解触媒としては、二酸化マンガンが優れ40℃で活性が最大となる。二酸化マンガン系の触媒は、オゾン分解効率が高いため広く利用されている。
短所は、共存物質によって触媒活性が被毒(劣化)することがある。
液相では、触媒が活性化されないため不向き。
紫外線法 紫外線の波長にはオゾンを発生する波長とオゾンを分解する波長があり、その分解波長を利用してオゾン分解を行なう。
気相・液相両方で使用可能だが、光が届かないところは分解できない。
液相では、色のついた水は光が通らないため分解できない。

オゾン分解の原理

触媒法(ハニカム触媒法)

オゾン分解反応は一般的に触媒上で化学反応が繰り返されて進行します。(下記の表参照)
触媒の特長は、これらのオゾンの吸着→分解→脱離反応が常温で急速に行なわれることにより高い分解性能を長期間発揮し続けます。
触媒は、セラミック基材にマンガン系の触媒から構成されています。

オゾン分解性能と空間速度

測定条件
 オゾン濃度 :2ppm
 温  度  :25℃
 湿  度  :35%
分解率は空間速度に関係する。
空間速度(SV)=処理流量/触媒量

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