DE60126221T2 - Verfahren zur herstellung eines katalysators zur zersetzung von organischen haliden und verfahren zur herstellung eines filters zur verwendung bei der zerstetzung von organischen haliden - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines katalysators zur zersetzung von organischen haliden und verfahren zur herstellung eines filters zur verwendung bei der zerstetzung von organischen haliden Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von Katalysatoren zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen, die für die Behandlung von Abgasen, hauptsächlich aus Verbrennungsanlagen, geeignet sind, und auf ein Verfahren zum Erzeugen von Filtern zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen.
  • Es gibt Verbesserungen in den Verbrennungsbedingungen und Weiterentwicklungen in der Behandlung von Abgasen, um die organischen Halogenverbindungen, welche von den städtischen Müllverbrennungsanlagen erzeugt werden, zu reduzieren. Im Allgemeinen sind hohe Temperaturen von nicht niedriger als 1000°C erforderlich beizubehalten, um vollständig zu oxidieren und halogenierte organische Substanzen wie zum Beispiel organische Halogenverbindungen im Verbrennungsprozess zu zersetzen, allerdings sind Verbrennungstemperaturen üblicherweise auf 800 bis 900°C festsetzt, um Schäden an den Ofenwänden zu verhindern. Es ist nicht einfach die organischen Halogenverbindungen, welche durch organische Chlorverbindungen vertreten werden, durch Verbesserungen in den Verbrennungsbedingungen vollständig zu oxidieren und zu zersetzen.
  • In einem Beschickungsofen, wo ein Niedrigtemperaturbereich oder ein Bereich mit unvollständiger Verbrennung dazu tendiert, sich lokal auszubilden, muss ein Wiederverbrennungsabschnitt („reburning section") zur Verfügung gestellt zu werden, um vollständig zu oxidieren und um die organischen Halogenverbindungen zu zersetzen. Allerdings wirft dies insofern Probleme auf, dass sich die Gesamtmenge der Abgase vergrößert und die laufenden Kosten mit einem Brennstoff für die Wiederverbrennung ansteigen.
  • Es ist bekannt, dass neben den organischen Halogenverbindungen, Dioxine und bromierte Dioxine nicht nur in dem Verbrennungsprozess produziert werden, sondern dass auch derartige wieder aus nicht pyrolisierten und unverbrannten Rückständen und Benzolring besitzenden Vorstufenmaterialien über einen breiten Temperaturbereich von ungefähr 300 bis 500°C synthetisiert werden. Deshalb werden, selbst wenn versucht wird, die Dioxine und die bromierten Dioxine im Verbrennungsprozess zu verringern, derartige wieder in einem nachfolgenden Stadium synthetisiert. Infolgedessen sind die Dioxine und die bromierten Dioxine manchmal in den Abgasen nicht verringert.
  • Aus den oben genannten Gründen müssen die organischen Halogenverbindungen in den Abgasen, einschließlich der Dioxine und der bromierten Dioxine durch die Abgasbehandlung entfernt werden, so dass sie bei niedrigen Konzentrationen stabil gehalten werden können.
  • Adsorptionsverfahren: Adsorption mit Aktivkohle und Zersetzung mit einem Katalysator werden für das Entfernen von den organischen Halogenverbindungen in den Abgasen, einschließlich der Dioxine und der bromierten Dioxine durch die Abgasbehandlung vorgetragen. Obwohl das Adsorptionsverfahren die Hauptrichtung in der vorhandenen Behandlung von organischen Halogenverbindungen ist, ist es kostenaufwendig, und wirft insofern ein Problem auf, dass Aktivkohle, welche die Dioxine adsorbiert hat, ein zusätzlicher Müll wird, welcher ein Nachbehandlungsproblem davon verursacht. Andererseits gibt es, obwohl die katalytische Zersetzungsmethode einen Vorteil hat, indem kein zusätzlicher Müll produziert wird, insofern Probleme, dass die Dioxine wieder durch zusätzliche Reaktionen mit dem Katalysator synthetisiert werden und der Katalysator degeneriert wird.
  • Obwohl denitrierende Katalysatoren eines V2O5-TiO2 Systems und eines V2O5-WO3-TiO2 Systems früher als Zersetzungskatalysatoren für organische Chlorverbindungen verwendet wurden, ist es bestätigt worden, dass die Dioxine entgegen der Erwartung teilweise produziert werden, wenn die Konzentration der Dioxine an einer Eintrittsöffnung für den Katalysator zu niedrig ist. In den letzten Jahren gibt es nicht wenige Bereiche, wo die Konzentration der Dioxine in den Abgasen auf nicht mehr als ein Zehntel des Standardniveaus durch die Regierung durch Bebauungsabkommen („residential agreements") oder dergleichen niedergehalten wurde. Deshalb wird die Re-Synthese der Dioxine mit dem Katalysator zu einem Problem. Ferner taucht ein Problem auf, dass die Abgase wieder erhitzt werden müssen, weil solch ein herkömmlicher Katalysator bei hohen Temperaturen von 200 bis 500°C verwendet werden muss.
  • Außerdem wurden in letzter Zeit aktiver Untersuchungen und Forschungen auf den Niveaus von Einflüssen der Dioxine und der bromierten Dioxine auf die menschliche Gesundheit durchgeführt, welche während der Verbrennungsprozesse der Abfälle und die Behandlungsverfahren der Abgase produziert werden, als auch auf Verfahren, durch welche sie produziert werden.
  • Folglich, das Phänomen der Re-Synthese von den Dioxinen und bromierten Dioxinen mit den Katalysatoren überprüfend, bestätigten die Erfinder, dass V2O5 das oben genannte verursacht, und dass, wenn Pt und/oder Pd verwendet wird, Katalysatoren, welche organische Halogenverbindungen einschließlich der Dioxine und der bromierten Dioxine zersetzten, erhalten werden können, welche frei von dem Problem der Re-Synthese sind. Ein Verfahren, welches gewöhnlich in Betracht kommt, um Titan zu produzieren, in welchem Pt und/oder Pd dispergiert ist, ist ein Verfahren zum Beschichten eines Titanoxid-Pulvers mit einer wässrigen Lösung eines Platinsalzes und/oder eines Palladiumsalzes oder Imprägnieren eines Sinterkörpers daraus mit dieser Lösung, Erhitzen des Sich daraus ergeben, Zersetzen des Salzes bzw. der Salze und dadurch Abscheiden von Pt und/oder Pd darauf.
  • In dem organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysator, welcher durch dieses Verfahren erhalten wird, haben die Pt- und/oder Pd-Teilchen allerdings große Durchmesser und scheiden sich gleichmäßig auf der Oberfläche des Titanoxids ab. Deshalb gibt es dort ein derartiges Problem, dass ein katalytischer Effekt nicht effektiv gezeigt wird, wenn die Teilchendurchmesser des Titanoxids zu klein werden. Zusätzlich sind die Titanoxidteilchen gesintert und Titanoxid und Edelmetallteilchen sind gleichzeitig korngewachsen (gesintert), wenn die Teilchen bei hohen Temperaturen erhitzt werden.
  • WO-A-99/15272 bezieht sich auf ein katalytisch aktives, permeables Verbundmaterial und ein Verfahren zur Herstellung dieses Verbundmaterials. Das Material wird durch Verfestigen einer Suspension auf und in einem porösen, permeablen Träger durch entweder eine sehr kurze Dauer der Hitzebehandlung bei Temperaturen von ungefähr 400°C oder eine Behandlung für eine längere Dauer bei sehr gemäßigten Temperaturen von unter 100°C erhalten.
  • EP-A-0 351 036 offenbart eine Struktur mit verkapselten Trägerkörpern mit Katalysator-Agglomeraten, welche zu einer porösen Struktur integral sind. Die Katalysatoren können einzeln und oder vielfach auf und/oder überall in einem Material mit großer Oberfläche dispergiert sein und werden anschließend mit einem Beschickungsmaterial („batch material") vor dem Verbrennung der Struktur vermischt.
  • U.S. Patent Nr. 5.407.887 ist befasst mit der Produktion eines porösen Trägers für einen Katalysator, welcher durch das Unterziehen von rostfreiem Stahl, von einem Metallalkoholat oder einem Metallalkoholat und einem Metallacetatsalz, wobei beide löslich in Alkoholen sind, von einem Diol, von Cellosolve oder Polyether, welcher Koordinationseigenschaften mit dem Metallalkoholat oder dem Metallalkoholat und Metallacetatsalz und welcher in Alkoholen löslich ist, und von einem alkoholischem Lösungsmittel einer Hydrolyse und einer Polykondensation erhalten wird.
  • JP-A-5.261.284 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Zersetzung von organischen Chlorverbindungen, wobei der Katalysator durch das Reagieren eines Metallchloridsalzes der Platingruppe und eines Metallalkoholates (wie zum Beispiel Ti(i-OC3H7)4) erstellt wird, gefolgt vom Erhitzen, um den Katalysator zu erhalten. Ein organisches Bindematerial kann ebenfalls hinzugefügt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vollbracht, um ein Verfahren zur Herstellung eines organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysators bereitzustellen, welcher die oben genannten Probleme vom Stand der Technik lösen kann, die aktiven Punkte durch gleichmäßiges Dispergieren von feinen Platin- und/oder Pd-Teilchen in Titanteilchen vermehren kann und die organischen Halogenverbindungen einschließlich der Dioxine und der bromierten Dioxine sicher oxidieren und zersetzen kann, ohne Angst des nochmaligen Synthetisierens der Dioxine und der bromierten Dioxine, selbst wenn die katalytische Reaktionstemperatur auf 200°C oder niedriger abgesenkt ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines organische Halogenverbindungen zersetzenden Filters durch die Verwendung des oben genannten organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysators bereitzustellen.
  • Das Verfahren zur Herstellung des organische Halogenverbindung zersetzenden Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung, dessen Verfahren erstellt worden ist, um die oben genannten Probleme zu lösen, beinhaltet die Schritte des Synthetisierens einer organischen Metallvorstufe, welche Pt und/oder Pd und Ti in Molekülen davon durch Reagieren eines Platinsalzes und/oder eines Palladiumsalzes, einer organischen Titanverbindung und eines organischen Bindemittels in einem Lösungsmittel enthält, des Erhitzens der organischen Metallvorstufe, und des dabei Erhaltens des organischen Halogenverbindung zersetzenden Katalysators, in welchem feine Teilchen von Pt und/oder Pd in TiO2 dispergiert sind, wobei eine Aminosäure als das organische Bindemittel verwendet wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines organischen Halogenverbindung zersetzenden Filters gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die oben genannten Schritte und vorzugsweise das Beschichten der organischen Metallvorstufe auf die Oberfläche eines Keramikfilters oder das Beschichten der Vorstufe auf die Wandoberflächen der inneren Poren des Filters durch Imprägnieren und Erhitzen des resultierenden Filters, und dadurch das Überführen des organische Halogenverbindung zersetzenden Katalysators, in welchem feine Teilchen von Pt und/oder Pd in TiO2 dispergiert sind, auf den Keramikfilter.
  • In dem organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysator, welcher durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, sind die feinen Platin- und/oder Palladiumteilchen in dem TiO2 durch Erhitzen der organischen Metallvorstufe, welche Pt und/oder Pd und Ti in ihren Molekülen enthält, dispergiert. Deshalb hat der Katalysator der vorliegenden Erfindung, wenn er mit herkömmlichen, durch Beschichten oder Imprägnieren erhaltenen Katalysatoren verglichen wird, im hohen Maße vermehrte aktive Punkte und kann im hohen Grade aktiviert sein. Deshalb kann die Menge an teurem Pt oder Pd reduziert werden, um die Kosten zu senken. Die organische Metallvorstufe wird gewöhnlicher Weise bei einer Heiztemperatur von 450 bis 500°C in einer Luftatmosphäre unter atmosphärischem Druck erhitzt. Die Zeit des Erhitzens wird auf solch eine hinreichende Länge in Verbindung mit der Heiztemperatur usw. gesetzt, dass das organische Bindemittel vollständig ausgebrannt ist und das Pt oder Pd gleichmäßig in TiO2 verteilt ist. Ferner müssen die Abgase, weil die organische Halogenverbindung selbst unter einer niedrigen Temperaturbedingung von weniger als 200°C zersetzt werden kann, nicht wieder erhitzt werden, und die organische Halogenverbindung wird nicht wieder synthetisiert. In der vorliegenden Erfindung bedeutet „Pt oder Pd" „Pt und/oder Pd".
  • In dem organische Halogenverbindungen zersetzenden Filter, welcher durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erstellt wird, ist der organische Halogenverbindungen zersetzende Katalysator, der solche Funktionen ausweist, auf die Oberfläche des Keramikfilters oder auf die inneren, filternden Wandoberflächen des Filters aufgetragen. Dadurch hat der Filter einen Vorzug, dass Staub mit der gleichzeitigen Zersetzung der organischen Halogenverbindungen entfernt wird.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen ein jeder der Erfindungen gezeigt werden.
  • Zuerst werden eine organische Titanverbindung und ein lösliches Platin- und/oder Palladiumsalz in einem Lösungsmittel, das ein organisches Bindemittel enthält, gelöst. Als die organische Titanverbindung kann ein Alkoholatderivat (zum Beispiel ein Derivat, in welchem ein Teil der Titan-Alkoholate durch Acetylacetongruppen ersetzt ist oder ein Derivat, in welchem ein Teil der Titan-Alkoholate durch Triethanolamingruppen ersetzt ist) verwendet werden. Als das lösliche Platinsalz kann Chlorplatinsäure, Chlorplatinsäure-Hexahydrat, Platindichlorid, Platintetrachlorid oder Ähnliches verwendet werden. Als das lösliche Palladiumsalz kann Palladiumchlorid, Palladiumnitrat oder Ähnliches verwendet werden.
  • Als das organische Bindemittel für Ti und das bzw. die Edelmetall(e), wird eine Aminosäure verwendet, wie zum Beispiel L-Lysin, L-Glycin oder L-Prolin.
  • Insbesondere ist L-Prolin bevorzugt, weil es eine hohe Löslichkeit für Methanol aufweist, welches als das Lösungsmittel verwendet wird. Titanionen sind an Platin- und/oder Palladiumionen durch das organische Bindemittel gebunden, welches die Ionen in den Molekülen fixiert. Als die organische Titanverbindung wird vorzugsweise das Titan-Alkoholatderivat verwendet.
  • Das „organische Bindemittel", zum Beispiel die Aminosäure, ist ein Material, welche die Titanionen und die Platin- und 1 oder Palladiumionen in den Molekülen des organischen Bindemittels durch Binden der oben genannten Ionen mit dem Bindemittel fixiert; es wird durch Erhitzen entfernt und erzeugt auf diese Weise gebundene, feine TiO2- und Platin- und/oder Palladiumteilchen. Das Material verursacht keine nachteiligen Einflüsse wie zum Beispiel katalytisches Gleichgewicht auf die physikalischen Eigenschaften des organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysators.
  • Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis der oben genannten Komponenten besteht darin, dass das Platin- und/oder Palladiumsalz 0,5 bis 5 Gewichtsanteile, Methanol 100 bis 200 Gewichtsanteile und die Aminosäure 0,1 bis 1,5 Gewichtsanteile relative zu 100 Gewichtsanteilen der organischen Titanverbindung (zum Beispiel das Titan-Alkoholatderivat) ist. Wenn diese Komponenten bei 70°C bis 80°C reagiert sind, erhält man eine organische Metallvorstufe, in welcher die Komponenten, wie in Betracht gezogen, gleichmäßig auf einem molekularen Niveau dispergiert sind. Die organische Metallvorstufe bedeutet, dass die Titanionen und die Platin- und/oder Palladiumionen miteinander in einem Molekül über chemische Bindungen verbunden sind. Anders als ein Fall, wo solche Ionen in einem Lösungsmittel gelöst sind, ist die relative, die Lage betreffende Anordnungsbeziehung unter diesen Ionen fixiert. In diesem Zustand ist Ti mit Pt und/oder Pd über die Aminosäure gebunden. Wenn die Vorstufe auf 450 bis 500°C erhitzt wird, wird die Aminosäure, als das organische Bindemittel, ausgebrannt, die organische Metallvorstufe wird folglich zersetzt, das Pt und/oder Pd wird in superfeine Teilchen umgewandelt und stark in TiO2, welches durch Oxidation von Ti erzeugt wird, dispergiert, und der organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysator, in welchem Pt und/oder Pd ungefähr 1 bis 10 Gewichtsteile relativ zu 100 Gewichtsteile von TiO2 ist, kann erhalten werden.
  • Weil die aktiven Punkte des organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysators durch Umwandeln des Pt und/oder Pd zu den superfeinen Teilchen vermehrt werden, ist die katalytische Aktivität verbessert. Infolge dessen, kann die Gebrauchsmenge von Pt und/oder Pd verringert werden und die niedrigeren Kosten können, verglichen mit der Stand der Technik, realisiert werden. Des Weiteren, da der Katalysator eine Effizienz der Zersetzung von organischen Halogenverbindungen selbst bei niedrigen Temperaturen von weniger als 200°C aufweist, hat es viele Vorzüge, wie zum Beispiel, dass die Abgase [nicht] wieder erhitzt werden müssen. Wie in den später genannten Beispielen beschrieben, ist die Zersetzungseffizienz der Dioxine mit diesem Katalysator viel höher, als ein Katalysator, der durch ein Verfahren erhalten wird, in welchem ein Titanoxidpulver mit einer flüssigen Lösung eines Platinsalzes und/oder eines Palladiumsalzes beschichtet wird, und Pt und/oder Pd durch Erhitzen und Zersetzen abgeschieden wird.
  • Ebenso kann die organische Metallvorstufe in eine Katalysator beschichtende Lösung durch das Vermischen mit einem TiO2-Sol, welches als ein Kleber fungiert, umgewandelt werden und wird auf die Oberfläche eines porösen Keramikfilters beschichtet, gefolgt vom Erhitzen. Demzufolge kann der organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysator, in welchem Pt und/oder Pd in superfeine Teilchen umgewandelt ist und stark in TiO2 dispergiert ist, auf die Oberfläche des Keramikfilters aufgetragen werden. Alternativ können die Wandoberflächen der inneren Poren der Keramikfilters durch Eintauchen des Filters in die oben genannte Katalysator beschichtende Lösung und Erhitzen des resultierenden Filters beschichtet werden.
  • Wenn der Keramikfilter für die Behandlung von Abgasen benutzt wird, kann Staub mit dem Keramikfilter herausgefiltert werden und die organischen Halogenverbindungen können gleichzeitig mit dem organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysator zersetzt werden. Ferner, weil der organische Halogenverbindungen zersetzende Katalysator auf die Oberfläche des Filters oder auf die Wandoberflächen der inneren Poren des Filters aufgetragen ist, kann der Katalysator vor dem mit dem Staub Degeneriert werden, welcher in den Abgasen enthalten ist, geschützt werden. Des Weiteren, während die organischen Halogenverbindungen in den Abgasen zersetzt werden, wenn sie die Filterwände passieren, welche den Katalysator enthalten, erhöht sich die Durchflussrate des Abgases, wenn sie die Poren in den Filterwänden passieren. Deshalb ist die Zersetzung aufgrund des dispergierenden Effektes begünstigt, wenn mit herkömmlichen Katalysatoren in Form einer Wabe und Pellets (Granulat), welche keine filternde Funktion aufweisen, verglichen wird.
  • Ansonsten kann der organische Halogenverbindungen zersetzende Katalysator auf ein Absorptionsmittel aus Aktivkohle durch Beschichten des Absorptionsmittels mit der Katalysator beschichtenden Lösung der organischen Metallvorstufe oder durch Imprägnieren der Lösung in das Absorptionsmittel aufgetragen werden. Das gebräuchliche Temperaturlimit für Absorptionsmittel aus Aktivkohle ist 130 bis 150°C, aber der organische Halogenverbindungen zersetzende Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen hinreichenden Dioxin zersetzenden Effekt selbst in solch einem niedrigen Temperaturbereich aufweisen. Deshalb kann es, wenn dieses Absorptionsmittel aus Aktivkohle für die Behandlung von Abgasen verwendet wird, die organischen Halogenverbindungen adsorbieren und der Katalysator kann die Verbindungen oxidieren und zersetzen, aber auch Schwermetalle, SO2, HCl, usw. können durch Absorption entfernt werden.
  • Beispiele
  • (Beispiel 1)
  • Um die oben genannten Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurde Orthochlortoluol verwendet, welches in dem katalytischen Ingenieurswesen als Ersatzmaterial für die Dioxine angesehen wird, und seine Oxidationszersetzungsprozentsatz vermessen.
  • Was in einem Experiment verwendet wurde, war ein organische Halogenverbindungen zersetzender Katalysator, welcher durch das Mischen eines Gewichtsanteils von Pt mit 100 Gewichtsanteilen eines Ti-Alkoholatderivates, Lösen der Mischung in Methanol, welches eine Aminosäure enthält, Imprägnieren der Oberfläche eines keramischen Wabenfilters mit der resultierenden Vorstufenlösung bei einer Rate von 1 g Pt pro 1 Volumenliter Wabe und Erhitzen des Wabenfilters erstellt wurde. Zum Vergleichszweck wurde ein keramischer Wabenfilter durch Imprägniert werden mit einem herkömmlichen Dioxin zersetzenden Katalysator, gefolgt vom Erhitzen, erstellt. Der Katalysator ist durch Beschichten eines Titanoxidpulvers mit einer spezifischen Oberfläche von 70 m2/g mit Pt erstellt worden, und die Imprägnierungsrate war identische 1 g Pt pro 1 Volumenliter Wabe.
  • Diese zwei Arten der Waben wurden in eine Vorrichtung eingesetzt, wo ein Orthochlortoluol enthaltendes Abgas und CO unter Bedingungen von SV von 8000 h–1 und einer Temperatur von 190°C geflossen war, und ihre Zersetzungsprozentsätze wurden gemessen. Als Ergebnis konnte CO zu ungefähr 98% in jedem einzelnen der Katalysatoren, welche aus der Vorstufenlösung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, und bei dem Katalysator, der in dem Vergleichsbeispiel erhalten wird, zersetzt werden, so dass kein deutlicher Unterschied im Hinblick auf den Oxidationszersetzungsprozentsatz von CO gesehen wurde. Allerdings war der Oxidationszersetzungsprozentsatz von Orthochlortoluol, als das Ersatzmaterial für die Dioxine, über 75% im Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, aber ungefähr 50% im Falle des Katalysators des Vergleichsbeispiels. Dies bestätigte die Überlegenheit der vorliegenden Erfindung in einem niedrigen Temperaturbereich von weniger als 200°C.
  • (Beispiel 2)
  • Das oben genannte Beispiel war ein unter Berücksichtigung der organischen Chlorverbindung einschließlich der Dioxine ausgeführtes Beispiel. Andererseits wurde Orthobromtoluol unter Berücksichtigung der organischen Bromverbindung einschließlich der bromierten Dioxine als weitere organische Halogenverbindungen verwendet und ihr Oxidationszersetzungsprozentsatz wurde gemessen.
  • Was in einem Experiment verwendet wurde, war ein organische Halogenverbindungen zersetzender Katalysator, welcher durch das Mischen von einem Gewichtsanteil Pt mit 100 Gewichtsanteilen eines Ti-Alkoholatderivates, Lösen des Gemisches in Methanol, das eine Aminosäure enthält, Imprägnieren der Oberfläche eines keramischen Wabenfilters mit der resultierenden Vorstufenlösung bei einer Rate von 1 g Pt pro 1 Volumenliter Wabe und Erhitzen des Wabenfilters erzeugt worden ist. Zum Vergleichszweck wurde ein keramischer Wabenfilter durch Imprägniert werden mit einem herkömmlichen Dioxin zersetzenden Katalysators, gefolgt vom Erhitzen, erstellt. Der Katalysator ist durch Beschichten eines Titanoxidpulvers mit einer spezifischen Oberfläche von 70 m2/g mit Pt erstellt worden und die Imprägnierungsrate war identische 1 g Pt pro 1 Volumenliter Wabe.
  • Diese zwei Arten der Waben wurden in eine Vorrichtung eingesetzt, wo ein Orthobromtoluol enthaltendes Abgas und CO unter Bedingungen von SV von 8000 h–1 und eine Temperatur von 190°C geflossen war, und ihre Zersetzungsprozentsätze wurden gemessen. Als Ergebnis konnte CO zu ungefähr 98% in jedem einzelnen der Katalysatoren, welche aus der Vorstufenlösung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, und bei dem Katalysator, der in dem Vergleichsbeispiel erhalten wird, zersetzt werden, so dass kein deutlicher Unterschied im Hinblick auf den Oxidationszersetzungsprozentsatz von CO gesehen wurde. Allerdings war der Oxidationszersetzungsprozentsatz von Orthobromtoluol, als das Ersatzmaterial für die Dioxine, über 70% in dem Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung, aber ungefähr 40% im Falle des Katalysators des Vergleichsbeispiels. Dies bestätigte die Überlegenheit der vorliegenden Erfindung in einem niedrigen Temperaturbereich von weniger als 200°C.
  • (Beispiel 3)
  • Ein Experiment wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, bis auf die Tatsache, dass ein tragender Anteil von Pt geändert wurde und die Temperatur eines Teils des Wabenkatalysators 190°C war. Das heißt, dass Pt zu 0,25, 0,5, 1, 5 oder 10 g/1 Liter Wabe und TiO2 zu 100 g/1 Liter Wabe vermengt wurden. In den Ergebnissen wurden nahezu keine Veränderungen im Hinblick auf den Orthochlortoluol entfernenden Prozentsatz in einem Bereich von 1 bis 10 g/1 Liter Wabe gesehen. Allerdings, da das Edelmetall teuer ist, ist aus Sicht der Kosten nicht mehr als 1 g/1 Liter Wabe vorzuziehen.
  • (Beispiel 4)
  • Hinsichtlich der experimentellen Methode in Beispiel 1 unter den Bedingungen von SV 8000h–1, 200°C und dem Vermengt werden von Pt/Pd und TiO2 zu jeweils 1 g/1 Liter Wabe und zu 100 g/1 Liter Wabe, wurden ein CO-Zersetzungsprozentsatz und ein Orthochlortoluolzersetzungsprozentsatz (O-CT Zersetzungsprozentsatz) und ein Orthobromtoluolzersetzungsprozentsatz (O-BT Zersetzungsprozentsatz), wenn das Orthobromtoluol anstatt von Orthochlortoluol verwendet wurde, gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 gemessen und das herkömmliche Verfahren, in welchem ein herkömmlicher Dioxine zersetzender Katalysator mit Titanoxidpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 70 m2/g, welche mit Pt beschichtet wurde, auf die gleiche Art und Weise zu 1 g Pt, Pd/1 Volumenliter Wabe imprägniert wurde, gefolgt vom Erhitzen, wurde verwendet. Die Ergebnisse bestätigen, dass verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren das Verfahren der Erfindung einen weit ausgezeichneteren CO-Zersetzungsprozentsatz, O-CT Zersetzungsprozentsatz und O-BT Zersetzungsprozentsatz aufweist und dass Pd gleichartige Testergebnisse wie in dem Falle von Pt zum Resultat hat.
  • (Effekte der Erfindung)
  • Wie oben dargelegt kann, gemäß der Erfindung, der organische Halogenverbindungen zersetzende Katalysator, bei welchem aktive Punkte durch gleichmäßiges Dispergieren der feinen Platin – und/oder Palladiumteilchen in Titanoxidteilchen durch Verwenden der organischen Metallvorstufe vermehrt wurden, erhalten werden. Da dieser Katalysator die organischen Halogenverbindungen sicher oxidieren und zersetzen kann, selbst wenn die Reaktionstemperatur des Katalysators auf 200°C oder weniger abgesenkt wird, müssen die Abgase nicht wieder erhitzt werden, wie bei den herkömmlichen Verfahren. Darüber hinaus gibt es, anders als bei dem herkömmlichen, V2O5-TiO2 basierten Katalysator und einem V2O5-WO3-TiO2 basierten Katalysator, keine Angst vor dem nochmaligen Synthetisieren der Dioxine, selbst wenn die Konzentration des Katalysators beim Einlass gering ist. Des Weiteren kann, gemäß der Erfindung, ein Keramikfilter erhalten werden, welcher gleichzeitig Staub entfernen und die organischen Halogenverbindungen durch Tragen des organische Halogenverbindungen zersetzenden Katalysators, in welchem die feinen Platin- und/oder Palladiumteilchen in Ti dispergiert sind, auf dem keramischen Filter zersetzen kann.

Claims (3)

  1. Ein Verfahren zum Erzeugen eines Katalysators zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen mit den Schritten des Synthetisierens einer organischen Metallvorstufe mit Pt und/oder Pd und Ti in Molekülen davon durch Reagieren eines Pt-Salzes und/oder eines Pd-Salzes, einer organischen Ti-Verbindung und eines organischen Bindemittels in einem Lösungsmittel, des Erhitzens der organischen Metallvorstufe und dadurch Erhalten des Katalysators zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen, in welchem feine Teilchen von Pt und/oder Pd in TiO2 verteilt sind, wobei eine Aminosäure als das organische Bindemittel verwendet wird.
  2. Das in Anspruch 1 dargelegte Verfahren zum Erzeugen eines Katalysators zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen, wobei ein Titan-Alkoholat-Derivat als die organische Ti-Verbindung verwendet wird.
  3. Ein Verfahren zum Erzeugen eines Filters zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen mit den Schritten des Verfahrens von Anspruch 1, wobei die organische Metallvorstufe auf eine Oberfläche eines Keramikfilters oder auf Wandoberflächen der inneren Poren davon durch Imprägnierung beschichtet ist, wodurch der Katalysator zum Zersetzen von organischen Halogenverbindungen, in dem feine Teilchen von Pt und/oder Pd in TiO2 verteilt sind, auf dem Keramikfilter getragen wird.
DE60126221T 2000-04-20 2001-04-12 Verfahren zur herstellung eines katalysators zur zersetzung von organischen haliden und verfahren zur herstellung eines filters zur verwendung bei der zerstetzung von organischen haliden Expired - Lifetime DE60126221T2 (de)

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