DE69205752T2

DE69205752T2 - Katalytische Zusammensetzung zum Deodorieren von Gasen und Verfahren zur Herstellung derselben.

Info

Publication number: DE69205752T2
Application number: DE69205752T
Authority: DE
Inventors: Masao Maki; Tomohide Matsumoto; Kenji Tabata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: US5266543A; KR930001979A; CA2074386C; EP0525761B1; DE69205752D1; KR960008937B1; CA2074386A1; EP0525761A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase, welche Stickstoff enthaltende stark riechende Verbindungen, wie Ammoniak und Amine oxidiert um sie zu zerlegen, und insbesondere betrifft sie eine katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase, welche eine ausgezeichnete Desodorierung oder Oxidationsaktivität bei Normaltemperatur erreichen kann. Sie betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen der katalytischen Zusammensetzung und eine Desodorierungseinrichtung, welche die katalytische Zusammensetzung verwendet.
2. Beschreibung des Standes der Technik:
Als Desodorierungsmittel zum Beseitigen von Gerüchen werden weitverbreitet Adsorptionsmittel, wie zum Beispiel aktiver Kohlenstoff, welche riechende Substanzen physikalisch adsorbieren, verwendet. Diese Adsorptionsmittel können aber nicht verwendet werden, nachdem die riechenden Substanzen aufihre gesamte Oberfläche adsorbiert worden sind. Derzeit gibt es sehr wenige Desodorierer, die wiederholt verwendet werden können.
In den letzten Jahren ist eine Desodorierungseinrichtung unter Verwendung von Ozon vorgeschlagen worden, welche Ozon einsetzt, von dem bekannt ist, daß es hervorragende Oxidationsaktivität hat, und welche ebenfalls einen Ozon zerlegenden Katalysator zum Zerlegen von überschüssigem Ozon während der Oxidation verwendet. Diese Desodorierungseinrichtung kann wiederholt zum Beseitigen von Gerüchen verwendet werden. Jedoch benötigt die Ozon verwendende Desodorierungseinrichtung einen Ozonerzeuger und erfordert ebenfalls ein System zum Reduzieren der Leckage des Ozons auf ein Niveau von 0,1 ppm oder weniger, weil Ozon dem menschlichen Körper schadet. Die Notwendigkeit solcher zusätzlicher Geräte macht die gesamte Desodorierungseinrichtung in ihren Abmessungen größer und steigert ihre Produktionskosten.
Andererseits sind als Desodorierer für den industriellen Einsatz verschiedene Katalysatoren für die katalytische Oxidation von Riechstoffen in der praktischen Verwendung eingesetzt worden. Solche Oxidationskatalysatoren können wiederholt eingesetzt werden, weil sie die riechenden Substanzen in geruchlose Substanzen zerlegen. Die Oxidationskatalysatoren erfordern aber eine Erwärmung auf eine Temperatur von mindestens 200ºC, um ihre katalytische Aktivität zu erreichen. Dies macht die Verwendung einer Heizeinrichtung in Kombination mit dem Katalysator notwendig. Deshalb bestand ein Bedarf an einem Katalysator, der bei niedrigen Temperaturen katalytische Aktivität erreichen kann.
Als Katalysator, der dazu in der Lage ist, katalytische Aktivität bei niedrigen Temperaturen zu erreichen, ist Hopcalit, welches Manganoxid und Kupferoxid als Hauptbestandteile enthält, in der praktischen Verwendung eingesetzt worden. Jedoch hat dieser Katalysator darin einen Nachteil, daß seine katalytische Niedertemperaturaktivität durch Feuchtigkeit schnell vermindert wird.
Als ein anderer Katalysator mit katalytischer Aktivität bei niedrigen Temperaturen ist ein Katalysator vorgeschlagen worden, der ein Metalloxid und Gold enthielt (japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 60-238148). Dieser Gold-Metalloxidkatalysator wird auf einem Träger, wie zum Beispiel Aluminium, getragen, um eine katalytische Zusammensetzung auszubilden, und als Oxidationskatalysator für CO verwendet. Der Gold-Metalloxidkatalysator zeigt eine hervorragende Wirksamkeit bei der Verbrennung von Kohlenmonoxid bei niedrigen Temperaturen von, zum Beispiel, -30ºC. Jedoch kann die durch dieses Verfahren hergestellte katalytische Zusammensetzung keine ausreichende Wirksamkeit bei der Beseitigung von Gerüchen erreichen. Der Grund ist, daß die Porösität des Trägers nicht ausreicht, um den erforderlichen Sauerstoff zur Verfügung zu stellen. Zum Beseitigen von Gerüchen wird eine Temperatur von 200ºC oder höher benötigt.
Die oben genannte Art von katalytischer Zusammensetzung, welche einen Träger und einen darauf getragenen Gold-Metalloxidkatalysator umfaßt, kann durch Copräzipitation hergestellt werden (US-Patent Nr.4,698,324). Bei diesem Verfahren wird ein Keramikträger in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die ein wasserlösliches Goldsalz und ein anderes Metall enthält, und ebenfalls Harnstoff und/oder Acetamid enthält, wodurch sich katalytische Komponenten, d.h. Gold und Metalloxid, auf dem Träger absetzen können.
Bei der Herstellung einer solchen katalytischen Zusammensetzung ist es notwendig, daß die katalytischen Bestandteile fest auf dem aus einem anorganischen Material hergestellten Träger getragen werden, um eine ausreichende katalytische Aktivität in der resultierenden katalytischen Zusammensetzung sicherzustellen. Jedoch neigen bei der durch das oben beschriebene herkömmliche Verfahren, wie zum Beispiel Eintauchen, hergestellten katalytischen Zusammensetzung die katalytischen Bestandteile dazu, aufgrund der schlechten Haftung zwischen ihnen vom Träger zu tropfen. Dies verringert die katalytische Aktivität der katalytischen Zusammensetzung.
Um eine katalytische Zusammensetzung mit hoher Aktivität zu erhalten, ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung dieser Art von katalytischer Zusammensetzung vorgeschlagen worden (japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-94945). Bei diesem Verfahren wird zuerst ein Metalloxid, wie zum Beispiel ein Eisenoxid auf einem Träger gehalten, der aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Zeolit, Titanoxid oder ähnlichem hergestellt ist, so daß der Gehalt des Metalloxids im resultierenden Träger 20 Gew.-% oder mehr beträgt. Dann wird der so erhaltene Träger in einer alkalischen Lösung mit einem pH-Wert von 7,5 oder höher eingetaucht. Während der pH-Wert der alkalischen Lösung im Bereich von 7,5 bis 9,5 gehalten wird, wird eine Lösung einer Goldverbindung, wie zum Beispiel Goldchloridchlorwasserstoffsäure zur alkalischen Lösung zugesetzt, so daß sich die Goldverbindung auf dem Träger absetzt. Der Träger mit der Goldverbindung darauf wird dann kalziniert, was in einer katalytischen Zusammensetzung resultiert. Die katalytische Aktivität der resultierenden katalytischen Zusammensetzung, die den Träger und den darauf gehaltenen Gold-Metalloxidkatalysator enthält, ist so hoch, wie diejenige eines Gold- Metalloxidkatalysators, der alleine ohne einen Träger verwendet wird. Jedoch erfordert dieses Verfahren einen wie oben beschriebenen komplizierten Herstellungsprozeß und erfordert demgemäß eine große Menge an Ausstattung, wodurch die Produktionskosten gesteigert werden.
Im allgemeinen wird der Träger zum Halten von Katalysatoren zur Verbesserung der Katalysatorleistung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase so ausgebildet, daß er einen großen Oberflächenbereich in Kontakt mit Luft hat. Zum Beispiel wird ein Keramikmaterial, wie zum Beispiel Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Zeolit, Cordierit oder Mullit in einer Wabenstruktur ausgebildet, um einen großen Bereich zu erhalten, auf dem der Katalysator gehalten werden kann, und als Träger verwendet. Im allgemeinen wird der Katalysator durch Sprühen oder Eintauchen auf den Träger aufgebracht. In diesem Fall wird der Träger dieses Typs normalerweise durch Sintern bei hoher Temperatur erhalten, so daß sein Porösitätsgrad gering ist. Demgemäß können katalytische Komponenten nur auf der Oberfläche des keramischen Trägers gehalten werden, so daß die katalytische Aktivität gering ist. Desweiteren hat der Träger eine geringe mechanische Festigkeit und ist teuer, wenn Zeolit als Träger verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt:
Keramikfasern; ein anorganisches Bindemittel;
auf der Oberfläche und in den Zwischenräumen zwischen den keramischen Fasern gehaltenes Zeolit; und
Gold und ein Eisenoxid, die beide hauptsächlich auf dem Zeolit gehalten werden,
wobei die katalytische Zusammensetzung so ausgebildet ist, daß sie es einem Gas gestattet, durch sie hindurch zu strömen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die keramischen Fasern, das Zeolit, das Gold und das Eisenoxid ein Flächengebilde aus, wobei das Flächengebilde in der Form einer Flächengebilde-Einheit mit ventilierter Struktur mit mehreren Ventilationslöchern ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die ventil ierte Struktur eine Wabenstruktur.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Goldanteil im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung) und der Eisengehalt im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung.
Das Verfahren zur Herstellung der katalytischen Zusammensetzung gemäß der Erfindung wird allgemein gemäß Anspruch 6 definiert.
Ein erstes Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
Herstellung eines Träger-Flächengebildes aus einer Aufschlämmung unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens, wobei die Aufschlämmung hauptsächlich Keramikfasern, ein organisches Bindemittel und ein feines Zeolitpulver enthält;
Ausformen des Flächengebildes zu einer Träger-Flächengebildeeinheit mit einer ventilierten Struktur mit mehreren Ventilationsöchern, und Kalzinieren und Trocknen der Träger-Flächengebildeeinheit, wodurch ein Träger erhalten wird;
Eintauchen des Trägers in eine wäßrige Lösung einer wasserlöslichen Goldverbindung und eines wasserlöslichen Eisensalzes, so daß die wasserlösliche Goldverbindung und das wasserlösliche Eisensalz auf dem Träger gehalten werden; und
Trocknen und Kalzinieren des Trägers mit der wasserlöslichen Goldverbindung und dem wasserlöslichen Eisensalz, die darauf gehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kalzinieren des Trägers mit der wasserlöslichen Goldverbindung und dem wasserlöslichen Eisensalz, die darauf gehalten werden, bei einer Temperatur von 200 bis 350ºC in atmosphärischer Luft durchgeführt.
Ein zweites Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf:
Herstellen eines katalytischen Flächengebildes aus einer Aufschlämmung durch ein Papierherstellungsverfahren, wobei die Aufschlämmung Keramikfasern, ein organisches Bindemittel, ein feines Zeolitpulver, Gold und ein Eisenoxid enthält; und
Ausformen des katalytischen Flächengebildes zu einer katalytische Flächengebildeeinheit mit einer ventilierten Struktur mit mehreren Ventilationslöchern, und dann Trocknen und Kalzinieren der katalytischen Flächengebildeeinheit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kalzinieren der katalytischen Flächengebildeeinheit bei einer Temperatur von 200 bis 350ºC in atmosphärischer Luft durchgeführt.
Ein drittes Verfahren zur Herstellung einer desodorierenden katalytischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgende Schritte auf:
Herstellung eines durch Eisenoxid unterstützten Träger-Flächengebildes aus einer Aufschlämmung unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens, wobei die Aufschlämmung Keramikfasern, ein anorganisches Bindemittel, ein feines Zeolitpulver und Eisenoxid enthält;
Ausformen des durch Eisenoxid unterstützten Träger-Flächengebildes zu einer Träger-Flächengebildeeinheit mit einer ventilierten Struktur mit mehreren Ventilationslöchern, und dann Trocknen und Kalzinieren der Träger-Flächengebildeeinheit, wodurch ein durch Eisenoxid unterstützter Träger erhalten wird; und
Eintauchen des durch Eisenoxid unterstützten Trägers in eine wäßrige Lösung, die eine wasserlösliche Goldverbindung enthält, so daß die wasserlösliche Goldverbindung auf dem durch Eisenoxid unterstützten Träger gehalten wird, und dann das Trocknen und Kalzinieren des durch Eisenoxid unterstützten Trägers mit der wasserlöslichen Goldverbindung darauf.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kalzinieren des durch Eisenoxid unterstützten Trägers mit der Goldchloridchlorwasserstoffsäure darauf bei einer Temperatur von 200 bis 350ºC in atmosphärischer Luft durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Goldgehalt der katalytischen Zusammensetzung beim ersten, zweiten und dritten Verfahren im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung), und der Eisengehalt der katalytischen Zusammensetzung im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung.
Weiterhin wird eine erfindungsgemäße Desodorierungseinrichtung gemäß Anspruch 13 zur Verfügung gestellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste katalytische Zusammensetzung in der Richtung der Luftströmung stromabwärts von der zweiten katalytischen Zusammensetzung angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste katalytische Zusammensetzung die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung.
Damit ermöglicht die hier beschriebene Erfindung die Bereitstellung der folgenden Vorteile: (1) Bereitstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase, welche Gold und ein Eisenoxid als Katalysatoren enthält, die auf einem keramischen Träger gehalten werden, und eine hervorragende Desodorierungsaktivität hat; (2) Bereitstellung einer katalytischen Zusammensetzung vom oben genannten Typ, bei welcher der Katalysator sicher auf dem Träger gehalten wird und einen großen spezifischen Oberflächenbereich hat; (3) Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der katalytischen Zusammensetzung, welche ein vereinfachtes Verfahren des Haltens des Katalysators auf dem Träger einsetzt, wodurch eine hohe Produktivität und niedrige Herstellungskosten erreicht werden; und (4) Bereitstellung einer Desodorierungseinrichtung, die die katalytische Zusammensetzung verwendet, eine vereinfachte Struktur hat und hohe Effektivität beim Desodorieren riechender Gase erreicht.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren offenbar werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Figur 2 ist ein Graph der Desodorierungseffektivität der katalytischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung und von katalytischen Zusammensetzungen, die zum Vergleich angefertigt wurden, zeigt
Figur 3 ist ein Graph, der die Freisetzung einer riechenden Substanz von den katalytischen Zusammensetzungen zeigt, nachdem ihre Desodorierungseffizienzen, die in Figur 2 gezeigt sind, bewertet wurden.
Figur 4 ist ein Graph, der die Freisetzung einer riechenden Substanz von den katalytischen Zusammensetzungen zeigt, die durch drei verschiedene Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, nachdem ihre Desodorierungseffizienzen bewertet werden.
Figur 5 ist ein Graph, der die Adsorption einer riechenden Substanz durch katalytische Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche verschiedene Mengen von Gold enthalten, und der ebenfalls die Freisetzung der riechenden Substanz aus diesen katalytischen Zusammensetzungen zeigt.
Figur 6 ist ein Graph, der die Adsorption einer riechenden Substanz durch katalytische Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die unter Verwendung verschiedener Kalzinierungstemperaturen hergestellt wurden, und ebenfalls die Freisetzung von riechenden Substanzen aus diesen katalytischen Zusammensetzungen zeigt.
Figur 7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Desodorierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die in einer Sitztoilette installiert ist.
Figur 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Hauptbestandteil der Desodorierungseinrichtung der Figur 7 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen katalytischen Träger, der im wesentlichen aus Keramikfasern und darauf gehaltenem Zeolit besteht. Als Material für die Keramikfasern werden zum Beispiel Keramika wie Siliciumoxid und Aluminiumoxid verwendet. Die Keramikfasern haben vorzugsweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von 2 bis 10 µm und eine mittlere Länge im Bereich von 3 bis 10 mm. Das auf den Keramikfasern gehaltene Zeolit hat gewöhnlich die Form von Teilchen, deren Größe vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10 µm liegt. Auf diesem Zeolit enthaltenden Keramikträger werden Gold und Eisenoxid, die beide als Katalysatoren dienen, gehalten. Vorzugsweise ist das Eisenoxid Fe&sub2;O&sub3;. Die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann, wie später beschrieben wird, durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Bei einigen der Verfahren wird zunächst eine Vor-Form eines jeden Katalysators auf dem Träger gehalten, wonach der Träger kalziniert wird, so daß der Katalysator darauf erhalten wird. Zum Beispiel ist die Vor-Form des Goldes eine wasserlösliche Goldverbindung, wie zum Beispiel Goldchloridchlorwasserstoffsäure und die Vor-Form des Eisenoxids ist ein wasserlösliches Eisensalz, wie zum Beispiel Eisennitrat (Fe(NO&sub3;)&sub2; und/oder Fe(NO&sub3;)&sub3;).
Bei der katalytischen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist Zeolit im Bereich von 70 bis 120 Gewichtsanteilen für jeweils 100 Gewichtsanteile der Keramikfasern enthalten. Der Goldgehalt, der als Hauptkatalysator bei der katalytischen Zusammensetzung dient, ist im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung). Wenn zum Beispiel die katalytische Zusammensetzung aus einem katalytischen Flächengebilde, das zu einer Wabenstruktur, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, ausgeformt ist, zusammengesetzt ist, sind 0,2 bis 0,9 g Gold in jedem Liter des katalytischen Flächengebildes enthalten (d.h. 1 Liter der katalytischen Zusammensetzung einschließlich des Volumens der Löcher ihrer Wabenstruktur). Der Eisenoxidgehalt in der katalytischen Zusammensetzung ist, umgesetzt auf eine Eisengehalt-Basis, im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung.
Ein erstes Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung wird wie folgt durchgeführt: Zuerst werden Keramikfasern und ein Zeolitpulver, ein anorganisches Bindemittel und, wenn notwendig, ein organisches Bindemittel vermischt, um eine Aufschlämmung auszubilden. Aus dieser Aufschlämmung wird ein Träger- Flächengebilde unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens ausgeformt. Das anorganische Bindemittel wird verwendet, um die Bindung des Zeolitpulvers an die Keramikfasern und die Bindung zwischen den Keramikfasern sicherzustellen. Beispiele für das anorganische Bindemittel umfassen Polyvinylalkoholharz, Acrylharz und ähnliches. Zu je 100 Gewichtsanteilen der Keramikfasern werden 2 bis 10 Gewichtsteile des anorganischen Bindemittels zugesetzt. Das organische Bindemittel wird verwendet, um das Papierherstellungsverfahren zu verbessern. Als nächstes wird das Träger-Flächengebilde zu einer erwünschten Struktur ausgebildet, um es Gasen zu erlauben, durch sie hindurchzugehen. Zum Beispiel werden mehrere solcher Träger-Flächengebilde auf dieselbe Weise wie oben beschrieben hergestellt, und einige der Träger-Flächengebilde werden gewellt, während andere in ihrer Form unverändert belassen werden. Dann werden die gewellten Träger-Flächengebilde und die ungewellten Träger-Flächengebilde abwechselnd aufeinandergestapelt, um eine Träger-Flächengebildeeinheit mit einer Wabenstruktur, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, auszubilden. Alternativ werden eines der gewellten Träger-Flächengebilde und eines der ungewellten Träger-Flächengebilde miteinander verbunden, nachdem mindestens ein Satz der verbundenen Flächengebilde zu einer zylindrischen Träger-Flächengebildeeinheit mit einer Wabenstruktur aufgerollt worden ist. Die so erhaltene Träger- Flächengebildeeinheit wird dann bei einer Temperatur im Bereich von 350 bis 400ºC kalziniert, wodurch sich ein Träger ergibt.
Die "Wabenstruktur" bedeutet hierin nicht nur eine Struktur von "Waben", die als eine Häufung von Zellen bekannt ist, von denen jede die Form eines regelmäßigen Hexagons im Querschnitt hat, sondern auch eine Struktur, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, welche der bekannten "Waben"-Struktur ähnelt.
Als nächstes werden eine wasserlösliche Goldverbindung, wie zum Beispiel Goldchloridchlorwasserstoffsäure und ein wasserlösliches Eisensalz, wie zum Beispiel Eisennitrat, in einem geeigneten Lösungsmittel, wie zum Beispiel Wasser, vermischt, wodurch eine wäßrige Lösung gebildet wird. Der Träger mit der auf obige Weise erhaltenen Wabenstruktur wird in dieser wäßrigen Lösung eingetaucht, so daß die Goldverbindung und das wasserlösliche Eisensalz (welche wie oben beschrieben die Vor-Formen der Katalysatoren sind) werden auf dem Träger gehalten. Die wäßrige Lösung, die die wasserlösliche Goldverbindung und Eisennitrat enthält, ist sauer. Da das Zeolit Wasser mit einem großen Dipolmoment stark adsorbiert, werden die wasserlösliche Goldverbindung und Eisennitrat stark auf den Zeolitteilchen adsorbiert. Die Zeolitteilchen sind nicht nur auf der Oberfläche des Träger-Flächengebildes vorhanden, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern im Träger-Flächengebilde. Somit können die wasserlösliche Goldverbindung und das Eisennitrat wirksam auf den Zeolitteilchen in dem Träger-Flächengebilde sowie auf denjenigen auf der Oberfläche des Träger- Flächengebildes gehalten werden. Schließlich wird der Träger mit den Vor-Formen dieser so auf ihn gehaltenen Katalysatoren getrocknet und kalziniert, so daß Gold und Eisenoxid gebildet werden, woraus sich eine katalytische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt. Die Kalzinierungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 200 bis 350ºC.
Ein zweites Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung wird wie folgt durchgeführt: Zuerst werden Keramikfasern, ein Zeolitpulver, Gold und ein Eisenoxid und ein anorganisches Bindemittel und, wenn notwendig, ein organisches Bindemittel vermischt, um eine Aufschlämmung auszubilden. Aus dieser Aufschlämmung wird unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens ein katalytisches Flächengebilde ausgeformt. Als nächstes wird auf dieselbe Weise wie beim ersten Verfahren das katalytische Flächengebilde zu einer katalytischen Flächengebildeeinheit einer erwünschten Struktur geformt, um es Gasen zu erlauben, durch sie hindurchzugehen. Diese katalytische Flächengebildeeinheit wird auf dieselbe Weise wie beim ersten Verfahren getrocknet und kalziniert, woraus sich eine katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ergibt. Beim zweiten Verfahren kann das die Katalysatoren (d.h. Gold und Eisenoxid) enthaltende katalytische Flächengebilde in einem Schritt aus dem Schlamm ausgebildet werden. Dies bedeutet, daß die Ausbildung des Flächengebildes und das Halten der Katalysatoren daraufin einem Schritt durchgeführt werden können, wodurch das gesamte Herstellungsverfahren vereinfacht wird. Darüberhinaus können katalytische Zusammensetzungen erwünschter Abmessungen und Formen aus demselben Schlamm hergestellt werden.
Ein drittes Verfahren zum Herstellen einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase wird wie folgt durchgeführt: Zuerst werden Keramikfasern, ein Zeolitpulver und ein Eisenoxid und ein anorganisches Bindemittel und, wenn nötig, ein organisches Bindemittel vermischt, um eine Aufschlämmung auf Wasserbasis auszubilden. Aus dieser Aufschlämmung wird unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens ein durch Eisenoxid unterstütztes Träger- Flächengebilde hergestellt. Auf dieselbe Weise wie beim ersten Verfahren wird das durch Eisenoxid unterstützte Träger-Flächengebilde zu einer Träger-Flächengebildeeinheit einer erwünschten Struktur ausgeformt, die es Gasen gestattet, durch sie hindurchzugehen. Die so erhaltene Träger-Flächengebildeeinheit wird kalziniert, wodurch sich ein durch Eisenoxid unterstützter Träger ergibt. Der durch Eisenoxid unterstützte Träger, der so erhalten wurde, enthält die Keramikfasern als Tragwerk und enthält ebenfalls das Zeolit und das Eisenoxid, die beide auf den Keramikfasern gehalten werden. Dann wird der durch Eisenoxid unterstützte Träger in einer wäßrigen Lösung einer wasserlöslichen Goldverbindung, wie zum Beispiel Goldchloridchlorwasserstoffsäure, eingetaucht, so daß die Goldverbindung auf dem durch Eisenoxid unterstützten Träger, hauptsächlich auf dem Zeolit gehalten wird. Auf dieselbe Weise wie beim ersten Verfahren wird der durch Eisenoxid unterstützte Träger mit der Goldverbindung darauf dann getrocknet und kalziniert, so daß Gold auf dem durch Eisenoxid unterstützten Träger ausgebildet wird, woraus sich eine katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ergibt. Die katalytische Zusammensetzung, die durch dieses Verfahren hergestellt wird, kann eine hohe katalytische Aktivität erreichen, weil das als Hauptkatalysator dienende Gold weder durch das Zeolit noch das Eisenoxid abgedeckt wird.
Die katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren riechender Gase gemäß der vorliegenden Erfindung wird in die Strömung eines Gases eingesetzt, das riechende Substanzen, wie Ammoniak und Amine bei gewöhnlichen Temperaturen enthält. Im allgemeinen wird sie in einem Luftströmungssystem mit einem Gebläse zum Erzeugen einer Luftströmung verwendet. Wenn die Luft, die riechende Substanzen enthält, durch die Löcher der Wabenstruktur der katalytischen Zusammensetzung hindurchgeht, werden die riechenden Substanzen selektiv durch das Zeolit in der katalytischen Zusammensetzung adsorbiert. Bei der katalytischen Zusammensetzung werden Gold und Eisenoxid hauptsächlich auf den Zeolitpartikeln gehalten, obwohl das Gold und das Eisenoxid auf der Oberfläche und in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern vorhanden sind. Wie oben beschrieben, ist der Gesamtoberflächenbereich des Zeolits zum Adsorbieren der riechenden Substanzen groß, da die Zeolitteilchen nicht nur auf der Oberfläche des katalytischen Flächengebildes, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern innerhalb des Flächengebildes vorhanden sind. Dies ermöglicht die Adsorption einer großen Menge von riechenden Substanzen. Die so adsorbierten riechenden Substanzen werden durch katalytische Oxidationsaktivität zu geruchlosen Substanzen zerlegt, wobei die meisten davon dann von der katalytischen Zusammensetzung freigesetzt werden.
Obwohl der Mechanismus der oben genannten Zerlegung der riechenden Substanzen noch nicht geklärt worden ist, wird angenommen, daß das Verfahren der Zerlegung folgendermaßen abläuft: Bei der katalytischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind das Gold und das Eisenoxid nahe beieinander vorhanden und werden auf der Oberfläche der Zeolitteilchen gehalten. In diesem Zustand bilden die Goldatome und das Eisenoxid eine Elektronenwolke, von welcher angenommen wird, daß sie für die Zerlegung von riechenden Substanzen nützlich ist. Im einzelnen wird angenommen, daß der Austausch von Elektronen zwischen den Molekülen der riechenden Substanzen (zum Beispiel Trimethylaminmoleküle) und der Elektronenwolke von Gold und Eisenoxid an ihren Schnittstellen auftritt. Wenn die riechende Substanz Trimethylamin ist, wird die Stärke der Bindung zwischen N und CH&sub3; im Trimethylaminmolekül durch diesen Elektronenaustausch verringert. Das Zeolit, welches eine feste Säure ist, senkt die Festigkeit der oben genannten Bindung im Trimethylaminmolekül weiter. Mit anderen Worten wirkt Zeolit als Co-Katalysator, obwohl es ebenfalls als Träger dient. Das Trimethylaminmolekül mit der so geschwächten Bindung darin, wird dann an aktivem Sauerstoff in der Umgebungsluft gebunden und schließlich wird es zu geruchlosen Verbindungen wie CO&sub2; und H&sub2;O zerlegt, welche dann von den Zeolitteilchen freigesetzt werden. Von dem anderen, durch diese Zerlegung erhaltenen Produkt, welches Stickstoff enthält, wird angenommen, daß es auf dem Zeolit verbleibt. Auf diese Weise werden die riechenden Substanzen durch die Wechselwirkung zwischen Ionen dieser Substanzen und dem Gold und den Eisenionen zerlegt, und danach wird der Hauptteil des zerlegten Produktes von der Oberfläche der katalytischen Zusammensetzung freigesetzt. Nach dem Freisetzen der geruchlosen Verbindungen, die durch die Zerlegung produziert wurden, wird die Oberfläche der katalytischen Zusammensetzung wieder der Luft ausgesetzt, um eine weitere Menge riechender Substanzen zu adsorbieren.
Die oben beschriebene Zerlegung tritt bei Raumtemperatur auf und schreitet bei einer relativ geringen Reaktionsrate fort. Nachdem riechende Substanzen auf die Oberfläche der katalytische Zusammensetzung adsorbiert wurden, schreitet die Zerlegungsreaktion allmählich fort. Somit muß die katalytische Zusammensetzung nach der Adsorption der riechenden Substanzen für eine vorbestimmte Zeit in der Gegenwart von Sauerstoff gelassen werden, um die adsorbierte Substanz zu zerlegen. Damit ist die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eher für eine diskontinuierliche als für eine kontinuierliche Verwendung geeignet, und sie ist ebenfalls für die Desodorierung von Gas geeignet, das riechende Substanzen mit relativ geringer Konzentration enthält.
Die katalytische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist porös, weil sie Keramikfasern als Gerüst enthält. Somit werden ein feines Zeolitpulver, Gold und ein Eisenoxid nicht nur auf der Oberfläche des katalytischen Flächengebildes gehalten, das die katalytische Zusammensetzung ausbildet, sondern auch in den Zwischenräumen von einigen 10 µm zwischen den Keramikfasern im katalytischen Flächengebilde. Dies erhöht den spezifischen Oberflächenbereich der katalytischen Zusammensetzung. Damit hat die katalytische Zusammensetzung einen großen Oberflächenbereich von 300 m²/g oder mehr. Mit dem großen Oberflächenbereich mit katalytischer Aktivität erreicht die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine hohe Effizienz beim Adsorbieren riechender Substanzen und beim Zerlegen dieser durch Oxidation.
Desweiteren besteht bei der katalytischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, da die Zeolitteilchen mit dem Gold und dem Eisenoxid darauf in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern mit netzartiger Struktur vorhanden sind, eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit, daß die Zeolitteilchen und das darauf gehaltene Gold und Eisenoxid von der katalytischen Zusammensetzung tropfen. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Haftung des Katalysators auf dem Träger ohne die herkömmlichen komplizierten Schritte des Vorhandenseins tragender Katalysatoren erreicht werden.
Auch wegen der Verwendung von Keramikfasern als Gerüst hat die katalytische Zusammensetzung eine hohe mechanische Festigkeit und kann bei sehr geringen Kosten im Vergleich mit herkömmlichen katalytischen Zusammensetzungen hergestellt werden, welche einen Träger mit einer Wabenstruktur aufweisen, der nur aus Zeolit gebildet ist.
Wie oben beschrieben, ist die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung hauptsächlich beim Desodorieren eines Gases nützlich, das Stickstoff enthaltende riechende Substanzen aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese katalytische Zusammensetzung zusammen mit einer katalytischen Zusammensetzung verwendet werden, die Mangan und Eisenoxid als katalytische Bestandteile enthält. Dies macht es möglich, eine Desodorierungseinrichtung zum Desodorieren eines Gases bereitzustellen, das nicht nur Stickstoff enthaltende riechende Substanzen, sondern auch Schwefel enthaltende riechende Substanzen, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff, enthält.
Beispielsweise wird, ähnlich wie beim Verfahren der vorliegenden Erfindung, eine katalytische Zusammensetzung unter Verwendung von Mangan, einem Eisenoxid, Zeolit und Keramikfasern und einem anorganischen Bindemittel hergestellt. Unter Verwendung der so hergestellten katalytischen Zusammensetzung als zweite katalytische Zusammensetzung und unter Verwendung der katalytischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung als erste katalytische Zusammensetzung wird eine Desodorierungseinrichtung hergestellt. Der Aufbau der Desodorierungseinrichtung ist zum Beispiel vorteilhafterweise wie folgt: In einer Leitung, durch welche es zu desodorierender Luft gestattet ist unter Verwendung eines Gebläses hindurchzuströmen, wird die zweite katalytische Zusammensetzung in der Richtung der Luftströmung stromaufwärts von der ersten katalytischen Zusammensetzung angeordnet.
Wie oben beschrieben, umfaßt die katalytische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung Keramikfasern als Gerüst und umfaßt ebenfalls ein feines Zeolitpulver, Gold und ein Eisenoxid, die sämtlich auf den Keramikfasern gehalten werden. Bei diesem Aufbau kann die katalytische Zusammensetzung Stickstoff enthaltende riechende Substanzen, wie zum Beispiel Ammoniak und Amine durch Oxidation bei normalen Temperaturen zerlegen. Desodorierungseinrichtungen, die die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwenden, können effektiv riechende Luft für eine lange Zeit desodorieren, ohne jedwede zusätzliche Geräte, wie zum Beispiel ein Ozongenerator oder einen Heizer zu verwenden. Insbesondere, wenn die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer katalytischen Zusammensetzung verwendet wird, die Mangan und ein Eisenoxid als Hauptbestandteile in einer Desodorierungseinrichtung aufweist, kann die Desodorierungseinrichtung ebenfalls Luft desodorieren, die Schwefel enthaltende riechende Substanzen, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff enthält, mit hoher Effektivität desodorieren.
Die vorliegende Erfindung wird weiter mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben werden.

Beispiele

Beispiel 1 (Herstellungsverfahren 1)

Zuerst werden aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid hergestellte Keramikfasern, ein feines Pulver aus einem Zeolit 13X vom Na-substituierten Typ, ein organisches Bindemittel und ein anorganisches Bindemittel zusammengemischt, und Wasser wurde zugesetzt, um eine Aufschlämmung mit einem geeigneten Viskositätskoeffizienten auszubilden. Aus dieser Aufschlämmung wurden Träger-Flächengebilde unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens ausgeformt und dann bei einer vorbestimmten Temperatur getrocknet. Einige der getrockneten Träger-Flächengebilde wurden mittels einer Wellenformungseinrichtung gewellt, während die anderen dem Wellverfahren nicht unterworfen wurden. Ein gewelltes Träger-Flächengebilde und ein ungewelltes Träger-Flächengebilde wurden mit einem anorganischen Bindemittel miteinander verbunden. Die verbundenen Flächengebilde wurden als Paar verwendet und mehrere Paare wurden zu einer Träger-Flächengebildeeinheit mit einer Wabenstruktur, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, aufeinandergestapelt. Die so erhaltene Träger-Flächengebildeeinheit wird bei einer Temperatur von ungefähr 350ºC kalziniert, woraus sich ein keramischer Zeolitträger ergab. Beim so hergestellten keramischen Zeolitträger mit der Wabenstruktur bildeten die Keramikfasern das Wabengerüst und die Zeolitteilchen wurden auf der Oberfläche von und in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern gehalten. Der keramische Zeolitträger hatte einen spezifischen Oberflächenbereich von 397 m²/g.
Als nächstes wurden Goldchloridchlorwasserstoffsäure, ferritisches Nitrat und ein Lösungsmittel gemischt, um eine wäßrige Lösung auszubilden. Der keramische Zeolitträger, der auf die obige Weise hergestellt wurde, wurde in dieser wäßrigen Lösung eingetaucht. Bei diesem Eintauchverfahren adsorbierten die Zeolitteuchen, die auf der Oberfläche von und in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern des keramischen Zeolitträgers gehalten wurden, die saure Lösung, welche die Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisennitrat enthielt, stark. Dies geschieht, weil Zeolit die Eigenschaft hat, Wasser mit einem großen Dipolmoment stark zu adsorbieren. Demgemäß wurden die Goldchloridchlorwasserstoffsäure und das Eisennitrat mit hoher Effektivität über den gesamten keramischen Zeolitträger verteilt, sie wurden nicht nur auf der Oberfläche der Träger-Flächengebilde, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern in jedem Träger- Flächengebilde gehalten.
Nach dem Eintauchverfahren wurde der keramische Zeolitträger mit der darauf gehaltenen Goldchloridkohlenwasserstoffsäure und dem Eisennitrat bei einer Temperatur von ungefähr 100ºC getrocknet und dann in Luft bei 400ºC für 30 min kalziniert, wodurch sich eine katalytische Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Figur 1 gezeigt ist, ergab. Bezüglich der Figur 1 hat die katalytische Zusammensetzung, die durch das Bezugszeichen 1 angedeutet ist, katalytische Flächengebilde 2, von denen jede im wesentlichen aus einem keramischen Zeolitträger-Flächengebilde mit darauf gehaltenem Gold und einem Eisen(III)- Oxid aufgebaut ist. Die katalytischen Flächengebilde 2 bilden die Wabenstruktur der katalytischen Zusammensetzung 1. Die Löcher der Wabenstruktur dienen als Ventilationslöcher 3, um es Luft zu gestatten, durch sie hindurchzugehen.
Bei der so hergestellten katalytischen Zusammensetzung wird das Gold und das Eisen(III)-Oxid, die als Katalysatoren dienen, nicht nur auf der Oberfläche der katalytischen Flächengebilde, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern in den katalytischen Flächengebilden gehalten. Der Goldgehalt der katalytischen Zusammensetzung war 0,2 Gew.-% (d.h. 1 g/l des Volumens der katalytischen Zusammensetzung). Der Gehalt des Eisen(III)-Oxids in der katalytischen Zusammensetzung war, umgesetzt auf einer Eisengehaltbasis, 1,3 Gew.-%.
Bei der katalytischen Zuammensetzung der vorliegenden Erfindung kann, weil die Keramikfasern ihr Gerüst bilden, der spezifische Oberflächenbereich mit den Katalysatoren darauf groß gemacht werden. Bei der in diesem Beispiel erhaltenen katalytischen Zusammensetzung war der spezifische Oberflächenbereich (gemessen durch die BET-Methode) 320 m²/g, was genügend groß war, um eine hervorragende katalytische Aktivitat bereitzustellen. Andererseits hat der resultierende Zeolitträger beim herkömmlichen Verfahren, wo Zeolit alleine zu einen wabenförmigen Träger hergestellt wird, ohne Keramikfasern zu verwenden, einen relativ großen spezifischen Oberflächenbereich, aber er hat eine geringe mechanische Festigkeit und erfordert hohe Herstellungskosten.

Beispiel 2 (Herstellungsverfahren 2)

Zuerst werden aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid hergestellte Keramikfasern, ein feines Puder aus Zeolit 13X, vom NA-substituierten Typ, Gold, Eisen(III)-Oxid, ein anorganisches Bindemittel und ein organisches Bindemittel völlig vermischt, und Wasser wurde dem hinzugesetzt, um eine Aufschlämmung mit einem geeigneten Viskositätskoeffizienten auszubilden. Aus dieser vermischten Aufschlämmung wurden unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens katalytische Flächengebilde ausgeformt und dann bei einer vorbestimmten Temperatur getrocknet. Einige der getrockneten katalytischen Flächengebilde wurden mittels einer Wellenformeinrichtung gewellt, während die anderen dem Wellprozeß nicht unterzogen wurden. Eines der gewellten katalytischen Flächengebilde und eines der ungewellten katalytischen Flächengebilde wurden unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels miteinander verbunden. Die so verbundenen Flächengebilde wurden als Paar verwendet und mehrere Paare wurden zu einer Wabenstruktur aufgestapelt, woraus sich eine katalytische Flächengebildeeinheit ergab. Die katalytische Flächengebildeeinheit mit der Wabenstruktur, die so erhalten wurde, wurde bei einer Temperatur von ungefähr 100ºC getrocknet und dann in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 400ºC für 30 min kalziniert, woraus sich eine katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ergab. Der Goldgehalt in der katalytischen Zusammensetzung war 1,1 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung). Der Gehalt des Eisen(III)-Oxids in der katalytischen Zusammensetzung war, umgesetzt auf einer Eisengehaltbasis, 1,5 Gew.-%.
Bei diesem Verfahren kann die Ausbildung des Flächengebildes und das Halten der Katalysatoren darauf wie oben beschrieben in einem einzigen Schritt durchgeführt werden, da die vermischte Aufschlämmung, die zu einem katalytischen Flächengebilde ausgeformt werden soll, Katalysatoren enthält, d.h. Gold und Eisen(III)- Oxid. Dies eliminiert die Notwendigkeit für getrennte Schritte beim Halten der Katalysatoren auf einem Träger, wodurch der gesamte Herstellungsprozeß vereinfacht wird. Desweiteren können katalytische Zusammensetzungen von gewünschten Formen aus derselben vermischten Aufschlämmung hergestellt werden.

Beispiel 3 (Herstellungsverfahren 3)

Zuerst werden aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid hergestellte Keramikfasern, ein feines Puder aus Zeolit 13X vom NA-substituierten Typ, Eisen(III)-Oxid, ein anorganisches Bindemittel und ein organisches Bindemittel vollkommen vermischt, und Wasser wurde dem hinzugesetzt, um eine Aufschlämmung mit einem geeigneten Viskositätskoeffizienten auszubilden. Aus dieser vermischten Aufschlämmung wurden durch Eisen(III)-Oxid unterstützte Träger-Flächengebilde unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens ausgeformt und dann bei einer vorbestimmten Temperatur getrocknet. Einige der getrockneten Träger-Flächengebilde wurden mittels einer Wellenformungseinrichtung gewellt, während die anderen dem Wellverfahren nicht unterzogen wurden. Eines der gewellten Träger-Flächengebilde und eines der ungewellten Träger-Flächengebilde wurden unter Verwendung eines anorganischen Bindemittels miteinander verbunden. Die so verbundenen Flächengebilde wurden als Paar verwendet und mehrere Paare wurden zu einer Träger-Flächengebildeeinheit mit Wabenstruktur aufgestapelt. Die so erhaltene Träger- Flächengebildeeinheit mit der Wabenstruktur wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 350ºC kalziniert, wodurch sich ein durch Eisen(III)-Oxid unterstützter Träger ergab. Beim so erhaltenen durch Eisen(III)-Oxid unterstützten Träger wurden das Zeolit und das Eisen(III)-Oxid auf den Oberflächen von und in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern gehalten.
Als nächstes wurde eine wäßrige Lösung durch das Zugeben von Wasser zu Goldchloridchlorwasserstoffse ure hergestellt. Der durch Eisen(III)-Oxid unterstützte Träger, der auf die obige Weise hergestellt wurde, wurde in diese wäßrige Lösung eingetaucht, so daß Goldchloridchlorwasserstoffsäure ebenfalls auf dem durch Eisen(III)-Oxid unterstützten Träger gehalten wurde. Nach dem Eintauchen wurde der durch Eisen(III)-Oxid unterstützte Träger mit der darauf gehaltenen Goldchloridchlorwasserstoffsäure bei einer Temperatur von ungefähr 100ºC getrocknet und dann in der Atmosphäre bei 400ºC 30 min lang kalziniert, wodurch sich eine katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ergab. Der Goldgeha]t in dieser katalytischen Zusammensetzung war 0,19 Gew.-% (d.h. 1 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung)). Der Gehalt des Eisen(III)-Oxids in der katalytischen Zusammensetzung war, umgesetzt auf eine Eisengehaltbasis, 1,4 Gew.-%.
Bei diesem Verfahren werden zuerst ein feines Zeolitpulver und Eisen(III)-Oxid auf Keramikfasern gehalten und das ganze wird kalziniert, und danach wird Gold darauf gehalten. Somit wird das Gold, das als hauptaktiver Bestandteil dient, weder mit dem Zeolit noch mit dem Eisen(III)-Oxid bedeckt, wodurch die katalytische Aktivität der sich ergebenden katalytischen Zusammensetzung steigt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine katalytische Zusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, außer daß anstatt von Gold und Eisen(III)-Oxid Oxide des Kupfers (Cu) Mangans (Mn) und Kobalts (Co), die als Katalysatoren mit katalytischer Aktivität bei niedrigen Temperaturen bekannt sind, im Gewichtsverhältnis von 30 : 56 : 14 auf dem keramischen Zeolitträger gehalten wurden. Der Gehalt der Katalysatoren in der sich ergebenden katalytischen Zusammensetzung war 65 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung).

Vergleichsbeispiel 2

Eine katalytische Zusammensetzung wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, außer daß anstatt von Gold und einem Eisen(III)-Oxid Platin (Pt) auf dem keramischen Zeolitträger gehalten wurde. Der Gehalt des Platins in der sich ergebenden katalytischen Zusammensetzung war 1 gil (Volumen der katalytischen Zusammensetzung).

Auswertung 1

Desodorierungstests wurden mit den katalytischen Zusammensetzungen des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispielen 1 und 2 unter den folgenden Testbedingungen durchgeführt, um ihre Desodorierungswirksamkeiten auszuwerten.

[Testbedingungen]

Zu desodorierendes Gas:
Hergestellt durch das Hinzufügen atmosphärischer Luft zu einem Stickstoffgas, das 100 ppm Trimethylamin ((CH&sub3;)&sub3;N; im weiteren als TMA bezeichnet) enthielt, wobei das Stickstoffgas auf eine TMA-Konzentration von 50 ppm verdünnt wurde
Raumgeschwindigkeit: 12 .000-h

Bestimmung der TMA-Konzentration

des desodorierten Gases: durch Gaschromatographie
Testeinrichtung: fester Strömungssystemreaktor
Temperatur: Zimmertemperatur
Beim Desodorierungstest für jede katalytische Zusammensetzung wurde es dem zu desodorierenden Gas zuerst gestattet, für eine vorbestimmte Zeit durch die katalytische Zusammensetzung hindurchzugehen, wonach die katalytische Zusammensetzung für ungefähr 3 h atmosphärischer Luft ausgesetzt wurde. Dann wurde es einem weiteren Gasvolumen wiederum gestattet, für eine vorbestimmte Zeitspanne durch die katalytische Zusammensetzung hindurchzugehen, wonach die katalytische Zusammensetzung der atmosphärischen Luft für eine weitere Drei-Stunden- Zeitspanne ausgesetzt wurde. Auf diese Weise wurde ein Zyklus des Desodorierens und der Aussetzung an atmosphärische Luft wiederholt durchgeführt. Beim Desodorierungstest wurde die TMA-Konzentration des Gases am Ausläß des Festströmungssystemreaktors (d.h. das durch die katalytische Zusammensetzung desodorierte Gas) unter Verwendung der Gaschromatographie bestimmt. Unter Verwendung der so bestimmten TMA-Konzentration (hier durch: "Co" dargestellt) und ebenfalls unter Verwendung der TMA-Konzentration des Gases am Einlaß des Reaktors (d.h., der anfänglichen TMA-Konzentration; hier durch "Ci" dargestellt) wurde die Desodorierungsrate (Rc) der katalytischen Zusammensetzung durch den folgenden Ausdruck 1 erhalten:
Rc= Ci-co/Ci x 100(%) (1)
Die Figur 2 zeigt die so erhaltenen Desodorierungsraten (Rc) der katalytischen Zusammensetzungen des Beispiels und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit Bezug auf die Desodorierungszeitspanne (Tfg). Jeder der schraffierten Bereiche in Figur 2 deutet die Drei-Stunden-Zeitspanne t für das oben beschriebene atmosphärische Luftaussetzungsverfahren an.
Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, erlangte die katalytische Zusammensetzung ihre Desodorierungswirksamkeit nach jedem atmosphärischen Luftaussetzungsverfahren fast vollständig wieder, obwohl die Desodorierungsrate der katalytischen Zusammensetzung des Beispiels 1 mit der Zeit abnahm. Andererseits erlangten die katalytischen Zusammensetzung der Vergleichsbeispiele 1 und 2, deren Desodorierungsraten ebenfalls mit der Zeit sanken, ihre Desodorierungswirksamkeiten nur zu einem geringen Grad nach jedem Aussetzungsverfahren an atmosphärische Luft wieder; ihre Desodorierungswirksamkeiten sanken mit der Wiederholung des Desodorierungs- und des Aussetzungszyklus an atmosphärische Luft.

Auswertung 2

Nachdem die katalytischen Zusammensetzungen des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 TMA bei den Desodorierungstests der Auswertung 1 adsorbierten, wurde jede katalytische Zusammensetzung mit dem TMA einem Riechstoff-Freisetzungstest wie folgt unterworfen: Zuerst wurde die katalytische Zusammensetzung zusammen mit 15 1 Luft in einem aus nicht adsorptivem Material hergestellten Beutel eingeschlossen. Dies gestattete dem TMA, das vorher durch die katalytische Zusammensetzung adsorbiert wurde, aus dieser in die Luft in den Beutel hinein freigesetzt zu werden. Während der Beutel bei Raumtemperatur gehalten wurde, wurde die TMA-Konzentration des Gases zur Auswertung von Veränderungen der Menge des von der katalytischen Zusammensetzung freigesetzten TMA gemäß der verstrichenen Zeit im Beutel gemessen. Die Figur 3 zeigt die Beziehung zwischen der so gemessenen TMA-Konzentration (Ch) und der verstrichenen Zeit (Th), mit Bezug auf die katalytischen Zusammensetzungen des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, stieg die TMA-Konzentration (Ch) des Gases bei jedem Riechstoff-Freisetzungstest für eine bestimmte Zeitspanne, um ihr Gleichgewichtsniveau zu erreichen, und verblieb danach sogar mit weiter verstreichender Zeit beim Gleichgewichtsniveau. Die katalytischen Zusammensetzungen des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind in der Zeitspanne, die benötigt wird, um dieses Gleichgewichtsniveau der TMA-Konzentration zu erreichen, nicht merklich voneinander verschieden. Jedoch war das Gleichgewichtsniveau, das durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 1 erreicht wurde, weit niedriger, als diejenigen, die durch die katalytischen Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 erreicht wurden, trotz der Tatsache, daß die Menge des vorher durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 1 adsorbierten TMA größer war als diejenige, die durch die katalytischen Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 bei den Desodorierungstests der Auswertung 1 adsorbiert wurden. Dies demonstriert, daß ein bedeutender Teil des vorher durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 1 adsorbierten TMA durch Oxidation in andere Substanzen zerlegt wurde.
Das Gas in dem Beutel mit der katalytischen Zusammensetzung des Beispiels 1 wurde weiter durch Ionenchromatographie untersucht. Als Resultat wurde Ammoniak, welches als Bestandteil des Produktes bekannt ist, das gewöhnlich durch die Dissoziation von TMA erzeugt wird, in der Form von Ammoniakionen festgestellt.
Mit Rückblick auf die Figur 2 erlangen, wie oben beschrieben, die katalytischen Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ihre Desodorierungswirksamkeiten in geringem Maße wieder, nachdem sie atmosphärischer Luft ausgesetzt wurden. Jedoch deutet die Figur 3 an, daß diese Wiedererlangung nicht durch die Zerlegung des adsorbierten TMA hervorgerufen wurde, sondern durch die Freisetzung des TMA in die atmosphärische Luft.

Auswertung 3

Die katalytischen Zusammensetzungen, die in den Beispielen 1, 2 und 3 erhalten wurden, wurden zuerst den Desodorierungstests auf dieselbe Weise wie in der Auswertung 1 unterzogen, so daß sie TMA adsorbierten. Danach wurden sie den Riechstoff-Freisetzungstests auf dieselbe Weise wie in der Auswertung 2 beschrieben unterzogen, zur Auswertung der Unterschiede der katalytischen Aktivität zwischen den katalytischen Zusammensetzungen, die durch die drei verschiedenen Verfahren 1, 2 und 3 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.
Die Resultate der Riechstoff-Freisetzungstests sind in Figur 4 gezeigt. Wie in Figur 4 gezeigt, war das Gleichgewichtsniveau der TMA-Konzentration, die durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 3 erhalten wurde, am niedrigsten, dasjenige, das durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 1 erhalten wurde, am zweitniedrigsten, und dasjenige, das durch die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 2 erhalten wurde, war das dritte. Dies bedeutet, daß die katalytische Aktivität der katalytischen Zusammensetzung des Beispiels 3 höher war, als diejenige der katalytischen Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2. Verglichen jedoch mit den katalytischen Zusammensetzungen des Vergleichsbeispiels 1 (mit Cu- Mn-Co-basierenden Katalysatoren) und des Vergleichsbeispiels 2 (mit Pt als Katalysator) waren die durch die katalytischen Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 erhaltenen Gleichgewichtsniveaus der TMA-Konzentration geringer, d.h., die katalytischen Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 zeigten höhere katalytische Aktivitäten im Vergleich mit denjenigen der Vergleichsbeispiele 1 und 2.
Wie oben beschrieben, werden beim Herstellungsverfahren 3 ein feines Zeolitpulver und ein Eisen(III)-Oxid zuerst auf den Keramikfasern gehalten und das ganze wird kalziniert, wonach Gold darauf gehalten wird. Somit wird das Gold, das als hauptaktiver Bestandteil wirkt, weder mit dem feinen Zeolitpulver, noch mit dem Eisen(III)-Oxid bedeckt, wodurch die Anzahl der aktiven Stellen in der sich ergebenden katalytischen Zusammensetzung steigt. Aufgrund einer solchen großen Anzahl von aktiven Stellen hat die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 3 die höchste katalytische Aktivität. Die katalytische Aktivität der katalytischen Zusammensetzung des Beispiels 2 ist etwas geringer, als diejenige der katalytischen Zusammensetzungen der Beispiele 1 und 3. Jedoch ist das Herstellungsverfahren, das im Beispiel 2 beschrieben worden ist, das einfachste der drei Verfahren der vorliegenden Erfindung, so daß die katalytische Zusammensetzung des Beispiels 2 mit den niedrigsten Produktionskosten hergestellt werden kann. Damit kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein geeignetes Verfahren aus den drei Herstellungsverfahren 1 bis 3 unter Inbetrachtziehung der Herstellungskosten, der benötigten Desodorierungswirksamkeit und ähnlichem ausgewählt werden.

Beispiel 4

Katalytische Zusammensetzungen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme der Verwendung von unterschiedlichen wäßrigen Lösungen, die Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisen(III)-Nitrat in verschiedenen Verhältnissen enthielten. Jede der sich ergebenden katalytischen Zusammensetzungen enthielt Gold und Eisen(III)-Oxid in einem unterschiedlichen Verhältnis.
Diese katalytischen Zusammensetzungen wurden den Desodorierungstests und Riechstoff-Freisetzungstests unter den folgenden Testbedingungen unterzogen.

[Testbedingung 1] (Desodorierungstest)

Zu desodorierendes Gas:
Hergestellt durch die Zugabe atmosphärischer Luft zu einem Stickstoffgas, das 100 ppm TMA enthielt, wodurch das Stickstoffgas auf eine TMA- Konzentration von 50 ppm verdünnt wurde
Raumgeschwindigkeit: 12. 000h
Bestimmung der TMA-Konzentration des desodorierten Gases: durch Gaschromatographie
Testeinrichtung: fester Strömungssystemreaktor
Temperatur: Zimmertemperatur

[Testbedingung 2] (Riechstoff-Freisetzungstest)

Nachdem die Desodorierungstests unter der Testbedingung 1 durchgeführt wurden, wurde jede katalytische Zusammensetzung zusammen mit 10 l Luft in einem Behälter eingeschlossen, der aus einem nicht adsorptivem Material hergestellt war, und wurde bei Raumtemperatur gehalten, so daß das durch die katalytische Zusammensetzung beim vorausgehenden Desodorierungstest adsorbierte TMA daraus freigesetzt wurde. Die TMA-Konzentration des Gases im Behälter wurde durch Gaschromatographie in verschiedenen Zeitintervallen gemessen.
Bei jedem Desodorierungstest (Testbedingung 1) wurde es dem zu desodorierenden Gas gestattet, zwei Stunden lang durch die katalytische Zusammensetzung hindurchzugehen, und die am Auslaß des festen Strömungssystemreaktors ermittelte Menge des TMA im Gas (d.h. die Menge an TMA im Gas, die durch die katalytische Zusammensetzung desodoriert wurde) wurde bestimmt. Unter Verwendung der bestimmten Menge (Gewicht) des TMA (hier durch "mo" dargestellt) und ebenfalls unter Verwendung der Menge (Gewicht) des TMA im anfänglichen Gas (d.h. der Menge an TMA im Gas, die am Einlaß des Reaktors eingespeist wurde; hier durch "Mi" dargestellt) wurde die TMA-Adsorptionsrate (Ra) jeder katalytischen Zusammensetzung durch den folgenden Ausdruck 2 erhalten:
Ra = mi - mo/mi x 100 (%) (2)
Bei jedem Riechstoff-Freisetzungstest (Testbedingung 2) wurde die von jeder katalytischen Zusammensetzung in die Luft in dem Behälter freigesetzte TMA-Menge aus der TMA-Konzentration bestimmt, die auf die oben beschriebene Weise gemessen wurde. Unter Verwendung der so bestimmten Menge des freigesetzten TMA (dargestellt durch "mr") und ebenfalls unter Verwendung der Menge des vorher durch die katalytische Zusammensetzung beim Desodorierungstest adsorbierten TMA (hier dargestellt durch "mc", gegeben durch "mi - mo"), wurde die TMA- Freisetzungsrate (Rr) jeder katalytischen Zusammensetzung durch den folgenden Ausdruck 3 erhalten:
Rr = mr/mi x 100 (%) (3)
Die Figur 5 zeigt die so erhaltenen TMA-Adsorptionsraten (Ra) und TMA- Freisetzungsraten (Rr) der katalytischen Zusammensetzungen, die unterschiedliche Goldmengen enthielten.
Bei diesen Beispielen wurde ebenfalls zu Vergleichszwecken eine katalytische Zusammensetzung hergestellt, die weder Gold noch Eisen(III)-Oxid enthielt, und dem Desodorierungs- und Riechstoff-Freisetzungstest auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, unterzogen. Die Resultate sind in Figur 5 als TMA-Adsorption und Freisetzungsraten bei einem Goldgehalt von "0 g/l" gezeigt.
Die TMA-Adsorptionsrate (Ra) einer katalytischen Zusammensetzung stellt ihre Desodorierungswirksamkeit dar; eine katalytische Zusammensetzung, die eine höhere TMA-Adsorptionsrate (Ra) erreicht eine höhere Leistung beim Desodorieren des TMA enthaltenden Gases. Die TMA-Freisetzungsrate (Rr) einer katalytischen Zusammensetzung ist das Verhältnis der Menge des freigesetzten TMA zu derjenigen des TMA, das vorher durch die katalytische Zusammensetzung adsorbiert wurde, wie aus dem Ausdruck 3 hervorgeht. Mit einer Steigerung der TMA-Menge, die durch Oxidation in andere Substanzen zerlegt wird, sinkt die TMA-Menge, die von der katalytischen Zusammensetzung freigesetzt wird, wodurch die TMA-Freisetzungsrate (Rr) gesenkt wird. Somit hat eine katalytische Zusammensetzung, die eine geringere TMA-Freisetzungsrate (Rr) zeigt, eine höhere katalytische (Oxidations-)Aktivität bei der Zerlegung von adsorbiertem TMA in andere Substanzen.
Wie aus Figur 5 ersichtlich, sinkt die TMA-Adsorptionsrate (Ra) mit einer Steigerung des Goldgehaltes in der katalytischen Zusammensetzung. Die TMA- Freisetzungsrate (Rr) wird am kleinsten, wenn der Goldgehalt ungefähr 0,5 g/l ist. Die katalytische Zusammensetzung, die zu Vergleichszwecken durch die Zugabe weder von Gold noch von Eisen(III)-Oxid hergestellt wurde, hat eine hohe TMA- Adsorptionsrate (Ra), aber die TMA-Freisetzungsrate (Rr) ist 75 % hoch, was bedeutet, daß 75 % des adsorbierten TMA daraus freigesetzt werden, ohne zerlegt zu werden.
Wenn die bevorzugte TMA-Freisetzungsrate (Rr) bei 40 % oder niedriger angesetzt wird, ist der Goldgehalt der katalytischen Zusammensetzung im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l. Wenn der Goldgehalt in diesem bevorzugten Bereich liegt, liegt der Eisengehalt der katalytischen Zusammensetzung im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%.
Bei diesem bevorzugten Niveau der TMA-Freisetzungsrate (Rr) kann die katalytische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung für eine Haushalts-Spültoilette verwendet werden, um bemerkbare Gerüche daraus zu entfernen.

Beispiel 5

Auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 wurde ein keramischer Zeolitträger mit Wabenstruktur aus einer Aufschlämmung hergestellt, die Keramikfasern, ein feines Zeolitpulver, ein anorganisches Bindemittel und ein organisches Bindemittel enthielt. Der keramische Zeolitträger, der so erhalten wurde, wurde dann in einer wäßrigen Lösung aus Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisen(III)-Nitrat eingetaucht, so daß Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisen(III)-Nitrat auf dem keramischen Zeolitträger gehalten wurden. Diese wäßrige Lösung wurde so hergestellt, daß sie Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisen(III)-Nitrat mit einer solchen Konzentration enthielt, daß der Goldgehalt der resultierenden katalytischen Zusammensetzung ungefähr 1 g/l sein würde (Volumen der katalytischen Zusammensetzung) und der Gehalt des Eisen(III)-Oxids in der resultierenden katalytischen Zusammensetzung 1,8 Gew.-% basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung sein würde (bei Umsetzung auf eine Eisengehaltbasis).
Bei diesem Beispiel wurden mehrere keramische Zeolitträger mit darauf gehaltener Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisen(III)-Nitrat auf die oben beschriebene Weise hergestellt, wonach sie bei verschiedenen Temperaturen kalziniert wurden, woraus sich mehrere katalytische Zusammensetzungen ergaben.
Jede der katalytischen Zusammensetzungen, die so erhalten wurden, wurde dem Desodorierungstest und dem Riechstoff-Freisetzungstest auf dieselbe Weise, wie im Beispiel 4 beschrieben, unterzogen. Die Resultate sind in Figur 6 gezeigt.
Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, wird mit einer Abnahme der Kalzinierungstemperatur die TMA-Adsorptionsrate (Ra) höher und die TMA-Freisetzungsrate (Rr) wird geringer. Dies deutet an, daß die resultierende katalytische Zusammensetzung bei einer geringeren Kalzinierungstemperatur eine höhere Leistung bei der Adsorption und Zerlegung des TMA erreicht. Wenn die Kalzinierungstemperatur jedoch 200ºC oder geringer ist, besteht die Möglichkeit, daß Chlorid(in der Chlorchloridchlorwasserstoffsäure) und Nitrat (im Eisen(III)-Nitrat) in der resultierenden katalytischen Zusammensetzung verbleiben. Wenn die Kalzinierungstemperatur 400ºC oder höher ist, neigt die Kristallstruktur des Zeolits vom NaX-Typ dazu, zerbrochen zu werden. Ferner, wie im Beispiel 4 beschrieben, liegt die Kalzinierungstemperatur bevorzugt im Bereich von 200 bis 350ºC, wenn die TMA-Freisetzungsrate (Rr) bei 40 % oder geringer festgesetzt werden soll.
Zusammenfassend haben die katalytischen Zusammensetzungen der oben beschriebenen Beispiele die folgenden Vorteile:
(1) Da die katalytische Zusammensetzung Keramikfasern als Gerüst enthält, ist sie porös und hat demgemäß einen großen spezifischen Oberflächenbereich. Ein feines Zeolitpulver, Gold und ein Eisenoxid, wie Eisen(III)-Oxid, werden nicht nur auf der Oberfläche der katalytischen Flächengebilde, sondern auch in den Zwischenräumen von mehreren 10 µm zwischen den Keramikfasern innerhalb jedes katalytischen Flächengebildes gehalten. Somit hat die katalytische Zusammensetzung einen großen Oberflächenbereich mit katalytischer Aktivität zur Adsorption und Zerlegung von riechenden Substanzen.
(2) Da die Katalysatoren (d.h. Gold und Eisenoxid) in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern mit netzförmiger Struktur vorhanden sind, wird die Haftung der Katalysatoren an den Keramikfasern hoch, und verhindert dadurch das Austropfen der Katalysatoren. Demgemäß kann die katalytische Zusammensetzung, die die sicher auf den Keramikfasern gehaltenen Katalysatoren enthält, erhalten werden, ohne herkömmliche komplizierte Schritte zum Halten der Katalysatoren zu verwenden.
Desweiteren hat die katalytische Zusammensetzung eine hohe mechanische Festigkeit, da sie Keramikfasern als Gerüst umfaßt. Ebenfalls aufgrund der Verwendung der Keramikfasern kann die katalytische Zusammensetzung, im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren, wo Zeolit alleine zu einer Wabenstruktur ausgeformt wird, bei niedrigen Kosten hergestellt werden.
(3) Das feine Zeolitpulver adsorbiert Wasser mit einem großen Dipolmoment stark, so daß es die saure wäßrige Lösung, die Goldchloridchlorwasserstoffsäure und Eisensalz enthält, stark adsorbiert. Als Resultat hiervon werden Gold und Eisenoxid effektiv über die gesamte katalytische Zusammensetzung verteilt, so daß sie in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern sowie auf der Oberfläche der katalytischen Flächengebilde gehalten werden können. Dies eliminiert die Notwendigkeit der herkömmlicherweise komplizierten Schritte des Herstellens einer Lösung, welche eine hohe Genauigkeit bei der pH-Wertkontrolle zum Halten der Katalysatoren benötigt, oder die herkömmlicherweise komplizierten Schritte beim Halten der Katalysatoren, wodurch der gesamte Prozeß der Herstellung der katalytischen Zusammensetzung vereinfacht wird.
(4) Beim zweiten Herstellungsverfahren kann die Ausformung eines Flächengebildes und das Halten der Katalysatoren daraufin einem Schritt durchgeführt werden. Ferner können katalytische Zusammensetzungen von gewünschten Größen und Formen aus derselben vermischten Aufschlämmung hergestellt werden.
(5) Bei dem dritten Herstellungsverfahren werden Zeolit und Eisenoxid zuerst auf den Keramikfasern gehalten und das ganze wird kalziniert, wonach Gold darauf gehalten wird. Dies macht es möglich, Gold auf dem Zeolit und dem Eisenoxid zu halten. Damit wird das als hauptaktiver Bestandteil dienende Gold weder durch das Zeolit noch durch das Eisenoxid abgedeckt, wodurch die katalytische Aktivität der resultierenden katalytischen Zusammensetzung gesteigert wird.

Beispiel 6

Eine Desodorierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren 7 und 8 beschrieben werden. Die Figur 7 zeigt die Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, die in einer Sitztoilette installiert ist. Die Figur 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Hauptteil der Desodorierungseinrichtung zeigt.
Mit Bezug auf die Figur 7 deutet das Bezugszeichen 4 eine Toilettenschüssel, 5 einen Toilettensitz und 6 einen Toilettensitzdeckel an. Die Desodorierungseinrichtung, die durch das Bezugszeichen 7 angedeutet ist, umfaßt eine Leitung 8 mit einem Einlaß 9 und einem Auslaß 10, und ein Gebläse 12, das in der Leitung 8 angeordnet ist, um Luft hineinzusaugen. Die Desodorierungseinrichtung 7 umfaßt ebenfalls eine Desodorierungseinheit 13, die abnehmbar in die Leitung 8 eingesetzt ist. Bei dieser Desodorierungseinrichtung 7 wird Luft in der Toilettenschüssel 4 in die Leitung 8 durch den Einlaß 9 mittels des Gebläses 12 eingesaugt, und es wird ihr gestattet, durch die Desodorierungseinheit 13 hindurchzugehen, um desodoriert zu werden, und dann wird die desodorierte Luft aus der Leitung 8 durch den Auslaß 10 abgelassen.
Der detaillierte Aufbau der Desodorierungseinheit 13 ist in Figur 8 gezeigt. Wie aus der Figur 8 ersichtlich ist, hat die Leitung 8 ein Desodorierungs-Einsetzloch 11, durch welches die Desodorierungseinheit 13 in die Leitung 8 eingesetzt oder aus ihr herausgenommen werden kann. Die Pfeile in Figur 8 zeigen die Richtung der Luft, die durch die Leitung 8 strömt. Die Desodorierungseinheit 13 umfaßt einen ersten Deodorierer 14, einen zweiten Deodorierer 15 und ein Gehäuse 16, in welchem die Deodorierer 14 und 15 enthalten sind. Der erste Deodorierer 14 ist eine katalytische Zusammensetzung, welche einen porösen keramischen Zeolitträger mit Keramikfasern als Gerüst mit darauf gehaltenen Zeolit umfaßt und ebenfalls Gold und Eisen(III)-Oxid als Katalysatoren umfaßt, die hauptsächlich auf dem porösen keramischen Zeolitträger gehalten werden (dieser Typ einer katalytischen Zusammensetzung wird im weiteren als "Zeolit/Au-Fe katalytische Zusammensetzung" bezeichnet). Der zweite Desodorierer 15 ist eine katalytische Zusammensetzung, welche Mangan- und Eisen(III)-Oxid als katalytische Hauptbestandteile umfaßt (dieser Typ der katalytischen Zusammensetzung wird im weiteren als "Mn-Fe katalytische Zusammensetzung" bezeichnet). Beide Desodorierer 14 und 15 sind von einer Wabenstruktur, so daß die durch die Leitung 8 strömende Luft durch die Löcher ihrer Wabenstruktur hindurchgehen kann. Wenn die Desodorierungseinheit 13 in der Leitung 8 eingesetzt ist, wie in Figur 8 gezeigt, ist der erste Desodorierer 14 in der Richtung der Luftströmung stromabwärts vom zweiten Desodorierer 15 angeordnet.
Die ersten und zweiten Desodorierer 14 und 15 sind jeweils mit einem elastischen Band 17a auf ihren Umfangsoberflächen versehen, so daß die zu desodorierende Luft daran gehindert wird, durch den Spalt zwischen dem Gehäuse 16 und jedem Desodorierer 14 oder 15 auszulecken. Das elastische Band 17a wirkt ebenfalls als Puffer zwischen dem Gehäuse 16 und jedem Desodorierer 14 oder 15. Auf die gleiche Weise ist die äußere Wand des Gehäuses 16 mit einem elastischen Band 17b versehen. Wenn die Desodorierungseinheit 13 in der Leitung 8 eingesetzt ist, liegt das elastische Band 17b zwischen der äußeren Wand des Gehäuses 16 und der inneren Wand der Leitung 8, so daß es als Puffer zwischen dem Gehäuse 16 und der Leitung 8 wirkt und verhindert, daß Luft ausdringt.
Das Gehäuse 16 der Desodorierungseinheit 13 hat einen Flansch 18, der mit einer Ausnehmung 19 versehen ist. Der Umfang des Deodorierer-Einsetzloches 11 der Leitung ist mit einem Vorsprung 20 versehen. Wenn die Desodorierungseinrichtung 13 in die Leitung 8 eingesetzt wird, wird der Vorsprung 20 in die Ausnehmung 19 eingepaßt und bildet so einen Passungsabschnitt 21. Diese Konstruktion stellt sicher, daß die Desodorierungseinheit 13 richtig in der Leitung 8 ausgerichtet sein wird, um es dem ersten Desodorierer 14 zu gestatten, in der Richtung der Luftströmung stromabwärts vom zweiten Desodorierer 15 angeordnet zu werden.
Der Betrieb der Desodorierungseinheit der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden.
Wenn ein Benutzer auf dem Toilettensitz 5 sitzt, beginnt das Gebläse 12 sich zu drehen, um die Luft, die riechende Substanzen enthält, von der Toilettenschüssel 4 durch den Einlaß 9 in die Leitung 8 zu saugen, wodurch eine Luftströmung durch die Leitung 8 vom Einlaß 9 zum Auslaß 10 erzeugt wird. In der Leitung 8 strömt die angesaugte riechende Luft in die Desodorierungseinheit 13, um desodoriert zu werden.
Im allgemeinen enthält Luft in einer Toilettenschüssel zwei Typen riechender Verbindungen; Schwefel enthaltende Verbindungen, wie zum Beispiel Schwefelwasserstoff und Merkaptane, und Stickstoff enthaltende Verbindungen, wie zum Beispiel Ammoniak, Amine und Indole. In der Desodorierungseinrichtung wird die Luft, die diese beiden Typen von riechenden Verbindungen enthält, zuerst in Kontakt mit dem zweiten Desodorierer 15 gebracht. Der zweite Desodorierer 15 (Mn-Fe katalytische Zusammensetzung) adsorbiert selektiv die Schwefel enthaltenden Verbindungen in der Luft. Da die Stickstoff enthaltenden Verbindungen nicht durch die katalytische Mn-Fe-Zusammensetzung adsorbiert werden, gehen die Stickstoff enthaltenden Verbindungen in der Luft durch den zweiten Desodorierer 15 hindurch, ohne von diesem adsorbiert zu werden, und kommen demgemäß in Kontakt mit dem ersten Desodorierer 14. Der erste Desodorierer 14 (katalytische Zeolit/Au-Fe-Verbindung) adsorbiert die Stickstoff enthaltenden Verbindungen, die in der Luft verbleiben, weil Zeolit in der katalytischen Zeolit/Au-Fe-Zusammensetzung selektiv Moleküle adsorbiert, die ein großes Dipolmoment haben, und zwar durch die elektrostatische Kraft seiner Kationen. Da der erste Desodorierer 14 Keramikfasern als Gerüst enthält, werden die dort gehaltenen Zeolitteilchen mit Katalysatoren (d.h. Gold und Eisen(III)-Oxid) nicht nur auf der Oberfläche der katalytischen Flächengebilde vorhanden, die den Desodorierer 14 ausbilden, sondern auch in den Zwischenräumen zwischen den Keramikfasern innerhalb der katalytischen Flächengebilde. Somit hat der erste Desodorierer 14 nicht nur auf der Oberfläche seiner katalytischen Flächengebilde eine katalytische Aktivität, sondern auch an der Innenseite eines jeden katalytischen Flächengebildes. Dies ermöglicht die Adsorption einer großen Menge von Stickstoff enthaltenden Verbindungen.
Auf die oben beschriebene Weise können die beiden Typen riechender Verbindungen wirksam durch die beiden Desodorierer 14 und 15 aus der Luft entfernt werden. Die so desodorierte Luft wird dann aus der Leitung durch den Auslaß 10 abgelassen. Da der erste und der zweite Desodorierer 14 und 15 eine Wabenstruktur haben, kann der Druckabfall, welcher durch die Hindurchführung von Luft leicht hervorgerufen wird, verhindert werden.
Die riechenden Verbindungen, die durch die beiden Desodorierer 14 und 15 adsorbiert werden, werden durch die katalytische Aktivität der jeweiligen Desodorierer zu anderen Substanzen zerlegt. Obwohl der Mechanismus der Zerlegung noch nicht geklärt worden ist, können die katalytischen Aktivitäten des ersten Desodorierers 14 (katalytische Zeolit/Au-Fe-Verbindung) und des zweiten Desodorierers 15 (katalytische Mn-Fe-Zusammensetzung) kurz wie folgt erläutert werden: Die Stickstoff enthaltenden Verbindungen, die auf der katalytischen Zeolit/Au-Fe- Zusammensetzung vorhanden sind und/oder von ihr adsorbiert werden, werden durch die Zusammenwirkung zwischen den riechenden Verbindungen und dem Gold und den Eisen(III)-Ionen zerlegt, und ebenfalls durch die Wechselwirkung zwischen den riechenden Verbindungen und aktivem Sauerstoff, der in den porösen keramischen Zeolitträger der katalytischen Zusammensetzung eingebracht wird. Die Schwefel enthaltenden Verbindungen, die durch die katalytische Mn-Fe-Verbindung adsorbiert werden, werden durch die Wechselwirkung zwischen den riechenden Verbindungen und den Mangan- und Eisen(III)-Ionen im Beisein von Sauerstoff bei Normaltemperatur oxidiert. Als Resultat werden die Schwefel enthaltenden Verbindungen allmählich zerlegt, so daß der größte Teil des durch die Zerlegung erhaltenen Produktes von der Oberfläche der katalytischen Mn-Fe-Zusammensetzung freigesetzt wird. Der extrem geringe Anteil des Zerlegungsprodukts verbleibt auf der katalytischen Mn-Fe-Zusammensetzung. Es wird nämlich eine dissoziative Adsorption durchgeführt. Auf diese Weise werden die meisten der riechenden Verbindungen, die durch die beiden verschiedenen katalytischen Zusammensetzungen adsorbiert werden, zerlegt und von deren Oberflächen freigesetzt. Dies veranlaßt die Oberfläche einer jeden katalytischen Verbindung dazu, wieder der riechenden Luft zur Adsorption einer weiteren Menge riechender Verbindungen ausgesetzt zu werden. Somit können die Desodorierer 14 und 15, die in der Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, im Vergleich mit herkömmlichen Desodorierern, wie diejenigen, die aktiven Kohlenstoff verwenden, eine hervorragende Desodorierungsleistung über eine lange Zeit erzielen. Die lange Lebensdauer der Desodorierer eliminiert die Notwendigkeit zum häufigen Austausch der Desodorierer. Wegen der hervorragenden Desodorierungsleistung kann das Volumen des Desodorierers, der für die Desodorierungseinrichtung benötigt wird, reduziert werden. Ferner benötigt die Desodorierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, nicht wie herkömmliche Desodorierungseinrichtungen, keine zusätzlichen Geräte, wie einen Ozonerzeuger oder einen Katalysatorheizer. Somit kann die Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung in ihren Abmessungen klein gemacht werden und mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
Die oben beschriebene Zerlegung riechender Verbindungen, die durch die Desodorierer adsorbiert werden, schreitet bei einer relativ geringen Reaktionsrate fort. Die Desodorierer adsorbieren zuerst die riechenden Verbindungen in einer kurzen Zeitspanne und zerlegen sie dann allmählich in geruchlose Substanzen. Für den Zerlegungsprozeß muß der Desodorierer für eine vorbestimmte Zeitspanne atmosphärischer Luft ausgesetzt werden, die keine riechenden Verbindungen enthält. Deshalb ist die Desodorierungseinrichtung eher für diskontinuierlichen Betrieb geeignet als für kontinuierlichen Betrieb, und ebenfalls für die Desodorierung von Luft, die riechende Substanzen mit einer relativ geringen Konzentration enthält. Somit kann die Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Desodorierungsleistung erzielen, wenn sie in einer Haushaltsspültoilette verwendet wird. Zum Beispiel angenommen, daß die mittlere Personenanzahl in einer Familie vier weibliche Personen umfaßt, und daß jede Person für zehn Minuten zur Fäkalienabgabe auf dem Toilettensitz sitzt und jede weibliche Person zur Urinabgabe für zwei Minuten auf dem Toilettensitz sitzt, arbeitet die Desodorierungseinrichtung insgesamt ungetähr eine Stunde am Tag. Dies bedeutet, daß die Desodorierer der Desodorierungseinrichtung ungefähr 23 h pro Tag der atmosphärischen Luft ausgesetzt werden kann, was genügend lange für die Zerlegung der adsorbierten riechenden Substanzen ist.
Im allgemeinen vergiftet Schwefel (S) in Schwefel enthaltenden Verbindungen Katalysatoren wie zum Beispiel Gold oder ein Eisenoxid. Bei der Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist der zweite Desodorierer 15 zum Adsorbieren von Schwefel enthaltenden Verbindungen stromaufwärts von dem ersten Desodorierer 14 mit Gold und Eisen(III)-Oxid als Katalysatoren angeordnet. Bei dieser Anordnung können die Schwefel enthaltenden Verbindungen in der riechenden Luft durch den zweiten Desodorierer 15 adsorbiert werden, bevor die Luft den ersten Desodorierer 14 erreicht. Dies reduziert die Möglichkeit, daß Schwefel die Katalysatoren (Gold und Eisen(III)-Oxid), die im ersten Desodorierer 14 enthalten sind, vergiftet, stark. Ferner ist bei der Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, wie in Figur 8 gezeigt, der Flansch 18 der Desodorierungseinheit 13 mit der Aussparung 19 versehen, in welche der Vorsprung 20 des Desodorierungs-Einsetzloches 11 eingepaßt wird, wodurch jedwede unrichtige Einsetzung der Desodorierungseinheit 13 verhindert wird. Dies stellt die oben genannte richtige positionsmäßige Anordnung der ersten und zweiten Desodorierer 14 und 15 sicher.
Bei diesem Beispiel umfaßt die Desodorierungseinheit 13 zwei Desodorierer 14 und 15, jeweils zum Adsorbieren Stickstoff enthaltender Verbindungen und Schwefel enthaltender Verbindungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die beiden Desodorierer in ihrem Volumen gemäß dem Verhältnis der Stickstoff enthaltenden Verbindungen zu Schwefel enthaltenden Verbindungen, in der Luft, die desodoriert werden sollen, im Volumen verschieden voneinander gemacht werden. Die Verwendung von zwei Desodorierern ist jedoch nicht unbedingt für eine Desodorierungseinrichtung der vorliegenden Erfindung notwendig. Wenn die zu desodorierende Luft hauptsächlich eine der beiden Typen von riechenden Verbindungen enthält, kann eine Desodorierungseinheit in der Desodorierungseinrichtung verwendet werden, die nur einen der beiden Desodorierer enthält.
Verschiedene andere Modifikationen werden Fachleuten offensichtlich sein und können von diesen ohne weiteres hergestellt werden, ohne den Bereich dieser Erfindung zu verlassen, wie sie in den Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

1. Katalytische Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase mit: keramischen Fasern; einem anorganischen Bindemittel;

auf der Oberfläche und in den Zwischenräumen zwischen den keramischen Fasern gehaltenem Zeolit; und

Gold und einem Eisenoxid, die beide hauptsächlich auf dem Zeolit gehalten werden, wobei die katalytische Zusammensetzung so ausgebildet ist, daß sie es einem Gas gestattet, durch sie hindurchzuströmen.

2. Katalytische Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der die keramischen Fasern, das Zeolit, das Gold and das Eisenoxid ein Flächengebilde ausbilden, wobei das Flächengebilde in der Form einer Flächengebilde-Einheit mit ventilierter Struktur mit mehreren Ventilationslöchern ist.

3. Katalytische Zusammensetzung nach Anspruch 2, bei der die ventilierte Struktur eine Wabenstruktur ist.

4. Katalytische Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei der der Goldanteil im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l (Volumen der katalytischen Zusammensetzung) ist, und der Eisengehalt im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung, ist.

5. Katalytische Zusammensetzung nach Anspruch 1, welche dadurch erhalten wird, daß sie bei einer Temperatur von 200 bis 350ºC kalziniert wird.

6. Verfahren zur Herstellung einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase mit den Schritten:

Herstellung eines Träger-Flächengebildes aus einer Aufschlämmung unter Verwendung eines Papierherstellungsverfahrens, wobei die Aufschlämmung hauptsächlich keramische Fasern, ein anorganisches Bindemittel und ein feines Zeolitpulver enthält;

Ausformen des Träger-Flächengebildes zu einer Träger-Flächengebildeeinheit mit einer ventilierten Struktur mit mehreren Ventilationslöchern, und Kalzinieren und Trocknen der Träger-Flächengebildeeinheit, wodurch ein Träger erhalten wird; dadurch gekennzeichnet,

daß Gold und Eisenoxid während des Herstellungsprozesses auf dem Träger-Flächengebilde gehalten werden, und zwar entweder durch das Einbringen einer wasserlöslichen Goldverbindung und/oder einer wasserlöslichen Eisenverbindung in die Aufschlämmung oder durch das Eintauchen des Träger-Flächengebildes in eine Lösung, die eine oder beide wasserlöslichen Verbindungen enthält, oder durch eine Kombination beider Verfahren.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung zusätzlich das Gold und Eisenoxid enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung zusätzlich Eisenoxid enthält, und daß das Gold auf dem Träger-Flächengebilde gehalten wird durch

Eintauchen des Träger-Flächengebildes in eine wässrige Lösung, die eine wasserlösliche Goldverbindung enthält, und

daraufhin das Trocknen und Kalzinieren des so behandelten Träger-Flächengebildes.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gold und Eisenoxid auf dem Träger-Gebilde gehalten werden durch

Eintauchen des Träger-Flächengebildes, das nach dem Kalzinieren erhalten wurde, in eine wässrige Lösung einer wasserlöslichen Goldverbindung und einer wasserlöslichen Eisenverbindung und daraufhin

das Trocknen und Kalzinieren des so behandelten Träger-Flächengebildes.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, bei dem der Goldgehalt der katalytischen Zusammensetzung im Bereich von 0,2 bis 0,9 g/l (Volumen der katalischen Zusammensetzung) und der Eisengehalt der katalytischen Zusammensetzung im Bereich von 0,3 bis 1,5 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der katalytischen Zusammensetzung, liegen.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, bei dem das Kalzinieren des Trägers mit der darauf gehaltenen wasserlöslichen Goldverbindung und dem wasserlöslichen Eisensalz bei einer Temperatur von 200 bis 350ºC durchgeführt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, bei dem die ventilierte Struktur eine Wabenstruktur ist.

13. Desodorierungseinrichtung mit:

einer Leitung mit einem Einlaß und einem Auslaß;

einem innerhalb oder außerhalb der Leitung angeordneten Gebläse; und einer katalytischen Zusammensetzung zum Desodorieren (stark) riechender Gase in der Leitung,

wobei Luft mittels des Gebläses in die Leitung eingesaugt wird, wodurch eine Luftströmung durch die Leitung vom Einlaß zum Auslaß erzeugt wird, und die katalytische Zusammensetzung eine erste katalytische Zusammensetzung und eine zweite katalytische Zusammensetzung aufweist,

wobei die erste katalytische Zusammensetzung umfaßt:

keramische Fasern; ein anorganisches Bindemittel; auf der Oberfläche von und in den Zwischenräumen zwischen den keramischen Fasern gehaltenes Zeolit; und

Gold und Eisenoxid, die beide hauptsächlich auf dem Zeolit gehalten werden, wobei die erste katalytische Zusammensetzung so ausgebildet ist, daß sie es einem Gas gestattet, durch sie hindurchzuströmen, und

die zweite katalytische Zusammensetzung Mangan und Eisenoxid als Hauptbestandteile enthält.

14. Desodorierungseinrichtung nach Anspruch 13, bei der die erste katalytische Zusammensetzung in der Richtung der Luftströmung stromabwärts von der zweiten katalytischen Zusammensetzung angeordnet ist.