JP2000325790A - Sulfide oxidizing catalyst and sulfide concentration measuring device using this catalyst - Google Patents

Sulfide oxidizing catalyst and sulfide concentration measuring device using this catalyst

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JP2000325790A JP11141330A JP14133099A JP2000325790A JP 2000325790 A JP2000325790 A JP 2000325790A JP 11141330 A JP11141330 A JP 11141330A JP 14133099 A JP14133099 A JP 14133099A JP 2000325790 A JP2000325790 A JP 2000325790A
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亨 庄司
Misa Watanabe
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Shigeaki Suganuma
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Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sequence of technical procedures for simply and correctly measuring the concentration of a sulfide content of gas and a catalyst to be used for such procedures and also a sulfide concentration measuring device which is of a small size and shows superb response characteristics using the procedures. SOLUTION: This sulfide oxidizing catalyst 1 comprises a metal honeycomb carrier and a catalytic layer consisting of one or more than one kind of fine particles of a precious metal oxide as a catalyst and a wash coat with a capability of oxidizing a sulfide contained in gas to be measured including a specified amount of oxygen and at the same time. making the partial pressure ratio of SO2/SO3 contained in the oxidized gas to be measured an equilibrium value corresponding to the partial pressure of the included oxygen and consequently, stabilizing the reference partial pressure of the SO2 or SO3. In addition, the sulfide concentration measuring device is constituted of the sulfide oxidizing catalyst 1 and a measuring means (a sensor element) 10 which is provided in the downstream of the catalyst 1 and capable of detecting the SO2 or SO3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガス中の硫化物濃度
を測定する際に用いられる硫化物酸化触媒及びこの触媒
を用いた硫化物濃度測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sulfide oxidation catalyst used for measuring a sulfide concentration in a gas and a sulfide concentration measuring device using the catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油、石炭、天然ガス等の化石燃料中に
は、微量ながら硫黄、硫化水素、メルカプタン等の硫化
物が含有されているが、これら硫化物についての有害性
については良く知られているところである。また、煙道
ガスや排気ガスといった化石燃料の燃焼ガス中には、上
記した硫化物が酸化することにより、亜硫酸ガス(SO
)やその酸化物である無水硫酸(SO)といった硫
黄酸化物(SO)が含まれている。そして、これら燃
焼ガス中のSOの動植物に対する影響が深刻化してお
り、その排出濃度規制についての議論が、近年活発とな
っている。
2. Description of the Related Art Petroleum, coal, natural gas, and other fossil fuels
Is a small amount of sulfur, hydrogen sulfide, mercaptan, etc.
Hazardous to these sulfides
Is well known. Also flue
In combustion gas of fossil fuel such as gas and exhaust gas,
Oxidation of the sulfide indicated causes sulfurous acid gas (SO
2) And its oxide sulfuric anhydride (SO3)
Yellow oxide (SOx)It is included. And these fuels
SO in burning gasxThe impact on animals and plants has become severe
In recent years, discussions on emission concentration regulations have become active.
ing.

【0003】ここで、硫化物による公害防止の為には、
化石燃料又はこの燃焼ガス中の硫化物濃度の測定技術は
重要である。しかしながら、ガス中の硫化物濃度の測定
技術については、必ずしも確立されているとはいえず、
簡易に行うことができかつ正確な値を得ることのできる
ものは少ない。例えば、従来のガス中SO濃度の測定
法としては種々あるが、SOとSOとを分離定量し
てから各々の濃度をガス検知管を用いて測定するもの、
及び赤外吸収分析によるもの等があるが、前者において
はSO−SO分離定量が困難であるためガス中のS
の総量を測定し難く、また、後者についてもSO
しか測定できないといった問題がある。
Here, in order to prevent pollution by sulfide,
Techniques for measuring the sulfide concentration in fossil fuels or their combustion gases are important. However, the technology for measuring the sulfide concentration in gas is not always established,
There are few things that can be performed easily and that can obtain accurate values. For example, although As the measurement method in the conventional gas SO x concentration are various, as measured using a gas detector tube Each concentration after separation and determination of the SO 2 and SO 3,
And infrared absorption analysis. In the former, however, it is difficult to separate and quantify SO 2 —SO 3,
O x total difficult to measure, and also, the latter also SO 2
There is a problem that only measurements can be made.

【0004】また、従来のガス中硫化物濃度の測定装置
としては、大型で構造が複雑なものが多いが、硫化物の
環境に与える影響を適正に調査するためには、煙突や自
動車の排気系等の排出元に直接取り付け可能でリアルタ
イムで硫化物濃度の測定ができる装置の開発が望まれて
いる。
Many conventional sulfide concentration measuring devices in gas are large and have a complicated structure. However, in order to properly investigate the influence of sulfide on the environment, it is necessary to use a chimney or a vehicle exhaust. It is desired to develop a device that can be directly attached to a discharge source of a system or the like and that can measure a sulfide concentration in real time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
背景の下なされたものであり、ガス中の硫化物濃度を簡
易にかつ正確に行う一連の手法とそれに用いられる触媒
体、及び、その手法を応用し、小型でかつ応答特性に優
れた硫化物濃度測定装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under such a background, and a series of techniques for simply and accurately determining the sulfide concentration in a gas, and a catalyst used therein, An object of the present invention is to provide a compact sulfide concentration measuring device having excellent response characteristics by applying the technique.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の中で、まずガス中の硫化物濃度を正確かつ簡易に測定
する手法として、測定対象とするガスに酸素を混入しガ
ス中の硫化物をSO及びSOに酸化させ、更に両者
の分圧比を注入する酸素分圧に応じた理論平衡値に近似
するものとし、SO又はSOのいずれか一方の濃度
を測定することを想到した。この手法によれば、酸化後
の平衡状態にあるSO又はSOいずれか一方を測定
することで、平衡値から全体のSO濃度を正確に測定
でき、測定ガス中の硫化物濃度を算定することができ
る。
Means for Solving the Problems Among the above-mentioned problems, the present inventors first attempted to accurately and simply measure the concentration of sulfide in a gas by mixing oxygen into the gas to be measured and measuring the sulfide concentration in the gas. Is oxidized to SO 2 and SO 3 , and the partial pressure ratio between the two is assumed to approximate a theoretical equilibrium value corresponding to the oxygen partial pressure to be injected, and the concentration of either SO 2 or SO 3 is measured. I came up with that. According to this method, by measuring either SO 2 or SO 3 in an equilibrium state after oxidation, the total SO x concentration can be accurately measured from the equilibrium value, and the sulfide concentration in the measurement gas is calculated. can do.

【0007】しかし、測定ガス中に単に酸素を混入して
も、ガス中の硫化物を確実に酸化させ、更にこれを平衡
状態とすることは困難である。そこで、本発明者らは、
硫化物の酸化及び上記平衡状態を速やかに確実に生じさ
せるためには、触媒の存在が不可欠であるとの考察に達
した。そして、それと同時に触媒被毒という問題に直面
した。即ち、硫化物酸化触媒においては、硫化物の酸化
により発生するSOが触媒上の活性サイトに容易に吸
着し、当該活性サイトで吸脱着を繰り返すこととなり、
その結果、当該活性サイトが見かけ上閉塞し、活性サイ
トの酸化機能を失うという問題があることを見出したの
である。そして、このようなSOの吸脱着平衡の影響
を受ける活性サイトの数(全活性サイトに対する割合)
は、酸化後のガス中のSO−SO平衡値により定ま
るが、その数が増加し全ての活性サイトが閉塞した場
合、触媒体全体の機能低下が生じてしまうのである。
However, it is difficult to reliably oxidize the sulfide in the gas and to bring it into an equilibrium state even if oxygen is simply mixed into the measurement gas. Thus, the present inventors
It has been concluded that the presence of a catalyst is indispensable in order to promptly and reliably generate sulfide oxidation and the above-mentioned equilibrium state. At the same time, they faced the problem of catalyst poisoning. That is, in the sulfide oxidation catalyst, SO 2 generated by oxidation of the sulfide easily adsorbs to the active site on the catalyst, and repeats adsorption and desorption at the active site.
As a result, they found that there was a problem that the active site was apparently blocked, and the active site lost its oxidizing function. The number of active sites affected by the adsorption / desorption equilibrium of SO 2 (ratio to all active sites)
Is determined by the equilibrium value of SO 2 —SO 3 in the oxidized gas. If the number increases and all the active sites are closed, the function of the entire catalyst body is reduced.

【0008】このような過程から本発明者らは、上記手
法により硫化物濃度の測定を速やかに行うためには、酸
化活性に優れつつも触媒被毒を生じることない硫化物酸
化触媒体の開発が必要であるとの見解に至った。そし
て、更なる研究の結果、請求項1及び請求項2に係る発
明を完成するに至った。
From the above process, the present inventors have developed a sulfide oxidation catalyst which has excellent oxidation activity and does not cause catalyst poisoning in order to quickly measure the sulfide concentration by the above-mentioned method. Came to the view that it was necessary. Further, as a result of further research, the invention according to claims 1 and 2 has been completed.

【0009】本願請求項1に係る発明は、所定量の酸素
が混入された測定ガス中の硫化物を酸化させると共に、
酸化された測定ガス中のSO/SO分圧比を混入さ
れた酸素分圧に対応する平衡値にすることで、基準とす
るSO又はSOの分圧を安定させるために用いられ
る硫化物酸化触媒体であって、メタルハニカム担体と、
触媒としての1又は2種以上の貴金属酸化物微粒子及び
ウォッシュコートとから構成される触媒層と、からなる
硫化物酸化触媒体である。そして、請求項2に係る発明
は、触媒層はウオッシュコートを含まず1又は2種以上
の貴金属酸化物微粒子のみから構成される請求項1に記
載の硫化物酸化触媒体である。
The invention according to claim 1 of the present application oxidizes sulfide in a measurement gas mixed with a predetermined amount of oxygen,
By setting the SO 2 / SO 3 partial pressure ratio in the oxidized measurement gas to an equilibrium value corresponding to the mixed oxygen partial pressure, sulfide used to stabilize the reference SO 2 or SO 3 partial pressure is used. A catalyst for oxidation of a substance, a metal honeycomb carrier,
And a catalyst layer composed of one or more noble metal oxide fine particles as a catalyst and a wash coat. The invention according to claim 2 is the sulfide oxidation catalyst according to claim 1, wherein the catalyst layer does not include a washcoat and is composed of only one or two or more kinds of noble metal oxide fine particles.

【0010】本発明の硫化物酸化触媒体は、担体として
メタルハニカムを用い、この担体上に触媒作用を有する
貴金属酸化物微粒子を分散させる、いわゆる担持型の触
媒体であることを特徴とする。この担持型の触媒が触媒
被毒の影響を受けない理由については、触媒として作用
する貴金属酸化物を微粒子として担体上に分散、付着さ
せることで活性物質表面積が著しく増加するためである
と考えられる。即ち、上述したようにSOの吸脱着平
衡が生じる活性サイトの数は、酸化後の測定ガスのSO
−SO平衡値に応じて一定であるので、本発明のよ
うに活性物質表面積(活性サイト数)を著しく多くする
ことにより、一部の活性サイトではSO の吸脱着が生
じるものの、活性サイトの全てがSOの影響を受ける
ことはないため、触媒体全体としては酸化活性が維持で
きるとの考えによるものである。
The sulfide oxidation catalyst of the present invention is used as a carrier.
Using metal honeycomb, has a catalytic action on this carrier
A so-called carrier-type touch that disperses noble metal oxide fine particles
It is a medium. This supported catalyst is the catalyst
Act as a catalyst for reasons not affected by poisoning
Precious metal oxides are dispersed and adhered on the carrier as fine particles.
The surface area of the active substance increases significantly
it is conceivable that. That is, as described above,2Absorption and desorption
The number of active sites where equilibrium occurs is determined by the SOx of the measured gas after oxidation.
2-SO3Since it is constant according to the equilibrium value,
Significantly increase the active material surface area (the number of active sites)
Therefore, some active sites have SO 2The adsorption and desorption of raw
All active sites are SO2Affected by
Therefore, the oxidation activity of the catalyst body as a whole can be maintained.
It is due to the idea that it will come.

【0011】そして、請求項1に係る硫化物酸化触媒体
では、担体上の触媒層を貴金属酸化物微粒子とウォッシ
ュコートとから構成している。これは、ウオッシュコー
トを用いることで、触媒粒子の担持量及び分散度を高め
ることで活性物質表面積を最大限に増加させるものであ
る。この請求項1記載の触媒体によれば、SOの吸着
から逃れる活性サイトの数を増加させ耐久性に優れた硫
化物酸化触媒体とすることができる。このウオッシュコ
ートの種類については、酸化アルミニウム、酸化ジルコ
ニウム、珪素−酸化ジルコニウム等の一般的なウオッシ
ュコートを使用することができる。
[0011] In the sulfide oxidation catalyst according to the first aspect, the catalyst layer on the carrier is composed of noble metal oxide fine particles and a wash coat. This is to maximize the surface area of the active substance by increasing the amount of catalyst particles and the degree of dispersion by using a washcoat. According to the catalyst of this first aspect, it is possible to sulfide oxidation catalyst having excellent several durability increase of active sites which escape adsorption SO 2. As for the type of the wash coat, a general wash coat such as aluminum oxide, zirconium oxide, or silicon-zirconium oxide can be used.

【0012】一方、請求項2に記載の硫化物酸化触媒体
は、触媒層についてウオッシュコートを用いず貴金属酸
化物微粒子のみから構成させたものである。この請求項
2に記載の硫化物酸化触媒体は、SO−SO平衡反
応の促進、換言すれば、触媒体のレスポンスを考慮した
ものである。即ち、請求項1記載の発明では、ウオッシ
ュコートを用いることで触媒体の活性表面積が増大し耐
久性が高めるられるものの、ウォッシュコートの素地に
SOが吸着することにより、SO−SO平衡に達
するまでの反応速度を遅延させることがある。そこで、
請求項2記載のようにSO−SO平衡反応に影響を
与え得るウオッシュコートを除外することでレスポンス
に優れた触媒体とするものである。この請求項2に記載
の硫化物酸化触媒体は、レスポンスを優先するものであ
るが、硫化物酸化特性及び耐触媒被毒性についても維持
されていることから全体的なバランスが良好な触媒体と
いうことができる。
On the other hand, in the sulfide oxidation catalyst according to the second aspect, the catalyst layer is made of only noble metal oxide fine particles without using a washcoat. Sulfide oxidation catalyst body according to the second aspect, promotion of SO 2 -SO 3 equilibrium reaction, in other words, it takes into account the response of the catalyst. That is, in the first aspect of the present invention, although the active surface area of the catalyst body is increased to the durability increased by using a washcoat, by SO 2 is adsorbed on the base material of the washcoat, SO 2 -SO 3 equilibrium May slow the reaction rate until reaching. Therefore,
It is an excellent catalyst in response by excluding washcoat may affect SO 2 -SO 3 equilibrium reaction as claimed in claim 2, wherein. The sulfide oxidation catalyst according to claim 2 gives priority to the response, but has a good overall balance because the sulfide oxidation characteristics and the catalyst poisoning resistance are maintained. be able to.

【0013】以上の様に、本発明の2つの硫化物酸化触
媒体は、メタルハニカム担体に貴金属酸化物微粒子を分
散、担持させることで耐触媒被毒性を向上させている点
で共通するが、ウオッシュコート使用の有無によりレス
ポンス特性に差異を持たせている。これらの触媒体につ
いては、測定ガスの特質、使用目的に応じて適宜使い分
ければ良い。例えば、測定ガス中の硫化物濃度が激しく
変動する場合、レスポンスに優れた請求項2に記載の触
媒体を用いることで対応できる。
As described above, the two sulfide oxidation catalysts according to the present invention are common in that the catalyst poisoning resistance is improved by dispersing and supporting noble metal oxide fine particles on a metal honeycomb carrier. Response characteristics differ depending on whether a washcoat is used or not. These catalysts may be properly used depending on the characteristics of the measurement gas and the purpose of use. For example, when the sulfide concentration in the measurement gas fluctuates drastically, it can be dealt with by using the catalyst according to claim 2 which has excellent response.

【0014】また、本発明では、担持させる触媒成分を
貴金属酸化物微粒子としているが、これは、貴金属が卑
金属に比して高い触媒活性を有するといううこと、及
び、貴金属の純金属は硫黄と吸着しやすく安定な硫化物
を形成しやすいことから、触媒活性と耐硫化特性の双方
を考慮して貴金属酸化物を適用するのが適当であるとの
考えによるものである。ここで、請求項1及び請求項2
において、「1種の貴金属酸化物」とは、1種類の貴金
属酸化物が担体上に分散されているものをいい、「2種
の貴金属酸化物」とは、2種以上の貴金属酸化物が別々
に分散されている場合のみならず、2種類の貴金属酸化
物が複合状態で1つの物質として分散されている状態を
も含むものである。
In the present invention, the catalyst component to be supported is precious metal oxide particles. This is based on the idea that it is appropriate to apply a noble metal oxide in consideration of both the catalytic activity and the anti-sulfuration property because it is easy to adsorb and easily form a stable sulfide. Here, claim 1 and claim 2
In the above, “one kind of noble metal oxide” refers to one in which one kind of noble metal oxide is dispersed on a carrier, and “two kinds of noble metal oxides” means that two or more kinds of noble metal oxides This includes not only the case where they are separately dispersed but also the case where two kinds of noble metal oxides are dispersed as one substance in a composite state.

【0015】そして、担持させる貴金属酸化物として
は、請求項2に記載のようにパラジウム酸化物(Pd
O)、ロジウム酸化物(Rh)、ルテニウム酸化
物(RuO)、イリジウム酸化物(IrO)が好ま
しい。これらの貴金属酸化物を最適とする理由について
は、必ずしも明らかではないが、本発明者らの考察によ
れば、これらの貴金属はSOに対する吸着強度が特に
弱いためであると考えられる。尚、既に述べた様に、本
発明においては、以上の貴金属酸化物を1種類担持させ
たもののみならず、2種類の貴金属酸化物の複合酸化物
が担持されたものについても有効であり、例えば、Rh
・PdOといった複合酸化物を担持させた触媒体
は特に効果を奏するものと考えられる。
The noble metal oxide to be supported is palladium oxide (Pd
O), rhodium oxide (Rh 2 O 3 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), and iridium oxide (IrO 2 ) are preferable. The reason for optimizing these noble metal oxides is not necessarily clear, but according to the present inventors' consideration, it is considered that these noble metals have a particularly low adsorption strength to SO 2 . In addition, as described above, in the present invention, not only one in which the above-described noble metal oxide is supported, but also one in which a composite oxide of two types of noble metal oxides is supported, For example, Rh
It is considered that a catalyst supporting a composite oxide such as 2 O 3 .PdO is particularly effective.

【0016】以上の請求項1〜請求項3記載の硫化物酸
化触媒体によれば、測定ガス中の硫化物を速やかに酸化
させ、SO/SO分圧比を酸素分圧に対応する平衡
値にして、基準とするSO又はSOの分圧を安定さ
せることができる。そして、この触媒体の利用により硫
化物濃度測定装置を製造することができる。即ち、請求
項4記載の発明は、請求項1〜請求項3に記載の硫化物
酸化触媒体と、該硫化物酸化触媒体の下流側に設けら
れ、SO又はSOを検出可能な測定手段とからなる
硫化物濃度測定装置とするものである。
According to sulfide oxidation catalyst body more of claims 1 to 3, wherein, to rapidly oxidize the sulfides measurement gas, the corresponding SO 2 / SO 3 min pressure ratio of oxygen partial pressure equilibrium By setting the value, the reference partial pressure of SO 2 or SO 3 can be stabilized. Then, a sulfide concentration measuring device can be manufactured by using the catalyst. That is, a fourth aspect of the present invention provides a sulfide oxidation catalyst according to any one of the first to third aspects, and a measurement provided downstream of the sulfide oxidation catalyst and capable of detecting SO 2 or SO 3. And a sulfide concentration measuring device.

【0017】ここで、請求項4にいう「SO又はSO
を検出可能な測定手段」として適用できるものとして
は、従来技術として既に述べた、ガス検知管や赤外吸収
分析器等等の硫化物濃度測定手段がある。つまり、本発
明に係る触媒体は従来の測定手段に対しても有効に機能
するものであるから、これら機器のガス導入部に設置す
ることで、SO又はSOを測定し、その値を下にS
とSOとの総量を求め測定ガス中に含まれていた
硫化物の濃度を推算することができる。
Here, "SO 2 or SO 2 "
Applicable examples of "measurement means capable of detecting 3 " include sulfide concentration measurement means such as a gas detection tube and an infrared absorption analyzer, which have already been described as a conventional technique. In other words, since the catalyst body according to the present invention effectively functions also with respect to the conventional measurement means, by installing it in the gas introduction part of these devices, SO 2 or SO 3 is measured, and the value is measured. S below
The total amount of O 2 and SO 3 is obtained, and the concentration of sulfide contained in the measurement gas can be estimated.

【0018】しかし、この測定手段として特に好ましい
ものとしては、請求項5に記載の、測定手段は、酸素イ
オン導電性セラミックからなる基板と、該基板の一面側
に形成され、白金等の貴金属からなる標準電極と、基板
の他面側に形成され、硫酸塩を含む結晶性無機塩からな
る副電極と、該副電極の表面に形成され、SOと反応
することにより該副電極を構成する硫酸塩と同一の物質
に変化する金属からなる金属電極とからなるセンサ素子
である。
[0018] However, as a particularly preferable measuring means, the measuring means according to claim 5 includes a substrate made of an oxygen ion conductive ceramic and a noble metal such as platinum formed on one surface side of the substrate. A standard electrode, a sub-electrode formed on the other side of the substrate and made of a crystalline inorganic salt containing a sulfate, and a sub-electrode formed on the surface of the sub-electrode and reacting with SO 3 to constitute the sub-electrode. A sensor element comprising a sulfate and a metal electrode made of a metal that changes to the same substance.

【0019】このセンサ素子はその構成によりSO
対して感能性を有し、平衡状態にある測定ガス中のSO
と金属電極との反応により金属電極中の金属が副電極
中の硫酸塩と同一の物質に変化する反応と、SOと副
電極中の硫酸塩との間に生じる反応とが平衡状態にある
際に標準電極−金属電極間で生じる起電力によりSO
濃度を測定しようとするものである。
This sensor element has an SO3To
SO in the measurement gas which is sensitive to
3The metal in the metal electrode becomes the secondary electrode due to the reaction between
Reaction to the same substance as the sulfate in3And vice
The reaction with the sulfate in the electrode is in equilibrium
In this case, the electromotive force generated between the standard electrode and the metal electrode 3
It is intended to measure the concentration.

【0020】そして、本発明のセンサ素子における金属
電極及び副電極の材質については、請求項6記載のよう
に、金属電極は銀を含む金属とし、副電極を構成する硫
酸塩としては硫酸銀を含む硫酸塩として構成するのが好
ましい。このような材質を適用することで、上記した金
属電極における反応と副電極における反応との平衡状態
を容易に実現させることができるからである。ここで、
この請求項6記載のセンサ素子の作動原理、及び、測定
ガス中のSO濃度を算定する方法をより詳細に述べる
ならば、以下のようになる。
The material of the metal electrode and the sub-electrode in the sensor element of the present invention is, as described in claim 6, the metal electrode is a metal containing silver, and the sulfate constituting the sub-electrode is silver sulfate. It is preferable to configure as a sulfate containing. By using such a material, an equilibrium state between the reaction at the metal electrode and the reaction at the sub-electrode can be easily realized. here,
The operation principle of the sensor element according to the sixth aspect and the method of calculating the SO 3 concentration in the measurement gas will be described in more detail as follows.

【0021】金属電極中の銀相においては、以下の反応
が起こる。
The following reaction occurs in the silver phase in the metal electrode.

【化1】 一方、副電極中の硫酸銀相では、平衡状態となったSO
/SOガスのうちSOが反応して以下のような反
応が生じる。
Embedded image On the other hand, in the silver sulfate phase in the sub-electrode, SO
2 / SO 3 and the reaction SO 3 of gas, such as the following reactions occur.

【化2】 更に、標準電極においては以下の反応が生じる。Embedded image Further, the following reaction occurs in the standard electrode.

【化3】 そして、センサ素子全体としては下記の反応が生じる。Embedded image Then, the following reaction occurs in the entire sensor element.

【化4】 Embedded image

【0022】以上の反応により、金属電極と標準電極と
の間には、電位差が生じることになり、この電位差に基
づく起電力を測定することでSOの分圧を求めること
ができる。具体的には、下記のいわゆるネルンストの式
によりSO分圧を求めることができる。
The above reaction causes a potential difference between the metal electrode and the standard electrode. By measuring the electromotive force based on this potential difference, the partial pressure of SO 3 can be obtained. Specifically, the SO 3 partial pressure can be determined by the following so-called Nernst equation.

【数1】E=E−RT・ln(PSO3)/2F (ここで、Eは金属電極と白金電極との間の電位差であ
り、Eは標準起電力であり、Tは温度(絶対温度)を
SO3はSO分圧を示す。また、Rは気体定数、F
はファラデー定数である。)
E = E 0 −RT · ln (P SO3 ) / 2F (where E is a potential difference between a metal electrode and a platinum electrode, E 0 is a standard electromotive force, and T is a temperature ( P SO3 indicates the partial pressure of SO 3 , R is the gas constant, F
Is the Faraday constant. )

【0023】そして、測定ガス中の硫化物濃度は、測定
ガスに混入した酸素分圧に対応して熱力学的に計算され
るSO−SO平衡定数から求めることができる。
The sulfide concentration in the measurement gas can be obtained from an SO 2 —SO 3 equilibrium constant that is thermodynamically calculated corresponding to the oxygen partial pressure mixed in the measurement gas.

【0024】このセンサ素子は、セラミック製の基板に
複数の薄膜を積層させたものであり、各層の厚さについ
て数mm程度にしても動作可能である点にある。これに
より、上記した赤外吸収分析器等の検出手段を適用した
場合に比べて、装置サイズを各段に小型化することがで
きる。また、このセンサ素子は連続的測定が可能であ
り、他の検出手段と異なり、測定ガス中の硫化物濃度が
変動した場合においても、その瞬間の反応平衡に基づい
た電位差を即座に測定することができるので、リアルタ
イムな測定が可能となる。
This sensor element is obtained by laminating a plurality of thin films on a ceramic substrate, and can operate even if the thickness of each layer is about several mm. This makes it possible to reduce the size of the apparatus in each stage as compared with the case where the detection means such as the infrared absorption analyzer described above is applied. In addition, this sensor element is capable of continuous measurement, and unlike other detection means, even when the sulfide concentration in the measurement gas fluctuates, the potential difference based on the reaction equilibrium at that moment should be measured immediately. , Real-time measurement becomes possible.

【0025】ここで、酸化物イオン導電性セラミックか
らなる基板としては、請求項7に記載のようにイットリ
ア安定ジルコニア(YSZ)とするのが好ましい。本発
明に係るセンサは、イオン導電性を考慮して600℃程
度に作動温度を設定する必要があるが、YSZを用いる
ことで装置の高温下での耐熱性を確保することができる
からである。
Here, the substrate made of oxide ion conductive ceramic is preferably made of yttria-stable zirconia (YSZ). In the sensor according to the present invention, it is necessary to set the operating temperature to about 600 ° C. in consideration of ionic conductivity, but by using YSZ, it is possible to ensure the heat resistance of the device at high temperatures. .

【0026】尚、副電極を構成する硫酸塩については、
硫酸銀で副電極のすべてを構成する必要はなく、他の硫
酸塩、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸バ
リウム等と硫酸銀との混合物により構成しても良い。特
に、硫酸バリウムは硫酸銀に比して高融点であることか
ら、請求項8記載のように、副電極を硫酸バリウムと硫
酸銀との混合物とした場合、高温下での使用に際し、硫
酸銀の流動を防止することができるという利点がある。
As for the sulfate constituting the sub-electrode,
It is not necessary to constitute all of the sub-electrodes with silver sulfate, and it may be composed of a mixture of another sulfate, for example, lithium sulfate, sodium sulfate, barium sulfate or the like, and silver sulfate. In particular, since barium sulfate has a higher melting point than silver sulfate, when the sub-electrode is made of a mixture of barium sulfate and silver sulfate as described in claim 8, silver sulfate is used when used at a high temperature. This has the advantage of preventing the flow of water.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面と共に説明する。本実施形態では、貴金属酸化物と
してロジウム酸化物(Rh)を触媒成分としてメ
タルハニカムに担持させた硫化物酸化触媒体を製造した
後、センサ素子を製造し、更に、これらを組み合わせた
硫化物濃度測定装置を製造している。以下、各その内容
を、図面を参照して詳細に説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, after manufacturing a sulfide oxidation catalyst in which rhodium oxide (Rh 2 O 3 ) is supported on a metal honeycomb as a catalyst component as a noble metal oxide, a sensor element is manufactured, and these are combined. Manufactures sulfide concentration measurement equipment. Hereinafter, each content will be described in detail with reference to the drawings.

【0028】図1は本実施形態における硫化物酸化触媒
体1の概略斜視図である。触媒体1は、担体である触媒
フォイル2を円筒形に巻き込んだハニカム構造となるよ
うになっており、この担体表面上にはウォッシュコート
と触媒粒子とからなる触媒層が積層されている。この触
媒フォイル2は、耐熱合金製で帯状の波型のメタルフォ
イル及び平坦なスペーサーフォイルを用いたものであ
る。メタルフォイルにはアルミニウムを含むステンレス
系の耐熱合金材(Fe―20%Cr−5%Al―0.0
8%La)を使用した。そして、触媒フォイル2は波型
メタルフォイルの全面に、ウオッシュコートの塗布と、
触媒成分としての貴金属酸化物の担持を行ったものであ
る。具体的には、厚さ約50μmのメタルフォイルに、
900℃で5時間加熱する熱処理を行い、メタル表面に
酸化アルミニウムのウイスカーを形成したものである。
このウイスカーは、表面に塗布するウオッシュコート等
の密着強度を向上させるために設けるものである。そし
て、ウオッシュコートは、酸化ジルコニウムコロイド溶
液に浸漬して塗布した。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a sulfide oxidation catalyst 1 according to the present embodiment. The catalyst body 1 has a honeycomb structure in which a catalyst foil 2 as a carrier is wound into a cylindrical shape, and a catalyst layer composed of a wash coat and catalyst particles is laminated on the surface of the carrier. The catalyst foil 2 is made of a heat-resistant alloy and uses a band-shaped corrugated metal foil and a flat spacer foil. The metal foil is made of a stainless steel heat-resistant alloy containing aluminum (Fe-20% Cr-5% Al-0.0
8% La) was used. Then, the catalyst foil 2 is coated with a wash coat on the entire surface of the corrugated metal foil,
Noble metal oxide was carried as a catalyst component. Specifically, a metal foil with a thickness of about 50 μm
A heat treatment of heating at 900 ° C. for 5 hours was performed to form aluminum oxide whiskers on the metal surface.
This whisker is provided to improve the adhesion strength of a wash coat or the like applied to the surface. Then, the wash coat was applied by dipping in a zirconium oxide colloid solution.

【0029】図2は、硫化物酸化触媒体1の触媒層3近
傍を拡大したものを模式的に示す図である。図2におい
て、触媒層3は触媒フォイル2上に形成されており、ウ
オッシュコート4が積層しており、これに触媒成分とし
ての酸化ロジウム粒子5が付着している。そして、この
ように無数の酸化ロジウム粒子5を分散させることによ
り、触媒層3内を通過する硫化物含有ガス6との接触面
積を増大させている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an enlarged view of the vicinity of the catalyst layer 3 of the sulfide oxidation catalyst 1. In FIG. 2, a catalyst layer 3 is formed on a catalyst foil 2, a washcoat 4 is laminated, and rhodium oxide particles 5 as a catalyst component are adhered to this. By dispersing the innumerable rhodium oxide particles 5 in this manner, the contact area with the sulfide-containing gas 6 passing through the catalyst layer 3 is increased.

【0030】次に、センサー素子について説明する。図
3は、本実施形態におけるセンサー素子10の構造を示
す。図3に示すセンサー素子10では、酸素イオン導電
性セラミックとしてYSZからなる凹型のセラミック基
板11の表面に、硫酸銀と硫酸バリウムとの混合物から
なる副電極12が設けられ、更に、副電極の表面には銀
メッキを施した白金からなる金属電極13が設けられて
いる。副電極12と金属電極13とは測定ガスに接触す
るようになっている。また、セラミック基板11の裏面
には白金からなる標準電極14が設けられている。そし
て、金属電極13と標準電極14とは、白金線15、1
6により電圧計17に接続されており、両電極間の電位
差を測定できるようになっている。
Next, the sensor element will be described. FIG. 3 shows the structure of the sensor element 10 in the present embodiment. In the sensor element 10 shown in FIG. 3, a sub-electrode 12 made of a mixture of silver sulfate and barium sulfate is provided on the surface of a concave ceramic substrate 11 made of YSZ as an oxygen-ion conductive ceramic. Is provided with a metal electrode 13 made of platinum plated with silver. The sub electrode 12 and the metal electrode 13 come into contact with the measurement gas. A standard electrode 14 made of platinum is provided on the back surface of the ceramic substrate 11. The metal electrode 13 and the standard electrode 14 are connected to platinum wires 15, 1
6 is connected to a voltmeter 17 so that the potential difference between both electrodes can be measured.

【0031】このセンサ素子の製造方法としては、硫酸
銀粉末と硫酸バリウム粉末とを50mol%づつ混合し
た混合粉末をセラミック基板11の凹部18に充填した
後、約790℃の温度で焼成して副電極12を形成し
た。また、金属電極13については、基板12の凹部1
8に混合粉末を充填した後、銀メッキを施した白金から
なる金属電極をこの粉末状に載置した状態で上記した焼
成処理を行うことで、副電極12と一体化するように形
成している。そして、白金線15をこの金属電極13上
にスポット溶接により接合している。尚、標準電極14
はスパッタリング法により白金を蒸着し、さらに白金線
16が溶接された白金網を白金ペーストで接着させて形
成する。
As a method of manufacturing this sensor element, a mixed powder obtained by mixing silver sulfate powder and barium sulfate powder in a proportion of 50 mol% is filled in the concave portion 18 of the ceramic substrate 11 and then fired at a temperature of about 790 ° C. An electrode 12 was formed. Further, regarding the metal electrode 13, the recess 1 of the substrate 12 is used.
8 is filled with the mixed powder, and then subjected to the above-mentioned sintering process in a state where the metal electrode made of silver-plated platinum is placed on the powder, so as to be integrated with the sub-electrode 12. I have. The platinum wire 15 is joined to the metal electrode 13 by spot welding. The standard electrode 14
Is formed by depositing platinum by a sputtering method and bonding a platinum mesh to which a platinum wire 16 is welded with a platinum paste.

【0032】そして、本発明に係る硫化物濃度測定装置
は、硫化物酸化触媒体1とセンサ素子10との組合わせ
により構成される。図4は、本実施形態に係る硫化物濃
度測定20の概略構造図を示す。図4において、硫化物
濃度測定装置20は、筒体21内に硫化物酸化触媒体1
とセンサ素子10が直列に配置されている。セラミック
基盤11はその端部が筒体21に部分的に当接してお
り、更にガラス接着されている。この硫化物濃度測定2
0において、筒体21に導入された硫化物含有ガス6
は、硫化物酸化触媒体1を通過し、これによりガス中の
硫化物が酸化され、生成されるSOとSOとの間に
平衡関係を保ったまま、センサ素子の副電極12と接触
して起電力を生させた後排出される。この起電力とSO
との間には一定の関係が存在することにより、この起
電力を図示せぬ電圧計により測定することで、まず、触
媒体通過後のガス中のSO濃度を求めることができ
る。
The sulfide concentration measuring device according to the present invention is composed of a combination of the sulfide oxidation catalyst 1 and the sensor element 10. FIG. 4 is a schematic structural diagram of the sulfide concentration measurement 20 according to the present embodiment. In FIG. 4, the sulfide concentration measuring device 20 includes a sulfide oxidation catalyst 1 in a cylinder 21.
And the sensor element 10 are arranged in series. The end of the ceramic base 11 is partially in contact with the cylindrical body 21 and is further glass-bonded. This sulfide concentration measurement 2
0, the sulfide-containing gas 6 introduced into the cylinder 21
Passes through the sulfide oxidation catalyst 1, whereby the sulfide in the gas is oxidized and contacts the sub-electrode 12 of the sensor element while maintaining the equilibrium between SO 2 and SO 3 generated. It is discharged after generating electromotive force. This electromotive force and SO
Since there is a certain relationship between the gaseous matter and the gaseous catalyst No. 3, the concentration of SO 3 in the gas after passing through the catalyst can be determined by measuring the electromotive force using a voltmeter (not shown).

【0033】実験例1:まず、図5に示す触媒評価装置
30を用いて、本発明における触媒体の硫化物酸化特性
及び耐触媒被毒性について検討した。図5の触媒評価装
置30では、硫化物酸化触媒体1を石英管31に装填
し、更にこれを電気炉32に挿入している。そして、所
定濃度のSOとOとバランスガスとしてNとから
なる試験ガスが封入されたガスボンベ33から流量計3
5を介して石英管31内に試験ガスを導入し、電気炉3
2により通電加熱された硫化物酸化触媒体1を通過した
後の試験ガス中のSO濃度を図示せぬ分析装置(ND
IR分析装置)により測定することにより硫化物酸化触
媒体1の酸化能を検討するものである。尚、反応温度に
ついては、熱電対37を挿入しモニタリング可能として
いる。測定された酸化後のガス中のSO濃度について
は、熱力学的計算により求められる、SO−SO
の平衡値と比較し、触媒体の酸化性能を検討している。
また、測定においてはコンプレッサー34から空気を送
り込み石英管31内をパージした後、バルブ36の切り
替えにより試験ガスが送り込まれるようになっている。
Experimental Example 1 First, the sulfide oxidation characteristics and the catalyst poisoning resistance of the catalyst of the present invention were examined using the catalyst evaluation device 30 shown in FIG. In the catalyst evaluation device 30 shown in FIG. 5, the sulfide oxidation catalyst 1 is loaded in a quartz tube 31 and further inserted into an electric furnace 32. Then, a flow meter 3 is supplied from a gas cylinder 33 in which a test gas composed of SO 2 and O 2 having a predetermined concentration and N 2 as a balance gas is sealed.
The test gas is introduced into the quartz tube 31 through the
The concentration of SO 2 in the test gas after passing through the sulfide oxidation catalyst 1 heated and energized by the flowmeter 2 is analyzed by an analyzer (ND)
The oxidizing ability of the sulfide oxidation catalyst 1 is examined by measuring with an IR analyzer. The reaction temperature can be monitored by inserting a thermocouple 37. Regarding the measured concentration of SO 2 in the oxidized gas, the oxidation performance of the catalyst is examined by comparing with the equilibrium value between SO 2 and SO 3 obtained by thermodynamic calculation.
In the measurement, after the air is sent from the compressor 34 to purge the inside of the quartz tube 31, the test gas is sent by switching the valve 36.

【0034】図6は、試験ガスのSO濃度を200p
pmとし、O濃度を21.8%としたときの、排ガス
中のSO濃度の時間変化を示す。図6に示されるよう
に触媒通過後の排ガス中のSO濃度は、30ppm近
傍で安定しており、この値と実験条件における理論平衡
値(35.9ppm)とを比較しても、ほぼ近い値とな
っており本実施形態に係る硫化物酸化触媒体の酸化活性
について確認することができた。
FIG. 6 shows that the SO 2 concentration of the test gas is set to 200 p.
2 shows the time change of the SO 2 concentration in the exhaust gas when the O 2 concentration is set to 21.8% and the O 2 concentration is set to 21.8%. As shown in FIG. 6, the SO 2 concentration in the exhaust gas after passing through the catalyst is stable at around 30 ppm, and is almost close even when comparing this value with the theoretical equilibrium value (35.9 ppm) under the experimental conditions. It was possible to confirm the oxidation activity of the sulfide oxidation catalyst according to the present embodiment.

【0035】実験例2:次に、本実施形態に係る触媒体
を高濃度のSOを含有するガス中に暴露した後の触媒
体の酸化活性を測定することで、その耐硫化特性を検討
した。実験は、まず、触媒体を暴露ガス(SO100
0ppm、O0.5%、Nバランス)に200時間
まで暴露し、これを適宜取りだして、先の図5の評価装
置を用いて実験例1と同じ試験ガスを通過させた際のS
濃度を測定することにより行った。また、その他の
測定条件は、実験例1と同様である。
Experimental Example 2 : Next, the oxidation resistance of the catalyst body after exposing the catalyst body according to the present embodiment to a gas containing a high concentration of SO 2 was measured to examine its sulfuration resistance. did. In the experiment, first, the catalyst body was exposed to an exposure gas (SO 2 100
0 ppm, O 2 0.5%, N 2 balance) for up to 200 hours, appropriately take out the S, and pass the same test gas as in Experimental Example 1 using the evaluation apparatus shown in FIG.
The O 2 concentration was determined by measuring. Other measurement conditions are the same as those in Experimental Example 1.

【0036】図7は、その結果を示す。この図から、本
実施形態に係る触媒体通過後の排ガス中のSO濃度
は、高濃度のSOを含むガスに200時間以上暴露し
た後も安定しており、高い耐硫化特性を有することが確
認された。
FIG. 7 shows the result. From this figure, it can be seen that the SO 2 concentration in the exhaust gas after passing through the catalyst body according to the present embodiment is stable even after being exposed to a gas containing a high concentration of SO 2 for 200 hours or more, and has high sulfuration resistance. Was confirmed.

【0037】比較例:本実施形態に係る硫化物酸化触媒
の性能について確認すべく、図8に示す貴金属(白金)
メッシュからなるメッシュ触媒体の酸化活性及び耐硫化
特性を検討した。図8のメッシュ触媒体40は、線径7
6μmの白金線を80meshの粗さで平織りして製造
した網体41をステンレスからなる円筒形状の枠体42
に3枚取りつけたものである。
Comparative Example : In order to confirm the performance of the sulfide oxidation catalyst according to this embodiment, the noble metal (platinum) shown in FIG.
The oxidation activity and sulfuration resistance of the mesh catalyst composed of the mesh were examined. The mesh catalyst body 40 shown in FIG.
A mesh 41 made of a 6 μm platinum wire plain-woven with a roughness of 80 mesh is formed into a cylindrical frame 42 made of stainless steel.
It is a thing attached to three.

【0038】図9は、メッシュ触媒体40を図5の触媒
評価装置に装着し、SOを20ppm含む試験ガスを
通過させた後のガス中SO濃度の時間変化を示す。こ
の図9から明らかなように、メッシュ触媒体40を用い
た場合のガス中のSO濃度は上昇傾向にある。即ち、
ガスの通過時間の増加に伴い、連続的に酸化活性が低下
していることがわかる。この比較例よる試験結果と本実
施形態における結果との相違は、メッシュ触媒体につい
ては活性表面積が担時触媒よりもかなり低い為に、硫黄
により活性サイトのほとんど全てが塞がれた為によるも
のと考えられる。
FIG. 9 shows the change over time of the SO 2 concentration in the gas after the mesh catalyst body 40 is mounted on the catalyst evaluation device of FIG. 5 and a test gas containing 20 ppm of SO 2 is passed. As is clear from FIG. 9, the SO 2 concentration in the gas when the mesh catalyst body 40 is used tends to increase. That is,
It can be seen that the oxidizing activity decreases continuously as the gas passage time increases. The difference between the test result according to this comparative example and the result in the present embodiment is because almost all of the active sites are blocked by sulfur because the active surface area of the mesh catalyst body is considerably lower than that of the supported catalyst. it is conceivable that.

【0039】実験例3:以上の触媒体の性能確認を行っ
た後、この触媒体を組み込んだ硫化物濃度測定装置20
について、試験ガスを通した場合の各種特性の確認を行
った。
Experimental Example 3 : After confirming the performance of the above catalyst, the sulfide concentration measuring device 20 incorporating this catalyst was used.
About, various characteristics when the test gas was passed were confirmed.

【0040】図10は、種々のSO濃度の試験ガスを
通じた際における、起電力Eの変化を示す。図10では
横軸に試験ガス中のSO濃度を、縦軸に起電力Eの値
を示す。図10に示される通り、本実施形態に係る硫化
物濃度測定装置20は、ガス中のSO濃度に対して良
好な直線関係を示すことがわかる。
FIG. 10 shows changes in the electromotive force E when test gases having various SO 2 concentrations are passed. In FIG. 10, the horizontal axis shows the SO 2 concentration in the test gas, and the vertical axis shows the value of the electromotive force E. As shown in FIG. 10, it can be seen that the sulfide concentration measuring device 20 according to the present embodiment shows a good linear relationship with the SO 2 concentration in the gas.

【0041】図11及び図12は、本実施形態に係る硫
化物濃度測定装置の応答曲線及び復帰曲線を示す。この
実験では、試験ガスのSOの濃度を0ppmから10
0ppmのものに切り替えた場合、及び、100ppm
から5ppmのものに切り替えた場合の起電力の変化を
読み取ることにより行っている。
FIGS. 11 and 12 show a response curve and a return curve of the sulfide concentration measuring apparatus according to this embodiment. In this experiment, the concentration of SO 2 in the test gas was increased from 0 ppm to 10 ppm.
When switching to 0 ppm, and 100 ppm
This is done by reading the change in electromotive force when switching from 5 to 5 ppm.

【0042】まず、図11の応答曲線については、試験
ガス切り替え時の応答時間(90%応答時間)は90秒
以内と良好な応答特性を示すことがわかる。また、図1
2の復帰曲線についても、本実施形態に係るセンサは、
SO濃度の異なるガスの切り替えに対して良好な反応
を示していることから、本実施形態にかかるセンサ及び
硫化物濃度測定装置は、測定ガスの変化に対しても連続
的な測定が可能であることが確認された。
First, it can be seen from the response curve of FIG. 11 that the response time (90% response time) at the time of switching the test gas is 90 seconds or less, indicating a good response characteristic. FIG.
Also for the return curve of No. 2, the sensor according to the present embodiment:
Since the sensor and the sulfide concentration measuring device according to the present embodiment can perform continuous measurement even when the measurement gas changes, since the sensor and the sulfide concentration measurement device according to the present embodiment show a favorable response to the switching of the gas having different SO 2 concentrations. It was confirmed that there was.

【0043】更に、測定ガス中の硫化物以外に他のガス
種(NO、O)が存在する場合におけるセンサ起電
力に対する影響を検討した。図13は、NOを10〜
50ppm含有する試験ガスを適用した際における各N
含有ガスにおけるSO濃度―起電力の関係を示
す。この図から明らかなように、NOによる本実施形
態に係るセンサへの影響は極めて少ないといえる。
Further, the influence on the sensor electromotive force when other gas species (NO 2 , O 2 ) other than the sulfide in the measurement gas were examined. 13, 10 to the NO 2
Each N when applying a test gas containing 50 ppm
The relationship between the SO 2 concentration and the electromotive force in the O 2 -containing gas is shown. As is clear from this figure, it can be said that the influence of NO 2 on the sensor according to the present embodiment is extremely small.

【0044】また、測定ガス中の酸素濃度がセンサの起
電力に及ぼす影響については、図14に示す様に、ガス
中の酸素濃度が変化した場合、ガス中硫化物濃度と起電
力との間にある直線関係はほぼ保たれるものの、縦軸に
対する切片、即ち、
As shown in FIG. 14, when the oxygen concentration in the gas changes, the effect of the oxygen concentration in the measurement gas on the electromotive force of the sensor varies between the sulfide concentration in the gas and the electromotive force. , The linear relationship is almost maintained, but the intercept with respect to the vertical axis, ie,

【数1】におけるEの値に主に影響を与えることが判
った。従って、実際の使用にあたっては、測定対象とな
るガス中の酸素濃度に応じた補正を行う必要がある。
It has been found that it mainly affects the value of E 0 in Eq. Therefore, in actual use, it is necessary to perform correction according to the oxygen concentration in the gas to be measured.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
ス中の硫化物濃度を簡易にかつ正確に行うことができ
る。これは、請求項1〜請求項3にかかる硫化物酸化触
媒体により達成されるものであり、この触媒体によれ
ば、測定対象とするガス中の硫化物をSO及びSO
に速やかに酸化させ、更に両者の分圧比を注入する酸素
分圧に応じた理論平衡値に近似させることができる。
As described above, according to the present invention, the sulfide concentration in the gas can be easily and accurately determined. This is achieved by the sulfide oxidation catalyst according to claims 1 to 3, and according to this catalyst, sulfide in the gas to be measured is SO 2 and SO 3.
And the partial pressure ratio between the two can be approximated to a theoretical equilibrium value corresponding to the oxygen partial pressure to be injected.

【0046】また、この触媒体を用いた本発明に係る硫
化物濃度測定装置は、小型でかつ応答特性に優る上に、
連続測定可能なものである。従って、本発明によれば、
煙道、自動車の排気系等、硫化物含有ガスの排出源に直
接取りつけて、ガス中の硫化物濃度をリアルタイムで監
視することが可能なる。
In addition, the sulfide concentration measuring apparatus according to the present invention using this catalyst is compact and excellent in response characteristics.
It can be measured continuously. Thus, according to the present invention,
It can be directly attached to the source of sulfide-containing gas, such as flue gas and automobile exhaust systems, to monitor the sulfide concentration in the gas in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】硫化物酸化触媒体の概略斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view of a sulfide oxidation catalyst.

【図2】図1の触媒層の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of the catalyst layer of FIG.

【図3】本実施形態にかかるセンサ素子の構造図。FIG. 3 is a structural diagram of a sensor element according to the embodiment.

【図4】本実施形態にかかる硫化物濃度測定装置の構造
図。
FIG. 4 is a structural diagram of a sulfide concentration measuring device according to the embodiment.

【図5】触媒評価装置の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a catalyst evaluation device.

【図6】硫化物酸化触媒体通過後のガス中SO濃度の
時間変化。
FIG. 6 is a time-dependent change in the concentration of SO 2 in gas after passing through a sulfide oxidation catalyst.

【図7】高濃度SOガス暴露試験の試験結果。FIG. 7 shows a test result of a high concentration SO 2 gas exposure test.

【図8】比較例として用いたメッシュ触媒体の斜視図。FIG. 8 is a perspective view of a mesh catalyst body used as a comparative example.

【図9】メッシュ触媒体通過後のガス中SO濃度の時
間変化
FIG. 9: Time change of SO 2 concentration in gas after passing through a mesh catalyst body

【図10】センサ起電力とガス中硫化物(SO)濃度
との関係を示す図。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between sensor electromotive force and sulfide (SO 2 ) concentration in gas.

【図11】本実施形態にかかる硫化物測定装置における
応答曲線。
FIG. 11 is a response curve of the sulfide measurement device according to the embodiment.

【図12】本実施形態にかかる硫化物測定装置における
復帰曲線。
FIG. 12 is a return curve in the sulfide measurement device according to the present embodiment.

【図13】NOガスのセンサ起電力に及ぼす影響を示
す図。
FIG. 13 is a diagram showing the effect of NO 2 gas on sensor electromotive force.

【図14】Oガスのセンサ起電力に及ぼす影響を示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing the effect of O 2 gas on sensor electromotive force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 硫化物酸化触媒体 2 触媒フォイル 3 触媒層 4 ウオッシュコート 5 酸化ロジウム 6 硫化物含有ガス 10 センサ素子 11 セラミック基板 12 副電極 13 金属電極 14 標準電極 15、16 白金線 17 電圧計 18 凹部 20 硫化物濃度測定装置 21 筒体 30 触媒評価装置 31 石英管 32 電気炉 33 試験ガス 34 コンプレッサー 35 流量計 36 バルブ 37 熱電対 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sulfide oxidation catalyst 2 Catalyst foil 3 Catalyst layer 4 Wash coat 5 Rhodium oxide 6 Sulfide-containing gas 10 Sensor element 11 Ceramic substrate 12 Sub electrode 13 Metal electrode 14 Standard electrode 15, 16 Platinum wire 17 Voltmeter 18 Concave 20 Sulfurization Material concentration measuring device 21 Cylindrical body 30 Catalyst evaluation device 31 Quartz tube 32 Electric furnace 33 Test gas 34 Compressor 35 Flow meter 36 Valve 37 Thermocouple

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 31/00 G01N 27/46 371G 31/10 27/58 B (72)発明者 渡邉 美佐 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 (72)発明者 菅沼 茂明 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 Fターム(参考) 2G004 BB04 BE04 BE22 BE23 BE28 BE29 BF02 BF05 BF07 BM04 BM07 2G042 AA01 BB14 BB20 CA01 CB01 DA03 DA10 FA08 FB05 HA07 4D048 AA02 AB01 BA31X BA32X BA33X BA41X BA41Y BB02 DA05 4G069 AA03 BB09A BB09B BC70A BC70B BC71A BC71B BC72A BC72B BC74A BC74B CD08 DA05 EA18 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 31/00 G01N 27/46 371G 31/10 27/58 B (72) Inventor Misa Watanabe Nagano City, Nagano Prefecture 711, Rita, Kurita-sha, Shinko Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shigeaki Suganuma, 711, Rita-sha, Rita, Nagano-shi, Nagano F-term in Shinko Electric Co., Ltd. 2G004 BB04 BE04 BE22 BE23 BE28 BE29 BF02 BF05 BF07 BM04 BM07 2G042 AA01 BB14 BB20 CA01 CB01 DA03 DA10 FA08 FB05 HA07 4D048 AA02 AB01 BA31X BA32X BA33X BA41X BA41Y BB02 DA05 4G069 AA03 BB09A BB09B BC70A BC70B BC71A BC71B BC BC BC

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定量の酸素が混入された測定ガス中の硫
化物を酸化させると共に、酸化された測定ガス中のSO
/SO分圧比を混入された酸素分圧に対応する平衡
値にすることで、基準とするSO又はSOの分圧を
安定させるために用いられる硫化物酸化触媒体であっ
て、 メタルハニカム担体と、触媒としての1又は2種以上の
貴金属酸化物微粒子及びウォッシュコートとから構成さ
れる触媒層とからなる硫化物酸化触媒体。
1. A method for oxidizing a sulfide in a measurement gas into which a predetermined amount of oxygen is mixed, and a method for oxidizing SO in the oxidized measurement gas.
A sulfide oxidation catalyst used to stabilize the reference partial pressure of SO 2 or SO 3 by setting the 2 / SO 3 partial pressure ratio to an equilibrium value corresponding to the mixed oxygen partial pressure, A sulfide oxidation catalyst comprising a metal honeycomb carrier, and a catalyst layer comprising one or more noble metal oxide fine particles as a catalyst and a wash coat.
【請求項2】触媒層は、ウオッシュコートを含まず1又
は2種以上の貴金属酸化物微粒子のみから構成される請
求項1に記載の硫化物酸化触媒体。
2. The sulfide oxidation catalyst according to claim 1, wherein the catalyst layer does not include a washcoat and is composed of only one or two or more kinds of noble metal oxide fine particles.
【請求項3】触媒層を形成する貴金属酸化物は、パラジ
ウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムの酸化物であ
る請求項1又は請求項2に記載の硫化物酸化触媒体。
3. The sulfide oxidation catalyst according to claim 1, wherein the noble metal oxide forming the catalyst layer is an oxide of palladium, rhodium, ruthenium, and iridium.
【請求項4】請求項1〜請求項3に記載の硫化物酸化触
媒体と、該硫化物酸化触媒体の下流側に設けられ、SO
又はSOを検出可能な測定手段とからなる硫化物濃
度測定装置。
4. A sulfide oxidation catalyst according to claim 1, further comprising a sulfide oxidation catalyst provided downstream of the sulfide oxidation catalyst,
A sulfide concentration measuring device comprising measuring means capable of detecting 2 or SO 3 .
【請求項5】測定手段は、酸素イオン導電性セラミック
からなる基板と、該基板の一面側に形成され、白金等の
貴金属からなる標準電極と、基板の他面側に形成され、
硫酸塩を含む結晶性無機塩からなる副電極と、該副電極
の表面に形成され、SOと反応することにより該副電
極を構成する硫酸塩と同一物質に変化する金属からなる
金属電極とからなるセンサ素子であって、 SOと該副電極との反応とSOと該金属電極との反
応とにより該標準電極と該金属電極との間に起電力が生
じるようになっている請求項4に記載の硫化物濃度測定
装置。
5. A measuring means comprising: a substrate made of oxygen ion conductive ceramic; a standard electrode formed on one surface of the substrate, made of a noble metal such as platinum; and a standard electrode formed on the other surface of the substrate;
A sub-electrode made of a crystalline inorganic salt containing a sulfate, and a metal electrode made of a metal formed on the surface of the sub-electrode and reacting with SO 3 to change into the same substance as the sulfate constituting the sub-electrode. Wherein a reaction between SO 3 and the sub-electrode and a reaction between SO 3 and the metal electrode generate an electromotive force between the standard electrode and the metal electrode. Item 5. A sulfide concentration measuring device according to item 4.
【請求項6】金属電極を構成する金属は銀を含む金属で
あり、副電極を構成する硫酸塩は硫酸銀を含む硫酸塩で
ある請求項5に記載の硫化物濃度測定装置。
6. The sulfide concentration measuring device according to claim 5, wherein the metal constituting the metal electrode is a metal containing silver, and the sulfate constituting the sub-electrode is a sulfate containing silver sulfate.
【請求項7】基板を構成する酸素イオン導電性セラミッ
クは、イットリア安定ジルコニア(YSZ)である請求
項5又は請求項6に記載の硫化物濃度測定装置。
7. The sulfide concentration measuring device according to claim 5, wherein the oxygen ion conductive ceramic constituting the substrate is yttria-stable zirconia (YSZ).
【請求項8】副電極を構成する硫酸塩は、硫酸銀と硫酸
バリウムとの混合物からなる請求項5〜請求項7に記載
の硫化物濃度測定装置。
8. The sulfide concentration measuring device according to claim 5, wherein the sulfate constituting the sub-electrode comprises a mixture of silver sulfate and barium sulfate.
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