JP2001129405A - 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法 - Google Patents
有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法Info
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- JP2001129405A JP2001129405A JP2000254469A JP2000254469A JP2001129405A JP 2001129405 A JP2001129405 A JP 2001129405A JP 2000254469 A JP2000254469 A JP 2000254469A JP 2000254469 A JP2000254469 A JP 2000254469A JP 2001129405 A JP2001129405 A JP 2001129405A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、炭素の析出量が少なく、触媒が劣化
しにくく、製造コストの小さい有機廃棄物分解用酸化鉄
系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe
３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）のうち一種類以上か
らなる鉄化合物からなり、該鉄化合物が水蒸気中または
水蒸気を含む雰囲気中で加熱して得たものである、有機
廃棄物分解用酸化鉄系触媒。
しにくく、製造コストの小さい有機廃棄物分解用酸化鉄
系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法を提供
することを目的とする。 【解決手段】水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe
３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）のうち一種類以上か
らなる鉄化合物からなり、該鉄化合物が水蒸気中または
水蒸気を含む雰囲気中で加熱して得たものである、有機
廃棄物分解用酸化鉄系触媒。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機廃棄物分解用
酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法
に関する。
酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法
に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、有機廃棄物を有用性有機物へ転換す
るために、ゼオライト触媒を用いて有機廃棄物を接触分
解することが行われていた（特開平５−１３８，０３
１）。さらに、特開平１−３８、５３２には超臨界水酸
化技術を用いて有機廃棄物を分解する方法が提案されて
いる。
るために、ゼオライト触媒を用いて有機廃棄物を接触分
解することが行われていた（特開平５−１３８，０３
１）。さらに、特開平１−３８、５３２には超臨界水酸
化技術を用いて有機廃棄物を分解する方法が提案されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平５−１３８，０
３１の方法では、触媒の活性点へ炭素が析出することに
よって触媒が劣化し、また触媒の製造コストが高いとい
う問題点がある。一方、特開平１−３８，５３２は強酸
化雰囲気中に曝されるので、腐食が激しく、また圧力が
水の臨界圧力である２１０ｋｇ／ｃｍ３以上と高いた
め、使用されるポンプ及びコンプレッサーは特殊品に限
定されるという欠点がある。
３１の方法では、触媒の活性点へ炭素が析出することに
よって触媒が劣化し、また触媒の製造コストが高いとい
う問題点がある。一方、特開平１−３８，５３２は強酸
化雰囲気中に曝されるので、腐食が激しく、また圧力が
水の臨界圧力である２１０ｋｇ／ｃｍ３以上と高いた
め、使用されるポンプ及びコンプレッサーは特殊品に限
定されるという欠点がある。
【０００４】本発明は、炭素の析出量が少なく、触媒が
劣化しにくく、製造コストの小さい有機廃棄物分解用酸
化鉄系触媒及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
劣化しにくく、製造コストの小さい有機廃棄物分解用酸
化鉄系触媒及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る有機廃棄物
分解用酸化鉄系触媒は、水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三
鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）のうち一種類
以上からなり、該鉄系化合物は水蒸気または水蒸気を含
有する雰囲気中で加熱して得られたものである。水酸化
鉄（FeOOH）を水蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気
中で加熱処理すると、得られた四酸化三鉄（Fe
３O４）、三酸化二鉄（Fe２O３）は多孔質となり、優れ
た触媒活性を示す。本発明に係る有機廃棄物分解用酸化
鉄系触媒において、以下の態様がこのましいとして挙げ
られる。 （１）前記鉄化合物が、水酸化鉄(FeOOH)である。水蒸
気処理により、一部が酸化三鉄（Fe３O４）および三酸
化二鉄（Fe２O３）に変化し、得られた触媒は活性を示
すと共に、触媒反応に有利な多孔質とすることができ
る。 （２）前記水蒸気または水蒸気を含有する雰囲気中の加
熱処理を400〜700℃で行う。水蒸気または水蒸気を含有
する雰囲気中の加熱処理によって得られた触媒が多孔質
化し、４００〜７００℃とすることによって、触媒に磁
性をもたすことができる。従って、触媒の磁力による回
収が可能となる。 (3) 酸化ジルコニウム（ZrO２）が該鉄化合物に担持ま
たは含有されている。この場合には、有機廃棄物を処理
に伴う残渣の発生量を低減することができる。 (4)前記酸化鉄系触媒が酸化亜鉛、酸化錫、アルカリ金
属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物からなる群のう
ち、一種類以上を担持または含有する。この場合には、
有機廃棄物を処理に伴う残渣の発生量を低減することが
できる。 (5) 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒が、鉄化合物１００
重量部と、該酸化ジルコニウム１４重量部以下とからな
る。ZrO２を後述する蒸発乾固法で担持させた場合、よ
り好ましくは本発明の銃器廃棄物分解用酸化鉄触媒は、
該鉄化合物１００重量部と、該酸化ジルコニウム4．3乃
至7．7重量部とすることが好ましい。この範囲内である
と、残渣の発生をより好ましく低減することができる。
分解用酸化鉄系触媒は、水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三
鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）のうち一種類
以上からなり、該鉄系化合物は水蒸気または水蒸気を含
有する雰囲気中で加熱して得られたものである。水酸化
鉄（FeOOH）を水蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気
中で加熱処理すると、得られた四酸化三鉄（Fe
３O４）、三酸化二鉄（Fe２O３）は多孔質となり、優れ
た触媒活性を示す。本発明に係る有機廃棄物分解用酸化
鉄系触媒において、以下の態様がこのましいとして挙げ
られる。 （１）前記鉄化合物が、水酸化鉄(FeOOH)である。水蒸
気処理により、一部が酸化三鉄（Fe３O４）および三酸
化二鉄（Fe２O３）に変化し、得られた触媒は活性を示
すと共に、触媒反応に有利な多孔質とすることができ
る。 （２）前記水蒸気または水蒸気を含有する雰囲気中の加
熱処理を400〜700℃で行う。水蒸気または水蒸気を含有
する雰囲気中の加熱処理によって得られた触媒が多孔質
化し、４００〜７００℃とすることによって、触媒に磁
性をもたすことができる。従って、触媒の磁力による回
収が可能となる。 (3) 酸化ジルコニウム（ZrO２）が該鉄化合物に担持ま
たは含有されている。この場合には、有機廃棄物を処理
に伴う残渣の発生量を低減することができる。 (4)前記酸化鉄系触媒が酸化亜鉛、酸化錫、アルカリ金
属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物からなる群のう
ち、一種類以上を担持または含有する。この場合には、
有機廃棄物を処理に伴う残渣の発生量を低減することが
できる。 (5) 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒が、鉄化合物１００
重量部と、該酸化ジルコニウム１４重量部以下とからな
る。ZrO２を後述する蒸発乾固法で担持させた場合、よ
り好ましくは本発明の銃器廃棄物分解用酸化鉄触媒は、
該鉄化合物１００重量部と、該酸化ジルコニウム4．3乃
至7．7重量部とすることが好ましい。この範囲内である
と、残渣の発生をより好ましく低減することができる。
【０００６】更に、本発明は、水酸化鉄（FeOOH）を水
蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し水酸化
鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄
（Fe２O３）のうち一種類以上からなる鉄化合物を形成
する、有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造方法に関す
る。本発明に係る有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造
方法としては、以下の態様が好ましい。 (1)前記鉄化合物を形成した後、該鉄化合物に酸化ジル
コニウムを担持させる。あるいは、前記鉄化合物を形成
する前またはした後に、該鉄化合物に酸化ジルコニウム
を含有させる。前記鉄化合物を形成する前に該鉄化合物
に酸化ジルコニウムを含有させるには、出発材料である
水酸化鉄（FeOOH）に混ぜておけばよい。 (2)水酸化鉄（FeOOH）を４００〜７００℃の温度範囲で
水蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱する。 本発明は、上記有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒を用いて
有機廃棄物を処理する方法であって、有機廃棄物処理後
に該有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒を磁力により回収す
る、有機廃棄物を処理方法に関する。
蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し水酸化
鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄
（Fe２O３）のうち一種類以上からなる鉄化合物を形成
する、有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造方法に関す
る。本発明に係る有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造
方法としては、以下の態様が好ましい。 (1)前記鉄化合物を形成した後、該鉄化合物に酸化ジル
コニウムを担持させる。あるいは、前記鉄化合物を形成
する前またはした後に、該鉄化合物に酸化ジルコニウム
を含有させる。前記鉄化合物を形成する前に該鉄化合物
に酸化ジルコニウムを含有させるには、出発材料である
水酸化鉄（FeOOH）に混ぜておけばよい。 (2)水酸化鉄（FeOOH）を４００〜７００℃の温度範囲で
水蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱する。 本発明は、上記有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒を用いて
有機廃棄物を処理する方法であって、有機廃棄物処理後
に該有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒を磁力により回収す
る、有機廃棄物を処理方法に関する。
【０００７】本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒が
処理対象とする「有機廃棄物」としては、稲わら、水く
ず等の植物系の廃棄物、生ごみ、汚泥、家畜糞尿、廃プ
ラスチック、上記の熱分解物等を例示することができ
る。本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は、以下の
ような反応の触媒として機能すると考えられる。
処理対象とする「有機廃棄物」としては、稲わら、水く
ず等の植物系の廃棄物、生ごみ、汚泥、家畜糞尿、廃プ
ラスチック、上記の熱分解物等を例示することができ
る。本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は、以下の
ような反応の触媒として機能すると考えられる。
【化１】 上記式中、Ｒ１、Ｒ２は有機基を示す。また、水の分解
により酸素を生じさせ、該酸素による酸化の触媒として
も機能する。
により酸素を生じさせ、該酸素による酸化の触媒として
も機能する。
【化２】
【０００８】本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒に
よれば、投入酸素量が削減できるため反応器の腐食を低
減することができる。即ち、本発明の有機廃棄物分解用
酸化鉄系触媒によれば、反応雰囲気中の水蒸気を酸素と
水素に分解する。この酸素は有機物廃棄物の酸化反応に
おいて消費されるので、有機廃棄物を酸素分解するため
に外部より供給する酸素量を低減することができる。ま
た、本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は磁性を有
し磁力回収が可能な鉄化合物を含むので回収が容易であ
るという利点を有する。また、圧力が水の臨界圧力より
低くても、実施例にて後述するように超臨界時と同様の
触媒能を発揮するため反応圧力を下げることが可能とな
り、従ってポンプ及びコンプレッサーの汎用品の使用が
可能となる。
よれば、投入酸素量が削減できるため反応器の腐食を低
減することができる。即ち、本発明の有機廃棄物分解用
酸化鉄系触媒によれば、反応雰囲気中の水蒸気を酸素と
水素に分解する。この酸素は有機物廃棄物の酸化反応に
おいて消費されるので、有機廃棄物を酸素分解するため
に外部より供給する酸素量を低減することができる。ま
た、本発明の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は磁性を有
し磁力回収が可能な鉄化合物を含むので回収が容易であ
るという利点を有する。また、圧力が水の臨界圧力より
低くても、実施例にて後述するように超臨界時と同様の
触媒能を発揮するため反応圧力を下げることが可能とな
り、従ってポンプ及びコンプレッサーの汎用品の使用が
可能となる。
【０００９】
【実施の態様】以下に、本発明に係る有機廃棄物分解用
酸化鉄系触媒及びその製造方法を更に説明をする。 （１）有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒 本発明に係る有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は、水酸化
鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄
（Fe２O３）のうち一種類以上からなる鉄化合物であ
り、鉄化合物は水蒸気または水蒸気を含有する雰囲気中
で加熱して得られたものである。 好ましくは、酸化ジ
ルコニウム（ZrO２）が該鉄化合物に担持あるいは含有
されている。
酸化鉄系触媒及びその製造方法を更に説明をする。 （１）有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒 本発明に係る有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒は、水酸化
鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄
（Fe２O３）のうち一種類以上からなる鉄化合物であ
り、鉄化合物は水蒸気または水蒸気を含有する雰囲気中
で加熱して得られたものである。 好ましくは、酸化ジ
ルコニウム（ZrO２）が該鉄化合物に担持あるいは含有
されている。
【００１０】水酸化鉄（FeOOH）は触媒製造時の出発原
料であり、鉄化合物の水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄
（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）は、該出発原料
を水蒸気中または水蒸気を含む雰囲気中で加熱すること
によって形成される。加熱によって、触媒構造は多孔質
となる。水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及
び三酸化二鉄（Fe２O３）はともに触媒構成成分であ
り、以下の反応平衡を保ち酸化還元触媒として働く。な
お、水酸化鉄（FeOOH）は、三酸化二鉄（Fe２O３）に水
（H２O）が付いたものである。
料であり、鉄化合物の水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄
（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）は、該出発原料
を水蒸気中または水蒸気を含む雰囲気中で加熱すること
によって形成される。加熱によって、触媒構造は多孔質
となる。水酸化鉄（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及
び三酸化二鉄（Fe２O３）はともに触媒構成成分であ
り、以下の反応平衡を保ち酸化還元触媒として働く。な
お、水酸化鉄（FeOOH）は、三酸化二鉄（Fe２O３）に水
（H２O）が付いたものである。
【化３】 上記各々の役割が発揮される限り水酸化鉄（FeOOH）、
四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）の比
率は特に限定されるものではない。また、一般の触媒と
同様、比表面積が大きくなると触媒活性は上がる。Ｚｒ
Ｏ２ は(ｉ)の正反応（→向きの反応）を促進する。反
応イメージは下図の通り
四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）の比
率は特に限定されるものではない。また、一般の触媒と
同様、比表面積が大きくなると触媒活性は上がる。Ｚｒ
Ｏ２ は(ｉ)の正反応（→向きの反応）を促進する。反
応イメージは下図の通り
【化４】
【００１１】また、本発明に係る有機廃棄物分解用酸化
鉄系触媒は、一般的には、温度３００‐６００℃、圧力
は常圧から２５ＭＰａ以上（超臨界域）で粉末あるいは
造粒物の形状で触媒反応に使用される。
鉄系触媒は、一般的には、温度３００‐６００℃、圧力
は常圧から２５ＭＰａ以上（超臨界域）で粉末あるいは
造粒物の形状で触媒反応に使用される。
【００１２】（２）有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製
造方法 本発明の有機廃棄物分解用酸化ジルコニウム担持酸化鉄
系触媒の製造方法は、水酸化鉄（FeOOH）を水蒸気中ま
たは水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し鉄化合物を形成
する工程からなる。さらに、その後、該鉄化合物に酸化
ジルコニウムを担持することができる。また、ジルコニ
ウム等の塩を共沈させることによっても得られる。
造方法 本発明の有機廃棄物分解用酸化ジルコニウム担持酸化鉄
系触媒の製造方法は、水酸化鉄（FeOOH）を水蒸気中ま
たは水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し鉄化合物を形成
する工程からなる。さらに、その後、該鉄化合物に酸化
ジルコニウムを担持することができる。また、ジルコニ
ウム等の塩を共沈させることによっても得られる。
【００１３】（２−１）水酸化鉄（FeOOH）を水蒸気中
または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し鉄化合物を形
成する工程 水酸化鉄（FeOOH）を、例えば石英製等の反応管に仕込
み、水蒸気圧を例えば１気圧（常圧）とし、温度を例え
ば３５０℃乃至５００℃の温度範囲において、水酸化鉄
（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe
２O３）の少なくとも１種類からなる鉄化合物を形成す
るに十分な時間、例えば水蒸気処理時間を１時間として
熱処理をして鉄化合物を形成する。水蒸気を含有する雰
囲気とは、例えば、過熱水蒸気、飽和水蒸気、燃焼排ガ
ス等を例示できる。
または水蒸気を含有する雰囲気中で加熱し鉄化合物を形
成する工程 水酸化鉄（FeOOH）を、例えば石英製等の反応管に仕込
み、水蒸気圧を例えば１気圧（常圧）とし、温度を例え
ば３５０℃乃至５００℃の温度範囲において、水酸化鉄
（FeOOH）、四酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe
２O３）の少なくとも１種類からなる鉄化合物を形成す
るに十分な時間、例えば水蒸気処理時間を１時間として
熱処理をして鉄化合物を形成する。水蒸気を含有する雰
囲気とは、例えば、過熱水蒸気、飽和水蒸気、燃焼排ガ
ス等を例示できる。
【００１４】（２−２）形成された鉄化合物に酸化ジル
コニウムを担持する工程 形成された鉄化合物に酸化ジルコニウムを担持するに
は、鉄化合物を水に懸濁させた状態で、該懸濁液中で、
例えば水酸化ジルコニウムを生成させ鉄化合物に担持さ
せ、その後乾燥・焼成を行って酸化ジルコニウムを鉄化
合物に担持させる。
コニウムを担持する工程 形成された鉄化合物に酸化ジルコニウムを担持するに
は、鉄化合物を水に懸濁させた状態で、該懸濁液中で、
例えば水酸化ジルコニウムを生成させ鉄化合物に担持さ
せ、その後乾燥・焼成を行って酸化ジルコニウムを鉄化
合物に担持させる。
【００１５】（実施例）以下に、本発明を具体的実施例
１乃至３に基づいて詳細に説明する。実施例中、は以下
の通り調製した。また、酸化ジルコニウムを担持させな
い酸化鉄系触媒は以下の工程１のみで製造した。 （１）酸化ジルコニウム担持酸化鉄系触媒の調製 １．FeOOH粉末を石英反応管に仕込み、水蒸気中で350℃
‐700℃で1時間加熱処理した。 ２．得られた鉄化合物に２０ｍｌ／ｇのイオン交換水を
加えて２時間攪拌して鉄化合物の懸濁液を得た。 ３．攪拌しながら、０．１ｍｏｌ／リットルのZrOCl２
水溶液を所定量添加した。滴下終了後、1時間さらに攪
拌した、24時間放置した。 ４．反応懸濁液を１１０℃で１２時間乾燥し、水を完全
に蒸発させた。 ５．析出した余剰なZr化合物を固形酸化鉄系触媒から剥
離することによって取り除いた後、粉体を粉砕した。粉
砕粉末を成形後、再度粉砕し、分級した。 ６．分級した粉末（粒度：０．２〜０．４ｍｍ）を石英
反応管に仕込み、水蒸気中、５００℃で１時間加熱処理
し、ZrO２担持酸化鉄系触媒を得た。
１乃至３に基づいて詳細に説明する。実施例中、は以下
の通り調製した。また、酸化ジルコニウムを担持させな
い酸化鉄系触媒は以下の工程１のみで製造した。 （１）酸化ジルコニウム担持酸化鉄系触媒の調製 １．FeOOH粉末を石英反応管に仕込み、水蒸気中で350℃
‐700℃で1時間加熱処理した。 ２．得られた鉄化合物に２０ｍｌ／ｇのイオン交換水を
加えて２時間攪拌して鉄化合物の懸濁液を得た。 ３．攪拌しながら、０．１ｍｏｌ／リットルのZrOCl２
水溶液を所定量添加した。滴下終了後、1時間さらに攪
拌した、24時間放置した。 ４．反応懸濁液を１１０℃で１２時間乾燥し、水を完全
に蒸発させた。 ５．析出した余剰なZr化合物を固形酸化鉄系触媒から剥
離することによって取り除いた後、粉体を粉砕した。粉
砕粉末を成形後、再度粉砕し、分級した。 ６．分級した粉末（粒度：０．２〜０．４ｍｍ）を石英
反応管に仕込み、水蒸気中、５００℃で１時間加熱処理
し、ZrO２担持酸化鉄系触媒を得た。
【００１６】（２）実施例１ 酸化鉄系触媒（ZrO２：
酸化鉄＝０：１００） 実施例１として酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝０：１
００）を用い、また比較例１として希土類金属カチオン
置換Y型ゼオライト（以下、「REYゼオライト」とする）
及びNi担持REYゼオライト（以下、「Ni-REYゼオライ
ト」）とを以下の条件で触媒反応を行い、その結果を比
較した。結果を図１に示す。 被分解対象物 ヤシ殻熱分解脂A （有機分５０％：水分５０％） 触媒反応温度 ４００℃ 触媒量／被分解対象物供給量 ０．８７ｇ／（ｇ／ｈ） 図１から分かるように、酸化鉄系触媒を使用した場合
に、フェノール収率が最も高く、かつ残渣発生率が最も
低かった。酸化ジルコニウムを含まない酸化鉄系触媒
は、水分及び親水性有機物が混入している植物熱分解油
からフェノールを合成する触媒としてゼオライトよりも
優れていることがわかる。
酸化鉄＝０：１００） 実施例１として酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝０：１
００）を用い、また比較例１として希土類金属カチオン
置換Y型ゼオライト（以下、「REYゼオライト」とする）
及びNi担持REYゼオライト（以下、「Ni-REYゼオライ
ト」）とを以下の条件で触媒反応を行い、その結果を比
較した。結果を図１に示す。 被分解対象物 ヤシ殻熱分解脂A （有機分５０％：水分５０％） 触媒反応温度 ４００℃ 触媒量／被分解対象物供給量 ０．８７ｇ／（ｇ／ｈ） 図１から分かるように、酸化鉄系触媒を使用した場合
に、フェノール収率が最も高く、かつ残渣発生率が最も
低かった。酸化ジルコニウムを含まない酸化鉄系触媒
は、水分及び親水性有機物が混入している植物熱分解油
からフェノールを合成する触媒としてゼオライトよりも
優れていることがわかる。
【００１７】（３）実施例２ 無触媒、酸化鉄系触媒
（ZrO２：酸化鉄＝０：１００）、ZrO２担持酸化鉄系触
媒（ZrO２：酸化鉄＝２．０〜１３．７：１００）とを
以下の条件で触媒反応を行い、その結果を比較した。結
果を図２に示す。 被分解対象物 ヤシ殻熱分解脂B （有機分５０％：水分５０％） 触媒反応温度 ４００℃ 触媒量／被分解対象物供給量 ０．８７ｇ／（ｇ／ｈ） 図２から分かるように、酸化鉄系触媒にZrO２を担持し
たZrO２担持酸化鉄系触媒は酸化鉄系触媒に比較して残
渣発生量がさらに減少し、ZrO２：酸化鉄＝７．７：１
００のZrO２担持酸化鉄系触媒では残渣は発生しなかっ
た。また、フェノール収率は、ZrO２：酸化鉄＝７．
７：１００のZrO２担持酸化鉄系触媒で最も高く、３
６．９％であった。
（ZrO２：酸化鉄＝０：１００）、ZrO２担持酸化鉄系触
媒（ZrO２：酸化鉄＝２．０〜１３．７：１００）とを
以下の条件で触媒反応を行い、その結果を比較した。結
果を図２に示す。 被分解対象物 ヤシ殻熱分解脂B （有機分５０％：水分５０％） 触媒反応温度 ４００℃ 触媒量／被分解対象物供給量 ０．８７ｇ／（ｇ／ｈ） 図２から分かるように、酸化鉄系触媒にZrO２を担持し
たZrO２担持酸化鉄系触媒は酸化鉄系触媒に比較して残
渣発生量がさらに減少し、ZrO２：酸化鉄＝７．７：１
００のZrO２担持酸化鉄系触媒では残渣は発生しなかっ
た。また、フェノール収率は、ZrO２：酸化鉄＝７．
７：１００のZrO２担持酸化鉄系触媒で最も高く、３
６．９％であった。
【００１８】（４）実施例3 ZrO２担持酸化鉄系触媒
（ZrO２：酸化鉄＝７．７：１００）によってヤシ油抽
出残液を以下の条件で処理し、結果を図３に示す。 被分解対象物： ヤシ油抽出残液 （固形分濃度 ３．２７ｗｔ％） 触媒反応温度、反応時間： ４００℃、１０分 圧力 ： ８２ ｋｇ／ｃｍ２、２５８ｋｇ／ｃｍ２ 使用触媒 ： ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝７．７：１００） 触媒量 ： ０．０２５ｇ／ｇ（被処理物）、 ０．０５ｇ／ｇ（被 処理物） 反応装置 ：オートクレーブ（回分式） 酸素源 ：投入せず 図３に示す結果から明らかなように、当該触媒の添加に
より、残渣発生量が減少し、一方CO２ガスの発生量が増
加したのが分かる。即ち、触媒によって処理物中の酸化
が促進したのが分かる。また、触媒を添加したために、
H２の発生量が増大した。これは触媒が水分解を促進し
ていることによると考えられる。さらに、触媒を添加に
よる残渣発生率、CO２転換率及びH２転換率に与える影
響は、反応圧力による影響に比べて大きいことが分か
る。
（ZrO２：酸化鉄＝７．７：１００）によってヤシ油抽
出残液を以下の条件で処理し、結果を図３に示す。 被分解対象物： ヤシ油抽出残液 （固形分濃度 ３．２７ｗｔ％） 触媒反応温度、反応時間： ４００℃、１０分 圧力 ： ８２ ｋｇ／ｃｍ２、２５８ｋｇ／ｃｍ２ 使用触媒 ： ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝７．７：１００） 触媒量 ： ０．０２５ｇ／ｇ（被処理物）、 ０．０５ｇ／ｇ（被 処理物） 反応装置 ：オートクレーブ（回分式） 酸素源 ：投入せず 図３に示す結果から明らかなように、当該触媒の添加に
より、残渣発生量が減少し、一方CO２ガスの発生量が増
加したのが分かる。即ち、触媒によって処理物中の酸化
が促進したのが分かる。また、触媒を添加したために、
H２の発生量が増大した。これは触媒が水分解を促進し
ていることによると考えられる。さらに、触媒を添加に
よる残渣発生率、CO２転換率及びH２転換率に与える影
響は、反応圧力による影響に比べて大きいことが分か
る。
【００１９】（５）実施例4 ZrO２担持酸化鉄系触媒を
水蒸気下場合の水蒸気処理温度における触媒の磁性変化
を以下の条件で試験し、結果を表１及び図４に示す。 使用触媒 ：ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：鉄化合物＝７．７：１００） 水蒸気処理温度：３５０〜７００℃ 磁性測定試験：永久磁石で回収できた量を目視で評価した。 Ｘ線回折 ：粉末Ｘ線回折法（常法）によって行った。
水蒸気下場合の水蒸気処理温度における触媒の磁性変化
を以下の条件で試験し、結果を表１及び図４に示す。 使用触媒 ：ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：鉄化合物＝７．７：１００） 水蒸気処理温度：３５０〜７００℃ 磁性測定試験：永久磁石で回収できた量を目視で評価した。 Ｘ線回折 ：粉末Ｘ線回折法（常法）によって行った。
【００２０】
【表１】
【００２１】表１及び図４の結果から、水蒸気処理温度
が３５０℃では、触媒の持つ磁性が弱く、磁力回収は困
難であったが、水蒸気処理温度が４００〜７００℃で
は、触媒は磁力回収可能な磁性が付与された。また、Ｘ
線回折の結果からも、水蒸気処理温度が４００℃、５０
０℃では磁性を有するFe３O４が検出された。従って、
４００〜７００℃で水蒸気処理をすることによって磁力
回収可能な触媒が得られる。
が３５０℃では、触媒の持つ磁性が弱く、磁力回収は困
難であったが、水蒸気処理温度が４００〜７００℃で
は、触媒は磁力回収可能な磁性が付与された。また、Ｘ
線回折の結果からも、水蒸気処理温度が４００℃、５０
０℃では磁性を有するFe３O４が検出された。従って、
４００〜７００℃で水蒸気処理をすることによって磁力
回収可能な触媒が得られる。
【００２２】（６）実施例5 ＺｒＯ２ 担持法の比較 下記被分解対象物を以下の条件で分解処理した。結果を
図５に示す。 被分解対象物 ：常圧残油 １０％、ベンゼン ９０％混合物 供給量 ０．７８ｇ／ｈ 反応温度 ：５００℃ 触媒量 ：１．０ｇ／ｇ（被処理物） ＺｒＯ２ 担持法：蒸発乾固法（実施例１〜３の方法） ろ過法（以下参照）
図５に示す。 被分解対象物 ：常圧残油 １０％、ベンゼン ９０％混合物 供給量 ０．７８ｇ／ｈ 反応温度 ：５００℃ 触媒量 ：１．０ｇ／ｇ（被処理物） ＺｒＯ２ 担持法：蒸発乾固法（実施例１〜３の方法） ろ過法（以下参照）
【００２３】＜ろ過法によるＺｒＯ２ 担持＞ １．ＦｅＯＯＨ粉末を石英反応管に仕込み、水蒸気中３
５０〜５００℃で１時間処理し酸化鉄系触媒を得た。 ２．得られた酸化鉄系触媒を真空中で２００℃、１ｈ加
熱した。 ３．熱処理した酸化鉄系触媒に対して真空中でＺｒＯＣ
ｌ２ 水溶液を酸化酸化鉄系触媒 1ｇあたり１０
ｇ滴下した。 ４．滴下終了後、得られた懸濁液を１時間攪拌し、２４
時間放置した。 ５．ろ過後、１１０℃、１２時間乾燥し、水を蒸発させ
た。 ６．得られた粉末をプレス成形後、粉砕・分解した（粉
末粒度：０．２〜０．４ｍｍ）。 ７．得られた酸化鉄系触媒を水蒸気中５００℃で１時間
処理した。 ろ過法でＺｒＯ２ 担持した触媒は、ＺｒＯ２ ：酸化鉄
＝１．７：１００においても蒸発乾固法でＺｒＯ２ 担
持した触媒でＺｒＯ２ ：酸化鉄＝７．７：１００と同
等の分解能を示した。
５０〜５００℃で１時間処理し酸化鉄系触媒を得た。 ２．得られた酸化鉄系触媒を真空中で２００℃、１ｈ加
熱した。 ３．熱処理した酸化鉄系触媒に対して真空中でＺｒＯＣ
ｌ２ 水溶液を酸化酸化鉄系触媒 1ｇあたり１０
ｇ滴下した。 ４．滴下終了後、得られた懸濁液を１時間攪拌し、２４
時間放置した。 ５．ろ過後、１１０℃、１２時間乾燥し、水を蒸発させ
た。 ６．得られた粉末をプレス成形後、粉砕・分解した（粉
末粒度：０．２〜０．４ｍｍ）。 ７．得られた酸化鉄系触媒を水蒸気中５００℃で１時間
処理した。 ろ過法でＺｒＯ２ 担持した触媒は、ＺｒＯ２ ：酸化鉄
＝１．７：１００においても蒸発乾固法でＺｒＯ２ 担
持した触媒でＺｒＯ２ ：酸化鉄＝７．７：１００と同
等の分解能を示した。
【図１】図１は、酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝０：
１００）、希土類金属カチオン置換Y型ゼオライト（以
下、REYゼオライトとする）及びNi担持REYゼオライト
（以下、Ni-REYゼオライト）を用いて触媒反応を行った
場合の結果を比較するグラフである。
１００）、希土類金属カチオン置換Y型ゼオライト（以
下、REYゼオライトとする）及びNi担持REYゼオライト
（以下、Ni-REYゼオライト）を用いて触媒反応を行った
場合の結果を比較するグラフである。
【図２】無触媒、酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝０：
１００）、ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝
２．０〜１３．７：１００）を用いて触媒反応を行った
場合の結果を比較したグラフである。
１００）、ZrO２担持酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝
２．０〜１３．７：１００）を用いて触媒反応を行った
場合の結果を比較したグラフである。
【図３】ＺrO２ 担持酸化鉄系触媒（ZrO２：酸化鉄＝
７．７：１００）によってヤシ油抽出残液を処理した場
合の結果を示す。
７．７：１００）によってヤシ油抽出残液を処理した場
合の結果を示す。
【図４】ZrO２ 担持酸化鉄系触媒を水蒸気処理した場合
の水蒸気処理温度における触媒の磁性変化を以下の条件
で試験した結果を示す。
の水蒸気処理温度における触媒の磁性変化を以下の条件
で試験した結果を示す。
【図５】ZrO２ を蒸発乾固法及びろ過法で酸化鉄系触媒
に担持させた触媒を用いて行なった比較実験の結果を示
す。
に担持させた触媒を用いて行なった比較実験の結果を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ１０Ｇ 1/00 Ｂ０１Ｊ 23/74 ３０１Ｍ 1/10 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｈ ３０４Ｐ ３０４Ｚ (72)発明者 佐藤 伸博 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 吉田 修一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】水酸化鉄(FeOOH)、四酸化三鉄(Fe３O４)及
び三酸化二鉄(Fe２O３)からなる群のうち一種類以上か
らなる鉄化合物からなり、該鉄化合物が水蒸気または水
蒸気を含有する雰囲気中で加熱して得られたものであ
る、有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒。 - 【請求項２】前記鉄化合物が、水酸化鉄(FeOOH)であ
る、請求項１に記載した有機廃棄物分解用酸化鉄系触
媒。 - 【請求項３】 前記水蒸気または水蒸気を含有する雰囲
気中の加熱処理を400〜700℃で行う、請求項１または２
に記載した有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒。 - 【請求項４】酸化ジルコニウム（ZrO２）が該鉄化合物
に担持または含有されている、請求項1乃至３のいずれ
かに記載の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒。 - 【請求項５】前記酸化鉄系触媒が酸化亜鉛、酸化錫、ア
ルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物からなる
群のうち、一種類以上を担持または含有する、請求項１
乃至４のいずれかに記載の有機廃棄物分解用酸化鉄系触
媒。 - 【請求項６】該鉄化合物１００重量部と、該酸化ジルコ
ニウム１４重量部以下とからなる、請求項４または５に
記載した有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒。 - 【請求項７】水酸化鉄（FeOOH）を水蒸気中または水蒸
気を含有する雰囲気中で加熱し水酸化鉄（FeOOH）、四
酸化三鉄（Fe３O４）及び三酸化二鉄（Fe２O３）のうち
一種類以上からなる鉄化合物を形成する、有機廃棄物分
解用酸化鉄系触媒の製造方法。 - 【請求項８】前記鉄化合物を形成した後、該鉄化合物に
酸化ジルコニウムを担持させる、請求項７に記載した有
機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造方法。 - 【請求項９】前記鉄化合物を形成する前またはした後
に、該鉄化合物に酸化ジルコニウムを含有させる、請求
項７に記載した有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造方
法。 - 【請求項１０】水酸化鉄（FeOOH）を４００〜７００℃
の温度範囲で水蒸気中または水蒸気を含有する雰囲気中
で加熱することを特徴とする、請求項７乃至９のいずれ
かに記載の有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒の製造方法。 - 【請求項１１】請求項１乃至６のいずれかの有機廃棄物
分解用酸化鉄系触媒を用いて有機廃棄物を処理する方法
であって、有機廃棄物処理後に該有機廃棄物分解用酸化
鉄系触媒を磁力により回収する、有機廃棄物の処理方
法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000254469A JP4508381B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23818099 | 1999-08-25 | ||
| JP11-238180 | 1999-08-25 | ||
| JP2000254469A JP4508381B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001129405A true JP2001129405A (ja) | 2001-05-15 |
| JP4508381B2 JP4508381B2 (ja) | 2010-07-21 |
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| JP2000254469A Expired - Lifetime JP4508381B2 (ja) | 1999-08-25 | 2000-08-24 | 有機廃棄物分解用酸化鉄系触媒、その製造方法及び有機廃棄物の処理方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4508381B2 (ja) |
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- 2000-08-24 JP JP2000254469A patent/JP4508381B2/ja not_active Expired - Lifetime
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