JP2001300313A - アンモニア含有水処理触媒の製造方法 - Google Patents

アンモニア含有水処理触媒の製造方法

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JP2001300313A
JP2001300313A JP2000124317A JP2000124317A JP2001300313A JP 2001300313 A JP2001300313 A JP 2001300313A JP 2000124317 A JP2000124317 A JP 2000124317A JP 2000124317 A JP2000124317 A JP 2000124317A JP 2001300313 A JP2001300313 A JP 2001300313A
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catalyst
ammonia
tio
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containing water
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JP2000124317A
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Hiroyuki Akiyama
弘行 秋山
Yoshikazu Tanitsu
愛和 谷津
Tetsuya Sogawa
哲也 祖川
Koji Kagawa
公司 香川
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Kansai Electric Power Co Inc
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れ、長期に亘り高いアンモニア分
解活性を維持することができるアンモニア含有水処理触
媒を製造する。 【解決手段】 アンモニア含有水を酸素含有ガスで接触
酸化処理する際に用いられる、チタニア担体にPtとP
t以外の他の貴金属とを担持してなる触媒を製造するに
当たり、Ptの化合物と、該他の貴金属の化合物との両
方を含む溶液にチタニアを含浸する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学工場排水、発
電所の復水処理用のイオン交換装置の再生に際して排出
される排水等のアンモニアを含有する排水を触媒の存在
下に酸素含有ガスと接触させて、該排水中のアンモニア
を酸化分解処理して無害化する際に用いられる触媒を製
造する方法に係り、特に、耐久性に優れ、長期に亘り高
いアンモニア分解活性を維持することができるアンモニ
ア含有水処理触媒の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0002】
【従来の技術】従来、アンモニア含有排水中のアンモニ
アを処理する方法として、アンモニア含有排水を液相を
保持する条件で触媒の存在下に酸素含有ガスと接触させ
て排水中のアンモニアを湿式酸化分解する方法が知られ
ており、特開平9−117782号公報には、この湿式
酸化分解に用いる触媒として、Pt,Ru,Ir,Au
等の貴金属の1種又は2種以上をチタニア(TiO
担体に担持させた触媒が記載されている。これらのう
ち、アンモニアの分解活性及び選択性の面からは、Pt
をTiO担体に担持してなるPt/TiO担体が最
も優れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Pt/TiO
触媒は、アンモニアの分解活性及び選択性は高い反
面、Ptを被毒する成分、例えばCu,Feなどの金属
イオンにより被毒を受けやすく、またPt/TiO
媒は、PtとTiOとの間でSMSIと称される相互
作用があり、これによりPtのシンタリングを起こし易
いという耐久性の面での欠点があり、実用化が困難であ
った。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決し、耐久
性に優れ、長期に亘り高いアンモニア分解活性を維持す
ることができるアンモニア含有水処理触媒を製造する方
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】本発明のアンモニア含有
水処理触媒の製造方法は、アンモニア含有水を酸素含有
ガスで接触酸化処理する際に用いられる、チタニア担体
にPtとPt以外の他の貴金属とを担持してなる触媒を
製造する方法であって、Ptの化合物と、該他の貴金属
の化合物との両方を含む溶液にチタニアを含浸する工程
を有することを特徴とする。
【0006】本発明者らは、耐久性に優れたアンモニア
含有水処理触媒を製造すべく、研究を重ねた結果、前述
の如く、Pt/TiO触媒は耐久性の面で難がある
が、TiO担体にPtと共にPt以外の他の貴金属を
担持させることにより、触媒の耐久性を高めることがで
きるものと推定した。
【0007】ところで、このように2種類の金属成分を
担体に担持させる場合、一方の金属成分を含む溶液に担
体を含浸させてこれを担持させた後、他方の金属成分を
含む溶液に担体を含浸させてこれを担持させることが行
われている。
【0008】しかしながら、本発明者らは、PtとPt
以外の他の貴金属をTiO担体に担持させた触媒(以
下、この触媒を「Pt−NM/TiO触媒」と称す場
合がある。)を製造するに当たり、より一層の耐久性の
向上を図るべく、更に研究を重ねた結果、このPt−N
M/TiO触媒を製造する場合、Pt化合物を含む溶
液にTiO担体を含浸させてPtを担持させた後、他
の貴金属の化合物を含む溶液に該TiO担体を含浸さ
せて他の貴金属を担持させた場合に比べて、Pt化合物
と他の貴金属の化合物との両方を含む溶液にTiO
体を含浸させて1回の含浸操作で両貴金属を担持させた
場合の方が、得られるPt−NM/TiO触媒の耐久
性が飛躍的に向上することを見出した。
【0009】このように、Pt化合物と他の貴金属の化
合物との両方を含む溶液にTiO担体を含浸させて1
回の含浸操作で両貴金属を担持させた場合に、得られる
Pt−NM/TiO触媒の耐久性が著しく高いことの
理由の詳細は明らかではないが、このように、1回の含
浸操作で両貴金属を担持させた場合には、Ptと他の貴
金属とがTiO担体表面に均一な分散状態で担持され
ることとなり、これにより、耐久性が向上するものと推
定される。
【0010】本発明において、このPt−NM/TiO
触媒の製造に用いられる他の貴金属としては、Ru,
Ir,Auが効果的である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0012】本発明においては、Pt化合物と他の貴金
属、好ましくはRu,Ir,Auの化合物との両方を含
む水溶液にTiO担体を含浸させる。
【0013】ここで、Pt化合物としては塩化白金酸を
用いることができる。また、他の貴金属の化合物として
は、その塩化物を用いることができ、具体的には塩化ル
テニウム、塩化イリジウム、塩化金等を用いることがで
きる。
【0014】これらの貴金属化合物は、その担持量比に
応じて水溶液中に溶解させれば良いが、一般的には、P
t化合物を0.005〜0.5重量%、他の貴金属の化
合物を0.001〜0.2重量%程度の水溶液とするの
が好ましい。
【0015】本発明においては、このような貴金属化合
物含有水溶液にTiO担体を含浸させてPt化合物と
他の貴金属化合物とをTiO担体に付着させた後、乾
燥した後、300〜500℃で空気雰囲気下、4〜7時
間程度焼成した後、水素雰囲気下にて300〜500℃
で4〜7時間程度焼成して還元することによりPt−N
M/TiO触媒を製造する。なお、TiO担体の含
浸操作は、1回では所定量のPt及び他の貴金属を担持
できない場合には、含浸を2回以上繰り返して行う。
【0016】ここで用いられるTiO担体としては、
粒径1.5〜5mm程度のものが取り扱い性や担持効率
の面で好ましく、Pt及びPt以外の他の貴金属は、こ
のようなTiO担体に対して、Pt0.1〜2.0重
量%、他の貴金属0.01〜10重量%、特にPt:他
の貴金属=1:0.1〜5(重量比)で、Ptと他の貴
金属を合計で1〜2重量%程度担持させることが触媒活
性や製造コスト等の面で好ましい。
【0017】このようにして得られるPt−NM/Ti
触媒は、常法に従って、反応塔に充填してアンモニ
ア含有排水の湿式酸化分解に用いられるが、本発明で製
造されるPt−NM/TiO触媒は、アンモニアの分
解反応条件として1MPaG未満の圧力、特に0.6〜
0.9MPaGの圧力、反応温度140〜180℃の、
比較的低圧、低温状態で従来の触媒より優れた活性を有
する。
【0018】図1は本発明で製造されるPt−NM/T
iO触媒を用いてアンモニア含有水を処理する装置の
実施の形態を示す系統図である。
【0019】原水(アンモニア含有水)は、ポンプ2に
より原水槽1から熱交換器4に圧送される過程で、コン
プレッサ3により昇圧された酸素(酸素含有ガス)が吹
き込まれる。この酸素含有ガスが吹き込まれた原水は、
熱交換器4で触媒反応塔6の流出水との熱交換で加温さ
れた後、加熱器5で更に所定の温度にまで加熱され、触
媒反応塔6に導入される。この触媒反応塔6には、Pt
−NM/TiO触媒が充填されており、触媒反応塔6
に導入された原水は、この触媒反応塔6内で、Pt−N
M/TiO触媒の存在下、湿式触媒酸化処理され、湿
式触媒酸化処理水は、熱交換器4で原水と熱交換して降
温された後、更に冷却器7で冷却される。冷却された湿
式触媒酸化処理水は気液分離器8で気液分離され、分離
された排ガス及び処理水はそれぞれ系外へ排出される。
【0020】なお、アンモニアの湿式触媒酸化処理に
は、系内のpHが8〜11.5、特に9〜11程度であ
ることが好ましいことから、必要に応じて原水に水酸化
ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリを添加して
予めpH調整することが望ましい。
【0021】また、使用される酸素含有ガスは酸素濃度
の高いものが反応効率の向上、装置の小型化の面で好ま
しく、一般的には純度90%以上(酸素含有率90体積
%以上)の酸素含有ガスを用いるのが望ましい。
【0022】この酸素含有ガスの供給量は原水中のアン
モニアの分解に必要な理論酸素量の1〜2倍当量程度で
あることが望ましい。
【0023】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0024】実施例1 3mmφの粒状酸化チタン(担体)10kgを200L
の塩化白金酸(Pt総量120g)と塩化ルテニウム
(Ru総量40g)を含む水溶液に2時間浸漬した後、
固液分離し、固相(担体)を120℃で6時間乾燥し
た。この固相を前記水溶液に2時間浸漬し、固液分離、
乾燥する工程を更に5回繰り返した。次いで空気雰囲気
下、400℃で6時間焼成し、その後空気流通を止め、
水素雰囲気下400℃で5時間加熱して還元した。
【0025】得られたPt−Ru/TiO触媒のPt
担持量は1重量%、Ru担持量は0.3重量%であっ
た。
【0026】このPt−Ru/TiO触媒を用い、N
−N:2000mg/Lの発電所排水を原水とし
て、図1に示す湿式酸化分解重量に連続通水処理した。
即ち、このPt−Ru/TiO触媒を内径30mm、
長さ100mmの反応塔に50ml充填し、反応温度1
70℃、操作圧力0.9MPaGとなるように気液分離
器で調節し、この触媒反応塔に原水をpH11に調整し
た後、150ml/hrで供給すると共に、純度99%
の酸素ガスを12ml/minで供給した(この酸素供
給量は、排水中のNH−NをNとするのに要する理
論酸素量の2倍当量である。)。
【0027】このときの原水の通水倍量に対する処理水
窒素濃度の変化からアンモニア除去率の変化を調べ、結
果を図2に示した。
【0028】実施例2 3mmφの粒状酸化チタン10kgを200Lの塩化白
金酸(Pt総量120g)と塩化イリジウム(イリジウ
ム総量60g)を含む水溶液に浸漬したこと以外は、実
施例1と同様にして、含浸、乾燥、焼成、還元を行っ
て、Pt担持量1重量%、Ir担持量0.5重量%のP
t−Ir/TiO触媒を製造した。
【0029】この湿式酸化分解を用いて、実施例1と同
様にして原水の処理を行い、同様に通液倍量に対するア
ンモニア除去率の変化を調べ、結果を図2に示した。
【0030】実施例3 3mmφの粒状酸化チタン10kgを200Lの塩化白
金酸(Pt総量120g)と塩化金(金総量120g)
を含む水溶液に浸漬したこと以外は、実施例1と同様に
して、含浸、乾燥、焼成、還元を行って、Pt担持量1
重量%、Au担持量1重量%のPt−Au/TiO
媒を製造した。
【0031】この湿式酸化分解を用いて、実施例1と同
様にして原水の処理を行い、同様に通液倍量に対するア
ンモニア除去率の変化を調べ、結果を図2に示した。
【0032】比較例1 3mmφの粒状酸化チタン10kgを200Lの塩化白
金酸(Pt総量120g)の水溶液に浸漬したこと以外
は、実施例1と同様にして、含浸、乾燥、焼成、還元を
行って、Pt担持量1重量%のPt/TiO触媒を製
造した。
【0033】この湿式酸化分解を用いて、実施例1と同
様にして原水の処理を行い、同様に通液倍量に対するア
ンモニア除去率の変化を調べ、結果を図2に示した。
【0034】比較例2 比較例1で得られた触媒を、更に、200Lの塩化ルテ
ニウム水溶液(ルテニウム含有量40g)に2時間浸漬
した後、固液分離し、固相(担体)を120℃で6時間
乾燥した。この固相を前記水溶液に2時間浸漬し、固液
分離、乾燥する工程を更に5回繰り返した。その後、実
施例1と同様にして、焼成、還元を行って、Pt担持量
1重量%、Ru担持量0.3重量%のPt−Ru/Ti
触媒を製造した。
【0035】この湿式酸化分解を用いて、実施例1と同
様にして原水の処理を行い、同様に通液倍量に対するア
ンモニア除去率の変化を調べ、結果を図2に示した。
【0036】図2より明らかなように、比較例1,2で
は、アンモニア除去率が通水開始初期から急激に低下す
るのに対して、実施例1〜3では、長期に亘り、高いア
ンモニア除去率を維持することができる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のアンモニア
含有水処理触媒の製造方法によれば、耐久性に優れ、長
期に亘り高いアンモニア分解活性を維持することができ
るアンモニア含有水処理触媒を容易かつ効率的に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で製造されるPt−NM/TiO触媒
を用いてアンモニア含有水を処理する装置の実施の形態
を示す系統図である。
【図2】実施例1〜3及び比較例1,2における通液倍
量に対するアンモニア除去率の変化を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 原水槽 2 ポンプ 3 コンプレッサ 4 熱交換器 5 加熱器 6 触媒反応塔 7 冷却器 8 気液分離器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷津 愛和 東京都新宿区西新宿三丁目4番7号 栗田 工業株式会社内 (72)発明者 祖川 哲也 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 香川 公司 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 Fターム(参考) 4D050 AA09 AA13 AB35 BB01 BC01 BC02 BC04 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BB02A BB02B BC33A BC33B BC70A BC70B BC74A BC74B BC75A BC75B CA05 CA07 CA10 CA11 EA02Y EB18Y FA01 FB14 FB16 FB18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア含有水を酸素含有ガスで接触
    酸化処理する際に用いられる、チタニア担体にPtとP
    t以外の他の貴金属とを担持してなる触媒を製造する方
    法であって、 Ptの化合物と、該他の貴金属の化合物との両方を含む
    溶液にチタニアを含浸する工程を有することを特徴とす
    るアンモニア含有水処理触媒の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該他の貴金属がR
    u,Ir又はAuであることを特徴とするアンモニア含
    有水処理触媒の製造方法。
JP2000124317A 2000-04-25 2000-04-25 アンモニア含有水処理触媒の製造方法 Pending JP2001300313A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008246473A (ja) * 2007-03-08 2008-10-16 Osaka Gas Co Ltd 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法
JP2014140800A (ja) * 2013-01-22 2014-08-07 Nippon Shokubai Co Ltd 排水処理用触媒及びそれを用いた排水処理方法

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