JP2003080069A - アンモニア性窒素含有水処理用触媒 - Google Patents

アンモニア性窒素含有水処理用触媒

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JP2003080069A
JP2003080069A JP2001280056A JP2001280056A JP2003080069A JP 2003080069 A JP2003080069 A JP 2003080069A JP 2001280056 A JP2001280056 A JP 2001280056A JP 2001280056 A JP2001280056 A JP 2001280056A JP 2003080069 A JP2003080069 A JP 2003080069A
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catalyst
compound
nitrogen
titania
ammoniacal nitrogen
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JP2001280056A
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Tetsuya Sogawa
哲也 祖川
Koji Kagawa
公司 香川
Hiroyuki Akiyama
弘行 秋山
Yoshikazu Tanitsu
愛和 谷津
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Kansai Electric Power Co Inc
Kurita Water Industries Ltd
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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性
窒素分解活性を維持することができるアンモニア性窒素
含有水処理用触媒を製造する。 【解決手段】 アンモニア性窒素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触媒であって、チタ
ニア担体に白金化合物とジルコニウム化合物又はバリウ
ム化合物とを担持してなるアンモニア性窒素含有水処理
用触媒。

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、イ
オン交換装置再生排水等の水中のアンモニア性窒素を分
解するための触媒に係り、特にアンモニア性窒素含有水
を酸素含有ガスと接触させ、該水中のアンモニア性窒素
を酸化分解処理するためのアンモニア性窒素含有水処理
用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】アンモニア含有排水を処理する方法とし
て、アンモニア含有排水に触媒の存在下で酸素含有ガス
を吹き込み、排水中のアンモニアを酸化分解(4NH
+3O →2N+6HO)する方法が知られている
(特公昭59−19757号公報)。
【0003】同号公報には、このアンモニア分解触媒の
触媒有効成分として、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニ
ウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金、銅、
金及びタングステン、並びにこれ等の酸化物、二塩化ル
テニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫
化ロジウム等の硫化物等の水に対し不溶性又は難溶性の
化合物が用いられ、担体としてはアルミナ、シリカ、シ
リカ−アルミナ、活性炭等が用いられると記載されてい
る。また、担体としてはチタニアを用いることも知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】アンモニア含有排水中
のアンモニアを触媒湿式酸化する場合、高温且つ高圧下
で処理が行われるため、触媒として高耐久性のものが望
まれる。
【0005】チタニア担体に白金化合物を担持した触媒
は使用開始時のアンモニア分解活性は高いが、耐久性を
高めることが求められていた。
【0006】本発明は、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アンモニア性窒素含有水
処理用触媒を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のアンモニア性窒
素含有水処理用触媒は、アンモニア性窒素含有水の酸素
含有ガスによる酸化処理に用いられる触媒であって、チ
タニア担体に白金化合物と、ジルコニウム化合物又はバ
リウム化合物とを担持させたものである。
【0008】本発明者らは、耐久性に優れたアンモニア
性窒素含有水処理用触媒を提供すべく研究を重ねた結
果、チタニア担体に白金化合物と共にジルコニウム化合
物又はバリウム化合物を担持させることにより、白金化
合物のみを担持した場合よりも触媒の耐久性を飛躍的に
高めることができることを見出し、本発明を完成させ
た。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明のアンモニア性窒素
含有水処理用触媒の実施の形態を詳細に説明する。
【0010】本発明の第1のアンモニア性窒素含有水処
理用触媒は、チタニア担体に白金化合物及びジルコニウ
ム化合物を担持させたものであり、第2のアンモニア性
窒素含有水処理用触媒はチタニア担体に白金化合物及び
バリウム化合物を担持させたものである。白金化合物、
ジルコニウム化合物、バリウム化合物は単体でもよく、
酸化物、塩などでもよい。
【0011】チタニア(TiO)担体に白金化合物と
ジルコニウム化合物とを担持させた触媒(以下、Pt−
Zr/チタニア触媒と称することがある)において、白
金化合物担持量はチタニア担体に対してPtとして0.
05〜5重量%、ジルコニウム化合物担持量はチタニア
担体に対してZrとして0.005〜5重量%、Pt:
Zr=1:0.05〜5(重量比)で、PtとZrとの
合計でチタニア担体に対して0.06〜10重量%担持
させることが、触媒活性や耐久性、製造コスト等の面で
好ましい。
【0012】また、チタニア担体に白金化合物とバリウ
ム化合物とを担持させた触媒(以下、Pt−Ba/チタ
ニア触媒と称することがある)において、白金化合物担
持量はチタニア担体に対してPtとして0.05〜5重
量%、バリウム化合物担持量はチタニア担体に対してB
aとして0.005〜0.5重量%、Pt:Ba=1:
0.05〜0.5(重量比)で、PtとBaとの合計で
チタニア担体に対して0.06〜10重量%担持させる
ことが、触媒活性や耐久性、製造コスト等の面で好まし
い。
【0013】なお、チタニア担体としては、粒径1.5
〜5mm程度のものが取り扱い性や担持効率等の面で好
ましい。チタニア担体は、高純度のTiOよりなるこ
とが好ましいが、担体としての耐久性を損なわない限り
他成分を含有してもよい。
【0014】このような本発明のアンモニア性窒素含有
水処理用触媒は、例えば、次のような方法で製造するこ
とができる。
【0015】 チタニア担体をジルコニウム化合物又
はバリウム化合物を含む液に含浸後乾燥してジルコニウ
ム化合物又はバリウム化合物を付着させた後、白金化合
物を含む液に含浸後乾燥して白金化合物を付着させ、そ
の後焼成する。
【0016】 チタニア担体を白金化合物を含む液に
含浸後乾燥して白金化合物を付着させた後、ジルコニウ
ム化合物又はバリウム化合物を含む液に含浸後乾燥して
ジルコニウム化合物又はバリウム化合物を付着させ、そ
の後焼成する。
【0017】 チタニア担体を白金化合物とジルコニ
ウム化合物又はバリウム化合物とを含む液に含浸後乾燥
して白金化合物とジルコニウム化合物又はバリウム化合
物を付着させた後、焼成する。
【0018】上記白金化合物としては、塩化白金酸を用
いることができる。また、ジルコニウム化合物、バリウ
ム化合物としては塩化物を用いることができる。
【0019】白金化合物、ジルコニウム化合物又はバリ
ウム化合物を含む液としては、これらの化合物を0.1
〜40重量%程度の濃度で含む水溶液が用いられ、チタ
ニア担体への担持量に応じて適宜濃度が調整される。ま
た、1回では所定量を担持できない場合には、含浸及び
乾燥の操作を2回以上繰り返して行っても良い。
【0020】白金化合物とジルコニウム化合物又はバリ
ウム化合物とをチタニア担体に付着させた後の焼成は、
通常水素雰囲気下にて400〜950℃で1〜10時間
程度行われる。
【0021】本発明のアンモニア性窒素含有水処理用触
媒は、常法に従って、反応塔に充填してアンモニア、ア
ンモニウムイオン、アンモニウム塩等のアンモニア性窒
素を含有する排水の湿式酸化分解に用いられるが、本発
明のアンモニア性窒素含有水処理用触媒は、アンモニア
性窒素の分解反応条件として1MPa未満の圧力、特に
0.6〜0.9MPaの圧力、反応温度140〜180
℃の、比較的低圧、低温状態で優れた活性を示す。
【0022】図1は本発明のアンモニア性窒素含有水処
理用触媒を用いてアンモニア性窒素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。
【0023】原水(アンモニア性窒素含有水)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、本発明のPt−Zr/チタニア又はPt−Ba/チ
タニア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、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。
【0024】なお、アンモニア性窒素の湿式触媒酸化処
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。
【0025】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。
【0026】この酸素含有ガスの供給量は原水中のアン
モニア性窒素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。
【0027】本発明の触媒は、化学工場排水、各種イオ
ン交換装置(例えば発電所の復水処理用、各種排水中の
アンモニウムイオン除去用などのイオン交換装置)の再
生排水などの処理に用いることができる。対象排水中の
アンモニア性窒素濃度は0.5〜5%程度が好ましい。
【0028】
【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。
【0029】実施例1 1.5mmφの球状チタニア200gを、31重量%の
オキシ塩化ジルコニウム水溶液(チタニアに対してZr
として4重量%)500mLに一昼夜含浸させた後、デ
カンテーション法で固液分離し、分離したチタニア粒子
を105℃で5時間乾燥させた。その後、このチタニア
粒子を5重量%の塩化白金酸水溶液(チタニアに対して
Ptとして2重量%)500mLに一昼夜含浸させた
後、デカンテーション法で固液分離し、分離したチタニ
ア粒子を105℃で5時間乾燥させた。
【0030】乾燥後のチタニア粒子をHガス雰囲気に
て600℃で5時間焼成した後室温に戻し、水洗、乾燥
してPt−Zr/チタニア触媒を得た。
【0031】このPt−Zr/チタニア触媒は、チタニ
アに対して白金化合物がPtとして1重量%、ジルコニ
ウム化合物がZrとして2重量%担持された触媒であっ
た。即ち、白金化合物、ジルコニウム化合物共に水溶液
中の5割がチタニアに担持された。
【0032】このPt−Zr/チタニア触媒を用い、ア
ンモニア性窒素:2000mg/L(Nとして),硫酸
イオン:30000mg/Lの排水を原水として、図1
に示す湿式酸化分解装置に連続通水処理した。即ち、こ
のPt−Zr/チタニア触媒を内径30mm、長さ10
0mmの反応塔に50ml充填し、反応温度170℃、
操作圧力0.9MPa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、1
50ml/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、
排水中のアンモニア性窒素を窒素(N)とするのに要
する理論酸素量の2倍当量である。)。
【0033】このときの原水の通液倍量(累積の通液量
の触媒充填量に対する容積比)に対する処理水窒素濃度
の変化からアンモニア性窒素除去率の変化を調べ、結果
を図2に示した。
【0034】実施例2 実施例1において、オキシ塩化ジルコニウム水溶液の代
りに、10重量%の塩化バリウム水溶液を用いたこと以
外は同様にして、チタニアに対して、白金化合物がPt
として1重量%、バリウム化合物がBaとして0.2重
量%担持されたPt−Ba/チタニア触媒を製造した。
【0035】このPt−Ba/チタニア触媒を用いて、
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性窒素除去率の変化を調べ、結果
を図2に示した。
【0036】比較例1 実施例1において、オキシ塩化ジルコニウム水溶液への
含浸、乾燥を行わなかったこと以外は同様にして、チタ
ニアに対してPtが1重量%担持された触媒(以下、P
t/チタニア触媒と称する)を製造した。
【0037】このPt/チタニア触媒を用いて、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
するアンモニア性窒素除去率の変化を調べ、結果を図2
に示した。
【0038】図2より明らかなように、比較例1では、
アンモニア性窒素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1,2では、長期に亘り、高い
アンモニア性窒素除去率を維持することができる。
【0039】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、耐
久性に優れ、長期に亘り高いアンモニア性窒素分解活性
を維持することができるアンモニア性窒素含有水処理用
触媒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンモニア性窒素含有水処理用触媒を
用いてアンモニア性窒素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1,2及び比較例1における通液倍量に
対するアンモニア性窒素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 香川 公司 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 秋山 弘行 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 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 Fターム(参考) 4D050 AA13 AB35 BB01 BC01 BC02 BC06 BD06 CA01 CA03 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BB08C BB20C BC13A BC13B BC13C BC51A BC51B BC51C BC75A BC75B BC75C BD02C BD12C CA05 CA07 CA11 DA05 EA04Y FA02 FB14 FB30 FC02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア性窒素含有水の酸素含有ガス
    による酸化処理に用いられる触媒であって、 チタニア担体に白金化合物及びジルコニウム化合物を担
    持させてなることを特徴とするアンモニア性窒素含有水
    処理用触媒。
  2. 【請求項2】 アンモニア性窒素含有水の酸素含有ガス
    による酸化処理に用いられる触媒であって、 チタニア担体に白金化合物及びバリウム化合物を担持さ
    せてなることを特徴とするアンモニア性窒素含有水処理
    用触媒。
JP2001280056A 2001-09-14 2001-09-14 アンモニア性窒素含有水処理用触媒 Pending JP2003080069A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011224550A (ja) * 2010-03-30 2011-11-10 Nippon Shokubai Co Ltd 窒素含有化合物処理用触媒およびそれを用いた排水の処理方法
CN113929114A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 中国石油化工股份有限公司 一种从含腈有机废水中回收氨的方法和系统

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