JP2005087927A - In situ catalyst for supercritical water oxidation and supercritical water oxidation method and device using the catalyst - Google Patents

In situ catalyst for supercritical water oxidation and supercritical water oxidation method and device using the catalyst Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device capable of suppressing or controlling the undesired deposition of a salt caused during supercritical water oxidation and efficiently performing a supercritical water oxidation reaction, and to produce an in situ catalyst for the supercritical water oxidation used in the method and the device. <P>SOLUTION: The method for subjecting liquid to be treated containing organic materials to the supercritical water oxidation comprises a process of introducing a catalyst precursor into a reactor, a process of letting the liquid to be treated to the supercritical water state and introducing the liquid to be treated into the reactor so as to allow an alkali metal or an alkali earth metal to exist in the liquid to be treated, an oxidation decomposition process of oxidizing and decomposing the liquid to be treated under the presence of an oxidant and the alkali metal or the alkali earth metal in the supercritical state, and a catalyst formation process of forming the in situ catalyst which is hydrothermally synthesized under the presence of the oxidant and the alkali metal or the alkali earth metal in the supercritical state and comprises a metal acid salt. Therein, the catalyst formation process and the oxidation decomposition process are cooperatively performed, and the oxidation decomposition process is facilitated by the in situ catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超臨界水酸化処理用in situ触媒、該触媒を用いる超臨界水酸化処理法及び装置に関する。   The present invention relates to an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment, a supercritical water oxidation method and apparatus using the catalyst.

焼却法に替わる有害廃液の無害処理法として、超臨界水酸化法が近年注目されている。超臨界水酸化法とは、超臨界状態の水、即ち圧力22.1MPa以上且つ温度374℃以上の状態の水の特性を利用した有機物の酸化・分解方法である。超臨界水は酸素と有機物との均一な反応場となり、且つ高拡散性を有することから極めて短時間に有機物を水と二酸化炭素まで完全に分解することができる。   In recent years, supercritical water oxidation has attracted attention as a harmless treatment method for hazardous waste liquids in place of the incineration method. The supercritical water oxidation method is an organic substance oxidation / decomposition method utilizing the characteristics of water in a supercritical state, that is, water having a pressure of 22.1 MPa or more and a temperature of 374 ° C. or more. Supercritical water becomes a uniform reaction field between oxygen and organic matter and has high diffusivity, so that the organic matter can be completely decomposed into water and carbon dioxide in a very short time.

しかしながら、超臨界水は塩、例えば無機塩に対して難溶性を示すため、廃液中に含まれる塩又は超臨界水酸化処理中に生じる塩が析出しやすく、析出した塩によって処理経路、例えば反応器、配管などに詰まりが生じるという第1の問題点を有している。また、超臨界状態、即ち高温且つ高圧状態で反応・操作を行うため、装置に腐蝕が生じやすいという第2の問題点を有している。   However, since supercritical water is sparingly soluble in salts such as inorganic salts, salts contained in the waste liquid or salts generated during supercritical water oxidation treatment are likely to precipitate, and the treatment route such as reaction is caused by the precipitated salt. The first problem is that clogging occurs in the vessel and piping. Further, since the reaction and operation are performed in a supercritical state, that is, in a high temperature and high pressure state, there is a second problem that the apparatus is easily corroded.

第1の問題点に関して、反応器内に温度差を設けて亜臨界相と超臨界相とに分け、亜臨界相において塩を溶解させる方法が検討されている(例えば特許文献1参照のこと)。しかしながら、反応器内に温度差を設けることは、反応器材質の腐蝕・劣化を招きやすいため、且つ特殊形状の反応器を必要とするため、経済的・技術的にさらなる課題が生じることとなる。   With respect to the first problem, a method in which a temperature difference is provided in the reactor to divide into a subcritical phase and a supercritical phase, and a salt is dissolved in the subcritical phase has been studied (for example, see Patent Document 1). . However, providing a temperature difference in the reactor is likely to cause corrosion and deterioration of the reactor material, and requires a specially shaped reactor, which causes further problems economically and technically. .

第2の問題点に関して、反応器の材質を向上させることが考えられる他、超臨界状態であっても比較的低温・低圧状態で操作して腐蝕の進行を抑える手法が提案されている(例えば特許文献2、及び非特許文献1〜4を参照のこと)。しかしながら、反応器の材質の向上については経済的・技術的な、さらなる課題を生じることとなる。また、比較的低温・低圧状態での操作は、有機物の不完全分解を招くこととなり、超臨界水酸化処理法の利点を失うこととなる。有機物の不完全分解を生じさせずに比較的低温・低圧状態で反応を行う手法として、触媒存在下で反応を行うことが提案されている。しかしながら、触媒を用いる場合、第1の問題点である塩の析出が触媒表面で生じ、触媒被毒という新たな課題が生じることとなる。
特開2002−361069 例えば[0004]〜[0005]。 国際公開番号WO00/25913号公報。 Environmental Science & Technology, 29(11), p.2748-2753 (Nov 1995)。 Industrial & Engineering Chemistry Research, 35(10), p.3257-3279 (Oct 1996)。 Industrial & Engineering Chemistry Research, 36(9), p.3439-3445 (Sep 1997)。。 Industrial & Engineering Chemistry Research, 38(10), p.3793-3801 (Oct 1996)。
Regarding the second problem, it is conceivable to improve the material of the reactor, and a method for suppressing the progress of corrosion by operating at a relatively low temperature and low pressure even in a supercritical state has been proposed (for example, (See Patent Document 2 and Non-Patent Documents 1 to 4). However, the improvement of the material of the reactor causes further economic and technical problems. In addition, the operation at a relatively low temperature and low pressure will cause incomplete decomposition of the organic matter and lose the advantages of the supercritical water oxidation treatment method. As a technique for performing a reaction at a relatively low temperature and low pressure without causing incomplete decomposition of organic substances, it has been proposed to perform the reaction in the presence of a catalyst. However, when a catalyst is used, salt deposition, which is the first problem, occurs on the surface of the catalyst, which causes a new problem of catalyst poisoning.
For example, [0004] to [0005]. International publication number WO00 / 25913. Environmental Science & Technology, 29 (11), p.2748-2753 (Nov 1995). Industrial & Engineering Chemistry Research, 35 (10), p.3257-3279 (Oct 1996). Industrial & Engineering Chemistry Research, 36 (9), p.3439-3445 (Sep 1997). . Industrial & Engineering Chemistry Research, 38 (10), p.3793-3801 (Oct 1996).

そこで、本発明の目的は、従来技術における問題点を解決することにある。
具体的には、本発明の目的は、本来、不所望な、超臨界水酸化処理中に生じる塩の析出を、超臨界水酸化処理用in situ触媒へと転化し、不所望な塩の析出を抑制又は制御し、且つ超臨界水酸化反応を効率よく行う超臨界水酸化処理方法及び装置、並びに超臨界水酸化処理用in situ触媒を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems in the prior art.
Specifically, the object of the present invention is to convert the originally undesired salt precipitation that occurs during supercritical water oxidation into an in situ catalyst for supercritical water oxidation, thereby depositing unwanted salts. It is an object to provide a supercritical water oxidation treatment method and apparatus for efficiently controlling a supercritical water oxidation reaction, and an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment.

また、本発明の他の目的は、転化された超臨界水酸化処理用in situ触媒を再度触媒前駆体に再生する触媒前駆体の再生方法をも提供し、これにより反応器内に生じる塩を反応器外に排出することができる。   Another object of the present invention is to provide a method for regenerating a catalyst precursor by regenerating the converted in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment into a catalyst precursor again, whereby the salt generated in the reactor is removed. It can be discharged out of the reactor.

本発明者らは、以下の発明により、上記課題を解決できることを見出した。
<1> 有機物を含む処理すべき液を超臨界水酸化処理する方法であって、該方法は、反応器に触媒前駆体を導入する工程;処理すべき液を超臨界水状態とし且つ処理すべき液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が存在するように反応器に導入する工程;反応器において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液が酸化且つ分解される酸化分解工程;前記触媒前駆体が、反応器において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成される触媒形成工程;を有し、該触媒形成工程と前記酸化分解工程とが協奏的に行われ、前記触媒形成工程によって形成された触媒によって前記酸化分解工程が促進される、上記方法。
The present inventors have found that the above-described problems can be solved by the following invention.
<1> A method of supercritical water oxidation treatment of a liquid to be treated containing an organic substance, the method comprising introducing a catalyst precursor into a reactor; bringing the liquid to be treated into a supercritical water state and treating Introducing into the reactor such that the alkali liquid or alkaline earth metal is present in the liquid; the reactor should be treated in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal and in a supercritical water state An oxidative decomposition step in which the liquid is oxidized and decomposed; the catalyst precursor is hydrothermally synthesized in a supercritical water state in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal in a reactor, A catalyst forming step in which an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is formed, and the catalyst forming step and the oxidative decomposition step are performed in concert, and formed by the catalyst forming step. Said catalyst Reduction decomposition step is accelerated, the method described above.

<2> 上記<1>において、触媒前駆体は、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)からなる群から選ばれるのがよい。特に、触媒前駆体は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。   <2> In the above <1>, the catalyst precursor includes a titanium group element (eg, Ti, Zr, etc.), a group VIII element (eg, Fe, Co, Ni, etc.), a group VIIA element (eg, Mn, etc.), and It may be selected from the group consisting of Group IIIB elements (eg, Al, etc.). In particular, the catalyst precursor is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

<3> 上記<1>又は<2>において、金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有するのがよい。なお、少なくとも1種の金属種は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。   <3> In the above <1> or <2>, the metal acid salt is at least one alkali metal or alkaline earth selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba and Ra. From group metals, titanium group elements (eg, Ti, Zr, etc.), group VIII elements (eg, Fe, Co, Ni, etc.), group VIIA elements (eg, Mn, etc.), and group IIIB elements (eg, Al, etc.) It is good to have at least one metal species selected from the group consisting of: The at least one metal species is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

<4> 上記<1>〜<3>のいずれかにおいて、金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩であるのがよく、例えばチタン酸ナトリウム、チタン酸カリウム、鉄酸ナトリウム及び鉄酸カリウムからなる群から選ばれるのがよい。
<5> 上記<1>〜<4>のいずれかにおいて、反応器に形成された超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する工程をさらに有するのがよい。
<4> In any one of the above items <1> to <3>, the metal acid salt may be a titanate or an iron salt, such as sodium titanate, potassium titanate, sodium ferrate, and potassium ferrate. Preferably selected from the group consisting of
<5> In any one of the above items <1> to <4>, the step of regenerating the catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment formed in the reactor with subcritical water It is good to have.

<6> 上記<1>〜<4>のいずれかの方法によって形成された反応器中の超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する工程を有する触媒前駆体再生方法。   <6> Step of regenerating the catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment in the reactor formed by any one of the above methods <1> to <4> with subcritical water A catalyst precursor regeneration method comprising:

<7> 超臨界水酸化処理用反応器を有する超臨界水酸化処理装置であって、前記反応器に触媒前駆体を備え、反応器内において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液を酸化及び分解し、且つ反応器内において、前記触媒前駆体が酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成され、該触媒によって前記酸化及び分解が促進されることを特徴とする超臨界水酸化処理装置。   <7> A supercritical water oxidation treatment apparatus having a reactor for supercritical water oxidation treatment, comprising a catalyst precursor in the reactor, wherein an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal are contained in the reactor. The liquid to be treated in the presence and in the supercritical water state is oxidized and decomposed, and in the reactor, the catalyst precursor is in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or an alkaline earth metal, and in the supercritical water state. A supercritical water oxidation treatment apparatus characterized in that an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment that is hydrothermally synthesized with a metal salt is formed, and the oxidation and decomposition are promoted by the catalyst.

<8> 上記<7>において、触媒前駆体は、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)からなる群から選ばれるのがよい。特に、触媒前駆体は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。   <8> In the above <7>, the catalyst precursor includes a titanium group element (eg, Ti, Zr, etc.), a group VIII element (eg, Fe, Co, Ni, etc.), a group VIIA element (eg, Mn, etc.), and It may be selected from the group consisting of Group IIIB elements (eg, Al, etc.). In particular, the catalyst precursor is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

<9> 上記<7>又は<8>において、金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有するのがよい。なお、少なくとも1種の金属種は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。   <9> In the above <7> or <8>, the metal acid salt is at least one alkali metal or alkaline earth selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba and Ra. From group metals, titanium group elements (eg, Ti, Zr, etc.), group VIII elements (eg, Fe, Co, Ni, etc.), group VIIA elements (eg, Mn, etc.), and group IIIB elements (eg, Al, etc.) It is good to have at least one metal species selected from the group consisting of: The at least one metal species is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

<10> 上記<7>〜<9>のいずれかにおいて、金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩であるのがよく、例えばチタン酸ナトリウム、チタン酸カリウム、鉄酸ナトリウム及び鉄酸カリウムからなる群から選ばれるのがよい。
<11> 上記<7>〜<10>のいずれかにおいて、反応器に形成された超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する手段をさらに有するのがよい。
<10> In any one of the above items <7> to <9>, the metal acid salt may be a titanate or an iron salt, such as sodium titanate, potassium titanate, sodium ferrate, and potassium ferrate. Preferably selected from the group consisting of
<11> In any one of the above items <7> to <10>, further comprising means for regenerating the catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment formed in the reactor with subcritical water It is good to have.

<12> アルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下で超臨界水状態で水熱合成される金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒。   <12> An in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment comprising a metal acid salt hydrothermally synthesized in a supercritical water state in the presence of an alkali metal or an alkaline earth metal.

<13> 上記<12>において、金属酸塩は、金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有するのがよい。なお、少なくとも1種の金属種は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。   <13> In the above item <12>, the metal acid salt is at least one alkali metal or alkali selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra. Earth metals, titanium group elements (eg, Ti, Zr, etc.), group VIII elements (eg, Fe, Co, Ni, etc.), group VIIA elements (eg, Mn, etc.), and group IIIB elements (eg, Al, etc.) And at least one metal species selected from the group consisting of: The at least one metal species is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

<14> 上記<12>又は<13>において、金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩であるのがよく、例えばチタン酸ナトリウム、チタン酸カリウム、鉄酸ナトリウム及び鉄酸カリウムからなる群から選ばれるのがよい。
<15> 上記<12>〜<14>のいずれかにおいて、超臨界水酸化処理用in situ触媒は、亜臨界水によって溶解・洗浄されて触媒前駆体に再生されるのがよい。
<14> In the above item <12> or <13>, the metal acid salt may be a titanate or an iron salt, for example, a group consisting of sodium titanate, potassium titanate, sodium ferrate and potassium ferrate. It is good to be chosen from.
<15> In any one of the above items <12> to <14>, the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is preferably dissolved and washed with subcritical water to be regenerated into a catalyst precursor.

本発明により、本来、不所望な、超臨界水酸化処理中に生じる塩の析出を、超臨界水酸化処理用in situ触媒へと転化し、不所望な塩の析出を抑制又は制御し、且つ超臨界水酸化反応を効率よく行う超臨界水酸化処理方法及び装置、並びに超臨界水酸化処理用in situ触媒を提供することができる。   According to the present invention, originally undesired salt precipitation that occurs during supercritical water oxidation treatment is converted into an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment, thereby suppressing or controlling the precipitation of unwanted salt, and It is possible to provide a supercritical water treatment method and apparatus for efficiently performing supercritical water oxidation, and an in situ catalyst for supercritical water treatment.

また、本発明により、転化された超臨界水酸化処理用in situ触媒を再度触媒前駆体に再生する触媒前駆体の再生方法をも提供することができ、これにより反応器内に生じる塩を反応器外に排出することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for regenerating a catalyst precursor by regenerating the converted in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment into a catalyst precursor again, thereby reacting the salt generated in the reactor. It can be discharged outside the vessel.

以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明による、有機物を含む処理すべき液を超臨界水酸化処理する方法を説明する。
本発明の方法は、反応器に触媒前駆体を導入する工程;処理すべき液を超臨界水状態とし且つ処理すべき液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が存在するように反応器に導入する工程;反応器において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液が酸化且つ分解される酸化分解工程;前記触媒前駆体が、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成される触媒形成工程;を有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, a method for supercritical water oxidation treatment of a liquid to be treated containing an organic substance according to the present invention will be described.
The method of the present invention comprises a step of introducing a catalyst precursor into a reactor; the liquid to be treated is introduced into the reactor so that the liquid to be treated is in a supercritical water state and the alkali metal or alkaline earth metal is present in the liquid to be treated. A process; an oxidative decomposition process in which a liquid to be treated in the presence of an oxidant and an alkali metal or an alkaline earth metal and in a supercritical water state is oxidized and decomposed in a reactor; the catalyst precursor is an oxidant, And a catalyst forming step in which an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is formed by hydrothermal synthesis in the presence of an alkali metal or alkaline earth metal and in the supercritical water state to have a metal acid salt. .

ここで、触媒形成工程と酸化分解工程とは協奏的に行われ、触媒形成工程によって形成された触媒によって酸化分解工程がより促進される。また、触媒形成工程においては、本来、不所望であった塩の形成・析出の代わりに、該塩を形成する成分を含んでなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成される。したがって、本発明により、不所望な塩が有用な触媒へと転化させることができる。   Here, the catalyst formation step and the oxidative decomposition step are performed in concert, and the oxidative decomposition step is further promoted by the catalyst formed by the catalyst formation step. Further, in the catalyst formation step, an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment containing a component that forms the salt is formed instead of the formation and precipitation of the salt that was originally undesirable. Thus, the present invention allows unwanted salts to be converted into useful catalysts.

本発明の方法はまず、反応器に触媒前駆体を導入する工程に付される。
触媒前駆体は、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で、水熱合成されて金属酸塩となりうる物質であれば、特に限定されない。但し、該物質は、超臨界水酸化処理を促進する触媒作用を有するのがよい。
これらの触媒前駆体として、チタン族元素(例えばTi、Zrなど)、第VIII族元素(例えばFe、Co、Niなど)、第VIIA族元素(例えばMnなど)、及び第IIIB族元素(例えばAlなど)、並びにこれらの化合物を挙げることができる。特に、触媒前駆体は、Ti、Fe、Al、Zr、Mnであるのがよく、さらにTi、Feであるのがよい。
The method of the present invention is first subjected to a step of introducing a catalyst precursor into the reactor.
The catalyst precursor is not particularly limited as long as it is a substance that can be hydrothermally synthesized into a metal acid salt in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal and in a supercritical water state. However, the substance should have a catalytic action that promotes supercritical water oxidation.
These catalyst precursors include titanium group elements (eg, Ti, Zr, etc.), group VIII elements (eg, Fe, Co, Ni, etc.), group VIIA elements (eg, Mn, etc.), and group IIIB elements (eg, Al). Etc.), as well as these compounds. In particular, the catalyst precursor is preferably Ti, Fe, Al, Zr, or Mn, and more preferably Ti or Fe.

次いで、本発明の方法は、処理すべき液を超臨界水状態として反応器に導入する工程に付される。
処理すべき液は、超臨界水酸化処理によって分解される有機物を含む液であり、所望により無機物を含んでもよい。
超臨界水状態とは、温度が374℃以上、圧力が22.1MPa以上である状態をいう。本発明において、好ましい温度及び圧力は、処理すべき液に依存する。例えば、温度は、374〜700℃とすることができる。なお、本発明においては、超臨界水酸化処理用in situ触媒を用いることにより、作用温度を、従来の方法又は装置よりも相対的に低下させることができる。例えば、従来600℃で処理したものについては、本発明においては500℃程度で処理することができる。このように、本発明は、従来よりも低温で作用させることにができるため、コスト面でのメリット、後述する亜臨界状態に移行する際のエネルギーロスを抑制するメリットなどを発揮することができる。
Next, the method of the present invention is subjected to a step of introducing the liquid to be treated into a supercritical water state into the reactor.
The liquid to be treated is a liquid containing an organic substance that is decomposed by the supercritical water oxidation treatment, and may contain an inorganic substance if desired.
The supercritical water state refers to a state where the temperature is 374 ° C. or higher and the pressure is 22.1 MPa or higher. In the present invention, the preferred temperature and pressure depend on the liquid to be treated. For example, the temperature can be 374-700 ° C. In the present invention, by using the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment, the working temperature can be relatively lowered as compared with the conventional method or apparatus. For example, what was conventionally processed at 600 degreeC can be processed at about 500 degreeC in this invention. As described above, the present invention can be operated at a lower temperature than the conventional one, and thus can exhibit the merit in cost, the merit of suppressing the energy loss when shifting to the subcritical state described later, and the like. .

圧力は、22.1〜40MPa、好ましくは25〜30MPaであるのがよい。なお、後者の値は、安定した超臨界状態を奏する圧力であり、且つ本発明の装置の一部に用いるコンプレッサの負荷が過大とならない圧力である。   The pressure may be 22.1 to 40 MPa, preferably 25 to 30 MPa. The latter value is a pressure that exhibits a stable supercritical state, and is a pressure that does not cause an excessive load on the compressor used in a part of the apparatus of the present invention.

処理すべき液は、該液中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が存在するように、反応器に導入されるのがよい。即ち、処理すべき液がアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んでいない場合、処理すべき液を反応器に導入する前に該液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含ませる工程を設けるか;又は処理すべき液を反応器に導入し、それとは別に反応器中の処理すべき液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含むように、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物の水溶液を反応器に導入する工程を設けるのがよい。なお、処理すべき液が本来、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含んでいる場合には、上記工程を設けても設けなくてもよい。   The liquid to be treated should be introduced into the reactor so that alkali metal or alkaline earth metal is present in the liquid. That is, if the liquid to be treated does not contain an alkali metal or alkaline earth metal, a step of incorporating the alkali metal or alkaline earth metal into the liquid before introducing the liquid to be treated into the reactor; Alternatively, an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal compound is introduced into the reactor so that the liquid to be treated is introduced into the reactor and the alkali metal or alkaline earth metal is contained in the liquid to be treated in the reactor. It is preferable to provide a process for introducing the above. In addition, when the liquid to be processed originally contains an alkali metal or an alkaline earth metal, the above process may or may not be provided.

アルカリ金属又はアルカリ土類金属は、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、及び/又はラジウムであるのがよく、好ましくはナトリウム、カリウム、マグネシウム、及び/又はカルシウムであるのがよく、より好ましくはナトリウム及び/又はカリウムであるのがよい。   The alkali metal or alkaline earth metal may be sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, strontium, barium and / or radium, preferably sodium, potassium, magnesium and / or calcium. More preferably sodium and / or potassium.

アルカリ金属又はアルカリ土類金属が存在する処理すべき液は、25℃、1気圧の状態で塩基性を示す状態であるのが好ましい。このため、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物の水溶液を反応器に導入する工程を設ける場合、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩;酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグネシウムなどの酢酸塩;ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、ギ酸マグネシウムなどのギ酸塩;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物塩などの塩基性化合物の水溶液であるのが好ましい。   The liquid to be treated containing an alkali metal or alkaline earth metal is preferably in a state of basicity at 25 ° C. and 1 atm. Therefore, when providing a step of introducing an aqueous solution of an alkali metal or alkaline earth metal compound into the reactor, carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and magnesium carbonate; acetates such as sodium acetate, potassium acetate, and magnesium acetate A formic acid salt such as sodium formate, potassium formate and magnesium formate; an aqueous solution of a basic compound such as a hydroxide salt such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and magnesium hydroxide is preferred.

さらに、本発明の方法は、処理すべき液が酸化且つ分解される酸化分解工程に付される。
この工程において、処理すべき液に含まれる有機物は、超臨界水状態で、酸化剤である酸素等と反応し、二酸化炭素等に酸化、分解される。ここで、超臨界水状態は、上述したのと同様な状態である。
酸化剤として、酸素を用いる他、該酸素を含む空気、酸素富化空気、酸素を含むガス、過酸化水素水などを用いることができる。
Furthermore, the method of the present invention is subjected to an oxidative decomposition step in which the liquid to be treated is oxidized and decomposed.
In this step, the organic matter contained in the liquid to be treated reacts with oxygen, which is an oxidant, in the supercritical water state, and is oxidized and decomposed into carbon dioxide. Here, the supercritical water state is the same state as described above.
As the oxidizing agent, in addition to oxygen, air containing oxygen, oxygen-enriched air, oxygen-containing gas, hydrogen peroxide water, or the like can be used.

本発明の方法は、上記酸化分解工程と共に、触媒形成工程が協奏的に生じる。即ち、反応器内に備えた触媒前駆体が、酸化剤の存在下且つ超臨界水状態であって、さらにアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下において、水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成される。   In the method of the present invention, the catalyst formation step occurs in concert with the oxidative decomposition step. That is, the catalyst precursor provided in the reactor is hydrothermally synthesized in the presence of an oxidant and in a supercritical water state, and further in the presence of an alkali metal or alkaline earth metal to have a metal acid salt. Thus, an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is formed.

臨界水酸化処理中に形成される触媒は、臨界水酸化処理をさらに促進する。また、この触媒は、従来の方法においては不所望な析出塩の代わりに形成される。即ち、本発明においては、不所望な塩の析出が観察されないか又は観察されても「詰まり」を生じる程度ではない。
触媒形成工程で形成される金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩であるのがよく、例えばチタン酸ナトリウム、チタン酸カリウム、鉄酸ナトリウム及び鉄酸カリウムなどを挙げることができる。
The catalyst formed during the critical hydroxylation process further accelerates the critical hydroxylation process. This catalyst is also formed in place of the undesired precipitated salt in conventional methods. That is, in the present invention, undesired salt precipitation is not observed, or even if observed, it does not cause “clogging”.
The metal acid salt formed in the catalyst forming step is preferably a titanate or a ferrate, and examples thereof include sodium titanate, potassium titanate, sodium ferrate and potassium ferrate.

本発明の方法は、上述した、処理すべき液を酸化・分解する一連の作業とは別に、超臨界水酸化処理用in situ触媒を触媒前駆体に再生する工程を有することができる。この工程は、反応器に形成された、金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄する工程である。   The method of the present invention can include a step of regenerating the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment into a catalyst precursor separately from the above-described series of operations for oxidizing and decomposing the liquid to be treated. This step is a step of dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment having a metal acid salt formed in the reactor with subcritical water.

亜臨界水は、臨界状態から温度及び圧力をシフトすることによって亜臨界状態をもたらすことにより、得ることができる。なお、臨界状態から亜臨界状態へのシフトは、一般的には、温度をシフトすることによってもたらされる。なお、理論上、圧力をシフトすることによっても亜臨界状態へのシフトは可能であるが、圧力制御の困難性、コスト面などの点から、温度シフトを用いることが一般的である。
温度シフトは、金属酸塩が溶解し得る温度であれば特に限定されないが、エネルギー効率の観点及び水のイオン積が高まる温度という観点から、例えば200℃以上374℃以下、好ましくは300℃近辺であるのがよい。
Subcritical water can be obtained by bringing the subcritical state by shifting temperature and pressure from the critical state. The shift from the critical state to the subcritical state is generally caused by shifting the temperature. Theoretically, it is possible to shift to the subcritical state by shifting the pressure, but it is general to use a temperature shift from the viewpoint of difficulty in pressure control and cost.
The temperature shift is not particularly limited as long as the metal salt can be dissolved, but from the viewpoint of energy efficiency and the temperature at which the ionic product of water increases, for example, 200 ° C. or more and 374 ° C. or less, preferably around 300 ° C. There should be.

亜臨界水は、超臨界水と異なり、無機塩を溶解する性質を有する。そのため、形成された金属酸塩を溶解し、超臨界水酸化処理用in situ触媒を触媒前駆体へと再生することができる。
なお、この工程によって得られた廃液から、所望の処理によって、金属酸塩に含まれる各成分を回収することができる。また、回収した各成分、特にアルカリ金属又はアルカリ土類金属、若しくはその化合物を、本発明の方法にリサイクル利用することもできる。
Unlike supercritical water, subcritical water has the property of dissolving inorganic salts. Therefore, the formed metal acid salt can be dissolved and the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment can be regenerated into a catalyst precursor.
In addition, each component contained in the metal acid salt can be recovered from the waste liquid obtained in this step by a desired treatment. In addition, each recovered component, particularly alkali metal or alkaline earth metal, or a compound thereof can be recycled for use in the method of the present invention.

また、本発明は、超臨界水酸化処理装置も提供する。
本発明の超臨界水酸化処理装置は、上記方法を達成することができる装置である。即ち、本発明の装置は、超臨界水酸化処理用反応器を有し、該反応器に触媒前駆体を備え、反応器内において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液を酸化及び分解し、且つ反応器内において、前記触媒前駆体が酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成され、該触媒によって前記酸化及び分解が促進されることを特徴とする。
The present invention also provides a supercritical water oxidation treatment apparatus.
The supercritical water oxidation treatment apparatus of the present invention is an apparatus that can achieve the above method. That is, the apparatus of the present invention has a reactor for supercritical water oxidation treatment, the reactor is provided with a catalyst precursor, and in the reactor, in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or an alkaline earth metal, And the liquid to be treated in the supercritical water state is oxidized and decomposed, and in the reactor, the catalyst precursor is hydrothermally present in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal and in the supercritical water state. An in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment which is synthesized and has a metal acid salt is formed, and the oxidation and decomposition are promoted by the catalyst.

本発明において、反応器は、特にその形状、特性は限定されることがない。具体的には、前述の特許文献1(特開2002−361069)と比較すれば、亜臨界水域と超臨界水域を有する反応器である必要はない。このため、反応器を、従来と比較して安価に製造することができる。   In the present invention, the shape and characteristics of the reactor are not particularly limited. Specifically, it is not necessary that the reactor has a subcritical water area and a supercritical water area as compared with the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-361669). For this reason, a reactor can be manufactured cheaply compared with the past.

また、本発明の装置は、上述の方法と同様に、処理すべき液を酸化・分解する一連の作業とは別に、超臨界水酸化処理用in situ触媒を触媒前駆体に再生する触媒前駆体再生手段を有することができる。具体的には、触媒前駆体再生手段は、水を亜臨界水状態にする手段、反応器に水、特に亜臨界水を導く手段、亜臨界水を超臨界水酸化処理用in situ触媒と反応させて得られた廃液を反応器外に排出する手段などを有するのがよい。本発明の装置は、上記各種手段を必要とするが、該各種手段は、従来技術(例えば特許文献1(特開2002−361069))と比較して、安価に製造でき、その操作も容易に行うことができる。   Also, the apparatus of the present invention is a catalyst precursor that regenerates an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment into a catalyst precursor separately from a series of operations for oxidizing and decomposing a liquid to be treated, as in the above-described method. It can have a reproducing means. Specifically, the catalyst precursor regeneration means includes means for bringing water into a subcritical water state, means for introducing water, particularly subcritical water, into the reactor, and reacting subcritical water with an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment. It is preferable to have a means for discharging the waste liquid obtained in this way out of the reactor. The apparatus of the present invention requires the above-mentioned various means, and these various means can be manufactured at a low cost and can be easily operated as compared with the prior art (for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-361669)). It can be carried out.

図1は、本発明の装置の一態様を示す。図1において、本発明の装置1は、処理すべき液を貯蔵する槽3、空気・酸素などの酸化剤用導入口5、処理すべき液を反応器7へと導入する導入管8a及び酸化剤を反応器7へと導く導入管8b、処理すべき液及び酸化剤を所望の圧力にして反応器7へと導くコンプレッサ9a及び9b、並びに処理すべき液及び酸化剤を所望の温度とする加熱手段11a及び11bを有する。また、本発明の装置は、反応器7から反応物などの排出物を排出する排出管13、排出物を温度制御(主に冷却)する温度制御器15、温度制御器の下流に配置され且つ圧力を制御する(主に圧力を大気圧にまで下げる)弁17、弁17の下流に配置される後処理槽19を有する。さらに、装置1は、弁17と後処理槽19との間には排出先変更手段21を有し、排出物を後処理槽19又は後処理槽23へと導く。
超臨界水酸化処理を行う場合、処理すべき液及び酸化剤は、コンプレッサ9a及び9bにより超臨界水状態をもたらす圧力へと加圧され、且つ加熱手段11a及び11bによって超臨界水状態をもたらす温度に加熱されて、反応器7へと導かれる。図1における反応器7はコイル型を有する。反応器の形状・特性は、上述のように特に限定されないが、温度効率及び反応効率を高めるため、並びに省スペースのため、コイル型としている。反応器7は、超臨界水酸化処理用in situ触媒を有し、超臨界水酸化処理が促進される。
超臨界水酸化処理によって排出管13を介して排出されるCO、水などは、温度制御器15で降温され、弁17で大気圧又はその近辺まで圧力が低下されて、後処理槽19へと導かれる。後処理槽19では、気液分離等がなされ、後処理槽19で分離された水は、所望により導入管25及び導入管25aを介して導入管8aへと導かれ、再利用される。また、処理槽19で分離された空気又は酸素は、導入管25及び導入管25bを介して導入管8bへと導かれ、再利用される。処理済の物質、例えばCO、水などは、手段22を介して装置1から排出される。
一方、超臨界水酸化処理用in situ触媒を触媒前駆体に再生する場合、次のような操作を行う。即ち、処理すべき液は、コンプレッサ9aにより亜臨界水状態をもたらす圧力へと加圧され、且つ加熱手段11aによって亜臨界水状態をもたらす温度に加熱されて、反応器7へと導かれる。反応器7において、処理すべき液は亜臨界水状態であるため、超臨界水酸化処理用in situ触媒として有する金属酸塩は溶解し、触媒前駆体に再生される。金属酸塩を溶解した後、亜臨界水状態の液は、排出管13を介して温度制御器15で降温され、弁17で大気圧又はその近辺まで圧力が低下される。亜臨界水状態の液は、この場合、排出先変更手段21により金属酸塩を溶解した後処理槽23に導かれる。後処理槽23において、適宜、分離処理がなされ、処理すべき有機物を有する液は導入管27を介して槽3へと導かれ、処理済の物質は手段29を介して装置1から排出される。
FIG. 1 shows one embodiment of the device of the present invention. In FIG. 1, an apparatus 1 of the present invention includes a tank 3 for storing a liquid to be treated, an inlet 5 for an oxidant such as air and oxygen, an introduction pipe 8a for introducing the liquid to be treated into a reactor 7, and an oxidation. An introduction pipe 8b for introducing the agent to the reactor 7, compressors 9a and 9b for bringing the liquid to be processed and the oxidizing agent to the reactor 7 at a desired pressure, and the liquid and oxidizing agent to be processed at a desired temperature It has heating means 11a and 11b. The apparatus of the present invention is disposed downstream of the discharge pipe 13 for discharging discharges such as reactants from the reactor 7, the temperature controller 15 for temperature control (mainly cooling) the discharges, and A valve 17 for controlling the pressure (mainly reducing the pressure to atmospheric pressure) and a post-treatment tank 19 disposed downstream of the valve 17 are provided. Further, the apparatus 1 has a discharge destination changing means 21 between the valve 17 and the post-treatment tank 19, and guides the discharged material to the post-treatment tank 19 or the post-treatment tank 23.
When supercritical water oxidation treatment is performed, the liquid to be treated and the oxidizing agent are pressurized to a pressure that brings about a supercritical water state by the compressors 9a and 9b, and a temperature that brings about a supercritical water state by the heating means 11a and 11b. To the reactor 7. The reactor 7 in FIG. 1 has a coil type. The shape and characteristics of the reactor are not particularly limited as described above. However, the reactor is of a coil type in order to increase temperature efficiency and reaction efficiency and save space. The reactor 7 has an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment, and the supercritical water oxidation treatment is promoted.
CO 2 , water, and the like discharged through the discharge pipe 13 by the supercritical water oxidation treatment are lowered in temperature by the temperature controller 15, and the pressure is reduced to the atmospheric pressure or the vicinity thereof by the valve 17, to the post-treatment tank 19. It is guided. In the post-treatment tank 19, gas-liquid separation or the like is performed, and the water separated in the post-treatment tank 19 is guided to the introduction pipe 8a via the introduction pipe 25 and the introduction pipe 25a as needed, and reused. The air or oxygen separated in the processing tank 19 is led to the introduction pipe 8b through the introduction pipe 25 and the introduction pipe 25b and reused. Treated substances such as CO 2 , water, etc. are discharged from the apparatus 1 via the means 22.
On the other hand, when regenerating the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment as a catalyst precursor, the following operation is performed. That is, the liquid to be treated is pressurized to a pressure that brings about a subcritical water state by the compressor 9 a, heated to a temperature that brings about the subcritical water state by the heating means 11 a, and guided to the reactor 7. In the reactor 7, since the liquid to be treated is in a subcritical water state, the metal acid salt as an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is dissolved and regenerated into a catalyst precursor. After dissolving the metal acid salt, the liquid in the subcritical water state is cooled by the temperature controller 15 through the discharge pipe 13, and the pressure is reduced to the atmospheric pressure or the vicinity thereof by the valve 17. In this case, the liquid in the subcritical water state is guided to the post-treatment tank 23 after the metal salt is dissolved by the discharge destination changing means 21. In the post-treatment tank 23, separation treatment is appropriately performed, and the liquid containing the organic matter to be treated is led to the tank 3 through the introduction pipe 27, and the treated substance is discharged from the apparatus 1 through the means 29. .

さらに、本発明は、超臨界水酸化処理用in situ触媒を提供する。該触媒は、上述のように、超臨界水酸化処理を行う際に、in situで生じる触媒である。また、従来技術においては、不所望な析出塩を生じる成分から成っており、本発明の方法又は装置においては、in situで生じる触媒が生じ、不所望な析出塩は生じないか又はたとえ生じたとしても「詰まり」を生じない程度である。   Furthermore, the present invention provides an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment. As described above, the catalyst is a catalyst generated in situ when the supercritical water oxidation treatment is performed. Further, in the prior art, it is composed of a component that generates an undesired precipitated salt, and in the method or apparatus of the present invention, a catalyst that occurs in situ is generated, and an undesired precipitated salt is not generated or even generated. However, “clogging” does not occur.

なお、本発明の超臨界水酸化処理用in situ触媒は、本発明と同様な条件を有する装置、即ち触媒前駆体を反応器内に配置し、酸化剤及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下であって超臨界水状態で該触媒前駆体を水熱反応させる条件を有する装置に配置すれば、種々の超臨界水酸化処理装置においても、同様な効果、即ち不所望な析出塩発生を防ぎ、且つ超臨界水酸化処理を促進する効果を奏することができる。
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
The in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment of the present invention is an apparatus having the same conditions as the present invention, that is, a catalyst precursor is placed in the reactor, and the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal is present. If the catalyst precursor is placed in an apparatus having a condition for hydrothermal reaction of the catalyst precursor in a supercritical water state, the same effect, that is, generation of undesired precipitated salts can be achieved in various supercritical water oxidation treatment apparatuses. The effect of preventing and promoting supercritical water oxidation treatment can be achieved.
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to a present Example.

(超臨界水酸化処理装置)
連続型反応器を有する実験装置を用いて、超臨界水酸化処理実験を行った。用いた実験装置を図2に示す。図2の装置201において、反応器203は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプであり、該反応器203内部を所望の温度にするために、溶融塩浴205及び電気炉207を設けた。反応器203に処理すべき液を導入する処理液導入管209及び酸化剤を導入する酸化剤導入管211を設けた。処理液導入管209の上流には処理すべき液の容器213及び該液を所望の圧力にして反応器に導くポンプ215を設けた。また、酸化剤導入管211の上流には酸化剤のための容器217及び該酸化剤を所望の圧力にして反応器に導くポンプ219を設けた。処理液導入管209及び酸化剤導入管211は、溶融塩浴205を通って所望の温度に加温されて反応器203に導かれるように、配置した。
反応器203は、超臨界水酸化処理によって生じるガス(二酸化炭素など)を排出する排出口を有し、該排出口には冷却管221が設けられ、該冷却管において室温まで冷却され、背圧弁223を通して大気圧まで減圧した。背圧弁223の下流に気液分離器225及びガスバッグ227を配置した。
(Supercritical water oxidation equipment)
A supercritical water oxidation treatment experiment was conducted using an experimental apparatus having a continuous reactor. The experimental apparatus used is shown in FIG. In the apparatus 201 of FIG. 2, the reactor 203 is a pipe made of SUS-316 having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm. In order to bring the inside of the reactor 203 to a desired temperature, a molten salt bath 205 and an electric furnace 207 is provided. A treatment liquid introduction pipe 209 for introducing a liquid to be treated into the reactor 203 and an oxidant introduction pipe 211 for introducing an oxidant are provided. A liquid container 213 to be processed and a pump 215 for bringing the liquid to a desired pressure to the reactor are provided upstream of the processing liquid introduction pipe 209. Further, a container 217 for the oxidizing agent and a pump 219 for introducing the oxidizing agent to a desired pressure are provided upstream of the oxidizing agent introduction pipe 211. The treatment liquid introduction pipe 209 and the oxidant introduction pipe 211 were arranged so as to be heated to a desired temperature through the molten salt bath 205 and led to the reactor 203.
The reactor 203 has a discharge port for discharging a gas (such as carbon dioxide) generated by the supercritical water oxidation treatment. The discharge port is provided with a cooling pipe 221 and cooled to room temperature in the cooling pipe. The pressure was reduced to atmospheric pressure through 223. A gas-liquid separator 225 and a gas bag 227 are disposed downstream of the back pressure valve 223.

上記装置の容器213に、酢酸ナトリウムの水溶液:1.75mmol/l(常温・常圧状態)を入れ、これを処理すべき液とした。また、反応器内に、スポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、2.313g)を配置したもの(実施例1)と配置しないもの(参照例1)との双方について、超臨界水酸化処理実験を行った。なお、超臨界水酸化処理の条件は、圧力25MPa;温度450℃;酢酸ナトリウムの初期濃度:1.75mmol/l;酸素の初期濃度:酢酸塩の20倍;滞留時間:10秒であった。   An aqueous solution of sodium acetate: 1.75 mmol / l (at room temperature and normal pressure) was placed in the container 213 of the above apparatus to prepare a liquid to be treated. In addition, supercritical water oxidation was carried out for both the case where the titanium titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 2.313 g) were placed in the reactor (Example 1) and the case where the sponge titanium particles were not placed (Reference Example 1). A treatment experiment was conducted. The conditions for the supercritical water treatment were: pressure 25 MPa; temperature 450 ° C .; initial concentration of sodium acetate: 1.75 mmol / l; initial concentration of oxygen: 20 times that of acetate; residence time: 10 seconds.

スポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、2.313g)を配置したもの(実施例1)と配置しないもの(参照例1)について、酢酸ナトリウム水溶液中からナトリウムが除去された割合を観察した。観察結果を図3に示す。図3において、横軸は実験開始からの経過時間であり、縦軸はNaの除去率である。また、図3中、◆は実施例1、■は参照例1の結果を示す。なお、Naの除去率は、次の式により算出した。式中、Cは、処理時間t経過後の反応器内の溶液の超臨界状態でのNa濃度を示し、Cは、反応器入口でのNa濃度(超臨界状態)を示す。
(Naの除去率)=1−(C/C
About what arrange | positioned sponge titanium particle ((phi) 2.0-3.35mm, 2.313g) (Example 1) and what does not arrange | position (reference example 1), the ratio from which sodium was removed from sodium acetate aqueous solution was observed. . The observation results are shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis is the elapsed time from the start of the experiment, and the vertical axis is the Na removal rate. In FIG. 3, ◆ indicates the results of Example 1, and ■ indicates the results of Reference Example 1. The removal rate of Na was calculated by the following formula. In the formula, C t represents the Na concentration in the supercritical state of the solution in the reactor after the processing time t has elapsed, and C i represents the Na concentration (supercritical state) at the reactor inlet.
(Na removal rate) = 1- (C t / C i )

図3から、実施例1において、スポンジチタン粒子を反応器内に配置することにより、Naの除去率が高いことがわかる。このことから、Naのほとんどがスポンジチタン粒子に結合又は吸着しており、反応器又はその他の配管においてNa塩が析出しないことを示唆している。一方、スポンジチタン粒子を配置していない参照例1は、Naの除去率が低い。参照例1においてNaの除去率が低いことは、反応器又はその他の配管においてNa塩を析出させる可能性があることを示唆している。   FIG. 3 shows that in Example 1, the removal rate of Na is high by disposing the sponge titanium particles in the reactor. This suggests that most of Na is bonded or adsorbed to the sponge titanium particles, and that no Na salt is deposited in the reactor or other piping. On the other hand, Reference Example 1 in which no sponge titanium particles are arranged has a low Na removal rate. The low removal rate of Na in Reference Example 1 suggests that Na salt may be precipitated in the reactor or other piping.

実施例1のスポンジチタン粒子に替えて、6.0mm×10.0mmのチタン片を用いた以外、実施例1と同様に超臨界水酸化処理実験を5時間行った。実施例2の前後におけるチタン片の表面をSEMで観察した。その結果を図4及び図5に示す。図4は、実施例2の実験前の画像であり、図5は実施例2の実験後の画像である。図5から針状結晶がチタン表面に析出していることがわかる。この結晶をSEM−EPMAで元素分析したところ、チタン酸ナトリウムであることが確認された。即ち、酢酸ナトリウムの存在下、超臨界水状態で、チタンからチタン酸ナトリウムが水熱合成されたものと推察される。   A supercritical water oxidation treatment experiment was conducted for 5 hours in the same manner as in Example 1 except that a 6.0 mm × 10.0 mm titanium piece was used in place of the sponge titanium particles of Example 1. The surface of the titanium piece before and after Example 2 was observed with SEM. The results are shown in FIGS. 4 is an image before the experiment of Example 2, and FIG. 5 is an image after the experiment of Example 2. It can be seen from FIG. 5 that acicular crystals are precipitated on the titanium surface. Elemental analysis of this crystal with SEM-EPMA confirmed that it was sodium titanate. That is, it is presumed that sodium titanate was hydrothermally synthesized from titanium in the supercritical water state in the presence of sodium acetate.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。但し、実施例3の反応器は、実施例1で超臨界水酸化処理を行ったものを用いた。即ち、反応器は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプにスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、2.313g)を配置し、且つ該スポンジチタン粒子の表面にナトリウムの析出(析出量:0.177mmol)が確認されたものを用いた。
また、実施例3と比較する参照例2として、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプにスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、2.313g)を配置した反応器(即ち、該スポンジチタン粒子の表面にはナトリウムなし)を用いて、超臨界水酸化処理を行った。
実施例3及び参照例2では、処理すべき液を酢酸:1.75mmol/l(常温・常圧状態)とした。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1. However, the reactor of Example 3 was the same as that of Example 1 that was subjected to supercritical water oxidation treatment. That is, in the reactor, sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 2.313 g) were placed on a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm, and sodium titanium was placed on the surface of the sponge titanium particles. In which precipitation (precipitation amount: 0.177 mmol) was confirmed was used.
Further, as Reference Example 2 to be compared with Example 3, a reactor in which sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 2.313 g) are arranged on a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm ( That is, the surface of the sponge titanium particles was subjected to supercritical water oxidation using no sodium).
In Example 3 and Reference Example 2, the liquid to be treated was acetic acid: 1.75 mmol / l (normal temperature and normal pressure).

実施例3及び参照例2に関して、超臨界水酸化処理による酢酸の分解率を測定した。その結果を図6に示す。図6中、縦軸は、酢酸の分解率、横軸(W/F)は、(W:触媒量)/(F:処理すべき液の流量)(単位は、g(触媒量)/(L/分))を示す。なお、本明細書において、「酢酸の分解率」は、次の式により算出した。式中、Caは、あるW/Fで処理した場合の反応器内の液中の酢酸濃度(超臨界状態)を示し、Ciは、反応器入口での酢酸濃度(超臨界状態)を示す。
(分解率)=1−(C/C
For Example 3 and Reference Example 2, the decomposition rate of acetic acid by supercritical water oxidation was measured. The result is shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents the acetic acid decomposition rate, and the horizontal axis (W / F) represents (W: catalyst amount) / (F: flow rate of liquid to be treated) (unit: g (catalyst amount) / ( L / min)). In this specification, “decomposition rate of acetic acid” was calculated by the following formula. In the formula, Ca represents the acetic acid concentration (supercritical state) in the liquid in the reactor when treated with a certain W / F, and Ci represents the acetic acid concentration (supercritical state) at the reactor inlet.
(Decomposition rate) = 1− (C a / C i )

図6から、ナトリウムがスポンジチタン粒子表面に存在する場合(実施例3)、酢酸の分解率が高くなることが分かる。即ち、ナトリウム及びチタンの存在下の条件が、超臨界水酸化処理を促進させることがわかる。   FIG. 6 shows that when sodium is present on the surface of the sponge titanium particles (Example 3), the decomposition rate of acetic acid increases. That is, it can be seen that the conditions in the presence of sodium and titanium accelerate the supercritical water oxidation treatment.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。但し、実施例4の反応器は、内径2.18mm、長さ5mのSUS−316製パイプを用い、該パイプの内面表面にナトリウムの析出が確認されたものを用いた。なお、実施例4の反応器は、次のように作製した。即ち、実施例1の反応器の代わりに、内径2.18mm、長さ5mのSUS−316製パイプを用い、且つスポンジチタンを用いない以外、実施例1と同様の装置を用いて、酢酸ナトリウムの超臨界水酸化処理を行い、その内側表面にナトリウムの存在が確認されたSUS−316製パイプを得た。
また、実施例4と比較する参照例3として、内径2.18mm、長さ5mのSUS−316製パイプ(即ち、内側表面にナトリウムの存在なし)を反応器として用いて、超臨界水酸化処理を行った。
実施例4及び参照例3では、処理すべき液を酢酸:1.75mmol/l(常温・常圧状態)とした。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1. However, as the reactor of Example 4, a SUS-316 pipe having an inner diameter of 2.18 mm and a length of 5 m was used, and one in which precipitation of sodium was confirmed on the inner surface of the pipe was used. In addition, the reactor of Example 4 was produced as follows. That is, in place of the reactor of Example 1, an SUS-316 pipe having an inner diameter of 2.18 mm and a length of 5 m was used, and the same apparatus as in Example 1 was used, except that sponge titanium was not used. Was subjected to supercritical water oxidation treatment to obtain a pipe made of SUS-316 in which the presence of sodium was confirmed on the inner surface.
Further, as Reference Example 3 to be compared with Example 4, supercritical water oxidation treatment was performed using a SUS-316 pipe having an inner diameter of 2.18 mm and a length of 5 m (that is, no presence of sodium on the inner surface) as a reactor. Went.
In Example 4 and Reference Example 3, the liquid to be treated was acetic acid: 1.75 mmol / l (normal temperature and normal pressure).

実施例4及び参照例3に関して、超臨界水酸化処理による酢酸の分解率を、実施例3及び参照例2と同様に測定した。その結果を図7に示す。図7中、縦軸は酢酸の分解率、横軸は滞留時間(秒)を示す。
図7から、ナトリウムがSUS反応器内面に存在すること(実施例4)により、酢酸の分解率が高くなることが分かる。このことから、SUS、即ちFeとナトリウムとが共存する条件が、超臨界水酸化処理を促進させることがわかる。また、実施例3と実施例4とを比較すると、スポンジチタンの代わりに、SUS、即ちFeが触媒前駆体として作用することがわかる。
Regarding Example 4 and Reference Example 3, the decomposition rate of acetic acid by supercritical water oxidation treatment was measured in the same manner as Example 3 and Reference Example 2. The result is shown in FIG. In FIG. 7, the vertical axis represents the decomposition rate of acetic acid, and the horizontal axis represents the residence time (seconds).
FIG. 7 shows that the decomposition rate of acetic acid increases due to the presence of sodium on the inner surface of the SUS reactor (Example 4). From this, it can be seen that SUS, that is, the conditions in which Fe and sodium coexist promote the supercritical water oxidation treatment. Moreover, when Example 3 and Example 4 are compared, it turns out that SUS, ie, Fe acts as a catalyst precursor instead of sponge titanium.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。但し、実施例5の反応器は、内径1.775mm、長さ2mのチタン製パイプを用い、該パイプの内面表面にカリウムの析出(析出量:0.529mmol)が確認されたものを用いた。なお、実施例5の反応器は、次のように作製した。即ち、実施例1の反応器の代わりに、内径1.775mm、長さ2mのチタン製パイプを用い、且つスポンジチタンを用いない以外、実施例1と同様の装置を用いて、酢酸カリウムの超臨界水酸化処理を行い、その内側表面にカリウムの存在が確認されたチタン製パイプを得た。
また、実施例5と比較する参照例4として、内径1.775mm、長さ2mのチタン製パイプ(即ち、内側表面にカリウムの存在なし)を反応器として用いて、超臨界水酸化処理を行った。
実施例5及び参照例4では、処理すべき液を酢酸:1.75mmol/l(常温・常圧状態)とした。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1. However, the reactor of Example 5 was a titanium pipe having an inner diameter of 1.775 mm and a length of 2 m, and the one in which precipitation of potassium (deposition amount: 0.529 mmol) was confirmed on the inner surface of the pipe was used. . In addition, the reactor of Example 5 was produced as follows. That is, in place of the reactor of Example 1, a titanium pipe having an inner diameter of 1.775 mm and a length of 2 m was used, and a sponge titanium was not used. Titanium pipe in which the presence of potassium was confirmed on the inner surface was obtained by performing critical hydroxylation treatment.
Further, as Reference Example 4 compared with Example 5, supercritical water oxidation treatment was performed using a titanium pipe having an inner diameter of 1.775 mm and a length of 2 m (that is, no presence of potassium on the inner surface) as a reactor. It was.
In Example 5 and Reference Example 4, the liquid to be treated was acetic acid: 1.75 mmol / l (normal temperature and normal pressure).

実施例5及び参照例4に関して、超臨界水酸化処理による酢酸の分解率を、実施例4及び参照例3と同様に測定した。その結果を図8に示す。
図8から、カリウムがチタン反応器内面に存在すること(実施例5)により、酢酸の分解率が高くなることが分かる。このことから、チタンとカリウムとが共存する条件が、超臨界水酸化処理を促進させることがわかる。また、実施例3と実施例5とを比較すると、ナトリウムに代えてカリウムを用いた場合にも、同様に、超臨界水酸化処理を促進させることがわかる。
Regarding Example 5 and Reference Example 4, the decomposition rate of acetic acid by supercritical water oxidation treatment was measured in the same manner as Example 4 and Reference Example 3. The result is shown in FIG.
FIG. 8 shows that the decomposition rate of acetic acid increases due to the presence of potassium on the inner surface of the titanium reactor (Example 5). From this, it can be seen that the conditions in which titanium and potassium coexist promote the supercritical water oxidation treatment. Moreover, when Example 3 and Example 5 are compared, it turns out that supercritical water oxidation treatment is similarly promoted when potassium is used instead of sodium.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。
但し、実施例6の反応器は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプ内にスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、3.262g)を配置したものを用いた。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1.
However, as the reactor of Example 6, a reactor in which sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 3.262 g) were arranged in a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm was used.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。
但し、実施例7の反応器は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプ内にスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、3.262g)を配置し、且つ該スポンジチタン粒子の表面にナトリウムの析出(析出量:0.023mmol)が確認されたものを用いた。なお、実施例7の反応器は、実施例3の反応器と同様な方法に得られたものを用いた。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1.
However, in the reactor of Example 7, sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 3.262 g) were placed in a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm, and the sponge titanium. What confirmed the precipitation of sodium (precipitation amount: 0.023 mmol) on the surface of particle | grains was used. In addition, the reactor obtained in the same method as the reactor of Example 3 was used for the reactor of Example 7.

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。
但し、実施例8の反応器は、実施例7の反応器に含まれるナトリウムの析出が確認されたスポンジチタン粒子を、圧力25MPa、及び温度350℃の亜臨界水に浸漬し、付着したナトリウムを溶解して取り除いたものを用いた。即ち、実施例8の反応器は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプ内にスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、3.262g)を配置したもの(ナトリウムの溶解処理あり)を用いた。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1.
However, in the reactor of Example 8, the titanium sponge particles in which precipitation of sodium contained in the reactor of Example 7 was confirmed were immersed in subcritical water at a pressure of 25 MPa and a temperature of 350 ° C. What was dissolved and removed was used. That is, the reactor of Example 8 has a structure in which sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 3.262 g) are arranged in a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm (dissolution of sodium). Used).

実施例1と同様の装置を用いて超臨界水酸化処理を行った。
但し、実施例9の反応器は、実施例8の反応器を、再度、実施例1と同様の超臨界水酸化処理を行うことで得られたものを用いた。即ち、実施例9の反応器は、内径7.05mm、長さ7cmのSUS−316製パイプ内にスポンジチタン粒子(φ2.0〜3.35mm、3.262g)を配置し、且つ該スポンジチタン粒子の表面にナトリウムの析出(ナトリウムの溶解処理後、Na再析出)が確認されたものを用いた。
Supercritical water oxidation treatment was performed using the same apparatus as in Example 1.
However, the reactor obtained in Example 9 was obtained by performing the same supercritical water oxidation treatment as in Example 1 on the reactor in Example 8 again. That is, in the reactor of Example 9, sponge titanium particles (φ2.0 to 3.35 mm, 3.262 g) were placed in a SUS-316 pipe having an inner diameter of 7.05 mm and a length of 7 cm, and the sponge titanium. What confirmed the precipitation of sodium on the surface of particle | grains (after sodium dissolution process, Na reprecipitation) was used.

なお、実施例8の亜臨界水での溶解によって、析出したナトリウム塩の95%を溶解できることが確認された。また、実施例8と実施例9との反応器により、スポンジチタン粒子表面にナトリウムが再析出することが確認された。このことから、ナトリウム塩は、亜臨界水によって溶解し、スポンジチタン粒子をナトリウム析出のない状態にすることができ、且つさらなる超臨界水酸化処理によりスポンジチタン粒子にナトリウムを再析出できることがわかる。   In addition, it was confirmed that 95% of the precipitated sodium salt can be dissolved by dissolution with subcritical water in Example 8. Moreover, it was confirmed by the reactor of Example 8 and Example 9 that sodium reprecipitates on the surface of the sponge titanium particles. From this, it can be seen that the sodium salt can be dissolved by subcritical water to make the sponge titanium particles free from sodium precipitation, and sodium can be re-precipitated on the sponge titanium particles by further supercritical water oxidation treatment.

実施例6、7、9では、処理すべき液を酢酸:1.75mmol/l(常温・常圧状態)とした。
図9は、実施例6、実施例7、実施例9における超臨界水酸化処理による酢酸の分解率を示す。図9中、◆は実施例6、■は実施例7、□は実施例9をそれぞれ示す。
図9から、実施例7及び9が、ほぼ同様な酢酸分解率を示すと共に、それが高い値を示すことがわかる。このことから、再生させた反応器であっても、再生前とほぼ同様の触媒活性を有することがわかる。なお、図9の実施例7及び9と実施例6とを比較すると、超臨界水酸化処理前にナトリウムの析出が確認される反応器(実施例7及び9)の方が、超臨界水酸化処理前にナトリウムの析出が確認されない反応器(実施例6)よりも、高い触媒活性を示すことがわかる。
In Examples 6, 7, and 9, the liquid to be treated was acetic acid: 1.75 mmol / l (normal temperature and normal pressure).
FIG. 9 shows the decomposition rate of acetic acid by supercritical water oxidation treatment in Example 6, Example 7, and Example 9. In FIG. 9, ◆ represents Example 6, ■ represents Example 7, and □ represents Example 9.
From FIG. 9, it can be seen that Examples 7 and 9 show almost the same acetic acid decomposition rate and a high value. From this, it can be seen that even the regenerated reactor has almost the same catalytic activity as before the regeneration. In addition, when Examples 7 and 9 and Example 6 of FIG. 9 are compared, the reactor (Examples 7 and 9) in which precipitation of sodium is confirmed before the supercritical water oxidation treatment is more supercritical water oxidation. It can be seen that the catalyst activity is higher than that of the reactor (Example 6) in which no precipitation of sodium was confirmed before the treatment.

図10は、実施例6及び8に示した反応器を用いた超臨界水酸化処理のナトリウム除去率を示す。但し、図10において処理すべき液は、酢酸ナトリウム:1.75mmol/l(常温・常圧状態)を用い、この処理すべき液からのナトリウムの除去率を測定した。
図10中、○は実施例6に示した反応器を用いた場合の結果を、◆は実施例8に示した反応器を用いた場合の結果を、それぞれ示す。
図10から、再生したスポンジチタン粒子を有する反応器(実施例8に示した反応器)を用いた場合であっても、新鮮なスポンジチタン粒子を有する反応器(実施例6に示した反応器)を用いた場合であっても、ほぼ同様のナトリウム除去率を示すことがわかる。
このことから、実施例8での亜臨界水によるナトリウム塩の除去によって、再生利用が可能であることがわかる。
FIG. 10 shows the sodium removal rate of supercritical water oxidation using the reactor shown in Examples 6 and 8. However, the solution to be treated in FIG. 10 was sodium acetate: 1.75 mmol / l (normal temperature / normal pressure state), and the removal rate of sodium from the solution to be treated was measured.
In FIG. 10, ◯ shows the result when the reactor shown in Example 6 is used, and ◆ shows the result when the reactor shown in Example 8 is used.
From FIG. 10, even when the reactor having the regenerated sponge titanium particles (reactor shown in Example 8) is used, the reactor having the fresh sponge titanium particles (reactor shown in Example 6). It can be seen that a similar sodium removal rate is exhibited even in the case of using a).
From this, it can be seen that recycling is possible by removing the sodium salt with subcritical water in Example 8.

本発明の超臨界水酸化処理装置の一態様を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the one aspect | mode of the supercritical water oxidation processing apparatus of this invention. 実施例及び参照例に用いた超臨界水酸化処理装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the supercritical water oxidation apparatus used for the Example and the reference example. 実施例1及び参照例1の超臨界水酸化処理実験におけるNa除去率を示すグラフである。It is a graph which shows the Na removal rate in the supercritical water oxidation treatment experiment of Example 1 and Reference Example 1. 実施例2の超臨界水酸化処理実験前のチタン片表面のSEM画像を示す図である。4 is a diagram showing an SEM image of the surface of a titanium piece before a supercritical water oxidation treatment experiment in Example 2. FIG. 実施例2の超臨界水酸化処理実験後のチタン片表面のSEM画像を示す図である。4 is a diagram showing an SEM image of the surface of a titanium piece after a supercritical water oxidation treatment experiment in Example 2. FIG. 実施例3び参照例2の超臨界水酸化処理実験における酢酸の分解率を示すグラフである。It is a graph which shows the decomposition rate of the acetic acid in the supercritical water oxidation treatment experiment of Example 3 and Reference Example 2. 実施例4及び参照例3の超臨界水酸化処理実験における酢酸の分解率を示すグラフである。It is a graph which shows the decomposition rate of the acetic acid in the supercritical water oxidation treatment experiment of Example 4 and Reference Example 3. 実施例5及び参照例4の超臨界水酸化処理実験における酢酸の分解率を示すグラフである。6 is a graph showing the decomposition rate of acetic acid in the supercritical water oxidation treatment experiment of Example 5 and Reference Example 4. 実施例6、実施例7、及び実施例9の超臨界水酸化処理実験における酢酸の分解率を示すグラフである。6 is a graph showing the decomposition rate of acetic acid in supercritical water oxidation treatment experiments of Example 6, Example 7, and Example 9. 実施例6及び実施例8の超臨界水酸化処理実験におけるNa除去率を示すグラフである。It is a graph which shows the Na removal rate in the supercritical water oxidation treatment experiment of Example 6 and Example 8.

Claims (14)

有機物を含む処理すべき液を超臨界水酸化処理する方法であって、該方法は、反応器に触媒前駆体を導入する工程;処理すべき液を超臨界水状態とし且つ処理すべき液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が存在するように反応器に導入する工程;反応器において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液が酸化且つ分解される酸化分解工程;前記触媒前駆体が、反応器において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成される触媒形成工程;を有し、該触媒形成工程と前記酸化分解工程とが協奏的に行われ、前記触媒形成工程によって形成された触媒によって前記酸化分解工程が促進される、上記方法。 A method of supercritical water oxidation treatment of a liquid to be treated containing an organic substance, the method comprising introducing a catalyst precursor into a reactor; bringing the liquid to be treated into a supercritical water state and converting it to a liquid to be treated. Introducing into the reactor such that alkali metal or alkaline earth metal is present; in the reactor, the liquid to be treated in the presence of an oxidizing agent and alkali metal or alkaline earth metal and in a supercritical water state is oxidized; The catalyst precursor is hydrothermally synthesized in a supercritical water state in the presence of an oxidant and an alkali metal or alkaline earth metal in a reactor, and has a metal acid salt. A catalyst formation step in which an in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment is formed, wherein the catalyst formation step and the oxidative decomposition step are performed in concert, and the catalyst formed by the catalyst formation step Oxidative decomposition The above method, wherein the process is facilitated. 前記触媒前駆体は、チタン族元素、第VIII族元素、第VIIA族元素、及び第IIIB族元素からなる群から選ばれる請求項1記載の方法。 The method of claim 1, wherein the catalyst precursor is selected from the group consisting of titanium group elements, group VIII elements, group VIIA elements, and group IIIB elements. 前記金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素、第VIII族元素、第VIIA族元素、及び第IIIB族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有する請求項1又は2記載の方法。 The metal acid salt includes at least one alkali metal or alkaline earth metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba and Ra, a titanium group element, and a group VIII element. And at least one metal species selected from the group consisting of Group VIIA elements and Group IIIB elements. 前記金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩である請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the metal acid salt is a titanate or a ferrate. 反応器に形成された超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する工程をさらに有する請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of regenerating the catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment formed in the reactor with subcritical water. 請求項1〜4のいずれかの方法によって形成された反応器中の超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する工程を有する触媒前駆体再生方法。 Catalyst precursor regeneration comprising a step of regenerating a catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment in the reactor formed by the method according to any one of claims 1 to 4 with subcritical water Method. 超臨界水酸化処理用反応器を有する超臨界水酸化処理装置であって、前記反応器に触媒前駆体を備え、反応器内において、酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で処理すべき液を酸化及び分解し、且つ反応器内において、前記触媒前駆体が酸化剤、及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下、且つ超臨界水状態で水熱合成されて金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒が形成され、該触媒によって前記酸化及び分解が促進されることを特徴とする超臨界水酸化処理装置。 A supercritical water oxidation treatment apparatus having a reactor for supercritical water oxidation treatment, comprising a catalyst precursor in the reaction vessel, and in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or an alkaline earth metal in the reactor, And the liquid to be treated in the supercritical water state is oxidized and decomposed, and in the reactor, the catalyst precursor is hydrothermally present in the presence of an oxidizing agent and an alkali metal or alkaline earth metal and in the supercritical water state. A supercritical water treatment apparatus characterized in that a supercritical water treatment in situ catalyst for synthesis comprising a metal acid salt is formed, and the oxidation and decomposition are promoted by the catalyst. 前記触媒前駆体は、チタン族元素、第VIII族元素、第VIIA族元素、及び第IIIB族元素からなる群から選ばれる請求項7記載の装置。 8. The apparatus of claim 7, wherein the catalyst precursor is selected from the group consisting of a titanium group element, a group VIII element, a group VIIA element, and a group IIIB element. 前記金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素、第VIII族元素、第VIIA族元素、及び第IIIB族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有する請求項7又は8記載の装置。 The metal acid salt includes at least one alkali metal or alkaline earth metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba and Ra, a titanium group element, and a group VIII element. The device according to claim 7 or 8, comprising at least one metal species selected from the group consisting of: a group VIIA element; and a group IIIB element. 前記金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩である請求項7〜9のいずれか1項記載の装置。 The device according to claim 7, wherein the metal acid salt is a titanate or a ferrate. 反応器に形成された超臨界水酸化処理用in situ触媒を亜臨界水によって溶解・洗浄して触媒前駆体に再生する手段をさらに有する請求項7〜11のいずれか1項記載の装置。 The apparatus according to any one of claims 7 to 11, further comprising means for regenerating the catalyst precursor by dissolving and washing the in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment formed in the reactor with subcritical water. アルカリ金属又はアルカリ土類金属の存在下で超臨界水状態で水熱合成される金属酸塩を有してなる超臨界水酸化処理用in situ触媒。 An in situ catalyst for supercritical water oxidation treatment comprising a metal acid salt hydrothermally synthesized in a supercritical water state in the presence of an alkali metal or an alkaline earth metal. 前記金属酸塩は、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba及びRaからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と、チタン族元素、第VIII族元素、第VIIA族元素、及び第IIIB族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属種とを有する請求項12記載の触媒。 The metal acid salt includes at least one alkali metal or alkaline earth metal selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba and Ra, a titanium group element, and a group VIII element. The catalyst according to claim 12, comprising at least one metal species selected from the group consisting of: a group VIIA element; and a group IIIB element. 前記金属酸塩は、チタン酸塩又は鉄酸塩である請求項12又は13記載の触媒。
The catalyst according to claim 12 or 13, wherein the metal acid salt is a titanate or a ferrate.
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