JP2006212527A - Catalyst, catalyst carrier, and manufacturing method of catalyst carrier - Google Patents

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Masateru Aoki
正輝 青木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst which is capable of exhibiting a higher gas purification function than the catalyst of conventional technology while utilizing molding sand, and to provide a catalyst carrier which can form the catalyst carrier utilizing molding sand and which enhances gas diffusibility and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The catalyst carrier is prepared by having an alumina layer formed on the surface of a porous material which is formed by the molding sand and the gas diffusibility can be enhanced at the inside due to pores of the porous material. The manufacturing method of the catalyst carrier comprises granulating the kneaded material by adding water to the molding sand to obtain the granular, then forming the porous material by calcining its granular and further forming the alumina layer on the surface of the porous material. The catalyst which is illustrated separately is to carry the catalyst material on the catalyst carrier and has the high gas purification function (removability). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば白金等の触媒物質を担持させるための触媒担体と、その触媒担体を製造する触媒担体の製造方法と、前記触媒担体に前記触媒物質を担持させてなるガス浄化用の触媒とに関する。   The present invention relates to a catalyst carrier for carrying a catalyst substance such as platinum, a method for producing the catalyst carrier for producing the catalyst carrier, and a gas purification catalyst comprising the catalyst substance carried on the catalyst carrier. About.

従来、ガスを浄化するために使用されるガス浄化用触媒としては、アルミナからなる粒状の触媒担体に白金等の触媒物質を担持させたものが知られている(例えば特許文献1参照)。また近年、環境保全や資源の有効利用の観点から、従来は廃棄処分されていた各種副生物の再資源化や再利用が図られており、鋳物産業の分野でも、鋳造過程で発生する廃砂(廃鋳物砂又は鋳物廃砂)等の鋳物砂を他用途に転用する技術が種々提案されている(例えば特許文献2参照)。
特公昭59−26335号公報 特開平11−128968号公報
Conventionally, as a gas purification catalyst used for purifying a gas, a catalyst in which a catalyst material such as platinum is supported on a granular catalyst carrier made of alumina is known (see, for example, Patent Document 1). In recent years, from the viewpoint of environmental conservation and effective use of resources, various by-products that have been disposed of in the past have been recycled and reused. In the foundry industry as well, waste sand generated during the casting process is being used. Various techniques for diverting casting sand such as (waste casting sand or casting waste sand) to other uses have been proposed (for example, see Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No.59-26335 Japanese Patent Laid-Open No. 11-128968

しかしながら、上述した従来技術に係る触媒では、アルミナからなる粒状の触媒担体の表面積が大きいものの、触媒担体の細孔が微細すぎるため、触媒内部でのガス拡散性が悪く、ガス浄化機能を十分に発揮できないおそれがあった。また、鋳物産業分野では、廃棄処分場の不足や処分費用の高騰等の問題がますます深刻化しており、廃砂等の鋳物砂の用途範囲を広げることが強く望まれている。   However, in the catalyst according to the above-mentioned prior art, although the surface area of the granular catalyst carrier made of alumina is large, the pores of the catalyst carrier are too fine, so the gas diffusibility inside the catalyst is poor, and the gas purification function is sufficient. There was a possibility that it could not be demonstrated. In the foundry industry, problems such as a shortage of disposal sites and rising disposal costs are becoming increasingly serious, and it is strongly desired to expand the application range of foundry sand and other foundry sand.

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋳物砂を利用しつつ、従来技術に係る触媒よりも高いガス浄化機能を発揮することの可能な触媒を提供することにある。また、本発明の目的は、鋳物砂を利用して触媒担体(その基部である多孔質体)を形成することができると共に、内部でのガス拡散性を高めることの可能な触媒担体及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a catalyst capable of exhibiting a higher gas purification function than a catalyst according to the prior art while utilizing foundry sand. It is in. Another object of the present invention is to form a catalyst carrier (a porous body as a base thereof) using foundry sand, and to improve the gas diffusivity inside the catalyst carrier and to produce the catalyst carrier. It is to provide a method.

本発明者は、廃砂等の鋳物砂をガス浄化用の触媒分野に転用することに着目して鋭意研究を重ねた結果、該鋳物砂を原料として形成した多孔質体が触媒担体の基部としての使用に適していることを見出すと共に、該多孔質体の表面にアルミナ層を形成してなる触媒担体に対し触媒物質を担持させて触媒とすることにより該触媒が従来技術に係る触媒よりも優れたガス浄化機能を十分に発揮できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies focusing on diverting foundry sand and other foundry sands to the gas purification catalyst field, the inventor has obtained a porous body formed from the foundry sand as a raw material as the base of the catalyst carrier. And the catalyst is formed by supporting a catalyst substance on a catalyst support formed by forming an alumina layer on the surface of the porous body, thereby making the catalyst more than the catalyst according to the prior art. The present inventors have found that an excellent gas purification function can be sufficiently exhibited, and have completed the present invention.

すなわち、請求項1に記載の発明の触媒担体は、鋳物砂を原料として形成した多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成してなることをその要旨としている。   That is, the gist of the catalyst carrier of the invention described in claim 1 is that an alumina layer is further formed on the surface of a porous body formed from foundry sand.

請求項1に記載の発明の触媒担体によれば、多孔質体の表面にアルミナ層が形成された構造となっていることから、多孔質体の多数の孔に起因して触媒担体の内部でのガス拡散性が高められ、多孔質体の表面のアルミナ層では触媒物質を担持するための触媒担持層としての役割が十分に発揮されうる。また、請求項1に記載の発明の触媒担体では、その基部となる多孔質体が鋳物砂を原料として形成されているため、鋳物砂の利用が図れる。   According to the catalyst carrier of the first aspect of the present invention, since the alumina layer is formed on the surface of the porous body, the catalyst carrier has a large number of pores in the porous body. Thus, the alumina layer on the surface of the porous body can sufficiently serve as a catalyst support layer for supporting the catalyst substance. In the catalyst carrier according to the first aspect of the present invention, since the porous body serving as the base is formed from foundry sand, the use of foundry sand can be achieved.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の触媒担体において、前記鋳物砂は、鋳物工場より排出される廃砂であることをその要旨としている。   The gist of the invention according to claim 2 is that, in the catalyst carrier according to claim 1, the foundry sand is waste sand discharged from a foundry.

請求項2に記載の発明の触媒担体によれば、請求項1に記載の発明の作用効果に加えて、鋳物工場より排出される廃砂を鋳物砂として用いているため、廃棄物として処分する必要のあった廃砂を有効利用することが可能となる。このように廃棄物である廃砂を有効利用することで、廃砂に係る廃棄物処分費用が必要なくなると共に、廃砂を触媒担体の基部として効率良く利用できるため、コストの低減が図れる。   According to the catalyst carrier of the invention described in claim 2, in addition to the effects of the invention described in claim 1, since the waste sand discharged from the foundry is used as foundry sand, it is disposed as waste. It becomes possible to effectively use the waste sand that was needed. By effectively using the waste sand as waste in this way, waste disposal costs related to the waste sand are not necessary, and the waste sand can be efficiently used as the base of the catalyst carrier, so that the cost can be reduced.

請求項3に記載の発明における触媒担体の製造方法は、鋳物砂に水を添加して混練した混練物を造粒して造粒物とした後、その造粒物を焼成して多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成して触媒担体を製造することをその要旨としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a catalyst carrier comprising the steps of granulating a kneaded product obtained by adding water to a foundry sand and kneading the granulated product, and then firing the granulated product to obtain a porous body. The gist is to form a catalyst carrier by forming an alumina layer on the surface of the porous body.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の触媒担体を製造するのに適した触媒担体の製造方法である。上記請求項3に記載の発明によれば、鋳物砂に水を添加して混練した混練物を造粒して造粒物とした後、その造粒物を焼成して多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成することで、上記請求項1,請求項2に記載の作用効果を奏する触媒担体が好適に得られる。また、触媒担体の基部となる多孔質体は造粒物を焼成(焼結)して形成された焼成体(焼結体)であるため、触媒担体の機械的強度は十分に発揮される。   The invention according to claim 3 is a method for producing a catalyst carrier suitable for producing the catalyst carrier according to claim 1 or claim 2. According to the third aspect of the present invention, after the kneaded material obtained by adding water to the foundry sand and kneading is granulated to obtain a granulated product, the granulated product is fired to form a porous body. Further, by further forming an alumina layer on the surface of the porous body, a catalyst carrier having the effects described in claim 1 and claim 2 can be suitably obtained. Further, since the porous body serving as the base of the catalyst carrier is a fired body (sintered body) formed by firing (sintering) the granulated product, the mechanical strength of the catalyst carrier is sufficiently exhibited.

請求項4に記載の発明における触媒担体の製造方法は、90〜60質量%の鋳物砂と10〜40質量%の水とを混練して混練物を得る混練工程と、前記混練物を造粒して造粒物を得る造粒工程と、前記造粒物を600〜1100℃の加熱温度で焼成することにより多孔質体を得る第1焼成工程と、前記多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する浸漬工程と、その浸漬された多孔質体を乾燥する乾燥工程と、その乾燥された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体の表面にアルミナ層を形成する第2焼成工程とを備えることをその要旨としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a catalyst carrier comprising a kneading step of kneading 90-60% by mass of foundry sand and 10-40% by mass of water to obtain a kneaded product, and granulating the kneaded product. A granulation step for obtaining a granulated product, a first firing step for obtaining a porous body by firing the granulated product at a heating temperature of 600 to 1100 ° C., and the porous body in an alumina-containing solution. An immersing step for immersing, a drying step for drying the immersed porous body, and an alumina layer on the surface of the porous body by firing the dried porous body at a heating temperature of 300 to 600 ° C. The gist is to provide a second firing step to be formed.

請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の触媒担体を製造するのに適した触媒担体の製造方法である。上記請求項4に記載の発明によれば、請求項4に係る混練工程と、造粒工程と、第1焼成工程と、浸漬工程と、乾燥工程と、第2焼成工程とを順に実施することで、上記請求項1,請求項2に記載の作用効果を奏する触媒担体が好適に得られる。また、第1焼成工程において、触媒担体の基部となる多孔質体は造粒物を焼成(焼結)して形成された焼成体(焼結体)であるため、触媒担体の機械的強度は十分に発揮される。   The invention according to claim 4 is a method for producing a catalyst carrier suitable for producing the catalyst carrier according to claim 1 or claim 2. According to the invention described in claim 4, the kneading step, the granulation step, the first firing step, the dipping step, the drying step, and the second firing step according to claim 4 are sequentially performed. Thus, a catalyst carrier having the effects described in claims 1 and 2 can be suitably obtained. Further, in the first firing step, the porous body serving as the base of the catalyst carrier is a fired body (sintered body) formed by firing (sintering) the granulated product, so that the mechanical strength of the catalyst carrier is It is fully demonstrated.

請求項5に記載の発明の触媒は、請求項1又は請求項2に記載の触媒担体に触媒物質を担持させてなることをその要旨としている。   The gist of the catalyst of the invention described in claim 5 is that the catalyst material is supported on the catalyst carrier described in claim 1 or claim 2.

請求項5に記載の発明によれば、請求項1,請求項2に記載の触媒担体(特にアルミナ層)に触媒物質を担持させて触媒とすることで、該触媒は優れたガス浄化機能を十分に発揮することが可能となる。すなわち、本発明に係る触媒は、従来技術に係る触媒よりも高いガス浄化機能を発揮できるようになる。   According to the fifth aspect of the present invention, the catalyst has an excellent gas purification function by supporting the catalytic material according to the first and second aspects (particularly the alumina layer) as a catalyst. It becomes possible to fully demonstrate. That is, the catalyst according to the present invention can exhibit a higher gas purification function than the catalyst according to the prior art.

請求項1,請求項2に記載の発明によれば、鋳物砂を利用して触媒担体(その基部である多孔質体)を形成することができると共に、触媒担体の内部でのガス拡散性を高めることができるようになる。また、請求項2に記載の発明によれば、廃棄物である廃砂を有効利用できるため、コストの低減を図ることができる。請求項3,請求項4に記載の発明によれば、鋳物砂を利用して触媒担体(その基部である多孔質体)を形成することができると共に、内部でのガス拡散性を高めることのできる触媒担体を好適に得ることができる。また、請求項3,請求項4に記載の発明によれば、触媒担体(特に多孔質体)がその機械的強度を十分に発揮することができる。請求項5に記載の発明によれば、鋳物砂を利用しつつ、従来技術に係る触媒よりも高いガス浄化機能を発揮できる(高い触媒内部でのガス拡散性を発揮できる)。   According to the first and second aspects of the invention, it is possible to form a catalyst carrier (a porous body as a base thereof) using foundry sand, and to improve gas diffusibility inside the catalyst carrier. Can be raised. Further, according to the invention described in claim 2, since waste sand which is waste can be used effectively, cost can be reduced. According to the third and fourth aspects of the invention, it is possible to form a catalyst carrier (a porous body that is the base) using casting sand and to increase gas diffusibility inside. A catalyst support capable of being obtained can be suitably obtained. Moreover, according to the invention of Claim 3 and Claim 4, the catalyst support | carrier (especially porous body) can fully exhibit the mechanical strength. According to the fifth aspect of the present invention, a gas purification function higher than that of the catalyst according to the prior art can be exhibited while using foundry sand (high gas diffusibility inside the catalyst can be exhibited).

本発明に係る触媒担体としては、鋳物砂を原料として形成した多孔質体の表面に更にアルミナ層(ウォッシュコート)を形成したものを用いる必要がある。ここで、本発明に係る触媒担体としては、例えば、鋳物砂と水とを混練して混練物とした後、その混練物をペレット状に造粒して造粒物とすると共に、その造粒物を焼成してペレット状の多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成したペレット状のものを用いることができる。このように、鋳物砂と水とを混練して混練物とした後、その混練物をペレット状に造粒して造粒物とすると共に、その造粒物を焼成してペレット状の多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成する方法は、触媒担体の製造方法の一例となる。   As the catalyst carrier according to the present invention, it is necessary to use a catalyst in which an alumina layer (wash coat) is further formed on the surface of a porous body formed from casting sand as a raw material. Here, as the catalyst carrier according to the present invention, for example, after casting sand and water are kneaded to obtain a kneaded product, the kneaded product is granulated into pellets to obtain a granulated product, and the granulated product. The pellet can be used by firing the product to form a pellet-like porous body and further forming an alumina layer on the surface of the porous body. Thus, after kneading foundry sand and water to form a kneaded product, the kneaded product is granulated into pellets, and the granulated product is fired to form a pellet-like porous material. The method of forming a body and further forming an alumina layer on the surface of the porous body is an example of a method for producing a catalyst carrier.

触媒担体の形状は、種々の用途に対応させるために適宜設定されるものであって、特に限定されるものではないが、ガス浄化用としてペレット状のものを用いることは好ましい。触媒担体の粒径も、種々の用途に対応させるために適宜設定されるものであって、特に限定されるものではないが、0.1〜30mmの大きさが望ましいと考えられる。また、触媒担体の粒径は、0.3〜25mm,0.5〜20mmであることがより好ましく、1〜15mm,1.5〜10mm,2〜8mm,3〜5mmであることが更に好ましい。   The shape of the catalyst carrier is appropriately set in order to correspond to various uses, and is not particularly limited. However, it is preferable to use a pellet shape for gas purification. The particle size of the catalyst carrier is also appropriately set in order to cope with various uses, and is not particularly limited, but it is considered that a size of 0.1 to 30 mm is desirable. The particle size of the catalyst carrier is more preferably 0.3 to 25 mm and 0.5 to 20 mm, and further preferably 1 to 15 mm, 1.5 to 10 mm, 2 to 8 mm, and 3 to 5 mm. .

鋳物砂としては、鋳物を作るのに使用する砂(新砂)をそのまま用いたり、鋳物工場から排出されて廃棄物として扱われる使用済みの鋳物砂(廃砂)を用いたりすることができる。この場合、鋳物砂として廃砂(廃鋳物砂又は鋳物廃砂)を用いることが好ましい。廃砂を用いることで、廃砂の有効利用を図ることができると共に、触媒担体及び触媒の製造コストの低減を図ることができる。廃砂としては、鋳物工場内の集塵装置によって回収された集塵ダストや、使用済みの鋳物砂型を開枠した際に生じる微粉砂等を例示できる。   As the foundry sand, sand (new sand) used for making a cast can be used as it is, or used foundry sand (waste sand) discharged from a foundry and treated as waste can be used. In this case, it is preferable to use waste sand (waste cast sand or cast waste sand) as the foundry sand. By using the waste sand, it is possible to effectively use the waste sand and to reduce the manufacturing cost of the catalyst carrier and the catalyst. Examples of the waste sand include dust collection dust collected by a dust collector in a foundry, fine sand generated when a used casting sand mold is opened, and the like.

集塵ダストの成分としては、50〜85質量%のシリカ(二酸化ケイ素)、5〜30質量%のアルミナ(酸化アルミニウム)、2〜20質量%の酸化鉄、2〜10質量%の炭素、0.5〜5質量%のマグネシア(酸化マグネシウム)、0.3〜5質量%以下のカルシア(酸化カルシウム)、その他5.2質量%以下を例示できる。その他の成分としては、酸化マンガン、酸化ナトリウム、酸化カリウム、硫黄、リン、酸化チタン、クロム、亜鉛、ニッケル、銅、モリブデン、鉛、カドミウム、砒素、塩素等が挙げられる。また、集塵ダストの粒径としては、1〜250μmを例示できる。集塵ダストの粒径は、3〜200μmであることがより好ましく、7〜150μmであることがより一層好ましく、10〜110μmであることが更に好ましい。   As components of the dust collection dust, 50 to 85% by mass of silica (silicon dioxide), 5 to 30% by mass of alumina (aluminum oxide), 2 to 20% by mass of iron oxide, 2 to 10% by mass of carbon, 0 Examples include 0.5 to 5% by mass of magnesia (magnesium oxide), 0.3 to 5% by mass or less of calcia (calcium oxide), and 5.2% by mass or less. Examples of other components include manganese oxide, sodium oxide, potassium oxide, sulfur, phosphorus, titanium oxide, chromium, zinc, nickel, copper, molybdenum, lead, cadmium, arsenic, and chlorine. Moreover, 1-250 micrometers can be illustrated as a particle size of dust collection dust. The particle size of the dust collection dust is more preferably 3 to 200 μm, still more preferably 7 to 150 μm, and still more preferably 10 to 110 μm.

多孔質体を造粒物から形成するにあたり、造粒物の焼成時(焼結時)では造粒物が若干焼きしまるので、所望とする粒径の多孔質体の大きさよりも、造粒物の粒径が若干大きくなるように予め設定しておくことが好ましい。所定の粒径を有する造粒物を焼成(焼結)することで、ペレット状の多孔質体(焼成体又は焼結体)が形成される。この多孔質体は、1μmを最頻度孔径として0.01〜10μmの孔径を有している。なお、多孔質体は、鋳物砂由来の材料から形成された無機質多孔質体であり、造粒物の焼成時において造粒物中の炭素等の有機物が消失することで、多孔質体には、有機物の消失跡として無数の孔が形成される。また、この多孔質体は、微視的に見ると凹凸を有しており、機械的強度も十分に有している。多孔質体の凹凸により、多孔質体の表面においてアルミナ層を保持し易くできる。また、多孔質体の表面(凹凸)にアルミナ層を形成することで、多孔質体を基部とする触媒担体の表面積が飛躍的に増大する。このように触媒担体の表面積を飛躍的に増大させることは、触媒担体のガス浄化機能の向上に大きく貢献できる。   In forming the porous body from the granulated product, the granulated product is slightly baked when the granulated product is baked (during sintering). It is preferable to set in advance so that the particle size of the product becomes slightly larger. A granulated product having a predetermined particle size is fired (sintered) to form a pellet-shaped porous body (fired body or sintered body). This porous body has a pore diameter of 0.01 to 10 μm, with 1 μm being the most frequent pore diameter. In addition, the porous body is an inorganic porous body formed from a material derived from foundry sand, and the porous body loses organic substances such as carbon in the granulated product when the granulated product is fired. Innumerable pores are formed as disappearance traces of organic matter. In addition, this porous body has irregularities when viewed microscopically and has sufficient mechanical strength. Due to the unevenness of the porous body, the alumina layer can be easily held on the surface of the porous body. Further, by forming the alumina layer on the surface (unevenness) of the porous body, the surface area of the catalyst carrier based on the porous body is dramatically increased. Thus, dramatically increasing the surface area of the catalyst carrier can greatly contribute to the improvement of the gas purification function of the catalyst carrier.

アルミナ層(ウォッシュコート)を形成するアルミナとしては、γ−アルミナ、δ−アルミナ、η−アルミナ、χ−アルミナ、θ−アルミナ、κ−アルミナ、ρ−アルミナ、α−アルミナ、非晶質アルミナ(アモルファスアルミナ)等を用いることができる。また、アルミナとして、これらのうちの1種類をそれぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。多孔質体の表面にアルミナ層を形成する場合には、多孔質体の表面全てにアルミナ層を形成してもよいし、多孔質体の表面の一部にのみアルミナ層を形成してもよいし、多孔質体の表面の一部を除く部分にアルミナ層を形成してもよい。更に、アルミナ層は、1層からなる単層であっても、2層以上からなる複層であってもよい。アルミナ層は、触媒物質を担持するのに貢献できる触媒担持層としての役割を担っている。特に、アルミナ層を形成するアルミナとして、γ−アルミナを用いることは好ましい。γ−アルミナは、0.01μmを中心として0.015μm以下の孔径(細孔)を有している。   As alumina forming the alumina layer (wash coat), γ-alumina, δ-alumina, η-alumina, χ-alumina, θ-alumina, κ-alumina, ρ-alumina, α-alumina, amorphous alumina ( Amorphous alumina) or the like can be used. Moreover, as alumina, one of these may be used alone, or two or more may be used in combination. When the alumina layer is formed on the surface of the porous body, the alumina layer may be formed on the entire surface of the porous body, or the alumina layer may be formed only on a part of the surface of the porous body. Then, an alumina layer may be formed on a portion excluding a part of the surface of the porous body. Furthermore, the alumina layer may be a single layer composed of one layer or a multilayer composed of two or more layers. The alumina layer plays a role as a catalyst support layer that can contribute to support the catalyst material. In particular, it is preferable to use γ-alumina as the alumina forming the alumina layer. γ-alumina has a pore diameter (pores) of 0.015 μm or less centered on 0.01 μm.

上述した触媒担体(特にアルミナ層)に触媒物質を担持させることで、本発明に係る触媒が得られる。特に、本発明に係るガス浄化用触媒を、ペレット状の触媒(ペレット触媒)として適用することは好ましい。なお、触媒は、触媒担体に単に触媒物質が担持されたものであるため、触媒の粒径は、触媒担体の粒径とほとんど変わらないと言える。触媒物質(触媒活性物質)としては、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、金、銀等の貴金属や、マンガン、鉄等の卑金属などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。触媒担体に触媒物質を担持させる場合には、1種類の触媒物質をそれぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上の触媒物質を併用するようにしてもよい。なお、白金やパラジウムは、各種ガスに対して活性が高い傾向にあるため、触媒物質として白金やパラジウムを用いることが好ましい。   The catalyst according to the present invention can be obtained by supporting the catalyst material on the catalyst carrier (particularly the alumina layer) described above. In particular, it is preferable to apply the gas purification catalyst according to the present invention as a pellet-shaped catalyst (pellet catalyst). Since the catalyst is simply a catalyst substance supported on the catalyst carrier, it can be said that the catalyst particle size is almost the same as the catalyst carrier particle size. As the catalytic substance (catalytically active substance), noble metals such as platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, gold and silver, and base metals such as manganese and iron can be used, but are not limited thereto. . When a catalyst material is supported on the catalyst carrier, one type of catalyst material may be used alone, or two or more types of catalyst materials may be used in combination. In addition, since platinum and palladium tend to be highly active against various gases, it is preferable to use platinum or palladium as a catalyst substance.

浄化するためのガスとしては、アセトアルデヒド、水素、一酸化炭素、メタノール、エチレン、シクロヘキサン、トルエン、メチルエチルケトン、二硫化メチル、キシレン、アンモニア、トリメチルアミン、エタノール、トリエチルアミン、酢酸、ホルムアルデヒド、ベンゼン、スチレン、メチルイソブチルケトン、アクロレイン、ブチルアルコール、酢酸、酪酸、酢酸エチル、フェノール、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、硫化水素等を例示できる。特に、本発明に係るガス浄化用触媒をアセトアルデヒドに適用することは好ましい。   Gases for purification include acetaldehyde, hydrogen, carbon monoxide, methanol, ethylene, cyclohexane, toluene, methyl ethyl ketone, methyl disulfide, xylene, ammonia, trimethylamine, ethanol, triethylamine, acetic acid, formaldehyde, benzene, styrene, methyl isobutyl Examples include ketones, acrolein, butyl alcohol, acetic acid, butyric acid, ethyl acetate, phenol, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, and hydrogen sulfide. In particular, it is preferable to apply the gas purification catalyst according to the present invention to acetaldehyde.

上述した触媒担体を製造する方法としては、90〜60質量%の鋳物砂と10〜40質量%の水とを混練して混練物を得る混練工程と、該混練物を造粒して造粒物を得る造粒工程と、該造粒物を600〜1100℃の加熱温度で焼成することにより多孔質体を得る第1焼成工程と、該多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する浸漬工程と、その浸漬された多孔質体を乾燥する乾燥工程と、その乾燥された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体の表面にアルミナ層を形成する第2焼成工程とを備える方法を例示できる。但し、本発明に係る触媒担体の製造方法は、この例示した製造方法に特に限定されるものではない。   As a method for producing the above-mentioned catalyst carrier, a kneading step of kneading 90-60% by mass of foundry sand and 10-40% by mass of water to obtain a kneaded product, granulating the kneaded product, and granulating A granulating step for obtaining a product, a first firing step for obtaining a porous body by firing the granulated product at a heating temperature of 600 to 1100 ° C., and an immersion step for immersing the porous body in an alumina-containing solution A drying step of drying the immersed porous body, and a second step of forming an alumina layer on the surface of the porous body by firing the dried porous body at a heating temperature of 300 to 600 ° C. A method comprising a firing step can be exemplified. However, the method for producing the catalyst carrier according to the present invention is not particularly limited to the exemplified production method.

触媒担体の製造方法の混練工程において、85〜65質量%の鋳物砂と15〜35質量%の水とを混練することは好ましく、83〜70質量%の鋳物砂と17〜30質量%の水とを混練することはより好ましい。また、造粒工程において、混練物をペレット状の造粒物として造粒することは好ましい。更に、触媒担体の製造方法の第1焼成工程を、造粒物を例えば400〜500℃で8時間加熱して造粒物中の有機物を燃焼させた後(有機物燃焼工程後)に行うことが好ましい。触媒担体の製造方法の第1焼成工程において、造粒物を700〜1000℃、700〜950℃の加熱温度で焼成することは好ましく、造粒物を750〜900℃、750〜850℃の加熱温度で焼成することはより好ましい。第1焼成工程の加熱時間としては、1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、6時間などを例示できる。   In the kneading step of the catalyst carrier production method, it is preferable to knead 85 to 65% by weight of foundry sand and 15 to 35% by weight of water, and 83 to 70% by weight of foundry sand and 17 to 30% by weight of water. It is more preferable to knead. In the granulation step, the kneaded product is preferably granulated as a pellet-shaped granulated product. Furthermore, the first calcination step of the method for producing a catalyst carrier is performed after the granulated product is heated at, for example, 400 to 500 ° C. for 8 hours to burn the organic matter in the granulated product (after the organic matter burning step). preferable. In the first firing step of the catalyst carrier production method, the granulated product is preferably calcined at a heating temperature of 700 to 1000 ° C. and 700 to 950 ° C., and the granulated product is heated at 750 to 900 ° C. and 750 to 850 ° C. Baking at a temperature is more preferable. Examples of the heating time for the first firing step include 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, and 6 hours.

触媒担体の製造方法の浸漬工程において、多孔質体をアルミナ層でコーティングするためのコーティング液に相当するアルミナ含有溶液としては、シリカゾルのコロイド溶液中にアルミナ粒子を添加したものを用いることができるが、特にこのアルミナ含有溶液に限定されるものではない。また、触媒担体の製造方法の乾燥工程において、アルミナ含有溶液中に浸漬された多孔質体を100〜150℃の温度で加熱することにより当該多孔質体を乾燥することができる。触媒担体の製造方法の第2焼成工程において、乾燥した多孔質体を350〜550℃、400〜550℃の加熱温度で焼成することは好ましく、乾燥した多孔質体を425〜525℃、450〜525℃の加熱温度で焼成することはより好ましい。第2焼成工程の加熱時間としては、12時間、24時間、48時間などを例示できる。   As the alumina-containing solution corresponding to the coating solution for coating the porous body with the alumina layer in the dipping step of the catalyst carrier production method, a solution obtained by adding alumina particles to a colloidal solution of silica sol can be used. However, it is not particularly limited to this alumina-containing solution. Moreover, in the drying step of the method for producing a catalyst carrier, the porous body can be dried by heating the porous body immersed in the alumina-containing solution at a temperature of 100 to 150 ° C. In the second firing step of the catalyst carrier production method, it is preferable to fire the dried porous body at a heating temperature of 350 to 550 ° C. and 400 to 550 ° C., and the dried porous body is 425 to 525 ° C., 450 to Baking at a heating temperature of 525 ° C. is more preferable. Examples of the heating time for the second baking step include 12 hours, 24 hours, 48 hours, and the like.

本発明に係る触媒の製造方法としては、上述した触媒担体の製造方法を用いて触媒担体を製造した製造工程後に、該触媒担体に触媒物質を担持させる触媒担持工程を更に備える製造方法を例示することができる。触媒担体(特にアルミナ層)に触媒物質を担持させる方法としては、触媒担体(特にアルミナ層)に対し触媒物質を含む溶液を噴霧した後に焼成することにより、触媒担体のアルミナ層に触媒物質を担持させる担持方法を例示できるが、特にこの担持方法に限定されるものではない。   The method for producing a catalyst according to the present invention is exemplified by a production method further comprising a catalyst carrying step for carrying a catalyst substance on the catalyst carrier after the production step for producing the catalyst carrier using the above-described catalyst carrier production method. be able to. The catalyst carrier (especially the alumina layer) is supported on the catalyst carrier (especially the alumina layer) by spraying a solution containing the catalyst substance on the catalyst carrier (especially the alumina layer) and then firing, thereby supporting the catalyst substance on the alumina layer of the catalyst carrier. Although the carrying | support method to be made can be illustrated, it is not limited to this carrying method in particular.

以下に、本発明を更に具体化した実施例1及び実施例2、並びに、従来技術に係る比較例について説明する。   Below, the Example 1 and Example 2 which further embodied this invention, and the comparative example which concerns on a prior art are demonstrated.

まず、鋳物工場より排出された廃砂としての集塵ダスト80質量%に水20質量%を添加し、これらの集塵ダスト及び水を混練機を用いて混練することにより、集塵ダストと水とが混ざり合った混練物を得た。ここで、集塵ダストの成分は、シリカ68.3質量%、アルミナ13.4質量%、酸化鉄3.92質量%、炭素5.22質量%、マグネシア1.96質量%、カルシア1.2質量%、その他6.0質量%であった。   First, 20% by mass of water is added to 80% by mass of dust collection dust as waste sand discharged from a foundry, and these dust collection dust and water are kneaded using a kneader to collect the dust collection dust and water. A kneaded material in which and were mixed was obtained. Here, the components of the dust collection dust are 68.3 mass% silica, 13.4 mass% alumina, 3.92 mass% iron oxide, 5.22 mass% carbon, 1.96 mass% magnesia, 1.2 calcia. The mass was 6.0% by mass.

そして、得られた混練物を攪拌羽根を備えた造粒容器中に投入し、該攪拌羽根をモータで回転させて約3〜5mmの粒径を有する複数の造粒物を造粒した。これらの造粒物を400〜500℃で8時間加熱して造粒物中の有機物を燃焼させた後、800℃で3時間焼成して粒径3〜5mmのペレット状の無機質多孔質体を形成した。この無機質多孔質体は、1μmを最頻度孔径として0.01〜10μmの孔径を有しており、見掛けの気孔率が約30%、圧壊強度が約123Nであった。   And the obtained kneaded material was thrown into the granulation container provided with the stirring blade, and this stirring blade was rotated with the motor, and the several granulated material which has a particle size of about 3-5 mm was granulated. These granulated products are heated at 400 to 500 ° C. for 8 hours to burn the organic matter in the granulated products, and then fired at 800 ° C. for 3 hours to form a pellet-like inorganic porous body having a particle size of 3 to 5 mm. Formed. This inorganic porous body had a pore size of 0.01 to 10 μm with 1 μm being the most frequent pore size, an apparent porosity of about 30%, and a crushing strength of about 123 N.

次に、67質量%のシリカゾルのコロイド溶液中に33質量%のγ−アルミナ粒子(粒径10〜15μm)を添加して、コーティング液を調製した。調製したコーティング液3kgを容器に注入した後、このコーティング液をスタラーで攪拌した状態で当該コーティング液中に無機質多孔質体1kgを0.5時間浸漬させた。その後、コーティング液中から無機質多孔質体を取り出し、110℃で24時間加熱することで無機質多孔質体を乾燥した。   Next, 33% by mass of γ-alumina particles (particle size: 10 to 15 μm) was added to a 67% by mass silica sol colloidal solution to prepare a coating solution. After injecting 3 kg of the prepared coating liquid into the container, 1 kg of the inorganic porous body was immersed in the coating liquid in a state where the coating liquid was stirred with a stirrer for 0.5 hour. Thereafter, the inorganic porous body was taken out from the coating solution and heated at 110 ° C. for 24 hours to dry the inorganic porous body.

無機質多孔質体の乾燥後、当該無機質多孔質体を更に500℃で2時間焼成して、無機質多孔質体の表面全てにγ−アルミナ層を形成することにより、無機質多孔質体の微小な凹凸を有する表面全体がγ−アルミナ粒子で被覆された状態(コーティングされた状態)の粒径3〜5mmの触媒担体を得た。なお、無機質多孔質体上のγ−アルミナ層は、0.01μmを中心として0.015μm以下の細孔を有しているため、γ−アルミナ層の細孔と無機質多孔質体の孔とは連通状態となっている。   After the inorganic porous body is dried, the inorganic porous body is further baked at 500 ° C. for 2 hours to form a γ-alumina layer on the entire surface of the inorganic porous body. As a result, a catalyst carrier having a particle diameter of 3 to 5 mm was obtained in a state where the entire surface having γ was coated with γ-alumina particles (coated state). In addition, since the γ-alumina layer on the inorganic porous body has pores of 0.015 μm or less centering on 0.01 μm, the pores of the γ-alumina layer and the pores of the inorganic porous body are Communication is established.

得られた触媒担体のγ−アルミナ層に対し、ヘキサアンミン白金(IV)塩化物水溶液を噴霧した後、500℃で2時間焼成して、触媒担体のγ−アルミナ層に触媒物質である白金及びその酸化物を担持させた。このように触媒担体のγ−アルミナ層に白金等を担持させることで、粒径3〜5mmのペレット状の触媒(ペレット触媒)を得た。なお、ペレット触媒1L当たりの白金(Pt)担持量は、2gであった。   After spraying a hexaammineplatinum (IV) chloride aqueous solution to the γ-alumina layer of the obtained catalyst carrier, the catalyst carrier is calcined at 500 ° C. for 2 hours, and platinum and a catalyst material are added to the γ-alumina layer of the catalyst carrier. The oxide was supported. Thus, platinum etc. were carry | supported by the (gamma) -alumina layer of a catalyst support | carrier, and the pellet-shaped catalyst (pellet catalyst) with a particle size of 3-5 mm was obtained. The amount of platinum (Pt) supported per liter of the pellet catalyst was 2 g.

次に、得られたペレット触媒(実施例1)のガス浄化機能(アセトアルデヒド除去機能)を評価した。評価方法としては、触媒反応装置(触媒酸化装置)内に所定量のペレット触媒(実施例1)を配置すると共に、ペレット触媒入口よりも上流側から触媒反応装置内にアセトアルデヒドを流入し続け、アセトアルデヒドを流入してから10分後のペレット触媒(実施例1)のアセトアルデヒドの除去率(ペレット触媒出口よりも下流側でのアセトアルデヒド濃度)を測定する実験方法を用いた。この場合、SV値を5000(h-1)に設定すると共に、触媒入口温度(ペレット触媒の入口温度)を3点(210℃,310℃,410℃)変えてそれぞれ評価した。その評価結果を図1に示す。図1に示したように、実施例1のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃でのアセトアルデヒドの除去率は80%であり、触媒入口温度310℃でのアセトアルデヒドの除去率は90%であり、触媒入口温度410℃でのアセトアルデヒドの除去率は95%であった。 Next, the gas purification function (acetaldehyde removal function) of the obtained pellet catalyst (Example 1) was evaluated. As an evaluation method, a predetermined amount of the pellet catalyst (Example 1) is arranged in the catalytic reaction apparatus (catalytic oxidation apparatus), and acetaldehyde is continuously flowed into the catalytic reaction apparatus from the upstream side of the pellet catalyst inlet. An experimental method was used to measure the acetaldehyde removal rate (acetaldehyde concentration downstream of the pellet catalyst outlet) of the pellet catalyst (Example 1) 10 minutes after flowing in. In this case, the SV value was set to 5000 (h −1 ), and the catalyst inlet temperature (pellet catalyst inlet temperature) was changed by three points (210 ° C., 310 ° C., 410 ° C.) and evaluated. The evaluation results are shown in FIG. As shown in FIG. 1, in the pellet catalyst of Example 1, the acetaldehyde removal rate at a catalyst inlet temperature of 210 ° C. is 80%, and the acetaldehyde removal rate at a catalyst inlet temperature of 310 ° C. is 90%. The removal rate of acetaldehyde at a catalyst inlet temperature of 410 ° C. was 95%.

アセトアルデヒドがペレット触媒によって除去(浄化又は酸化分解)されるにあたり、アセトアルデヒドは、以下の化学反応式(1)及び(2)に記したような化学反応をする。すなわち、化学反応式(1)に記した化学反応がおこると、中間体として酢酸(CHCOOH)が生成され、生成された酢酸(CHCOOH)は更に化学反応式(2)に記した化学反応をおこそうとする。上述したペレット触媒(実施例1)のガス浄化機能(アセトアルデヒド除去機能)を評価する実験においては、ペレット触媒(実施例1)のアセトアルデヒドの除去率(ペレット触媒出口よりも下流側でのアセトアルデヒド濃度)を測定すると同時に、ペレット触媒出口よりも下流側での酢酸濃度(酢酸生成濃度)も触媒入口温度(ペレット触媒の入口温度)に応じてそれぞれ測定した。その測定結果を図2に示す。図2に示したように、実施例1のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃での酢酸濃度は2.8ppmであり、触媒入口温度310℃での酢酸濃度は3.9ppmであり、触媒入口温度410℃での酢酸濃度は4.0ppmであった。 When acetaldehyde is removed (purification or oxidative decomposition) by the pellet catalyst, acetaldehyde undergoes a chemical reaction as described in the following chemical reaction formulas (1) and (2). That is, when the chemical reaction described in the chemical reaction formula (1) occurs, acetic acid (CH 3 COOH) is generated as an intermediate, and the generated acetic acid (CH 3 COOH) is further described in the chemical reaction formula (2). Try to do a chemical reaction. In the experiment for evaluating the gas purification function (acetaldehyde removal function) of the above-described pellet catalyst (Example 1), the acetaldehyde removal rate of the pellet catalyst (Example 1) (acetaldehyde concentration downstream from the pellet catalyst outlet) At the same time, the acetic acid concentration (acetic acid production concentration) downstream from the pellet catalyst outlet was also measured according to the catalyst inlet temperature (pellet catalyst inlet temperature). The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, in the pellet catalyst of Example 1, the acetic acid concentration at a catalyst inlet temperature of 210 ° C. is 2.8 ppm, and the acetic acid concentration at a catalyst inlet temperature of 310 ° C. is 3.9 ppm. The acetic acid concentration at an inlet temperature of 410 ° C. was 4.0 ppm.

Figure 2006212527
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ここでは、実施例1と同様である部分についてはその説明を省略すると共に、実施例1との相違点を中心に説明する。実施例2のペレット触媒では、実施例1の場合と同様にして無機質多孔質体の表面全てにγ−アルミナ層を形成した後に、更に同様のコーティング処理を施することによりγ−アルミナ層を形成して触媒担体を得た。すなわち、実施例2の触媒担体では、無機質多孔質体上にγーアルミナ層が2層形成されており(又はγ−アルミナ層が実施例1の触媒担体よりも厚層に形成されており)、無機質多孔質体上にγ−アルミナ層が1層形成された(又は薄層に形成された)実施例1の触媒担体とは異なる。そして、得られた触媒担体のγ−アルミナ層に対し、実施例1と同様の触媒担持工程を施して粒径3〜5mmのペレット状の触媒(ペレット触媒)を得た。なお、ペレット触媒1L当たりの白金(Pt)担持量は、2gであった。   Here, the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described. In the pellet catalyst of Example 2, after forming a γ-alumina layer on the entire surface of the inorganic porous material in the same manner as in Example 1, a γ-alumina layer is formed by applying the same coating treatment. As a result, a catalyst carrier was obtained. That is, in the catalyst carrier of Example 2, two γ-alumina layers are formed on the inorganic porous body (or the γ-alumina layer is formed thicker than the catalyst carrier of Example 1), This is different from the catalyst carrier of Example 1 in which one γ-alumina layer is formed on an inorganic porous body (or formed into a thin layer). And the catalyst support process similar to Example 1 was performed with respect to the (gamma) -alumina layer of the obtained catalyst support, and the pellet-shaped catalyst (pellet catalyst) with a particle size of 3-5 mm was obtained. The amount of platinum (Pt) supported per liter of the pellet catalyst was 2 g.

次に、実施例2についても、実施例1と同様の条件にてペレット触媒(実施例2)のガス浄化機能(アセトアルデヒド除去機能)の評価を行うと共に、ペレット触媒出口よりも下流側での酢酸濃度(酢酸生成濃度)も触媒入口温度(ペレット触媒の入口温度)に応じてそれぞれ測定した。それらの評価結果や測定結果を図1及び図2に示す。図1に示したように、実施例2のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃、310℃、410℃でのアセトアルデヒドの除去率は全て100%であった。また、図2に示したように、実施例2のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃での酢酸濃度は0.5ppmであり、触媒入口温度310℃での酢酸濃度は0.6ppmであり、触媒入口温度410℃での酢酸濃度は0.5ppmであった。
(比較例)
Next, also in Example 2, while evaluating the gas purification function (acetaldehyde removal function) of the pellet catalyst (Example 2) under the same conditions as in Example 1, acetic acid at the downstream side of the pellet catalyst outlet was also evaluated. The concentration (acetic acid production concentration) was also measured according to the catalyst inlet temperature (inlet temperature of the pellet catalyst). The evaluation results and measurement results are shown in FIGS. As shown in FIG. 1, in the pellet catalyst of Example 2, the removal rates of acetaldehyde at the catalyst inlet temperatures of 210 ° C., 310 ° C., and 410 ° C. were all 100%. Further, as shown in FIG. 2, in the pellet catalyst of Example 2, the acetic acid concentration at the catalyst inlet temperature 210 ° C. is 0.5 ppm, and the acetic acid concentration at the catalyst inlet temperature 310 ° C. is 0.6 ppm. The acetic acid concentration at a catalyst inlet temperature of 410 ° C. was 0.5 ppm.
(Comparative example)

ここでも、実施例1と同様である部分についてはその説明を省略すると共に、実施例1との相違点を中心に説明する。比較例では、3〜5mmの粒径を有し、かつ、γ−アルミナからなる触媒担体を1kg準備した。そして、準備された触媒担体(γ−アルミナ担体)に対し、実施例1と同様の触媒担持工程を施して粒径3〜5mmのペレット状の触媒(ペレット触媒)を得た。なお、このペレット触媒(比較例)は、γ−アルミナ担体に白金等が担持されたものである。また、ペレット触媒1L当たりの白金(Pt)担持量は、2gであった。   Here, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described. In the comparative example, 1 kg of a catalyst carrier having a particle diameter of 3 to 5 mm and made of γ-alumina was prepared. The prepared catalyst carrier (γ-alumina carrier) was subjected to the same catalyst loading step as in Example 1 to obtain a pellet-shaped catalyst (pellet catalyst) having a particle diameter of 3 to 5 mm. In addition, this pellet catalyst (comparative example) is one in which platinum or the like is supported on a γ-alumina carrier. The amount of platinum (Pt) supported per liter of the pellet catalyst was 2 g.

比較例についても、実施例1と同様の条件にてペレット触媒(比較例)のガス浄化機能(アセトアルデヒド除去機能)の評価を行うと共に、ペレット触媒出口よりも下流側での酢酸濃度(酢酸生成濃度)も触媒入口温度(ペレット触媒の入口温度)に応じてそれぞれ測定した。それらの評価結果や測定結果を図1及び図2に示す。図1に示したように、比較例のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃でのアセトアルデヒドの除去率は63%であり、触媒入口温度310℃でのアセトアルデヒドの除去率は78%であり、触媒入口温度410℃でのアセトアルデヒドの除去率は84%であった。また、図2に示したように、比較例のペレット触媒においては、触媒入口温度210℃での酢酸濃度は6.1ppmであり、触媒入口温度310℃での酢酸濃度は8.2ppmであり、触媒入口温度410℃での酢酸濃度は9.8ppmであった。
(実施例と比較例との比較)
For the comparative example, the gas purification function (acetaldehyde removal function) of the pellet catalyst (comparative example) was evaluated under the same conditions as in Example 1, and the acetic acid concentration (acetic acid production concentration) downstream from the pellet catalyst outlet. ) Was also measured according to the catalyst inlet temperature (inlet temperature of the pellet catalyst). The evaluation results and measurement results are shown in FIGS. As shown in FIG. 1, in the pellet catalyst of the comparative example, the removal rate of acetaldehyde at a catalyst inlet temperature of 210 ° C. is 63%, and the removal rate of acetaldehyde at a catalyst inlet temperature of 310 ° C. is 78%, The acetaldehyde removal rate at a catalyst inlet temperature of 410 ° C. was 84%. Further, as shown in FIG. 2, in the pellet catalyst of the comparative example, the acetic acid concentration at the catalyst inlet temperature 210 ° C. is 6.1 ppm, and the acetic acid concentration at the catalyst inlet temperature 310 ° C. is 8.2 ppm. The acetic acid concentration at the catalyst inlet temperature of 410 ° C. was 9.8 ppm.
(Comparison between Examples and Comparative Examples)

図1の評価結果から、実施例と比較例とを比較した場合、実施例1及び実施例2の触媒の方が比較例の触媒よりもアセトアルデヒドの除去機能(浄化機能)に優れていることを確認できた。また、図2の測定結果や化学反応式(1)及び(2)から、実施例と比較例とを比較した場合、実施例1及び実施例2の触媒(酸化触媒)の方が比較例の触媒(酸化触媒)よりもアセトアルデヒドの酸化分解速度(反応速度)が速く、中間体として残存する酢酸の濃度も低いため、アセトアルデヒドの酸化分解能(除去機能又は浄化機能)が高いということも確認できた。更に、実施例1と実施例2との比較から、無機質多孔質体に対してγ−アルミナ層を1層形成した実施例1よりも2層形成した実施例2(又はγ−アルミナ層を厚層に形成した方)がアセトアルデヒドの除去機能(浄化機能)に優れていることがわかった。   From the evaluation results of FIG. 1, when the example and the comparative example are compared, the catalyst of the example 1 and the example 2 is superior in the acetaldehyde removal function (purification function) than the catalyst of the comparative example. It could be confirmed. Further, from the measurement results of FIG. 2 and the chemical reaction formulas (1) and (2), when the examples and the comparative examples are compared, the catalysts (oxidation catalysts) of the examples 1 and 2 are the comparative examples. The rate of oxidative decomposition (reaction rate) of acetaldehyde was faster than that of the catalyst (oxidation catalyst), and the concentration of acetic acid remaining as an intermediate was also low. Therefore, it was confirmed that the oxidation resolution (removal function or purification function) of acetaldehyde was high. . Furthermore, from comparison between Example 1 and Example 2, Example 2 (or γ-alumina layer having a thickness greater than that of Example 1 in which one layer of γ-alumina layer was formed on the inorganic porous body was formed. It was found that the one formed in the layer) was superior in the acetaldehyde removal function (purification function).

実施例の触媒の方が比較例の触媒よりもアセトアルデヒドのガス浄化機能に優れている理由としては、比較例では、そのγ−アルミナ担体(触媒担体)の細孔が小さすぎることに起因してγ−アルミナ担体の内部をガス浄化に有効利用できないのに対し、実施例では、その無機質多孔質体の孔が比較的大きいことに起因してγ−アルミナ層だけでなく孔(無機質多孔質体又は触媒担体の内部)もガス浄化に有効利用できるからであると推測される(比較例の触媒では、そのγ−アルミナ担体が微細な細孔しか有しないため、触媒内部でのガス拡散性が悪くなっているが、実施例の触媒では、その触媒担体の基部が比較的大きな孔を有する多孔質体となっているため、触媒内部でのガス拡散性が比較例の触媒よりも明らかに向上していると考えられる)。
(付記)
The reason why the catalyst of the example is superior in the gas purification function of acetaldehyde than the catalyst of the comparative example is that, in the comparative example, the pores of the γ-alumina carrier (catalyst carrier) are too small. While the inside of the γ-alumina support cannot be effectively used for gas purification, in the examples, not only the γ-alumina layer but also the pores (inorganic porous body) due to the relatively large pores of the inorganic porous body. Or the inside of the catalyst carrier) is presumed to be effective for gas purification (in the catalyst of the comparative example, since the γ-alumina carrier has only fine pores, the gas diffusibility inside the catalyst is low). Although it is worse, in the catalyst of the example, the base of the catalyst carrier is a porous body having relatively large pores, so the gas diffusivity inside the catalyst is clearly improved over the catalyst of the comparative example. Thought to be That).
(Appendix)

他に、特許請求の範囲の各請求項に記載されないものであって、発明を実施するための最良の形態等から把握される技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。   In addition, technical ideas that are not described in each claim of the claims and that are grasped from the best mode for carrying out the invention will be described below together with the effects thereof.

(a)請求項4に記載の触媒担体の製造方法において、前記第1焼成工程は、前記造粒物中の有機物を燃焼した有機物燃焼工程の後に行うことを特徴とする触媒担体の製造方法。 (A) The method for producing a catalyst carrier according to claim 4, wherein the first firing step is performed after the organic matter combustion step in which the organic matter in the granulated material is burned.

上記(a)によれば、請求項4に記載の発明の作用効果に加えて、有機物燃焼工程後に第1焼成工程を行うことで、炭素等の有機物が完全に消失した多孔質体をより確実に得ることができる。   According to said (a), in addition to the effect of the invention of Claim 4, by performing a 1st baking process after an organic substance combustion process, the porous body from which organic substances, such as carbon, lose | disappeared completely is more reliable. Can get to.

(b)鋳物砂に水を添加して混練した後、その混練物を造粒して造粒物とすると共に、その造粒物を焼成して多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成してなることを特徴とする触媒担体。 (B) After adding water to the foundry sand and kneading, the kneaded product is granulated to obtain a granulated product, and the granulated product is fired to form a porous body. A catalyst carrier comprising an alumina layer further formed on the surface.

上記(b)によれば、多孔質体の表面にアルミナ層が形成された構造となっていることから、多孔質体の多数の孔に起因して触媒担体の内部でのガス拡散性が高めることができ、多孔質体の表面のアルミナ層では触媒物質を担持するための触媒担持層としての役割を十分に発揮することが可能となる。また、触媒担体の基部となる多孔質体は造粒物を焼成(焼結)して形成された焼成体(焼結体)であるため、触媒担体はその機械的強度を十分に発揮できる。更に、上記(b)の触媒担体では、混練物が鋳物砂及び水を用いて形成されているため、鋳物砂の利用を図ることができる。   According to the above (b), since the alumina layer is formed on the surface of the porous body, the gas diffusibility inside the catalyst carrier is increased due to the numerous pores of the porous body. In addition, the alumina layer on the surface of the porous body can sufficiently serve as a catalyst support layer for supporting the catalyst substance. Further, since the porous body serving as the base of the catalyst carrier is a fired body (sintered body) formed by firing (sintering) the granulated product, the catalyst carrier can sufficiently exhibit its mechanical strength. Furthermore, in the catalyst carrier of (b) above, the kneaded product is formed using foundry sand and water, so that the foundry sand can be used.

(c)鋳物砂に水を添加して混練した後、その混練物を造粒して造粒物とすると共に、その造粒物を焼成して多孔質体を形成し、その多孔質体の表面にアルミナ層を形成した後、そのアルミナ層上に更にアルミナ層を形成してなることを特徴とする触媒担体。 (C) After adding water to the foundry sand and kneading, the kneaded product is granulated to obtain a granulated product, and the granulated product is fired to form a porous body. A catalyst carrier comprising an alumina layer formed on the surface and an alumina layer further formed on the alumina layer.

上記(c)によれば、多孔質体の表面に2層のアルミナ層が形成された構造となっていることから、多孔質体の多数の孔に起因して触媒担体の内部でのガス拡散性を高めることができ、アルミナ層では触媒物質を担持するための触媒担持層としての役割を十分に発揮することが可能となる。また、上記(c)によれば、多孔質体の表面に1層のアルミナ層を形成した触媒担体(上記(b)に相当)と比較して、アルミナ層が1層余分にあることから、その分だけ触媒担体の表面積が増大するため、触媒担体のガス浄化機能を高めることが可能となる。更に、触媒担体の基部となる多孔質体は造粒物を焼成(焼結)して形成された焼成体(焼結体)であるため、触媒担体はその機械的強度を十分に発揮できる。加えて、上記(c)に記載の触媒担体では、混練物が鋳物砂及び水を用いて形成されているため、鋳物砂の利用を図ることができる。   According to the above (c), since the two alumina layers are formed on the surface of the porous body, gas diffusion inside the catalyst carrier due to the numerous pores of the porous body Therefore, the alumina layer can sufficiently exhibit the role as a catalyst support layer for supporting the catalyst substance. In addition, according to the above (c), compared with a catalyst carrier (corresponding to the above (b)) in which one alumina layer is formed on the surface of the porous body, there is one extra alumina layer. Since the surface area of the catalyst carrier increases accordingly, the gas purification function of the catalyst carrier can be enhanced. Furthermore, since the porous body serving as the base of the catalyst carrier is a fired body (sintered body) formed by firing (sintering) the granulated product, the catalyst carrier can sufficiently exhibit its mechanical strength. In addition, in the catalyst carrier described in (c) above, since the kneaded material is formed using foundry sand and water, the foundry sand can be used.

(d)90〜60質量%の鋳物砂と10〜40質量%の水とを混練して混練物を得る混練工程と、
前記混練物を造粒して造粒物を得る造粒工程と、
前記造粒物を600〜1100℃の加熱温度で焼成することにより多孔質体を得る第1焼成工程と、
前記多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する第1浸漬工程と、
その浸漬された多孔質体を乾燥する第1乾燥工程と、
その乾燥された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体の表面にアルミナ層を形成する第2焼成工程と、
その第2焼成工程後の表面にアルミナ層が形成された多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する第2浸漬工程と、
その第2浸漬工程後の表面にアルミナ層が形成された多孔質体を乾燥する第2乾燥工程と、
その第2乾燥工程後の表面にアルミナ層が形成された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体表面のアルミナ層上に更にアルミナ層を形成する第3焼成工程と
を備えることを特徴とする触媒担体の製造方法。
(D) a kneading step of kneading 90-60% by mass of foundry sand and 10-40% by mass of water to obtain a kneaded product;
A granulation step of granulating the kneaded product to obtain a granulated product;
A first firing step of obtaining a porous body by firing the granulated material at a heating temperature of 600 to 1100 ° C;
A first immersing step of immersing the porous body in an alumina-containing solution;
A first drying step of drying the immersed porous body;
A second firing step of forming an alumina layer on the surface of the porous body by firing the dried porous body at a heating temperature of 300 to 600 ° C .;
A second immersion step of immersing a porous body having an alumina layer formed on the surface after the second firing step in an alumina-containing solution;
A second drying step of drying the porous body having an alumina layer formed on the surface after the second immersion step;
The 3rd baking which forms an alumina layer further on the alumina layer of this porous body surface by baking the porous body by which the alumina layer was formed on the surface after the 2nd drying process at the heating temperature of 300-600 degreeC And a process for producing a catalyst carrier.

上記(d)は、上記(c)に記載の触媒担体を製造するのに適した触媒担体の製造方法である。上記(d)によれば、上記(d)に係る混練工程と、造粒工程と、第1焼成工程と、第1浸漬工程と、第1乾燥工程と、第2焼成工程と、第2浸漬工程と、第2乾燥工程と、第3焼成工程とを順に実施することで、上記(c)に記載の作用効果を奏する触媒担体を好適に得ることができる。   The above (d) is a method for producing a catalyst carrier suitable for producing the catalyst carrier described in (c) above. According to (d) above, the kneading step, granulation step, first firing step, first immersion step, first drying step, second firing step, and second immersion according to (d) above. By carrying out the step, the second drying step, and the third firing step in order, a catalyst carrier that exhibits the effects described in (c) above can be suitably obtained.

(e)90〜60質量%の鋳物砂と10〜40質量%の水とを混練して混練物を得る混練工程と、
前記混練物を造粒して造粒物を得る造粒工程と、
前記造粒物を600〜1100℃の加熱温度で焼成することにより多孔質体を得る第1焼成工程と、
前記多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する浸漬工程と、
その浸漬された多孔質体を乾燥する乾燥工程と、
その乾燥された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体の表面にアルミナ層を形成して触媒担体を得る第2焼成工程と、
前記触媒担体のアルミナ層に触媒物質を担持させる触媒担持工程と
を備えることを特徴とする触媒の製造方法。
(E) a kneading step of kneading 90-60% by weight of foundry sand and 10-40% by weight of water to obtain a kneaded product;
A granulation step of granulating the kneaded product to obtain a granulated product;
A first firing step of obtaining a porous body by firing the granulated material at a heating temperature of 600 to 1100 ° C;
An immersion step of immersing the porous body in an alumina-containing solution;
A drying step of drying the immersed porous body;
A second calcining step of calcining the dried porous body at a heating temperature of 300 to 600 ° C. to form an alumina layer on the surface of the porous body to obtain a catalyst carrier;
And a catalyst supporting step of supporting a catalyst substance on the alumina layer of the catalyst carrier.

上記(e)は、請求項5に記載の触媒を製造するのに適した触媒の製造方法である。上記(e)によれば、上記(e)に係る混練工程と、造粒工程と、第1焼成工程と、浸漬工程と、乾燥工程と、第2焼成工程と、触媒担持工程とを順に実施することで、上記請求項5に記載の作用効果を奏する触媒を好適に得ることができる。   The above (e) is a method for producing a catalyst suitable for producing the catalyst according to claim 5. According to the above (e), the kneading step, the granulation step, the first firing step, the dipping step, the drying step, the second firing step, and the catalyst supporting step according to the above (e) are sequentially performed. By doing so, the catalyst which has the effect of the said Claim 5 can be obtained suitably.

実施例及び比較例の触媒のガス浄化性能を示すグラフである。It is a graph which shows the gas purification performance of the catalyst of an Example and a comparative example. 実施例及び比較例の触媒出口よりも下流側の酢酸濃度を示すグラフである。It is a graph which shows the acetic acid density | concentration downstream from the catalyst exit of an Example and a comparative example.

Claims (5)

鋳物砂を原料として形成した多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成してなることを特徴とする触媒担体。   A catalyst carrier, wherein an alumina layer is further formed on the surface of a porous body formed from casting sand as a raw material. 前記鋳物砂は、鋳物工場より排出される廃砂であることを特徴とする請求項1に記載の触媒担体。   The catalyst carrier according to claim 1, wherein the foundry sand is waste sand discharged from a foundry. 鋳物砂に水を添加して混練した混練物を造粒して造粒物とした後、その造粒物を焼成して多孔質体を形成し、その多孔質体の表面に更にアルミナ層を形成して触媒担体を製造することを特徴とする触媒担体の製造方法。   After granulating a kneaded product obtained by adding water to the foundry sand and kneading it into a granulated product, the granulated product is fired to form a porous body, and an alumina layer is further formed on the surface of the porous body. A method for producing a catalyst carrier, comprising forming a catalyst carrier by forming the catalyst carrier. 90〜60質量%の鋳物砂と10〜40質量%の水とを混練して混練物を得る混練工程と、
前記混練物を造粒して造粒物を得る造粒工程と、
前記造粒物を600〜1100℃の加熱温度で焼成することにより多孔質体を得る第1焼成工程と、
前記多孔質体をアルミナ含有溶液中に浸漬する浸漬工程と、
その浸漬された多孔質体を乾燥する乾燥工程と、
その乾燥された多孔質体を300〜600℃の加熱温度で焼成することにより該多孔質体の表面にアルミナ層を形成する第2焼成工程と
を備えることを特徴とする触媒担体の製造方法。
A kneading step of kneading 90-60% by weight of foundry sand and 10-40% by weight of water to obtain a kneaded product;
A granulation step of granulating the kneaded product to obtain a granulated product;
A first firing step of obtaining a porous body by firing the granulated material at a heating temperature of 600 to 1100 ° C;
An immersion step of immersing the porous body in an alumina-containing solution;
A drying step of drying the immersed porous body;
And a second calcining step of calcining the dried porous body at a heating temperature of 300 to 600 ° C. to form an alumina layer on the surface of the porous body.
請求項1又は請求項2に記載の触媒担体に触媒物質を担持させてなることを特徴とする触媒。   A catalyst comprising the catalyst carrier according to claim 1 or 2 supported on a catalyst material.
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