JP2006231171A - Nitrogen-oxide removing catalyst, denitrification method and denitrification apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスに含まれる窒素酸化物を効率的に浄化する窒素酸化物除去触媒、それを用いた脱硝方法及び装置に関する。 The present invention uses a nitrogen oxide removal catalyst that efficiently purifies nitrogen oxide contained in an atmosphere gas in an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, and an exhaust gas from an industrial facility. The present invention relates to a denitration method and apparatus.
道路トンネル内の換気設備は主として媒塵に起因する明視距離の確保及び一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(以下「NOx」とも記す。)等有害物質の許容値以下への低減を目的に設置されている。現状の換気方式は新鮮な外気をトンネル外から吸気し、必要に応じて媒塵を除去後、トンネル外に強制換気する方式が一般的に用いられている。しかし、この方式は有害物質を含む換気ガスを大気に拡散しているだけであり、根本的な環境改善になっていない。特に自動車排ガスによる大気汚染が深刻になっている都市部では、高度の汚染地域を拡大させることになり、道路計画におけるトンネル化、シェルタ設置に支障を来す場合がある。そこで省エネルギで周辺環境への影響がない新たな換気方式の開発が望まれている。 The purpose of ventilation equipment in road tunnels is to ensure a clear distance mainly due to dust and to reduce harmful substances such as carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (hereinafter also referred to as “NOx”) to below acceptable levels. Is installed. As a current ventilation method, a method is generally used in which fresh outside air is sucked from outside the tunnel, dust is removed as necessary, and forced ventilation is performed outside the tunnel. However, this method only diffuses ventilation gas containing harmful substances to the atmosphere, and does not fundamentally improve the environment. Especially in urban areas where air pollution due to automobile exhaust gas is serious, highly contaminated areas will be expanded, which may hinder tunneling and shelter installation in road planning. Therefore, development of a new ventilation system that saves energy and does not affect the surrounding environment is desired.
しかし、トンネル換気ガスは常温・大容量でNOx濃度は10ppm以下と希薄であり、交通量によってNOx濃度変動が激しいという特異性があるため、ボイラ燃焼排ガスの処理において既に実用化されているNH3 を還元剤とするNOx浄化方法を、そのまま適用することは不可能である。 However, tunnel ventilation gas NOx concentration at room temperature and large volume is less and dilute 10 ppm, since the NOx concentration variation is particularity that heavy by traffic, NH 3 which has already been put to practical use in the process of the boiler combustion exhaust gas It is impossible to apply the NOx purification method using NO as a reducing agent.
そこで低濃度のNOx浄化方法として、乾式法及び湿式法が種々提案されているが、湿式法は廃水処理装置が必要とするために実用化が困難である。また、乾式法としては(1)汚染空気に金属酸化物などの吸着剤にNOxを吸着させる吸着法、(2)汚染空気にNH3 を添加して電子線を照射してNOxやSOxを硝酸や硫酸ミストとし、NH3 との反応で硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウムおよびこの両者の複塩などの微粒子を電気集塵機などにより回収する電子線照射法などがある。
ただし、(2)の電子線照射法では大容量汚染空気に10ppm以下と微量に含まれるNOxとの反応に必要となる当量の微量のNH3 を均一に混合することが難しく、未反応のNH3 の外部流出など2次公害のおそれがある(非特許文献1)。
Accordingly, various dry methods and wet methods have been proposed as low-concentration NOx purification methods, but the wet methods are difficult to put into practical use because they require a wastewater treatment apparatus. As the dry method (1) adsorption to adsorb NOx on the adsorbent such as metal oxides in contaminated air, (2) adding NH 3 to the contaminated air by irradiating an electron beam nitrate of NOx and SOx There is an electron beam irradiation method in which fine particles such as ammonium nitrate, ammonium sulfate, and a double salt of both are collected by an electrostatic precipitator or the like by reacting with NH 3 by reacting with NH 3 .
However, in the electron beam irradiation method of (2), it is difficult to uniformly mix a small amount of NH 3 equivalent to that required for the reaction with NOx contained in a trace amount of 10 ppm or less in a large volume of contaminated air. There is a risk of secondary pollution such as outflow of 3 (Non-patent Document 1).
一般に、トンネル排気ガス中のNOxではNOが8〜9割、NO2 が1〜2割存在しており、(1)の方法にてNOを効率的に吸着する吸着剤として、本出願人は貴金属(Pt,Pd,Ru,Rh,Ir)を担持した吸着剤を提案している(特許文献1)。 In general, NOx in the tunnel exhaust gas has 80 to 90% NO and 10 to 20% NO2, and the applicant of the present invention as an adsorbent that efficiently adsorbs NO by the method (1) An adsorbent carrying a noble metal (Pt, Pd, Ru, Rh, Ir) has been proposed (Patent Document 1).
ただし、大容量のトンネル排ガス処理に適用するためには大量のNO吸着剤が必要であり、貴金属の適用は吸着剤の高騰及び資源の枯渇をもたらすため、経済的に成立しないと考えられる。 However, a large amount of NO adsorbent is required to be applied to large-capacity tunnel exhaust gas treatment, and the application of noble metal is considered to be economically unsatisfactory because it causes a rise in adsorbent and depletion of resources.
このため、低濃度の窒素酸化物を含む汚染空気を常温で吸着剤により吸着除去して清浄ガスを大気中に放出し、窒素酸化物中のNO2をNO2吸着塔で吸着すると共にNOをNO吸着塔で吸着し、その後ガス導入及び排出バルブを閉鎖すると共に、他方のバルブを開放し、上記吸着塔を加熱手段により加熱して窒素酸化物を脱着し、濃縮された窒素酸化物を含む脱着ガスに対し、アンモニアを添加して脱硝触媒により窒素に分解することで、窒素酸化物が除去されることを先に提案した(特許文献2)。 For this reason, polluted air containing low-concentration nitrogen oxides is adsorbed and removed at room temperature with an adsorbent to release clean gas into the atmosphere, and NO 2 in the nitrogen oxides is adsorbed by the NO 2 adsorption tower and NO is removed. Adsorbed in the NO adsorption tower, then the gas introduction and exhaust valves are closed, the other valve is opened, and the adsorption tower is heated by heating means to desorb nitrogen oxides, and contains concentrated nitrogen oxides It was previously proposed that nitrogen oxides be removed by adding ammonia to the desorption gas and decomposing it into nitrogen by a denitration catalyst (Patent Document 2).
また、多孔質担体にモリホリン等のアミン類を担持させた窒素酸化物除去剤の提案がある(特許文献3)。 There is also a proposal for a nitrogen oxide removing agent in which an amine such as morpholine is supported on a porous carrier (Patent Document 3).
そこで、本発明者等は、先に、尿素と炭素材料とからなる窒素酸化物除去触媒を提案した(特許文献4)。 Therefore, the present inventors have previously proposed a nitrogen oxide removal catalyst composed of urea and a carbon material (Patent Document 4).
しかしながら、特許文献2のような提案では、窒素酸化物の吸着手段である吸着塔と該吸着塔で吸着された窒素酸化物を脱着するために、高温にする加熱手段が必要であるとともに、その脱着においては、汚染空気の処理を停止する必要があり、連続して窒素酸化物を処理することができない、という問題がある。
However, the proposal as disclosed in
また、特許文献3のような提案では、モルホリンは爆発限界があるので、危険物に指定されており、交差点等における脱硝処理設備用としては不向きであるという、問題がある。また、特許文献3の提案においては、除去剤の脱硝作用は水分共存下での吸着・吸収作用であり、数時間程度しか脱硝効果が持続しないので、産業用の脱硝設備として長時間連続して脱硝効果を保持することに適していないし、吸収物の処理が必要となる、という問題がある。
Further, the proposal as in
また、特許文献4のような提案では、脱硝率が80〜90%程度であり、更なる脱硝率の向上が求められている。
Moreover, in the proposal like
また、近年の環境排ガス規制が高まり、ボイラ等の排煙処理装置等の産業設備からの排ガスにおいては、既存のアンモニア脱硝によって低濃度化された窒素酸化物濃度をさらに浄化することが望まれており、このために、既設の設備に付帯する簡易でしかも効率的な処理装置の出現が切望されている。 Moreover, in recent years, regulations on environmental exhaust gas have increased, and it is desired to further purify the nitrogen oxide concentration reduced by existing ammonia denitration in exhaust gas from industrial equipment such as boiler flue gas treatment equipment. For this reason, the advent of a simple yet efficient processing apparatus attached to existing facilities is eagerly desired.
本発明は、上記問題に鑑み、簡易な構成で脱硝効率が持続することができる窒素酸化物除去触媒、それを用いた脱硝方法及び装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a nitrogen oxide removal catalyst capable of maintaining denitration efficiency with a simple configuration, and a denitration method and apparatus using the same.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、尿素と光触媒とからなり、酸素を含有するガス中の窒素酸化物(NO)を紫外線乃至可視光線によりNO2に光酸化しつつ、窒素へ還元することを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 The first invention of the present invention for solving the above-mentioned problems comprises urea and a photocatalyst, and photooxidizes nitrogen oxide (NO) in a gas containing oxygen to NO 2 with ultraviolet or visible light. The nitrogen oxide removing catalyst is characterized by being reduced to nitrogen.
第2の発明は、第1の発明において、尿素が担体に担持されていることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A second invention is the nitrogen oxide removal catalyst according to the first invention, wherein urea is supported on a carrier.
第3の発明は、第2の発明において、上記尿素の担持量が4.5重量%以上であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A third invention is the nitrogen oxide removal catalyst according to the second invention, wherein the supported amount of urea is 4.5% by weight or more.
第4の発明は、第2又は3の発明において、前記担体が、活性炭、活性炭素繊維、酸化チタン、アルミナ、シリカゲル及び石英ウールのいずれか、或いはそれらを2つ以上組み合わせた複合体であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A fourth invention is the invention according to the second or third invention, wherein the carrier is activated carbon, activated carbon fiber, titanium oxide, alumina, silica gel, quartz wool, or a composite of two or more thereof. A nitrogen oxide removal catalyst characterized by
第5の発明は、第4の発明において、上記活性炭素繊維が不活性ガス雰囲気下高温熱処理してなることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A fifth invention is the nitrogen oxide removal catalyst according to the fourth invention, wherein the activated carbon fiber is subjected to high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere.
第6の発明は、第1の発明において、前記光触媒が酸化チタンであることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A sixth invention is the nitrogen oxide removal catalyst according to the first invention, wherein the photocatalyst is titanium oxide.
第7の発明は、第4乃至6のいずれか一つの発明において、上記光触媒と活性炭素繊維との割合が、1:0.5〜2.0であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒にある。 A seventh invention is the nitrogen oxide removal catalyst according to any one of the fourth to sixth inventions, wherein the ratio of the photocatalyst to the activated carbon fiber is 1: 0.5 to 2.0. It is in.
第8の発明は、第1乃至7のいずれか一つの窒素酸化物除去触媒を用いて、ガス中の窒素酸化物を還元処理することを特徴とする脱硝方法にある。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a denitration method characterized in that the nitrogen oxide in the gas is reduced using any one of the first to seventh nitrogen oxide removing catalysts.
第9の発明は、第1乃至7のいずれか一つの窒素酸化物除去触媒を有する窒素酸化物浄化部と、紫外線乃至可視光線照射部とを具備し、ガス中の窒素酸化物を脱硝することを特徴とする脱硝装置にある。 A ninth invention comprises a nitrogen oxide purifying unit having any one of the first to seventh nitrogen oxide removing catalysts and an ultraviolet or visible light irradiation unit, and denitrating nitrogen oxides in the gas. In a denitration apparatus characterized by
第10の発明は、第9の発明において、窒素酸化物浄化部が、光触媒部と尿素を担持した担体部とを混合してなることを特徴とする脱硝装置にある。 A tenth aspect of the invention is the denitration apparatus according to the ninth aspect of the invention, wherein the nitrogen oxide purification unit is a mixture of a photocatalyst unit and a carrier unit supporting urea.
第11の発明は、第9の発明において、窒素酸化物浄化部が、光触媒部と尿素を担持した担体部とを分離してなると共に、前記担体部に尿素添加部を有することを特徴とする脱硝装置にある。 An eleventh invention is characterized in that, in the ninth invention, the nitrogen oxide purifying part separates the photocatalyst part and the carrier part supporting urea and has a urea addition part in the carrier part. It is in the denitration equipment.
第12の発明は、第9乃至11のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物浄化部を複数設けたことを特徴とする脱硝装置にある。 A twelfth aspect of the invention is a denitration apparatus according to any one of the ninth to eleventh aspects, wherein a plurality of the nitrogen oxide purification units are provided.
第13の発明は、第9乃至12のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物浄化部の前流側に煤塵除去手段を設けたことを特徴とする脱硝装置にある。 A thirteenth aspect of the invention is the denitration apparatus according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein dust removal means is provided on the upstream side of the nitrogen oxide purification unit.
第14の発明は、第9乃至13のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物浄化部の前流側又は後流側に脱硫手段を設けたことを特徴とする脱硝装置にある。 A fourteenth aspect of the invention is a denitration apparatus according to any one of the ninth to thirteenth aspects, wherein a desulfurization means is provided on the upstream side or the downstream side of the nitrogen oxide purification unit.
第15の発明は、第9乃至14のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物を含むガスが、道路、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスのいずれかであることを特徴とする脱硝装置にある。 According to a fifteenth aspect, in any one of the ninth to fourteenth aspects, the gas containing nitrogen oxide is from an atmosphere gas of a road, an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, or an industrial facility. In the denitration apparatus, the exhaust gas is any one of the exhaust gases.
本発明によれば、脱硝効率が良好なガス中の窒素酸化物除去触媒、脱硝方法及び脱硝装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nitrogen oxide removal catalyst, a denitration method, and a denitration apparatus in a gas having good denitration efficiency.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment and an Example. In addition, constituent elements in the following embodiments and examples include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
[実施形態]
図1は窒素酸化物除去触媒の模式図である。図1に示すように、本発明にかかる窒素酸化物除去触媒10は、尿素11と光触媒12とからなり、酸素を含有するガス中の窒素酸化物(NO)を紫外線乃至可視光線の光照射13によりNO2に光酸化しつつ、窒素へ還元するものである。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view of a nitrogen oxide removal catalyst. As shown in FIG. 1, a nitrogen
ここで、前記尿素11は、粉体のままでもよいが、より好ましくは石英ウール又は活性炭素繊維(ACF)等の担体に担持されていることが好ましい。なお、担体としては、前記活性炭素繊維とするのが酸化能力を発揮し、より好ましい。また、活性炭素繊維、石英ウール以外には、前記担体は、活性炭、酸化チタン、アルミナ及びシリカゲルのいずれか、或いはそれらを2つ以上組み合わせた複合体、さらにはこれらと活性炭素繊維及び石英ウールを組み合わせたものであることが好ましい。
前記担体は、尿素の高分散化、或いは尿素の活性能を有するものである。さらに、これらのものは、NOxに対して吸着性を有するものを含む。
Here, the
The carrier has high urea dispersion or urea activity. Furthermore, these include those having an adsorptivity to NOx.
ここで、NOを窒素まで浄化する作用を説明する。
図1は、光触媒12として酸化チタン(TiO2)を用いたものであり、酸化チタンが紫外線乃至可視光線の光照射13による作用による酸素を用いて、NOをNO2とする。このNO2は尿素11の還元作用により、窒素となる。なお、図1においては、尿素11は石英ウール14に担持されてなるものである。
Here, the effect | action which purifies NO to nitrogen is demonstrated.
In FIG. 1, titanium oxide (TiO 2 ) is used as the
また、図2に示すように、担体として活性炭素繊維(ACF)15を用いる場合には、活性炭素繊維の表面のミクロポアが直接開孔しているところに尿素(CO(NH2)2)が担持活性化され、尿素と活性炭素繊維との相互作用が生じているところにおいて、窒素酸化物のNOが活性炭素繊維の表面で酸素の存在の下で、尿素と反応してN2に還元される。または、NOはNO2に酸化されて尿素と反応してN2に還元される。一方、ガス中に存在するNO2は、直接尿素と反応してN2に還元される。 In addition, as shown in FIG. 2, when activated carbon fiber (ACF) 15 is used as a carrier, urea (CO (NH 2 ) 2 ) is formed in the area where micropores on the surface of activated carbon fiber are directly opened. When the support is activated and the interaction between urea and activated carbon fibers occurs, NO of nitrogen oxides reacts with urea in the presence of oxygen on the surface of activated carbon fibers and is reduced to N 2. The Alternatively, NO is oxidized to NO 2 and reacted with urea to be reduced to N 2 . On the other hand, NO 2 present in the gas reacts directly with urea and is reduced to N 2 .
ここで、尿素の担体への担持量は、4.5重量%以上、好ましくは10〜40重量%以上とするのがよい。これは、4.5重量%未満では脱硝効果が良好ではないからである。
一方、尿素の担持量の上限は特に限定されるものではなく、担持量が多いほど脱硝持続時間が延びるが、あまり多いと活性炭素繊維の表面を被覆する結果、酸化反応(NO→NO2)を阻害することとなるので、40重量%程度とすればよい。
Here, the amount of urea supported on the carrier is 4.5% by weight or more, preferably 10 to 40% by weight or more. This is because the denitration effect is not good at less than 4.5% by weight.
On the other hand, the upper limit of the supported amount of urea is not particularly limited, and the denitration duration increases as the supported amount increases. However, if the supported amount is too large, the surface of the activated carbon fiber is coated, resulting in an oxidation reaction (NO → NO 2 ). About 40% by weight.
また、上記活性炭素繊維は、その酸化活性機能を向上させるように、当該活性炭素繊維を不活性ガス雰囲気下で高温熱処理することが好ましい。この高温加熱処理により、活性炭素繊維の表面に存在する親水性の酸素官能基の一部ないし全部をCO、CO2として除去し、NOの酸化活性点、尿素活性点が増加し、熱処理前に較べて疎水性の高い表面とするようにしている。この結果、NOの酸化活性点への接近が容易に起こり、NO2への酸化速度と尿素による還元速度とが向上する。 Moreover, it is preferable that the said activated carbon fiber heat-processes the said activated carbon fiber in an inert gas atmosphere so that the oxidation activity function may be improved. This high-temperature heat treatment removes some or all of the hydrophilic oxygen functional groups present on the surface of the activated carbon fiber as CO and CO 2 , increasing the oxidation active sites and urea active sites of NO. Compared with the surface having higher hydrophobicity. As a result, approach to the oxidation active point of NO occurs easily, and the oxidation rate to NO 2 and the reduction rate by urea are improved.
ここで、活性炭素繊維の高温処理温度としては、炭素材料により異なるが、例えば600〜1300℃程度とするのが好ましい。これは600℃未満では熱処理効果が発現せず、一方、1300℃を超えて熱処理しても更なる効果が発現しないからである。 Here, the high temperature treatment temperature of the activated carbon fiber varies depending on the carbon material, but is preferably about 600 to 1300 ° C., for example. This is because a heat treatment effect does not appear at temperatures below 600 ° C., while no further effect is exhibited even when heat treatment is performed at temperatures above 1300 ° C.
表1は3%尿素溶液と6%尿素溶液とを用い、活性炭素繊維に対する温度処理の有無による尿素含有率を示す。試験1から3はピッチ系の活性炭素繊維であり、試験1は熱処理を行わなかった。また、試験2は800℃、試験3は1100℃で各々熱処理を行った。さらに、試験4から5はポリアクリロニトリル(PAN)系の活性炭素繊維であり、試験4は熱処理を行わなかった。また、試験5は800℃で熱処理を行った。
Table 1 shows the urea content according to the presence or absence of temperature treatment on activated carbon fiber using a 3% urea solution and a 6% urea solution.
表1に示すように、熱処理により疎水性が高まり、尿素含有率が向上することが確認された。 As shown in Table 1, it was confirmed that the hydrophobicity was increased by the heat treatment and the urea content was improved.
ここで、本発明の触媒層で用いる活性炭素繊維の一例及びその製造例の一例を下記に示す。
本発明で用いられる活性炭素繊維としては、例えばピッチ系活性炭素繊維、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維、フェノール系活性炭素繊維、セルロース系活性炭素繊維を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上記触媒作用を奏する活性炭素繊維であれば何等限定されるものではない。
Here, an example of the activated carbon fiber used in the catalyst layer of the present invention and an example of its production are shown below.
Examples of the activated carbon fiber used in the present invention include pitch-based activated carbon fiber, polyacrylonitrile-based activated carbon fiber, phenol-based activated carbon fiber, and cellulose-based activated carbon fiber, but the present invention is limited to these. However, the activated carbon fibers exhibiting the above catalytic action are not limited in any way.
具体的の製造例を下記に示す。
(製造例1)
ピッチ系活性炭素繊維(「OG−20A」,アドール(株)製)を用い,これを窒素雰囲気中で900〜1200℃の温度範囲で1時間焼成する。
(製造例2)
ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維(「FE−300」,東邦リナックス(株)製)を用い,これを窒素雰囲気中で600〜900℃の温度範囲で1時間焼成する。
(製造例3)
フェノール系活性炭素繊維(「クラクティブ−20」,クラレケミカル(株)製)を用い,これを窒素雰囲気中で900〜1200℃の温度範囲で1時間焼成する。
Specific production examples are shown below.
(Production Example 1)
A pitch-based activated carbon fiber (“OG-20A”, manufactured by Adol Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature of 900 to 1200 ° C. for 1 hour.
(Production Example 2)
Polyacrylonitrile-based activated carbon fiber (“FE-300”, manufactured by Toho Linux Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature range of 600 to 900 ° C. for 1 hour.
(Production Example 3)
Phenol-based activated carbon fiber (“Kractive-20”, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature range of 900 to 1200 ° C. for 1 hour.
また、上記光触媒と活性炭素繊維との割合は、1:0.5〜2.0とするのが好ましい。これは、光触媒に対して、活性炭素繊維の量が0.5以下になると活性炭素繊維に含まれる尿素の量も小さくなり、反応の容量が小さくなり、好ましくなく、一方、活性炭素繊維の量が2.0以上となると光の当らない例えば酸化チタン等の触媒が増加し無駄となり、共に好ましくないからである。 Moreover, it is preferable that the ratio of the said photocatalyst and activated carbon fiber shall be 1: 0.5-2.0. This is not preferable when the amount of activated carbon fiber is 0.5 or less with respect to the photocatalyst, and the amount of urea contained in the activated carbon fiber is also reduced, which is not preferable. On the other hand, the amount of activated carbon fiber is not preferable. This is because when the ratio is 2.0 or more, a catalyst such as titanium oxide that is not exposed to light increases and is wasted.
次に、図3に脱硝装置の一例を示す。
図3に示すように、本実施形態にかかる脱硝装置30は、窒素酸化物除去触媒10を脱硝容器31内に充填してなる窒素酸化物浄化部32と、この触媒浄化部に紫外線乃至可視光線を照射する光照射部33とを具備してなるものであり、導入されるガスG中の窒素酸化物を効率良く脱硝するものである。
Next, FIG. 3 shows an example of a denitration apparatus.
As shown in FIG. 3, the
この際、図3に示すように、脱硝容器31内の窒素酸化物浄化部32は、光触媒12と尿素11を担持した担体である石英ウール14又は活性炭素繊維15とを混合してなるものである。
At this time, as shown in FIG. 3, the nitrogen
また、図4に示すように、他の脱硝装置36は、光触媒12を充填する第1容器37−1と、尿素11を担持した担体(例えばACF15)を充填する第2容器37−2とから構成してなり、光触媒反応と、尿素反応とを分離してなると共に、前記第2容器37−2内に尿素溶液38を添加する尿素添加部39を有するようにしてもよい。
この尿素を添加することにより、脱硝能力の再生を図るようにしている。
As shown in FIG. 4, another denitration device 36 includes a first container 37-1 filled with the
By adding this urea, the denitration ability is regenerated.
例えば、図5に示すように、図4に示した脱硝装置36A,36Bを並列に設け、ガスGの導入を遮断弁40A、40Bで交互に切替えるようにすると共に、遮断弁40A、40Bを用いて、一方の脱硝装置36Aでガスを浄化すると共に、他方のガスを通過させていない脱硝装置36Bの窒素酸化物浄化部に尿素添加部39から尿素溶液38を供給することで、再生をするようにすればよい。
For example, as shown in FIG. 5, the
また、図6に示すように、本実施形態にかかる脱硝装置42は、図4に示す脱硝装置を複数(本実施形態では3個)設け、連続してガスG中の窒素酸化物を脱硝するようにしてもよい。 As shown in FIG. 6, the denitration apparatus 42 according to the present embodiment is provided with a plurality of denitration apparatuses (three in this embodiment) shown in FIG. 4 to denitrate nitrogen oxide in the gas G continuously. You may do it.
前記窒素酸化物除去触媒を用いて、ガス中の窒素酸化物を還元処理することができる。
さらに、本実施の形態では、脱硝装置の前流側又は後流側に脱硫手段を設け、脱硝と脱硫とを同時に行うようにしてもよい。これにより、ガス中の窒素酸化物(NOx)のみならず硫黄酸化物(SOx)も効率よく浄化することができる。
また、煤塵を除去する煤塵除去装置を設けるようにしてもよい。
The nitrogen oxide in the gas can be reduced using the nitrogen oxide removing catalyst.
Furthermore, in the present embodiment, desulfurization means may be provided on the upstream side or the downstream side of the denitration apparatus so that denitration and desulfurization are performed simultaneously. Thereby, not only nitrogen oxide (NOx) but also sulfur oxide (SOx) in the gas can be efficiently purified.
Moreover, you may make it provide the soot removal apparatus which removes soot.
このような脱硝装置10を、例えば道路(一般道路及び高速道路)、交差点などの地面又は地下に設置し、当該交差点近傍を浄化することができる。
Such a
この排ガス処理設備によれば、交差点付近で浮遊する車両からの排ガス中に含まれる多量の窒素酸化物を効率よくしかも連続して脱硝することができる。また、脱硝は常温で行うことができるので、消費電力は極わずかで済むこととなる。 According to this exhaust gas treatment facility, a large amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas from the vehicle floating near the intersection can be efficiently and continuously denitrated. Further, since denitration can be performed at room temperature, power consumption is extremely small.
なお、本発明にかかる脱硝装置は、上述した道路、交差点におけるガスの浄化にとどまらず、交差点以外には、例えば、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガス中の窒素酸化物を効率的に脱硝することができる。 The denitration apparatus according to the present invention is not limited to the purification of gas at the roads and intersections described above, but other than the intersections, for example, atmospheric gas in tunnels or closed parking lots, exhaust gas from internal combustion engines, industrial equipment Nitrogen oxides in the exhaust gas can be efficiently denitrated.
以下、本発明の効果を示す実施例を説明する。
<実施例1>
本試験例においては、0.5gの石英ウール(直径2〜6μm)に尿素を0.05g担持したものと光触媒として酸化チタンを0.5g混合して円筒管の内部に充填し、模擬ガスとしてNOを100ppm供給(流速:100ml/分)した。なお、酸素は21%とし窒素をバランスとした。また、温度は30℃、湿度は0%とした。
光照射は352nmのブラックライトを用いた。
円筒管の他端から排出されるガス中のNO濃度を測定した。
Examples illustrating the effects of the present invention will be described below.
<Example 1>
In this test example, 0.5 g of quartz wool (
For light irradiation, 352 nm black light was used.
The NO concentration in the gas discharged from the other end of the cylindrical tube was measured.
<実施例2>
本試験例においては、0.5gの活性炭素繊維に尿素を0.116g担持(尿素:33.2%)したものと、光触媒として酸化チタンを0.5g混合して円筒管の内部に充填し、模擬ガスとしてNOを100ppm供給(流速:100ml/分)した。なお、その他の条件は実施例1と同様である。
円筒管の他端から排出されるガス中のNO濃度を測定した。
用いた活性炭素繊維はピッチ系(繊維径:16〜20μm)「OG−20A」(製品名:アドール社製)であり、製造において、高温(1100℃)で熱処理したものである。
<Example 2>
In this test example, 0.5 g of activated carbon fiber with 0.116 g of urea (urea: 33.2%) and 0.5 g of titanium oxide as a photocatalyst are mixed and filled into the cylindrical tube. As a simulation gas, 100 ppm of NO was supplied (flow rate: 100 ml / min). The other conditions are the same as in Example 1.
The NO concentration in the gas discharged from the other end of the cylindrical tube was measured.
The activated carbon fiber used is pitch-based (fiber diameter: 16 to 20 μm) “OG-20A” (product name: manufactured by Adol), and is heat-treated at a high temperature (1100 ° C.) during manufacture.
<比較例1〜3>
また、比較例1として光触媒の酸化チタンのみを用いた場合と、比較例2として「実施例2」において尿素を担持しない0%のものを用いた場合、活性炭素繊維と尿素のみのものを用いた場合についてそれぞれ試験した。
<Comparative Examples 1-3>
When Comparative Example 1 uses only photocatalyst titanium oxide, and Comparative Example 2 uses “0%” that does not support urea in “Example 2”, only activated carbon fiber and urea are used. Each case was tested.
これらの結果を図7乃至図11に示す。
比較例1の光触媒のみを用いた場合には、図9に示すように6時間しか100%脱硝を継続することができなかった。また、比較例2の光触媒と活性炭素繊維の場合には、図10に示すように、14時間しか100%脱硝をすることができなかった。さらに、比較例3の活性炭素繊維と尿素のみの場合には、図11に示すように、80%脱硝で42時間しか継続することができなかった。
These results are shown in FIGS.
When only the photocatalyst of Comparative Example 1 was used, 100% denitration could be continued only for 6 hours as shown in FIG. Further, in the case of the photocatalyst and the activated carbon fiber of Comparative Example 2, 100% denitration could only be performed for 14 hours as shown in FIG. Furthermore, in the case of only the activated carbon fiber and urea of Comparative Example 3, as shown in FIG. 11, it could only be continued for 42 hours with 80% denitration.
これに対し、実施例1の酸化チタンと尿素の場合には、図7に示すように、90%脱硝を28時間継続することができた。
また、実施例2の酸化チタンと尿素/活性炭素繊維の場合には、図8に示すように、100%脱硝で100時間、90%脱硝を170時間も継続することができた。
なお、脱硝率が90%以下となるのは、酸化チタンの表面が尿素によって被覆され、光照射が遮断される場合や、酸化チタンと尿素との接触不良等による。
On the other hand, in the case of titanium oxide and urea of Example 1, 90% denitration could be continued for 28 hours as shown in FIG.
Further, in the case of the titanium oxide and urea / activated carbon fiber of Example 2, as shown in FIG. 8, 100% denitration could continue for 100 hours and 90% denitration could continue for 170 hours.
The reason why the denitration rate is 90% or less is that the surface of titanium oxide is covered with urea and light irradiation is blocked, or the contact between titanium oxide and urea is poor.
以上のように、本発明にかかる窒素酸化物除去触媒は、ガス中の窒素酸化物を効率よく除去するので、脱硝効率が向上すると共に、常温において反応するので、脱硝設備の消費電力の低減を図ることができ、例えば交差点などのようなところに設置して環境汚染を防止することに用いて適している。 As described above, the nitrogen oxide removal catalyst according to the present invention efficiently removes nitrogen oxides in the gas, thereby improving the denitration efficiency and reacting at room temperature, thereby reducing the power consumption of the denitration equipment. For example, it is suitable for use at an intersection or the like to prevent environmental pollution.
10 窒素酸化物除去触媒
11 尿素
12 光触媒
13 光照射
14 石英ウール
15 活性炭素繊維
DESCRIPTION OF
Claims (15)
尿素が担体に担持されていることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In claim 1,
A catalyst for removing nitrogen oxide, wherein urea is supported on a carrier.
上記尿素の担持量が4.5重量%以上であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In claim 2,
A supported catalyst for removing nitrogen oxide, wherein the supported amount of urea is 4.5% by weight or more.
前記担体が、活性炭、活性炭素繊維、酸化チタン、アルミナ、シリカゲル及び石英ウールのいずれか、或いはそれらを2つ以上組み合わせた複合体であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In claim 2 or 3,
The nitrogen oxide removal catalyst, wherein the carrier is activated carbon, activated carbon fiber, titanium oxide, alumina, silica gel, quartz wool, or a composite of two or more thereof.
上記活性炭素繊維が不活性ガス雰囲気下高温熱処理してなることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In claim 4,
A nitrogen oxide removing catalyst, wherein the activated carbon fiber is subjected to a high temperature heat treatment in an inert gas atmosphere.
前記光触媒が酸化チタンであることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In claim 1,
A nitrogen oxide removing catalyst, wherein the photocatalyst is titanium oxide.
上記光触媒と活性炭素繊維との割合が、1:0.5〜2.0であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。 In any one of Claims 4 thru | or 6,
The ratio of the said photocatalyst and activated carbon fiber is 1: 0.5-2.0, The nitrogen oxide removal catalyst characterized by the above-mentioned.
窒素酸化物浄化部が、光触媒部と尿素を担持した担体部とを混合してなることを特徴とする脱硝装置。 In claim 9,
A denitration apparatus, wherein the nitrogen oxide purification unit is a mixture of a photocatalyst unit and a carrier unit supporting urea.
窒素酸化物浄化部が、光触媒部と尿素を担持した担体部とを分離してなると共に、前記担体部に尿素添加部を有することを特徴とする脱硝装置。 In claim 9,
A denitration apparatus, wherein the nitrogen oxide purifying part separates the photocatalyst part and the carrier part supporting urea and has a urea addition part in the carrier part.
上記窒素酸化物浄化部を複数設けたことを特徴とする脱硝装置。 In any one of Claims 9 thru | or 11,
A denitration apparatus comprising a plurality of the nitrogen oxide purification sections.
上記窒素酸化物浄化部の前流側に煤塵除去手段を設けたことを特徴とする脱硝装置。 In any one of claims 9 to 12,
A denitration apparatus comprising dust removal means provided on the upstream side of the nitrogen oxide purification unit.
上記窒素酸化物浄化部の前流側又は後流側に脱硫手段を設けたことを特徴とする脱硝装置。 In any one of Claims 9 thru | or 13,
A denitration apparatus characterized in that a desulfurization means is provided on the upstream or downstream side of the nitrogen oxide purification unit.
上記窒素酸化物を含むガスが、道路、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスのいずれかであることを特徴とする脱硝装置。 In any one of Claims 9 thru | or 14,
The denitration apparatus, wherein the gas containing nitrogen oxide is any one of an atmosphere gas in a road, an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, and an exhaust gas from an industrial facility.
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