JP2007021438A - Water-repellent noble metal-containing catalyst - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst for quickly reducing a nitrate ion in water with high selectivity to clean the water and a method for cleaning the water contaminated with the nitrate ion by using the catalyst. <P>SOLUTION: The water-repellent catalyst is manufactured by deposing Pd and one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In on one or more carriers selected from the group consisting of activated carbon, Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>, SiO<SB>2</SB>, TiO<SB>2</SB>and ZnO<SB>2</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、撥水性を有する貴金属含有触媒、及びそれを使用して水中の硝酸イオンを除去する方法に関する。 The present invention relates to a noble metal-containing catalyst having water repellency and a method for removing nitrate ions in water using the same.

近年、地下水の硝酸イオンによる汚染が世界中で顕在化しており、例えば、汚染された地下水を飲用として浄化するために、水中に含まれる低濃度の硝酸イオンを簡便かつ安価に無害化する技術が求められている。 In recent years, contamination of groundwater by nitrate ions has become apparent all over the world.For example, in order to purify contaminated groundwater for drinking, there is a technology that makes low-concentration nitrate ions contained in water simple and inexpensive. It has been demanded.

硝酸イオンを除去する技術としては、微生物による生物学的方法及びイオン交換法、電気透析法、逆浸透法等の物理化学的方法が知られている。生物学的方法は、廃水処理として広く普及しつつあり、技術的にもほぼ確立されている。しかし、この方法は、硝酸イオンを窒素ガスに還元する脱窒菌、及びこの脱窒菌のエネルギー源としてエタノール又はメタノール等の有機物が必要である。この脱窒菌の維持管理には多大な注意が必要である。更には、硝酸イオンを除去した後の水を飲料水にするためには、残存した有機物及び脱窒菌を除去しなければならず、小規模な処理には適していない。イオン交換法は、浄水場において飲料水の硝酸除去に使用されている実績がある。しかし、硫酸イオン等の共存するイオンにより硝酸イオンの除去率が大幅に低下したり、イオン交換樹脂の再生が必要であったり、更には樹脂の再生時に二次廃水が発生する等の問題がある。逆浸透法及び電気透析法は、水質の変化にどのようにして対応するかと言う問題、二次廃液の処理の問題、及びコスト高になると言う問題を抱えている。このように従来の硝酸イオンの除去法には解決すべき課題が多く、新たな除去法の開発が望まれている。 Known techniques for removing nitrate ions include biological methods using microorganisms and physicochemical methods such as ion exchange, electrodialysis, and reverse osmosis. Biological methods are becoming widespread as wastewater treatment and are almost established technically. However, this method requires denitrifying bacteria that reduce nitrate ions to nitrogen gas, and organic substances such as ethanol or methanol as an energy source for the denitrifying bacteria. Great care is required for the maintenance of this denitrifying bacterium. Furthermore, in order to make drinking water after removing nitrate ions, remaining organic substances and denitrifying bacteria must be removed, which is not suitable for small-scale treatment. The ion exchange method has a track record of being used to remove nitrate in drinking water at water purification plants. However, coexisting ions such as sulfate ions significantly reduce the removal rate of nitrate ions, necessitate regeneration of ion exchange resins, and generate secondary wastewater during resin regeneration. . The reverse osmosis method and the electrodialysis method have a problem of how to cope with a change in water quality, a problem of treatment of secondary waste liquid, and a problem of high cost. Thus, there are many problems to be solved in the conventional removal method of nitrate ions, and development of a new removal method is desired.

新たな方法として、固体触媒を使用し、還元剤として水素を使用することにより硝酸イオンを窒素へと浄化する、いわゆる触媒法が提案されている(特許文献1〜8及び非特許文献1〜4参照)。しかし、これらの触媒は活性及びN2選択性の面で劣っており、かつ水素を大過剰に流す必要があること等の問題も多く、実用化に向けては更なる改良が必要であった。 As a new method, so-called catalytic methods are proposed in which nitrate ions are purified to nitrogen by using a solid catalyst and hydrogen as a reducing agent (Patent Documents 1 to 8 and Non-Patent Documents 1 to 4). reference). However, these catalysts are inferior in terms of activity and N 2 selectivity, and there are many problems such as the need to flow hydrogen in a large excess, and further improvement is necessary for practical use. .

特開2001-866号公報JP 2001-866 特開平8-332490号公報JP-A-8-332490 特開2000-334477号公報JP 2000-334477 特開平9-285793号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-285793 特開2003-71461号公報JP 2003-71461 A 特開2005-95784号公報JP 2005-95784 A 特開2003-333281号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-333281 特開2002-336850号公報JP 2002-336850 A Catal. Today,第17号、第21頁、1993年Catal. Today, No. 17, p. 21, 1993 Catal. Today,第55号、第139頁、2000年Catal. Today, 55, 139, 2000 Catal. Today,第55号、第79頁、2000年Catal. Today, 55, 79, 2000 J.Catal. 第207号、第37頁、2002年J. Catal. 207, 37, 2002

本発明は、迅速かつ高選択的に水中の硝酸イオンを還元して、水を浄化することができる触媒及び該触媒を使用して硝酸イオンで汚染された水を浄化する方法を提供するものである。 The present invention provides a catalyst capable of purifying water by quickly and highly selectively reducing nitrate ions in water, and a method for purifying water contaminated with nitrate ions using the catalyst. is there.

本発明者らは、水中の硝酸イオンを窒素に還元する触媒法において、従来、使用されていた触媒の活性及びN2選択性を向上すべく鋭意研究を重ねた。その結果、該触媒を撥水性にすれば、触媒の活性点と、還元剤として好ましく使用される水素ガスとの接触を高め得て、従来に比べて、低い水素圧力で著しく高い触媒活性が得られることを見出した。加えて、触媒金属として、好ましくはPdを使用すれば、水に含まれる硝酸のアンモニア選択性を著しく低くし得、好ましくはCuを使用すれば、水に含まれる硝酸のN2選択性を高くし得、かつ活性炭を使用すれば、N2選択性を高くし得ることを見出した。 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to improve the activity and N 2 selectivity of conventionally used catalysts in a catalytic method for reducing nitrate ions in water to nitrogen. As a result, if the catalyst is made water-repellent, the contact between the active site of the catalyst and the hydrogen gas preferably used as the reducing agent can be increased, and a significantly higher catalytic activity can be obtained at a lower hydrogen pressure than in the past. I found out that In addition, if Pd is preferably used as the catalyst metal, the ammonia selectivity of nitric acid contained in water can be remarkably lowered, and if Cu is used preferably, N 2 selectivity of nitric acid contained in water is increased. It was also found that N 2 selectivity can be increased by using activated carbon.

即ち、本発明は、
(1)Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属、並びにCu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属が、活性炭、Al2O3、SiO2、TiO2及びZnO2より成る群から選ばれる一つ以上の担体に担持された、撥水性を有する触媒である。
That is, the present invention
(1) one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh, and one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are activated carbon, Al 2 O 3 , A catalyst having water repellency supported on one or more carriers selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 and ZnO 2 .

好ましい態様として、
(2)Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属が1〜10重量%含まれるところの上記(1)記載の触媒、
(3)Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属が2〜5重量%含まれるところの上記(1)記載の触媒、
(4)Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属がPdであるところの上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の触媒、
(5)Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属が0.2〜3重量%含まれるところの上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の触媒、
(6)Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属が0.4〜1.5重量%含まれるところの上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の触媒、
(7)Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属がCuであるところの上記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の触媒、
(8)担体が活性炭であるところの上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の触媒、
(9)活性炭が椰子殻から製造されたものであるところの上記(8)記載の触媒、
(10)撥水性がフッ素系樹脂を含むことにより発現されているところの上記(1)〜(9)のいずれか一つに記載の触媒、
(11)フッ素系樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、フルオロエチレンビニルエーテル(FEVE)及びエチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)より成る群から選ばれるところの上記(10)記載の触媒、
(12)フッ素系樹脂がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であるところ上記(10)記載の触媒、
(13)フッ素系樹脂が0.1〜20重量%含まれるところの上記(10)〜(12)のいずれか一つに記載の触媒、
(14)フッ素系樹脂が0.2〜5重量%含まれるところの上記(10)〜(12)のいずれか一つに記載の触媒、
(15)水に含まれる硝酸イオンを還元するための上記(1)〜(14)のいずれか一つに記載の触媒、
(16)上記(1)〜(15)のいずれか一つに記載の触媒を使用して、水に含まれる硝酸イオンを還元する方法、
(17)還元剤として水素を使用するところの上記(16)記載の方法、
(18)温度が5〜60℃であるところの上記(16)又は(17)記載の方法
(19)水素圧力が0.001〜0.2MPaであるところの上記(16)〜(18)のいずれか一つに記載の方法、
(20)水素圧力が0.003〜0.1MPaであるところの上記(16)〜(18)のいずれか一つに記載の方法、
(21)水素圧力が0.005〜0.05MPaであるところの上記(16)〜(18)のいずれか一つに記載の方法、
を挙げることができる。
As a preferred embodiment,
(2) The catalyst according to the above (1), comprising 1 to 10% by weight of one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh,
(3) The catalyst according to the above (1), comprising 2 to 5% by weight of one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh,
(4) The catalyst according to any one of (1) to (3) above, wherein one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh are Pd,
(5) The catalyst according to any one of (1) to (4) above, wherein 0.2 to 3 wt% of one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are contained,
(6) The catalyst according to any one of (1) to (4) above, wherein 0.4 to 1.5% by weight of one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are contained,
(7) The catalyst according to any one of (1) to (6) above, wherein one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are Cu,
(8) The catalyst according to any one of (1) to (7) above, wherein the support is activated carbon,
(9) The catalyst according to (8) above, wherein the activated carbon is produced from coconut shells,
(10) The catalyst according to any one of (1) to (9) above, wherein the water repellency is expressed by including a fluorine resin,
(11) Fluorine resin is polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyvinylidene fluoride ( PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), fluoroethylene vinyl ether (FEVE), and ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE). The catalyst according to (10) above,
(12) The catalyst according to the above (10), wherein the fluororesin is polytetrafluoroethylene (PTFE),
(13) The catalyst according to any one of (10) to (12) above, wherein 0.1 to 20% by weight of a fluororesin is contained,
(14) The catalyst according to any one of (10) to (12) above, wherein the fluororesin is contained in an amount of 0.2 to 5% by weight,
(15) The catalyst according to any one of (1) to (14) above, for reducing nitrate ions contained in water,
(16) A method for reducing nitrate ions contained in water using the catalyst according to any one of (1) to (15) above,
(17) The method according to (16) above, wherein hydrogen is used as a reducing agent,
(18) The method according to (16) or (17) above, wherein the temperature is 5 to 60 ° C
(19) The method according to any one of (16) to (18) above, wherein the hydrogen pressure is 0.001 to 0.2 MPa.
(20) The method according to any one of (16) to (18) above, wherein the hydrogen pressure is 0.003 to 0.1 MPa.
(21) The method according to any one of (16) to (18) above, wherein the hydrogen pressure is 0.005 to 0.05 MPa.
Can be mentioned.

本発明の触媒は、水に含まれる硝酸イオンを除去するために従来から使用されている触媒に比べて、低水素圧条件下での触媒活性及び窒素選択性が著しく高い。これにより、還元剤として使用する水素ガスの圧力を低下することが可能である。低水素圧において反応できることにより、所望されない副生成物であるアンモニア及び亜硝酸イオンの生成を抑制し得、かつ水素消費量を抑制し得る。 The catalyst of the present invention has remarkably high catalytic activity and nitrogen selectivity under low hydrogen pressure conditions as compared with a catalyst conventionally used for removing nitrate ions contained in water. Thereby, it is possible to reduce the pressure of the hydrogen gas used as the reducing agent. By being able to react at a low hydrogen pressure, generation of ammonia and nitrite ions, which are undesirable by-products, can be suppressed, and hydrogen consumption can be suppressed.

本発明の触媒において、Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属が使用される。これら金属のうち、好ましくはPdが使用される。Pdを使用することにより、他の金属を使用したときに比べて、水に含まれる硝酸のアンモニアへの選択率を著しく低くすることができる。本発明の触媒における上記金属の含有量の上限は、担体重量に対して、好ましくは10重量%、より好ましくは7重量%、更に好ましくは5重量%であり、下限は、担体重量に対して、好ましくは1重量%、より好ましくは1.5重量%、更に好ましくは2重量%である。上記上限を超えては、効果の著しい増加が認められないばかりかコスト高を生ずる。上記下限未満では、十分な触媒作用を発揮しない。 In the catalyst of the present invention, one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh are used. Of these metals, Pd is preferably used. By using Pd, the selectivity of nitric acid contained in water to ammonia can be remarkably lowered as compared with the case of using other metals. The upper limit of the content of the metal in the catalyst of the present invention is preferably 10% by weight, more preferably 7% by weight, still more preferably 5% by weight, and the lower limit is based on the support weight. , Preferably 1% by weight, more preferably 1.5% by weight, still more preferably 2% by weight. Exceeding the above upper limit results in not only a significant increase in the effect but also high costs. Below the lower limit, sufficient catalytic action is not exhibited.

本発明の触媒には、Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属が使用される。これらのうち、好ましくはCuが使用される。Cuを使用することにより、他の金属を使用したときに比べて、触媒の活性を高めることができると共に、水に含まれる硝酸の窒素への選択率を高くすることができる。Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属の含有量の上限は、担体重量に対して、好ましくは3重量%、より好ましくは2重量%、更に好ましくは1.5重量%であり、下限は、担体重量に対して、好ましくは0.2重量%、より好ましくは0.3重量%、更に好ましくは0.4重量%である。上記上限を超えては、効果の著しい増加が認められないばかりかコスト高を生ずる。上記下限未満では、十分な触媒作用を発揮しない。該金属として、好ましくはCuが使用される。 In the catalyst of the present invention, one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are used. Of these, Cu is preferably used. By using Cu, the activity of the catalyst can be increased and the selectivity of nitric acid contained in water to nitrogen can be increased as compared with the case of using other metals. The upper limit of the content of one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In is preferably 3% by weight, more preferably 2% by weight, and even more preferably 1.5% by weight with respect to the weight of the carrier. The lower limit is preferably 0.2% by weight, more preferably 0.3% by weight, and still more preferably 0.4% by weight with respect to the weight of the carrier. Exceeding the above upper limit results in not only a significant increase in the effect but also high costs. Below the lower limit, sufficient catalytic action is not exhibited. As the metal, Cu is preferably used.

本発明の触媒における担体として、活性炭、Al2O3、SiO2、TiO2及びZnO2より成る群から選ばれる一つ以上が使用される。好ましくは活性炭が使用され、より好ましくは椰子殻から製造される活性炭が使用される。活性炭を使用することにより、他の担体を使用した場合に比べて、より高い活性が得られると共に、有害な副生成物を更に低減することができる。とりわけ、椰子殻から製造される活性炭を使用することによりアンモニアの副生を抑制することができる。 As a carrier in the catalyst of the present invention, activated carbon, Al 2 O 3, SiO 2 , is one or TiO 2 and the group consisting of ZnO 2 is used. Activated carbon is preferably used, more preferably activated carbon produced from coconut shells. By using activated carbon, higher activity can be obtained and harmful by-products can be further reduced as compared with the case of using other carriers. In particular, by-product ammonia can be suppressed by using activated carbon produced from coconut shells.

本発明の触媒は撥水性を有する。該撥水性は触媒に好ましくはフッ素系樹脂を含めることにより発現される。該フッ素系樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、フルオロエチレンビニルエーテル(FEVE)、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)が挙げられる。これらのうち、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が好ましい。 The catalyst of the present invention has water repellency. The water repellency is expressed by including a fluorine resin in the catalyst. As the fluororesin, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polyvinylidene fluoride (PVDF) And polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), fluoroethylene vinyl ether (FEVE), and ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE). Of these, polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferred.

該フッ素系樹脂含有量の上限は、担体重量に対して、好ましくは20重量%、より好ましくは10重量%、更に好ましくは5重量%であり、下限は、担体重量に対して、好ましくは0.1重量%、より好ましくは0.15重量%、更に好ましくは0.2重量%である。上記上限を超えては、効果の著しい増加が認められないばかりかコスト高を生ずる。上記下限未満では、十分な撥水性を触媒に施与することができない。 The upper limit of the fluororesin content is preferably 20% by weight, more preferably 10% by weight, still more preferably 5% by weight, based on the carrier weight, and the lower limit is preferably 0.1% with respect to the carrier weight. % By weight, more preferably 0.15% by weight, still more preferably 0.2% by weight. Exceeding the above upper limit results in not only a significant increase in the effect but also high costs. Below the lower limit, sufficient water repellency cannot be applied to the catalyst.

本発明の触媒は、公知の方法、例えば、含浸法、スプレー法等を使用して製造することができる。好ましくは、上記担体に、Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属、並びにCu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属を順次含浸し、次いで、フッ素系樹脂を含浸することにより製造することができる。 The catalyst of the present invention can be produced using a known method such as an impregnation method or a spray method. Preferably, the support is sequentially impregnated with one or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh, and one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In, Subsequently, it can manufacture by impregnating a fluororesin.

本発明の触媒には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記物質の他、例えば、安定剤等の添加剤、及び他の金属等を含むことができる。 The catalyst of the present invention can contain, for example, additives such as stabilizers, other metals, and the like, in addition to the above substances, as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明の触媒は、好ましくは、水に含まれる硝酸イオンを還元する方法に使用することができる。該方法においては還元剤が使用される。還元剤としては、好ましくは水素、ギ酸、ヒドラジン等が使用される。還元した水を飲料水に使用するに際しては、ギ酸、ヒドラジン等を還元剤として使用すると、これらを還元処理後に除去しなければならない。従って、飲料水の製造に際しては水素が好ましい。還元剤として水素が使用されるとき、下記の反応により硝酸イオンが還元されて窒素ガスとなる。 The catalyst of the present invention can be preferably used in a method for reducing nitrate ions contained in water. In the method, a reducing agent is used. As the reducing agent, hydrogen, formic acid, hydrazine or the like is preferably used. When using the reduced water for drinking water, if formic acid, hydrazine or the like is used as a reducing agent, these must be removed after the reduction treatment. Therefore, hydrogen is preferred in the production of drinking water. When hydrogen is used as the reducing agent, nitrate ions are reduced to nitrogen gas by the following reaction.

(化1)
2NO +5H → N+4HO+2OH
(Chemical 1)
2NO 3 + 5H 2 → N 2 + 4H 2 O + 2OH

上記の反応における水素圧力は、上限が好ましくは0.2MPa、より好ましくは0.1MPa、更に好ましくは0.05MPaであり、下限が好ましくは0.001MPa、より好ましくは0.003MPa、更に好ましくは0.005MPaである。上記上限を超えては、圧力の増加による装置の耐圧等にコストがかかり、上記下限未満では、硝酸イオンの還元が不十分となる。水素は単独で使用することができ、又は他のガス、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素等と混合して使用することもできる。また、反応中には好ましくはpH調節剤として二酸化炭素ガスを使用することができる。二酸化炭素ガスを使用することにより、硝酸イオンの還元反応の進行により発生するOHイオン量を低減することができ、OHイオンの触媒活性点への吸着を防止して硝酸イオンの還元反応を促進することができる。また、触媒の活性を高めることもできる。反応中のpHは好ましくは4.0〜8.0、より好ましくは6.0〜6.5に調節される。 The upper limit of the hydrogen pressure in the above reaction is preferably 0.2 MPa, more preferably 0.1 MPa, still more preferably 0.05 MPa, and the lower limit is preferably 0.001 MPa, more preferably 0.003 MPa, and still more preferably 0.005 MPa. If the upper limit is exceeded, the pressure resistance of the device due to an increase in pressure is costly, and if it is less than the lower limit, nitrate ions are not sufficiently reduced. Hydrogen can be used alone or mixed with other gases such as helium, argon, nitrogen and the like. Further, carbon dioxide gas can be preferably used as a pH adjuster during the reaction. By using carbon dioxide gas, the amount of OH ions generated by the progress of the reduction reaction of nitrate ions can be reduced, and the adsorption reaction of nitrate ions can be prevented by preventing adsorption of OH ions to the catalytically active sites. Can be promoted. In addition, the activity of the catalyst can be increased. The pH during the reaction is preferably adjusted to 4.0 to 8.0, more preferably 6.0 to 6.5.

還元の際の温度は、上限が好ましくは80℃、より好ましくは60℃、更に好ましくは50℃であり、下限が好ましくは5℃、より好ましくは10℃、更に好ましくは20℃である。上記上限を超えては、加熱のためにコストがかかり、上記下限未満では、硝酸イオンの還元が不十分となる。 The upper limit of the temperature during the reduction is preferably 80 ° C, more preferably 60 ° C, still more preferably 50 ° C, and the lower limit is preferably 5 ° C, more preferably 10 ° C, and even more preferably 20 ° C. Beyond the above upper limit, it costs for heating, and below the above lower limit, the reduction of nitrate ions becomes insufficient.

反応は連続式又は回分式により可能であるが、連続式がより好ましい。触媒は固定床及び流動床のいずれでも可能である。反応装置としては固定床連続式装置を使用することが好ましい。また、一段又は二段以上の多段反応のいずれも使用することができる。連続式の場合、原料液の供給速度は、液空間速度(LHSV)の上限が、好ましくは5000時間−1、より好ましくは1000時間−1、更に好ましくは100時間−1であり、下限が、好ましくは5時間−1、より好ましくは10時間−1、更に好ましくは20時間−1である。上記上限を超えては、硝酸イオンの還元が不十分となり、上記下限未満では、大きな処理設備が必要となる。 The reaction can be performed continuously or batchwise, but a continuous method is more preferable. The catalyst can be a fixed bed or a fluidized bed. As the reaction apparatus, it is preferable to use a fixed bed continuous apparatus. In addition, any one-stage or two-stage or more multistage reaction can be used. In the case of the continuous type, the upper limit of the liquid space velocity (LHSV) is preferably 5000 hours −1 , more preferably 1000 hours −1 , even more preferably 100 hours −1 , and the lower limit of the feed rate of the raw material liquid is preferably 5 hr -1, more preferably 10 hr -1, more preferably from 20 hr -1. If the upper limit is exceeded, nitrate ions are not sufficiently reduced, and if it is less than the lower limit, a large treatment facility is required.

本発明の方法において還元処理される水としては、例えば、硝酸イオン濃度が40〜5000ミリグラム/リットルの地下水、廃水、工業用水等が使用される。とりわけ、地下水を飲料水にするために適している。本発明の方法によれば、硝酸濃度を好ましくは0〜20ミリグラム/リットル、より好ましくは0〜5ミリグラム/リットル程度まで下げることができる。 As the water subjected to reduction treatment in the method of the present invention, for example, ground water, waste water, industrial water or the like having a nitrate ion concentration of 40 to 5000 mg / liter is used. In particular, it is suitable for converting groundwater into drinking water. According to the method of the present invention, the nitric acid concentration can be lowered to preferably 0 to 20 milligram / liter, more preferably about 0 to 5 milligram / liter.

以下の実施例において、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。 In the following examples, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例) (Example)

(実施例1)
触媒の調製
活性炭(AC、木屑及び籾殻を原料とするもの)(和光純薬工業株式会社製、活性炭素、粉末、037-02115)に、PdCl(和光純薬工業株式会社)及びCu(NO)・3H2O(和光純薬工業株式会社)水溶液を逐次含浸し、Pd及びCuの担持量が夫々、5重量%及び0.6重量%となるようにした。このようにして得た活性炭を100℃において一晩、窒素気流下で乾燥して、Pd及びCuを担持した活性炭(5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC)を製造した。次いで、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を水に分散した分散物(名古屋合成株式会社製、PTFE分散液 NS-01)を、担持量が5重量%となるように乾燥後の該Pd及びCuを担持した活性炭に含浸した。得られた試料を250℃において2時間、空気雰囲気下において焼成した後、水素気流下250℃において2時間還元処理して、Pd及びCuを担持した活性炭に更にPTFEを担持した触媒(5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC)を製造した。
(Example 1)
Preparation of catalyst Activated carbon (AC, wood chips and rice husks as raw materials) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., activated carbon, powder, 037-02115) and PdCl 2 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) And an aqueous solution of Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were successively impregnated so that the supported amounts of Pd and Cu were 5% by weight and 0.6% by weight, respectively. The activated carbon thus obtained was dried at 100 ° C. overnight under a nitrogen stream to produce activated carbon carrying Pd and Cu (5 wt% Pd-0.6 wt% Cu / AC). Next, a dispersion obtained by dispersing polytetrafluoroethylene (PTFE) in water (manufactured by Nagoya Synthesis Co., Ltd., PTFE dispersion NS-01), the Pd and Cu after drying so that the supported amount becomes 5% by weight. The loaded activated carbon was impregnated. The obtained sample was calcined at 250 ° C. for 2 hours in an air atmosphere, and then reduced for 2 hours at 250 ° C. in a hydrogen stream, and a catalyst (5 wt% PTFE) further supporting PTFE on activated carbon supporting Pd and Cu. /5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC).

反応試験
上記のようにして製造した5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/ACの0.3グラムを連続式反応器(パイレックス(登録商標)ガラス製円筒管、内径8mm×長さ10cm、触媒は脱脂綿で固定した)に充填した。
Reaction test 0.3 gram of 5 wt% PTFE / 5 wt% Pd-0.6 wt% Cu / AC produced as described above was added to a continuous reactor (pyrex (registered trademark) glass cylindrical tube, inner diameter 8 mm x length 10 cm, the catalyst was fixed with absorbent cotton).

次いで、硝酸イオン濃度が200ミリグラム/リットルである水を33cm/時間で反応器に供給し、同時に、水素ガス及び二酸化炭素ガスをいずれも98cm/時間で反応器に供給した。この際、硝酸イオン含有水並びに水素ガス及び二酸化炭素ガスはいずれも反応器の下部から導入された。また、該水はその温度が反応器に導入される時点で反応器内温度と同一になるように、予め内径4mm、長さ1mのガラス管を通して温度調節された。反応器内の圧力は0.1MPaであり、水素分圧は0.05MPaであった。二酸化炭素ガスは反応器内のpHを調節するために使用された。これによりPHは6.0〜6.5程度に調節された。反応器内温度は60℃であり、LHSVは110時間−1であった。 Next, water having a nitrate ion concentration of 200 milligrams / liter was supplied to the reactor at 33 cm 3 / hour, and at the same time, both hydrogen gas and carbon dioxide gas were supplied to the reactor at 98 cm 3 / hour. At this time, nitrate ion-containing water, hydrogen gas, and carbon dioxide gas were all introduced from the lower part of the reactor. In addition, the temperature of the water was adjusted in advance through a glass tube having an inner diameter of 4 mm and a length of 1 m so that the temperature of the water became the same as the temperature in the reactor when it was introduced into the reactor. The pressure in the reactor was 0.1 MPa, and the hydrogen partial pressure was 0.05 MPa. Carbon dioxide gas was used to adjust the pH in the reactor. As a result, PH was adjusted to about 6.0 to 6.5. The temperature in the reactor was 60 ° C., and the LHSV was 110 hours− 1 .

反応器から出た水を採取して、N、NO、NO 、NO 及びNHの濃度を測定した。ここで、N及びNO測定にはガスクロマトグラフィー(島津製作所製、型式GC‐8A)を使用し、NO 、NO 及びNH測定には吸光光度法(FIA法、サヌキ工業株式会社製、型式FI‐710)を使用した。 Water from the reactor was collected and the concentrations of N 2 , N 2 O, NO 3 , NO 2 and NH 3 were measured. Here, gas chromatography (manufactured by Shimadzu Corporation, model GC-8A) is used for N 2 and N 2 O measurements, and absorptiometry (FIA method, Sanuki) is used for NO 3 , NO 2 and NH 3 measurements. A model FI-710 manufactured by Kogyo Co., Ltd. was used.

硝酸イオンの転化率は100%であった。 The conversion rate of nitrate ion was 100%.

反応速度は以下のようにして求めた。触媒充填量を0.012グラム及び0.025グラムとし、かつ夫々の触媒充填量について、硝酸イオン含有水の供給速度を59cm/時間及び83cm/時間とした以外は、上記反応試験と同じくして還元反応を実施した。次いで、これら二つの実験結果から、接触時間と転化率との関係をグラフにプロットし、その傾きから反応速度を算出した。結果を表1に示す。 The reaction rate was determined as follows. The catalyst loading was 0.012 grams of 0.025 g, and the catalyst loading of each, except for using a feed rate of nitrate-containing water 59cm 3 / time and 83cm 3 / time, similarly to the reduction reaction with the reaction test Carried out. Next, from these two experimental results, the relationship between the contact time and the conversion rate was plotted on a graph, and the reaction rate was calculated from the slope. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
水素ガスにヘリウムガスを混合し、反応器内の水素分圧を0.005 MPaとした以外は、実施例1と同一に実施した。硝酸イオンの転化率は100%であった。
(Example 2)
The same operation as in Example 1 was performed except that helium gas was mixed with hydrogen gas and the hydrogen partial pressure in the reactor was 0.005 MPa. The conversion rate of nitrate ion was 100%.

反応速度は以下のようにして求めた。触媒充填量を0.025グラムとし、硝酸イオン含有水の供給速度を60cm/時間及び82cm/時間とした以外は、上記と同じくして求めた。結果を表1に示す。 The reaction rate was determined as follows. The catalyst loading was 0.025 grams, except the feed rate of nitrate ion-containing water having a 60cm 3 / time and 82cm 3 / time, it was determined by same as above. The results are shown in Table 1.

(比較例1及び2)
ポリテトラフルオロエチレンを含まない触媒を使用した以外は、夫々、実施例1及び2と同一に実施した。硝酸イオンの転化率はいずれも100%であった。
(Comparative Examples 1 and 2)
The procedure was the same as in Examples 1 and 2, except that a catalyst containing no polytetrafluoroethylene was used. The conversion rate of nitrate ions was 100%.

反応速度は以下のようにして求めた。触媒充填量を0.05グラムとし、かつ硝酸イオン含有水の供給速度を比較例1では83cm/時間及び177cm/時間とし、比較例2では60cm/時間及び83cm/時間とした以外は、上記と同じくして求めた。結果を表1に示す。 The reaction rate was determined as follows. Except the catalyst loading was 0.05 grams, and the Comparative Example 1 the feed rate of nitrate ion-containing water 83cm 3 / time and 177cm 3 / time, which was Comparative Example 2 60cm 3 / time and 83cm 3 / time, Calculated in the same manner as above. The results are shown in Table 1.

Figure 2007021438
Figure 2007021438

実施例1及び2は水素分圧を変えたものである。水素分圧を低くすると、反応速度を低下させることなく、生成窒素量を著しく多くすることができ、生成アンモニア量を著しく少なくすることができた。一方、比較例1及び2は反応速度が著しく低かった。本発明の触媒を使用すると著しく高い反応速度で高いN2選択率を得ることできることが分かった。 Examples 1 and 2 have different hydrogen partial pressures. When the hydrogen partial pressure was lowered, the amount of produced nitrogen could be remarkably increased without reducing the reaction rate, and the amount of produced ammonia could be remarkably reduced. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 had a remarkably low reaction rate. It has been found that using the catalyst of the present invention, high N 2 selectivity can be obtained at a significantly higher reaction rate.

(実施例3)
触媒の調製
椰子殻を原料とする活性炭(和光純薬工業株式会社製、活性炭素、顆粒状、034-02125)を顆粒状で使用し、Pd及びCuの担持量を夫々、2重量%及び0.4重量%とし、かつ水素化ホウ酸ナトリウムにより還元処理した以外は、実施例1と同一にした触媒(5wt%PTFE/2wt%Pd-0.4wt%Cu/AC)を製造した。
Example 3
Preparation of catalyst Activated carbon made from coconut shell (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., activated carbon, granular, 034-02125) is used in granular form, and the supported amounts of Pd and Cu are 2 respectively. A catalyst (5 wt% PTFE / 2 wt% Pd-0.4 wt% Cu / AC) identical to that of Example 1 was produced except that the weight was reduced to 0.4 wt% and the reduction treatment was performed with sodium borohydride.

反応試験
上記のようにして製造した5wt%PTFE/2wt%Pd-0.4wt%Cu/ACの0.3グラムを実施例1で使用したと同一の連続反応器に充填した。
Reaction test 0.3 grams of 5 wt% PTFE / 2 wt% Pd-0.4 wt% Cu / AC prepared as described above was charged to the same continuous reactor used in Example 1.

次いで、硝酸イオン濃度が200ミリグラム/リットルである水を39cm/時間で反応器に供給し、同時に、水素ガス(ヘリウムガスを含む混合ガス)及び二酸化炭素ガスをいずれも98cm/時間で反応器に供給した。反応器内の圧力は0.1MPaであり、水素分圧は0.005 MPaであった。反応器温度は25℃であり、LHSVは130時間−1であった。 Next, water with a nitrate ion concentration of 200 milligrams / liter is supplied to the reactor at 39 cm 3 / hour, and at the same time, both hydrogen gas (mixed gas including helium gas) and carbon dioxide gas are reacted at 98 cm 3 / hour. Was supplied to the vessel. The pressure in the reactor was 0.1 MPa, and the hydrogen partial pressure was 0.005 MPa. The reactor temperature was 25 ° C. and the LHSV was 130 hours− 1 .

硝酸イオンの転化率は58.1%であった。結果を表2に示す。 The conversion rate of nitrate ion was 58.1%. The results are shown in Table 2.

(比較例3)
ポリテトラフルオロエチレンを含まない触媒を使用した以外は、実施例3と同一に実施した。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 3 was performed except that a catalyst containing no polytetrafluoroethylene was used.

硝酸イオンの転化率は42.8%であった。結果を表2に示す。 The conversion rate of nitrate ion was 42.8%. The results are shown in Table 2.

Figure 2007021438
Figure 2007021438

実施例3及び比較例3から、本発明の触媒を使用すると硝酸イオンの転化率を著しく高くすることができる。アンモニア・亜硝酸イオン選択率は多少高くなったが、転化率が著しく増加していることから、本発明の効果を損なうものではなかった。 From Example 3 and Comparative Example 3, when the catalyst of the present invention is used, the conversion rate of nitrate ions can be remarkably increased. Although the ammonia / nitrite ion selectivity was somewhat high, the conversion rate was remarkably increased, so the effects of the present invention were not impaired.

下記の実施例4〜7は、担体である活性炭の種類を変えて、その影響を調べたものである。 In Examples 4 to 7 below, the effect of the activated carbon as the carrier was changed and the effect was examined.

(実施例4〜6)
触媒の調製
活性炭として、夫々、木屑及び籾殻を原料とするもの、石炭を原料とするもの(クラレケミカル株式会社製、クラレコールGWC‐H、破砕片を乳鉢で粉砕して使用)、及び椰子殻を原料とするもの(顆粒を乳鉢で粉砕して使用)を使用した以外は、実施例1と同一にして触媒(5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC)を製造した。
(Examples 4 to 6)
Preparation of catalyst: Activated charcoal, using wood chips and rice husks as raw materials, coal as raw materials (Kuraray Chemical Co., Ltd., Kuraray Coal GWC-H, crushed pieces used in mortar) The catalyst (5 wt% PTFE / 5 wt% Pd-0.6 wt% Cu / AC) was used in the same manner as in Example 1 except that the one using coconut shell as a raw material (granulated in a mortar) was used. Manufactured.

反応試験
上記のようにして製造した5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/ACの0.5グラムを実施例1で使用したと同一の連続反応器に充填した。
Reaction test 0.5 grams of 5 wt% PTFE / 5 wt% Pd-0.6 wt% Cu / AC prepared as described above was charged to the same continuous reactor used in Example 1.

次いで、硝酸イオン濃度が200ミリグラム/リットルである水を27cm/時間で反応器に供給し、同時に、水素ガス(ヘリウムガスを含む混合ガス)及び二酸化炭素ガスをいずれも98cm/時間で反応器に供給した。反応器内の圧力は0.1MPaであり、水素分圧は0.005 MPaであった。反応器温度は60℃であり、LHSVは54時間−1であった。 Next, water with a nitrate ion concentration of 200 milligrams / liter is supplied to the reactor at 27 cm 3 / hour, and at the same time, both hydrogen gas (mixed gas including helium gas) and carbon dioxide gas are reacted at 98 cm 3 / hour. Was supplied to the vessel. The pressure in the reactor was 0.1 MPa, and the hydrogen partial pressure was 0.005 MPa. The reactor temperature was 60 ° C. and the LHSV was 54 hours− 1 .

硝酸イオンの転化率はいずれも100%であった。結果を表3に示す。 The conversion rate of nitrate ions was 100%. The results are shown in Table 3.

(実施例7)
Pd及びCuの担持量を夫々、2重量%及び0.4重量%とし、顆粒状のままの活性炭に金属を担持した以外は、実施例6と同一に実施した。
(Example 7)
The same procedure as in Example 6 was performed except that the supported amounts of Pd and Cu were 2% by weight and 0.4% by weight, respectively, and the metal was supported on the granular activated carbon.

硝酸イオンの転化率は100%であった。結果を表3に示す。 The conversion rate of nitrate ion was 100%. The results are shown in Table 3.

Figure 2007021438
Figure 2007021438

実施例4〜6から、椰子殻を原料とする活性炭を使用すると、木屑及び籾殻を原料とする活性炭及び石炭を原料とする活性炭を使用した場合に比べて、アンモニアの選択率を著しく下げることができることが分かった。また、実施例7から、顆粒状で金属を担持し金属担持量を少なくするとアンモニア生成を抑制し得ることが分かった。 From Examples 4 to 6, when using activated carbon made from coconut husks, the selectivity of ammonia can be significantly reduced compared to when using activated carbon made from wood chips and rice husks and activated carbon made from coal. I understood that I could do it. Further, from Example 7, it was found that ammonia generation can be suppressed by supporting a metal in a granular form and reducing the amount of metal supported.

下記の実施例8〜10は、Pdと一緒に使用する金属の種類を変えて、その影響を調べたものである。金属としてCu、In又はSnを使用し、Pd/ Cu、Pd/In又はPd/Snのモル比をいずれも0.6にした。 In Examples 8 to 10 below, the effect of changing the type of metal used together with Pd was investigated. Cu, In, or Sn was used as the metal, and the molar ratio of Pd / Cu, Pd / In, or Pd / Sn was 0.6.

(実施例8)
触媒の調製
活性炭(AC、木屑及び籾殻を原料とするもの)(和光純薬工業株式会社製、活性炭素、粉末状、037-02115)に、PdCl(和光純薬工業株式会社製)及びCu(NO)・3HO(和光純薬工業株式会社製)水溶液を逐次含浸し、Pd及びCuの担持量が夫々、1重量%及び1重量%となるようにした。このようにして得た活性炭を100℃において一晩、窒素気流下で乾燥して、Pd及びCuを担持した活性炭(1wt%Pd-1wt%Cu/AC)を製造した。次いで、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(名古屋合成株式会社製、NS-01、商標)を水に分散した分散物を、担持量が5重量%となるように乾燥後の該Pd及びCuを担持した活性炭に含浸した。得られた試料を250℃において2時間、空気雰囲気下において焼成した後、水素気流下300℃において2時間還元処理して、Pd及びCuを担持した活性炭に更にPTFEを担持した触媒(5wt%PTFE/1wt%Pd-1wt%Cu/AC)を製造した。
(Example 8)
Preparation of catalyst Activated carbon (AC, wood chips and rice husks as raw materials) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., activated carbon, powder, 037-02115) and PdCl 2 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Manufactured) and Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution were successively impregnated so that the supported amounts of Pd and Cu were 1% by weight and 1% by weight, respectively. The activated carbon thus obtained was dried at 100 ° C. overnight under a nitrogen stream to produce activated carbon carrying Pd and Cu (1 wt% Pd-1 wt% Cu / AC). Next, a dispersion in which polytetrafluoroethylene (PTFE) (manufactured by Nagoya Synthesis Co., Ltd., NS-01, trademark) is dispersed in water is loaded with the Pd and Cu after drying so that the loaded amount is 5% by weight. Impregnated into activated carbon. The obtained sample was calcined in an air atmosphere at 250 ° C. for 2 hours, and then reduced at 300 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream, and a catalyst in which PTFE was further supported on activated carbon supporting Pd and Cu (5 wt% PTFE / 1wt% Pd-1wt% Cu / AC).

反応試験
上記のようにして製造した5wt%PTFE/1wt%Pd-1wt%Cu/ACの0.5グラムを実施例1で使用したと同一の連続反応器に充填した。
Reaction test 0.5 gram of 5 wt% PTFE / 1 wt% Pd-1 wt% Cu / AC prepared as described above was charged to the same continuous reactor used in Example 1.

次いで、硝酸イオン含有水を117cm/時間で反応器に供給し、二酸化炭素は供給せず、かつLHSVを234時間−1としたこと以外は、実施例1と同一にして還元反応を実施し、各成分の濃度を測定した。 Next, a reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that nitrate ion-containing water was supplied to the reactor at 117 cm 3 / hour, carbon dioxide was not supplied, and LHSV was set to 234 hours− 1. The concentration of each component was measured.

(実施例9)
Cu(NO)・3HO水溶液に代えて、In(NO)(キシダ化学株式会社製)水溶液を使用して、In担持量を1.8重量%とした以外は、実施例8と同一にして、触媒(5wt%PTFE/1wt%Pd-1.8wt%In / AC)を製造し、次いで、反応試験を実施した。
(Example 9)
Example 8 and Example 8 were used except that an In (NO 3 ) 2 (Kishida Chemical Co., Ltd.) aqueous solution was used instead of the Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O aqueous solution and the In supported amount was changed to 1.8% by weight. A catalyst (5 wt% PTFE / 1 wt% Pd-1.8 wt% In / AC) was produced in the same manner, and then a reaction test was performed.

(実施例10)
Cu(NO)・3HO水溶液に代えて、SnCl・2HO(和光純薬工業株式会社製)水溶液を使用して、Sn担持量を1.9重量%とした以外は、実施例8と同一にして、触媒(5wt%PTFE/1wt%Pd-1.9wt%Sn / AC)を製造し、次いで、反応試験を実施した。
(Example 10)
Except that the aqueous solution of SnCl 2 · 2H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used in place of the Cu (NO 3 ) 2 · 3H 2 O aqueous solution, the Sn loading was 1.9 wt%. A catalyst (5 wt% PTFE / 1 wt% Pd-1.9 wt% Sn / AC) was produced in the same manner as in 8, and then a reaction test was performed.

実施例8〜10の結果を表4に示す。 The results of Examples 8 to 10 are shown in Table 4.

Figure 2007021438
*:転化率が低く測定不能
Figure 2007021438
*: Low conversion and cannot be measured

実施例8〜10の結果から、金属としてCuを使用すると、In又はSnを使用したときに比べて著しく高い転化率が得られ、かつアンモニア選択率が低くなることが分かった。InはCuほどではないが同様に高い転化率及び低いアンモニア選択率が得られた。金属としてSnを使用すると、Cu又はInを使用したときに比べて転化率は著しく低くなった。但し、単位時間当りの硝酸イオン供給量を低下することにより、転化率を高めることが可能である。 From the results of Examples 8 to 10, it was found that when Cu was used as a metal, a significantly higher conversion rate was obtained and ammonia selectivity was lower than when In or Sn was used. Although In was not as high as Cu, high conversion and low ammonia selectivity were obtained as well. When Sn was used as the metal, the conversion was significantly lower than when Cu or In was used. However, it is possible to increase the conversion rate by reducing the supply amount of nitrate ions per unit time.

下記の実施例11〜15は、担体の種類を変えて、その影響を調べたものである。担体として活性炭(実施例8で使用したものと同一)の他、TiO(日本アエロジル株式会社製、P-25、商標)、ZrO[Zr水酸化物(第一稀元素工業株式会社製)を450℃で焼成したもの]、SiO(日本アエロジル株式会社製、Aerosil 300、商標)及びAlO(JRC-ALO-4)を使用した。 In Examples 11 to 15 below, the influence of various types of carriers was examined. In addition to activated carbon (same as used in Example 8) as a support, TiO 2 (Nippon Aerosil Co., Ltd., P-25, trademark), ZrO 2 [Zr hydroxide (Daiichi Rare Element Industrial Co., Ltd.) Baked at 450 ° C.], SiO 2 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., Aerosil 300, trademark) and Al 2 O 3 (JRC-ALO-4) were used.

(実施例11〜15)
触媒の調製
上記の各担体に、PdCl(和光純薬工業株式会社製)及びCu(NO)・3HO(和光純薬工業株式会社製)水溶液を逐次含浸し、Pd及びCuの担持量が夫々、5重量%及び0.6重量%となるようにした。このようにして得た物質を100℃において一晩、窒素気流下で乾燥して、各担体にPd及びCuを担持した物質(5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC,TiO2,ZrO2,SiO2,Al2O3)を製造した。次いで、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(名古屋合成株式会社製、NS-01、商標)を水に分散した分散物を、担持量が5重量%となるように乾燥後の該Pd及びCuを担持した物質に含浸した。得られた試料を250℃において2時間、空気雰囲気下において焼成した後、水素気流下300℃において2時間還元処理して、Pd及びCuを担持した物質に更にPTFEを担持した触媒(5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC,TiO2,ZrO2,SiO2,Al2O3)を製造した。
(Examples 11 to 15)
Each carrier Preparation <br/> above catalyst, PdCl 2 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O ( Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution sequentially impregnated with, The supported amounts of Pd and Cu were 5% by weight and 0.6% by weight, respectively. The material thus obtained was dried overnight at 100 ° C. under a nitrogen stream, and each carrier was supported with Pd and Cu (5 wt% Pd-0.6 wt% Cu / AC, TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 ) was produced. Next, a dispersion in which polytetrafluoroethylene (PTFE) (manufactured by Nagoya Gosei Co., Ltd., NS-01, trademark) is dispersed in water is loaded with the dried Pd and Cu so that the loaded amount is 5% by weight. The impregnated material was impregnated. The obtained sample was calcined at 250 ° C. for 2 hours in an air atmosphere, and then subjected to reduction treatment at 300 ° C. for 2 hours in a hydrogen stream, and a catalyst in which PTFE was further supported on a material supporting Pd and Cu (5 wt% PTFE /5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC,TiO 2, ZrO 2, SiO 2 , Al 2 O 3) was prepared.

反応試験
上記のようにして製造した5wt%PTFE/5wt%Pd-0.6wt%Cu/AC,TiO2,ZrO2,SiO2,Al2O3の1.0グラムを実施例1で使用したと同一の連続反応器に充填した。
Response study <br/> was prepared as described above 5wt% PTFE / 5wt% Pd- 0.6wt% Cu / AC, using 1.0 grams of TiO 2, ZrO 2, SiO 2 , Al 2 O 3 in Example 1 The same continuous reactor was charged.

次いで、硝酸イオン含有水を39cm/時間で反応器に供給し、二酸化炭素は供給せず、かつLHSVを39時間−1としたこと以外は、実施例1と同一にして還元反応を実施し、各成分の濃度を測定した。 Next, a reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that nitrate ion-containing water was supplied to the reactor at 39 cm 3 / hour, carbon dioxide was not supplied, and LHSV was 39 hours- 1. The concentration of each component was measured.

実施例11〜15の結果を表5に示す。 The results of Examples 11 to 15 are shown in Table 5.

Figure 2007021438
Figure 2007021438

実施例11〜15の結果から、担体として活性炭を使用すると、他の担体を使用したときに比べて、著しく高い転化率及び著しく低いアンモニア選択率を兼ね備え得ることが分かった。担体として、TiO2又はZrO2を使用すると高い転化率が得られた。アンモニア選択率は活性炭に比べて高くはなるものの本発明の効果を損なうものではなかった。SiO2を使用すると著しく高い転化率が得られ、Al2O3を使用すると著しく低いアンモニア選択率が得られた。 From the results of Examples 11 to 15, it was found that when activated carbon was used as the carrier, it could have a significantly higher conversion rate and a significantly lower ammonia selectivity than when other carriers were used. When TiO 2 or ZrO 2 was used as a support, a high conversion rate was obtained. Although the ammonia selectivity was higher than that of activated carbon, the effect of the present invention was not impaired. When SiO 2 was used, a remarkably high conversion was obtained, and when Al 2 O 3 was used, a remarkably low ammonia selectivity was obtained.

本発明の触媒は、硝酸イオンを含む地下水等から該イオンを除去して、地下水を飲料水にする方法に有効である。廃水処理又は工業用水の浄化に使用することもできる。 The catalyst of the present invention is effective in a method of removing ground ions containing nitrate ions from the ground water into drinking water. It can also be used for wastewater treatment or industrial water purification.

Claims (7)

Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属、並びにCu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属が、活性炭、Al2O3、SiO2、TiO2及びZnO2より成る群から選ばれる一つ以上の担体に担持された、撥水性を有する触媒。 One or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh, and one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are activated carbon, Al 2 O 3 , SiO 2 , A water repellent catalyst supported on one or more supports selected from the group consisting of TiO 2 and ZnO 2 . Pd、Pt、Ir、Ru及びRhより成る群から選ばれる一つ以上の金属がPdであり、Cu、Sn及びInより成る群から選ばれる一つ以上の金属がCuであり、かつ担体が活性炭であるところの請求項1記載の触媒。 One or more metals selected from the group consisting of Pd, Pt, Ir, Ru and Rh are Pd, one or more metals selected from the group consisting of Cu, Sn and In are Cu, and the support is activated carbon. The catalyst according to claim 1, wherein 撥水性がフッ素系樹脂を含むことにより発現されているところの請求項1又は2記載の触媒。 3. The catalyst according to claim 1, wherein the water repellency is expressed by including a fluorine-based resin. フッ素系樹脂がポリテトラフルオロエチレンであるところの請求項3記載の触媒。 4. The catalyst according to claim 3, wherein the fluororesin is polytetrafluoroethylene. 活性炭が椰子殻から製造されたものであるところの請求項1〜4のいずれか一つに記載の触媒。 The catalyst according to any one of claims 1 to 4, wherein the activated carbon is produced from coconut shells. 請求項1〜5のいずれか一つに記載の触媒を使用して、水に含まれる硝酸イオンを還元する方法。 A method for reducing nitrate ions contained in water using the catalyst according to any one of claims 1 to 5. 還元剤として水素を使用するところの請求項6記載の方法。 7. The method according to claim 6, wherein hydrogen is used as the reducing agent.
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