JP2016067977A - Catalyst for waste water treatment, and method for treating waste water by using the catalyst - Google Patents

Catalyst for waste water treatment, and method for treating waste water by using the catalyst Download PDF

Info

Publication number
JP2016067977A
JP2016067977A JP2014197397A JP2014197397A JP2016067977A JP 2016067977 A JP2016067977 A JP 2016067977A JP 2014197397 A JP2014197397 A JP 2014197397A JP 2014197397 A JP2014197397 A JP 2014197397A JP 2016067977 A JP2016067977 A JP 2016067977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
wastewater
wastewater treatment
tio
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014197397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6522916B2 (en
Inventor
熊 涼慈
Ryoji Kuma
涼慈 熊
綱也 佐々木
Tsunaya Sasaki
綱也 佐々木
石井 徹
Toru Ishii
徹 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2014197397A priority Critical patent/JP6522916B2/en
Publication of JP2016067977A publication Critical patent/JP2016067977A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6522916B2 publication Critical patent/JP6522916B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst for waste water treatment, which has more excellent durability and allows treatment efficiency of waste water to be improved much more.SOLUTION: The catalyst for waste water treatment, which is used for treating waste water, contains: a catalytic base material containing a titanium-containing compound (A); and a catalytically active component (B) containing a single unit or a compound of each of one or more elements selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, iridium and ruthenium and has an X/Y ratio within a range of 0.50-1.70 when the height of the maximum peak existing between 2θ=24°-33° of the catalyst, when a powder X-ray diffraction method is applied to the catalyst, is defined as X and that of the peak, which: exists between 2θ=24°-27° of a reference sample prepared by crushing/mixing 20 mass% of pure anatase type titanium oxide with 80 mass% of pure rutile type titanium oxide; and shows an anatase crystal, is defined as Y.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、排水処理用触媒およびこれを用いた排水の処理方法に関する。   The present invention relates to a wastewater treatment catalyst and a wastewater treatment method using the same.

従来、排水の処理方法として、生物学的処理、燃焼処理、及びチンマーマン法などが知られている。   Conventionally, biological treatment, combustion treatment, Timmermann method and the like are known as wastewater treatment methods.

生物学的処理としては、活性汚泥法、生物膜法などの好気性処理、メタン醗酵法などの嫌気性処理、及び好気性処理と嫌気性処理の併用処理が従来用いられている。特に微生物を用いた好気性処理は排水の処理方法として広く採用されているが、好気性微生物処理は、細菌、藻類、原生動物などが複雑に作用し合っており、高濃度の有機物や窒素化合物などが含有されている排水を好気性微生物処理に供する場合、微生物の生育に適した環境にするために排水の希釈やpHの調整などが必要なため、装置や運転が複雑であり、しかも余剰汚泥が生じるため、さらに余剰汚泥を処理しなければならず、全体として処理コストが高くなるという問題を有している。   As biological treatment, anaerobic treatment such as activated sludge method and biofilm method, anaerobic treatment such as methane fermentation method, and combined treatment of aerobic treatment and anaerobic treatment are conventionally used. In particular, aerobic treatment using microorganisms is widely adopted as a method for treating wastewater, but aerobic microorganism treatment is complicated by bacteria, algae, protozoa, etc., and high concentrations of organic matter and nitrogen compounds When wastewater containing such substances is subjected to aerobic microorganism treatment, it is necessary to dilute wastewater and adjust pH in order to make the environment suitable for the growth of microorganisms. Since sludge is generated, surplus sludge must be further processed, which has a problem that the processing cost becomes high as a whole.

燃焼処理は、燃料費等のコストがかかるため、大量の排水を処理すると処理コストが著しく高くなるという問題を有している。また燃焼による排ガス等による二次公害を生じる恐れがある。   Combustion treatment is costly, such as fuel costs, and thus has a problem that treatment costs become extremely high when a large amount of wastewater is treated. In addition, there is a risk of secondary pollution caused by exhaust gas from combustion.

チンマーマン法は高温高圧下で排水を酸素含有ガスの存在下に処理するものであるが、一般的に処理効率が低く、さらに二次処理設備が必要であった。   The Chimmermann method treats wastewater in the presence of an oxygen-containing gas under high temperature and pressure, but generally has low treatment efficiency and requires a secondary treatment facility.

特に近年、被処理排水に含まれる汚濁物質は多岐に渡り、しかも高レベルな処理水質が求められているため、上述したような従来技術では十分に対応ができなかった。   Particularly in recent years, the pollutants contained in the wastewater to be treated are diverse, and a high level of treated water quality is required. Therefore, the conventional technology as described above cannot sufficiently cope with it.

そこで排水処理効率が高く、しかも高レベルな処理水を得ることを目的として様々な排水処理方法が提案されている。例えば固体触媒を用いた湿式酸化法(以下、「触媒湿式酸化処理法」と略記する)は高レベルな処理水質を得ることができ、しかも優れた経済性を有しているため注目されている。この様な触媒湿式酸化処理法の処理効率および処理能力を向上させるために様々な触媒が提案されている。例えば、特許文献1には、パラジウム、白金等の貴金属類をアルミナ、シリカアルミナ、シリカゲル、活性炭等の担体に担持した触媒が提案されている。   Accordingly, various wastewater treatment methods have been proposed for the purpose of obtaining a high level of wastewater treatment efficiency and a high level of treated water. For example, a wet oxidation method using a solid catalyst (hereinafter abbreviated as “catalyst wet oxidation method”) is attracting attention because it can obtain a high level of treated water and has excellent economic efficiency. . Various catalysts have been proposed in order to improve the processing efficiency and processing capacity of such a catalytic wet oxidation method. For example, Patent Document 1 proposes a catalyst in which a noble metal such as palladium or platinum is supported on a carrier such as alumina, silica alumina, silica gel, activated carbon or the like.

しかしながら、一般に排水に含まれている成分は単一ではなく、有機物以外に窒素化合物、硫黄化合物、有機ハロゲン化合物等が含まれていることが多く、この様な種々の汚濁物質を含む排水の処理に上記触媒を用いてもこれらの成分を充分に処理することができなかった。   However, in general, the components contained in wastewater are not single, and in many cases contain nitrogen compounds, sulfur compounds, organic halogen compounds, etc. in addition to organic substances, and treatment of wastewater containing such various pollutants. Even if the above catalyst was used, these components could not be sufficiently treated.

このような問題を解決しうる触媒として、特許文献2では、高い耐久性を有し、しかも 優れた触媒活性を有する触媒が提案されている。   As a catalyst that can solve such problems, Patent Document 2 proposes a catalyst having high durability and excellent catalytic activity.

また、従来、特許文献3などに記載のように、排水処理用触媒の担体(または触媒そのもの)のBET比表面積は20〜70m/gの範囲にあることが好ましいことが知られている。 Conventionally, it is known that the BET specific surface area of the carrier for the wastewater treatment catalyst (or the catalyst itself) is preferably in the range of 20 to 70 m 2 / g as described in Patent Document 3 and the like.

特開昭49−44556号公報JP 49-44556 A 特開平5−138027号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-138027 国際公開第2008/120588号パンフレットInternational Publication No. 2008/120588 Pamphlet

本発明者らが検討を行ったところ、特許文献1〜3に開示されている排水処理用触媒では、触媒の耐久性や排水の処理効率が依然として十分ではないことが判明した。   As a result of investigations by the present inventors, it was found that the wastewater treatment catalysts disclosed in Patent Documents 1 to 3 still have insufficient catalyst durability and wastewater treatment efficiency.

そこで本発明は、より優れた耐久性を有し、排水の処理効率がいっそう改善された排水処理用触媒を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a wastewater treatment catalyst having superior durability and further improved wastewater treatment efficiency.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、所定の材料を含む触媒基材および触媒活性成分を含む排水処理用触媒において、その結晶構造を制御することにより上記課題が解決されうることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the inventors have found that the above problem can be solved by controlling the crystal structure of a wastewater treatment catalyst containing a catalyst base material containing a predetermined material and a catalytically active component, and has completed the present invention.

すなわち、本発明の一形態によれば、排水の処理に用いられる排水処理用触媒であって、チタン含有化合物(A)を含む触媒基材と、金、白金、パラジウム、イリジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物を含む触媒活性成分(B)とを含有する触媒が提供される。そして、当該触媒は、粉末X線回折法の2θ=24°〜33°の間に存在する最大ピークの高さをXとし、純粋なアナターゼ型二酸化チタン20質量%と純粋なルチル型二酸化チタン80質量%とが粉砕混合されてなる基準試料の2θ=24°〜27°の間に存在するアナターゼ結晶を示すピークの高さをYとしたときに、X/Yの比の値が0.50〜1.70の範囲に存在する点に特徴がある。   That is, according to one aspect of the present invention, a wastewater treatment catalyst used for wastewater treatment, a catalyst base material containing a titanium-containing compound (A), and a group consisting of gold, platinum, palladium, iridium, and ruthenium. There is provided a catalyst containing a catalytically active component (B) containing a single element or a compound of one or more elements selected from In the catalyst, the maximum peak height existing between 2θ = 24 ° to 33 ° in the powder X-ray diffraction method is X, and 20% by mass of pure anatase-type titanium dioxide and pure rutile-type titanium dioxide 80 are used. The value of the ratio of X / Y is 0.50, where Y is the height of a peak showing anatase crystals existing between 2θ = 24 ° and 27 ° of a reference sample obtained by pulverization and mixing with mass%. It is characterized by being in the range of ˜1.70.

本発明に係る排水処理用触媒は高い機械的強度(特に、優れた耐摩耗性)を有し、特に排水の湿式酸化処理に際して長期間優れた活性および耐久性を維持することができる。このため、本発明の触媒を用いて排水を処理(好ましくは、湿式酸化処理)すると、高レベルに浄化された処理水を得ることができる。   The wastewater treatment catalyst according to the present invention has high mechanical strength (particularly excellent wear resistance), and can maintain excellent activity and durability for a long period of time, particularly in wet oxidation treatment of wastewater. For this reason, when the wastewater is treated (preferably, wet oxidation treatment) using the catalyst of the present invention, treated water purified to a high level can be obtained.

酸化処理工程の一つとして湿式酸化処理を採用した場合の排水の処理装置の一実施態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one embodiment of the processing apparatus of the waste_water | drain at the time of employ | adopting wet oxidation treatment as one of the oxidation treatment processes.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための具体的な形態について詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、下記の形態のみには限定されない。   Hereinafter, specific embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The technical scope of the present invention should be determined based on the description of the claims, and It is not limited only to the form.

本発明の一形態によれば、排水の処理に用いられる排水処理用触媒であって、チタン含有化合物(A)を含む触媒基材と、金、白金、パラジウム、イリジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物を含む触媒活性成分(B)とを含有し、かつ、当該触媒についての粉末X線回折法の2θ=24°〜33°の間に存在する最大ピークの高さをXとし、純粋なアナターゼ型二酸化チタン20質量%と純粋なルチル型二酸化チタン80質量%とが粉砕混合されてなる基準試料の2θ=24°〜27°の間に存在するアナターゼ結晶を示すピークの高さをYとしたときに、X/Yの比の値が0.50〜1.70の範囲に存在することを特徴とする、排水処理用触媒が提供される。   According to one aspect of the present invention, a wastewater treatment catalyst used for wastewater treatment, which is selected from the group consisting of a catalyst base material containing a titanium-containing compound (A) and gold, platinum, palladium, iridium, and ruthenium. And a catalytically active component (B) containing a single element or a compound of two or more elements, and exists between 2θ = 24 ° and 33 ° of the powder X-ray diffraction method for the catalyst. X is the maximum peak height, and exists between 2θ = 24 ° and 27 ° of a reference sample obtained by grinding and mixing 20% by mass of pure anatase titanium dioxide and 80% by mass of pure rutile titanium dioxide. Provided is a wastewater treatment catalyst characterized in that the value of the ratio of X / Y is in the range of 0.50 to 1.70, where Y is the height of the peak showing the anatase crystal. .

[触媒基材]
本発明に係る排水処理用触媒は、触媒基材と触媒活性成分とを含有するものである。このうち、触媒基材は担体とも称され、触媒活性成分を担持する機能を有している。本発明において、触媒基材は、チタン含有化合物(A)を含むものである。
[Catalyst substrate]
The wastewater treatment catalyst according to the present invention contains a catalyst base and a catalytically active component. Among these, the catalyst base is also called a carrier and has a function of supporting a catalytically active component. In the present invention, the catalyst base contains the titanium-containing compound (A).

触媒基材に含まれるチタン含有化合物(A)は特に制限されず、上述した触媒基材としての機能を有し、チタンを含有する化合物であればよい。好ましい実施形態において、チタン含有化合物(A)は、チタンの酸化物(チタニア;TiO)またはチタンの酸化物を含む混合酸化物もしくは複合酸化物である。ここで、チタンの酸化物(TiO)を含む複合酸化物として、触媒の機械的強度や耐久性の観点から、例えば、TiO−ZrO、TiO−Fe、TiO−SiO、TiO−Alなどが挙げられる。なかでも、触媒基材は、チタンの酸化物と、チタンおよびジルコニウムの複合酸化物との組み合わせ、チタンの酸化物と、鉄の酸化物と、チタンおよび鉄の複合酸化物との組み合わせ、並びにチタンの酸化物のいずれかであることが特に好ましい。また、触媒基材は、鉄、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウムおよびセリウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物(C)をさらに含有することが好ましい。これらの元素の化合物としては、これらの元素の酸化物や、これらの元素を含む複合酸化物などが挙げられる。なお、触媒基材がチタン以外の金属元素を含有するものである場合、触媒基材を構成する金属元素に占めるチタンの含有比率は、モル比として、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。 The titanium-containing compound (A) contained in the catalyst base is not particularly limited as long as it has a function as the above-described catalyst base and contains titanium. In a preferred embodiment, the titanium-containing compound (A) is a mixed oxide or composite oxide containing titanium oxide (titania; TiO 2 ) or titanium oxide. Here, as a composite oxide containing a titanium oxide (TiO 2 ), from the viewpoint of mechanical strength and durability of the catalyst, for example, TiO 2 —ZrO 2 , TiO 2 —Fe 2 O 3 , TiO 2 —SiO 2 , TiO 2 —Al 2 O 3 and the like. Among them, the catalyst base includes a combination of titanium oxide and a composite oxide of titanium and zirconium, a combination of titanium oxide, iron oxide, and a composite oxide of titanium and iron, and titanium. It is particularly preferable that any of these oxides be used. Moreover, it is preferable that a catalyst base material further contains the simple substance or compound (C) of 1 type, or 2 or more types of elements selected from the group consisting of iron, silicon, aluminum, zirconium and cerium. Examples of compounds of these elements include oxides of these elements and composite oxides containing these elements. When the catalyst substrate contains a metal element other than titanium, the content ratio of titanium in the metal element constituting the catalyst substrate is preferably 50% or more, more preferably 60% as a molar ratio. More preferably, it is 70% or more.

触媒基材の好ましい比表面積は、20m/g以上であり、より好ましくは25m/g以上であり、最も好ましくは30m/g以上である。一方、触媒基材の比表面積は、好ましくは70m/g以下であり、より好ましくは60m/g以下であり、最も好ましくは55m/g以下である。触媒の比表面積が70m/g以下であれば、触媒の崩壊や活性の低下が抑制される。なお、「触媒基材の比表面積」の測定方法としては、窒素の吸着を解析するBET法を採用するものとする。触媒基材の結晶構造については特に限定されず、アナターゼ型結晶構造を有していてもよく、あるいはアナターゼ型結晶構造以外の結晶構造を有していてもよいが、アナターゼ型結晶構造を有している触媒基材が好ましい。 The preferred specific surface area of the catalyst substrate is 20 m 2 / g or more, more preferably 25 m 2 / g or more, and most preferably 30 m 2 / g or more. On the other hand, the specific surface area of the catalyst substrate is preferably 70 m 2 / g or less, more preferably 60 m 2 / g or less, and most preferably 55 m 2 / g or less. If the specific surface area of a catalyst is 70 m < 2 > / g or less, the decay | disintegration of a catalyst and the fall of activity will be suppressed. In addition, as a measuring method of the “specific surface area of the catalyst substrate”, the BET method for analyzing the adsorption of nitrogen is adopted. The crystal structure of the catalyst substrate is not particularly limited, and may have an anatase type crystal structure, or may have a crystal structure other than the anatase type crystal structure, but has an anatase type crystal structure. The catalyst substrate is preferred.

触媒基材の形状としては、例えば、ペレット状、粒状、球状、リング状、ハニカム状など、目的に応じた形状を適宜選択すればよく、特に限定されない。   The shape of the catalyst substrate is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the purpose, for example, pellet shape, granular shape, spherical shape, ring shape, honeycomb shape and the like.

触媒基材の細孔容積については特に限定されないが、好ましくは0.20ml/g以上であり、より好ましくは0.25ml/g以上である。一方、細孔容積の上限値としては、好ましくは0.50ml/g以下であり、より好ましくは0.45ml/g以下である。触媒基材の細孔容積が0.20ml/g以上であれば、後述する触媒活性成分を触媒基材に十分に担持することができ、十分な活性作用を確保することができる。一方、触媒基材の細孔容積が0.50ml/g以下であれば、触媒の耐久性の低下やこれによる触媒の崩壊を抑制することができる。   Although it does not specifically limit about the pore volume of a catalyst base material, Preferably it is 0.20 ml / g or more, More preferably, it is 0.25 ml / g or more. On the other hand, the upper limit value of the pore volume is preferably 0.50 ml / g or less, more preferably 0.45 ml / g or less. When the pore volume of the catalyst base is 0.20 ml / g or more, the catalyst active component described later can be sufficiently supported on the catalyst base, and a sufficient active action can be ensured. On the other hand, if the pore volume of the catalyst substrate is 0.50 ml / g or less, it is possible to suppress a decrease in the durability of the catalyst and a catalyst collapse due to this.

[触媒活性成分]
本発明に係る排水処理用触媒は触媒活性成分(B)を含む。この触媒活性成分は、金、白金、パラジウム、イリジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物を含むものである。ここで、「触媒活性成分」とは、排水に含まれる有機化合物や窒素化合物などの被酸化物に対する酸化・分解反応速度を増大させる作用(活性作用)を有する成分である。本発明では、少なくとも上述した貴金属を活性成分として用いる。
[Catalytic active ingredient]
The wastewater treatment catalyst according to the present invention contains a catalytically active component (B). This catalytically active component contains a single element or a compound of one or more elements selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, iridium and ruthenium. Here, the “catalytic active component” is a component having an action (active action) for increasing an oxidation / decomposition reaction rate with respect to an oxide such as an organic compound or a nitrogen compound contained in waste water. In the present invention, at least the above-mentioned noble metal is used as an active ingredient.

上述したように、触媒活性成分は、金、白金、パラジウム、イリジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の担体または化合物(B)を含む。これらの触媒活性成分を含む触媒は排水の湿式酸化において特に優れた活性作用を発揮するため、好ましい。なかでも好ましくは、白金またはパラジウムが触媒活性成分として用いられる。   As described above, the catalytically active component includes a carrier or compound (B) of one or more elements selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, iridium and ruthenium. Catalysts containing these catalytically active components are preferable because they exhibit particularly excellent active action in the wet oxidation of waste water. Of these, platinum or palladium is preferably used as the catalytically active component.

触媒活性成分が上記貴金属を含む化合物の形態で使用される場合、触媒活性成分の原料としては、上記から選ばれる貴金属を含むものであれば特に限定されないが、好ましくは水溶性化合物、より好ましくは無機化合物である。またエマルジョンタイプ、スラリー、コロイド状の化合物であってもよく、触媒の調製方法や触媒基材の種類に応じて適宜適した化合物を用いればよい。   When the catalytically active component is used in the form of a compound containing the noble metal, the raw material of the catalytically active component is not particularly limited as long as it contains a noble metal selected from the above, but is preferably a water-soluble compound, more preferably It is an inorganic compound. Moreover, an emulsion type, a slurry, or a colloidal compound may be used, and a compound suitable as appropriate may be used depending on the method for preparing the catalyst and the type of the catalyst substrate.

例えば、金を触媒活性成分とする場合、塩化金酸、シアン化金カリウム、シアン化第二金カリウムなどを用いることができる。また、白金を触媒活性成分とする場合、白金黒、酸化白金、塩化第一白金、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸ソーダ、亜硝酸白金カリウム、ジニトロジ アンミン白金、ヘキサアンミン白金、ヘキサヒドロキシ白金酸、シス−ジクロロジアンミン白金、テトラアンミン白金ジクロライド、テトラアンミン白金水酸 塩、ヘキサアンミン白金水酸塩、テトラクロロ白金酸カリウムなどを用いることができる。また、パラジウムを触媒活性成分とする場合、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、ジニトロジアンミンパラジウム、ジクロロジアンミンパラジウム、テトラアン ミンパラジウムジクロライド、シス−ジクロロジアンミンパラジウム、パラジウム黒、酸化パラジウム、テトラアンミンパラジウム水酸塩などを用いることができる。また、イリジウムを触媒活性成分とする場合は、塩化イリジウムなどを用いることができる。また、ルテニウムを触媒活性成分とする場合、例えば塩化ルテニウム、硝酸ルテニウム、ヘキサカルボニル−μ−クロロジクロロジルテニウム、酸化ルテニウム、ドデカカルボニルトリルテニウム、酢酸ルテニウム、ルテニウム酸カリウム、ヘキサクロロルテニウム酸カリウム、ヘキサアンミンルテニウム三塩化物、テトラオキソルテニウム酸カリウムなどを用いることができる。   For example, when gold is used as a catalytically active component, chloroauric acid, potassium gold cyanide, potassium gold cyanide and the like can be used. In addition, when platinum is used as a catalyst active component, platinum black, platinum oxide, platinum chloride, platinum chloride, platinum chloride, chloroplatinic acid, sodium chloroplatinate, potassium nitrite, dinitrodiammine platinum, hexaammine platinum, hexa Hydroxyplatinic acid, cis-dichlorodiammine platinum, tetraammine platinum dichloride, tetraammine platinum hydroxide, hexaammine platinum hydrochloride, potassium tetrachloroplatinate and the like can be used. When palladium is used as a catalytically active component, palladium chloride, palladium nitrate, dinitrodiammine palladium, dichlorodiammine palladium, tetraammine palladium dichloride, cis-dichlorodiammine palladium, palladium black, palladium oxide, tetraammine palladium hydroxide, etc. are used. be able to. Further, when iridium is used as a catalytic active component, iridium chloride or the like can be used. Further, when ruthenium is used as a catalytic active component, for example, ruthenium chloride, ruthenium nitrate, hexacarbonyl-μ-chlorodichlorodiruthenium, ruthenium oxide, dodecacarbonyltriruthenium, ruthenium acetate, potassium ruthenate, potassium hexachlororuthenate, hexaammine Ruthenium trichloride, potassium tetraoxoruthenate, and the like can be used.

使用する化合物は特にこれらに限定されないが、当業者であれば、上記の化合物から適宜選択して、例えば実施例に記載の方法に従って本発明の触媒を製造することができる。   The compounds to be used are not particularly limited to these, but those skilled in the art can appropriately select from the above compounds and produce the catalyst of the present invention according to, for example, the methods described in Examples.

なお、本発明に係る排水処理用触媒において、触媒活性成分(B)は上記例示に限定されるものではなく、他の元素やその化合物を任意に組み合わせてさらに含有してもよい。例えば、触媒活性成分は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または他の遷移金属をさらに含有してもよい。アルカリ金属としては、Na、KおよびCsが好ましく、アルカリ土類金属としては、Mg、Ca、SrおよびBaが好まし く、他の遷移金属としては、La、Ce、PrおよびYが好ましい。これらの元素を加えることは、貴金属成分の高分散担持に寄与するため、好ましい。   In the wastewater treatment catalyst according to the present invention, the catalytically active component (B) is not limited to the above examples, and may further contain other elements and their compounds in any combination. For example, the catalytically active component may further contain an alkali metal, alkaline earth metal, or other transition metal. Na, K and Cs are preferable as the alkali metal, Mg, Ca, Sr and Ba are preferable as the alkaline earth metal, and La, Ce, Pr and Y are preferable as the other transition metals. The addition of these elements is preferable because it contributes to highly dispersed support of the noble metal component.

上記触媒活性成分と触媒基材との組み合わせとしては、Pt−TiO、Pd−TiO、Ru−TiO、Pt−Pd−TiO、Pt−Rh−TiO、Pt−Ir−TiO、Pt−Au−TiO、Pt−Ru−TiO、Pd−Rh−TiO、Pd−Ir−TiO、Pd−Au−TiO、Pd−Ru−TiO、Pt−TiO−ZrO、Pd−TiO−ZrO、Ru−TiO−ZrO、Pt−Pd−TiO−ZrO、Pt−Rh−TiO−ZrO、Pt−Ir−TiO−ZrO、Pt−Au−TiO−ZrO、Pt−Ru−TiO−ZrO、Pd−Rh−TiO−ZrO、Pd−Ir−TiO−ZrO、Pd−Au−TiO−ZrO、Pd−Ru−TiO−ZrO、Pt−Fe−TiO、Pd−Fe−TiO、Ru−Fe−TiO、Pt−Pd−Fe−TiO、Pt−Ir−Fe−TiO、Pt−Au−Fe−TiO、Pt−Ru−Fe−TiO、Pd−Rh−Fe−TiO、Pd−Ir−Fe−TiO、Pd−Au−Fe−TiO、Pd−Ru−Fe−TiO、Pt−TiO−SiO、Pd−TiO−SiO、Ru−TiO−SiO、Pt−Pd−TiO−SiO、Pt−Rh−TiO−SiO、Pt−Ir−TiO−SiO、Pt−Au−TiO−SiO、Pt−Ru−TiO−SiO、Pd−Rh−TiO−SiO、Pd−Ir−TiO−SiO、Pd−Au−TiO−SiO、Pd−Ru−TiO−SiO、Pt−TiO−Al、Pd−TiO−Al、Ru−TiO−Al、Pt−Pd−TiO−Al、Pt−Rh−TiO−Al、Pt−Ir−TiO−Al、Pt−Au−TiO−Al、Pt−Ru−TiO−Al、Pd−Rh−TiO−Al、Pd−Ir−TiO−Al、Pd−Au−TiO−Al、Pd−Ru−TiO−Alなどが例示される。ここで、Pt−TiO等の表記は、触媒中にPtおよびTiOの組成が含まれることを意味する。なお、上記組み合わせ例において、貴金属以外の元素は一般的に安定な酸化物とし、また貴金属は金属としたものを例示したのみであり、本発明の触媒活性成分の組み合わせをこれらに限定する趣旨ではない。 Examples of the combination of the catalytic active component and the catalyst base include Pt—TiO 2 , Pd—TiO 2 , Ru—TiO 2 , Pt—Pd—TiO 2 , Pt—Rh—TiO 2 , Pt—Ir—TiO 2 , Pt—Au—TiO 2 , Pt—Ru—TiO 2 , Pd—Rh—TiO 2 , Pd—Ir—TiO 2 , Pd—Au—TiO 2 , Pd—Ru—TiO 2 , Pt—TiO 2 —ZrO 2 , Pd—TiO 2 —ZrO 2 , Ru—TiO 2 —ZrO 2 , Pt—Pd—TiO 2 —ZrO 2 , Pt—Rh—TiO 2 —ZrO 2 , Pt—Ir—TiO 2 —ZrO 2 , Pt—Au— TiO 2 -ZrO 2, Pt-Ru -TiO 2 -ZrO 2, Pd-Rh-TiO 2 -ZrO 2, Pd-Ir-TiO 2 -ZrO 2, Pd-Au-TiO 2 -Z O 2, Pd-Ru-TiO 2 -ZrO 2, Pt-Fe 2 O 3 -TiO 2, Pd-Fe 2 O 3 -TiO 2, Ru-Fe 2 O 3 -TiO 2, Pt-Pd-Fe 2 O 3 -TiO 2, Pt-Ir- Fe 2 O 3 -TiO 2, Pt-Au-Fe 2 O 3 -TiO 2, Pt-Ru-Fe 2 O 3 -TiO 2, Pd-Rh-Fe 2 O 3 - TiO 2 , Pd—Ir—Fe 2 O 3 —TiO 2 , Pd—Au—Fe 2 O 3 —TiO 2 , Pd—Ru—Fe 2 O 3 —TiO 2 , Pt—TiO 2 —SiO 2 , Pd—TiO 2 2 —SiO 2 , Ru—TiO 2 —SiO 2 , Pt—Pd—TiO 2 —SiO 2 , Pt—Rh—TiO 2 —SiO 2 , Pt—Ir—TiO 2 —SiO 2 , Pt—Au—TiO 2 — SiO 2 Pt-Ru-TiO 2 -SiO 2 , Pd-Rh-TiO 2 -SiO 2, Pd-Ir-TiO 2 -SiO 2, Pd-Au-TiO 2 -SiO 2, Pd-Ru-TiO 2 -SiO 2, Pt—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pd—TiO 2 —Al 2 O 3 , Ru—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pt—Pd—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pt—Rh—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pt—Ir—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pt—Au—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pt—Ru—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pd—Rh—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pd—Ir—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pd—Au—TiO 2 —Al 2 O 3 , Pd—Ru—TiO 2 —Al 2 O 3 and the like. Here, the notation such as Pt—TiO 2 means that the composition of Pt and TiO 2 is contained in the catalyst. In the above combination examples, elements other than the noble metals are generally stable oxides, and the noble metals are merely exemplified metals, and the combination of the catalytically active components of the present invention is not limited thereto. Absent.

排水中の汚濁物質と空気中の酸素とを触媒上で効率よく接触させて湿式酸化反応を促進させるという観点からは、触媒上に触媒活性成分が微粒子の状態で高分散していることが推奨される。この観点から、触媒に含まれている触媒活性成分の平均粒子径は、好ましくは0.5nm以上であり、より好ましくは0.7nm以上であり、さらに好ましくは1nm以上である。また、触媒に含まれている触媒活性成分の平均粒子径は、好ましくは20nm以下であり、より好ましくは18nm以下であり、さらに好ましくは17nm以下である。触媒活性成分の粒子径が0.5nm以上であれば、触媒活性成分の凝集が抑制され、耐久性の低下が防止される。また、触媒活性成分の粒子径が20nm以下であれば、十分な処理性能を確保することができる。触媒に含まれている触媒活性成分の平均粒子径の測定方法としては、TPD分析(昇温脱離法、Temperature Programmed Desorption)を採用し、COパルス法により化学吸着量を測定して算出するものとする。また、触媒活性成分の個々の粒子径については、触媒表層部を削り取り、透過型電子顕微鏡を用いて10〜100万倍の倍率で観察して確認することもできる。   From the viewpoint of efficiently bringing wet pollutants into contact with pollutants in the wastewater and oxygen in the air to promote the wet oxidation reaction, it is recommended that the catalytically active components be highly dispersed in the form of fine particles on the catalyst. Is done. From this viewpoint, the average particle diameter of the catalytically active component contained in the catalyst is preferably 0.5 nm or more, more preferably 0.7 nm or more, and further preferably 1 nm or more. Moreover, the average particle diameter of the catalytically active component contained in the catalyst is preferably 20 nm or less, more preferably 18 nm or less, and further preferably 17 nm or less. When the particle diameter of the catalytically active component is 0.5 nm or more, aggregation of the catalytically active component is suppressed and durability is prevented from being lowered. Moreover, if the particle diameter of a catalytically active component is 20 nm or less, sufficient processing performance can be ensured. As a method for measuring the average particle size of the catalytically active components contained in the catalyst, TPD analysis (temperature programmed desorption method) is employed, and the amount of chemical adsorption is measured and calculated by the CO pulse method. And Further, the individual particle diameter of the catalytically active component can be confirmed by scraping the catalyst surface layer portion and observing it at a magnification of 10 to 1,000,000 times using a transmission electron microscope.

本発明に係る排水処理用触媒に含まれる各成分の含有量について特に制限はないが、好ましい含有量の一例として、(A)成分の含有量が5〜99.9質量%であり、(B)成分の含有量が0.01〜5質量%であり、(C)成分の含有量が0〜90質量%である。この際、(A)成分と(C)成分との合計は95〜99.9質量%である。ここで、(A)成分および(C)成分の含有量については、酸化物の質量に換算した値であり、(B)成分の含有量については、金属単体に換算した値である。   Although there is no restriction | limiting in particular about content of each component contained in the catalyst for wastewater treatment which concerns on this invention, Content of (A) component is 5-99.9 mass% as an example of preferable content, (B ) Component content is 0.01 to 5% by mass, and component (C) content is 0 to 90% by mass. Under the present circumstances, the sum total of (A) component and (C) component is 95-99.9 mass%. Here, the content of the component (A) and the component (C) is a value converted into the mass of the oxide, and the content of the component (B) is a value converted into a single metal.

本発明に係る排水処理用触媒は、当該触媒についての粉末X線回折法の2θ=24°〜33°の間に存在する最大ピークの高さをXとし、純粋なアナターゼ型二酸化チタン20質量%と純粋なルチル型二酸化チタン80質量%とが粉砕混合されてなる基準試料の2θ=24°〜27°の間に存在するアナターゼ結晶を示すピークの高さをYとしたときに、X/Yの比の値が0.50〜1.70の範囲に存在する点に特徴を有するものである。   In the wastewater treatment catalyst according to the present invention, the height of the maximum peak existing between 2θ = 24 ° and 33 ° in the powder X-ray diffraction method for the catalyst is X, and 20% by mass of pure anatase titanium dioxide And X / Y, where Y is the height of a peak showing anatase crystals existing between 2θ = 24 ° and 27 ° of a reference sample obtained by grinding and mixing 80% by mass of pure rutile titanium dioxide The ratio is in the range of 0.50 to 1.70.

ここで、本発明に係る排水処理用触媒の粉末X線回折法による測定に用いられる「基準試料」とは、純粋なアナターゼ型二酸化チタン(関東化学株式会社製、試薬鹿1級)20質量%と純粋なルチル型二酸化チタン(関東化学株式会社製、試薬特級)80質量%とからなる混合物であり、具体的には、例えば、関東化学株式会社製アナターゼ型二酸化チタン(試薬鹿1級)0.80gと関東化学株式会社製ルチル型二酸化チタン(試薬特級)3.20gとをメノウ乳鉢で粉砕混合して得られる。そして、本発明に係る排水処理用触媒の2θ=24°〜33°の間に存在する最大ピークの高さ(X)、および、基準試料の2θ=24°〜27°の間に存在するアナターゼ結晶を示すピークの高さ(Y)はともに、例えば、下記の条件による粉末X線回折法により測定することができる。後述する実施例におけるXおよびYの測定も下記の条件による粉末X線回折法を用いて行った。   Here, the “reference sample” used for measurement by the powder X-ray diffraction method of the wastewater treatment catalyst according to the present invention is 20% by mass of pure anatase-type titanium dioxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent deer grade 1). And pure rutile-type titanium dioxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent special grade) 80% by mass. Specifically, for example, anatase-type titanium dioxide (reagent deer grade 1) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. 0 .80 g and 3.20 g of rutile titanium dioxide (reagent special grade) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. are ground and mixed in an agate mortar. And the height (X) of the maximum peak existing between 2θ = 24 ° to 33 ° of the wastewater treatment catalyst according to the present invention, and the anatase existing between 2θ = 24 ° to 27 ° of the reference sample Both the height (Y) of the peak indicating the crystal can be measured, for example, by a powder X-ray diffraction method under the following conditions. Measurement of X and Y in Examples described later was also performed using a powder X-ray diffraction method under the following conditions.

機種 PHILIPS X‘Pert Pro
X線源 CuKα/45kV/40mA
検出器 高速半導体検出器
受光側フィルタ Niフィルタ
モノクロメータ 湾曲結晶モノクロメータ
発散スリット 1°
散乱スリット 1°
受光スリット 0.5mm
ステップ 0.017°
計測時間 5秒/ステップ。
Model PHILIPS X'Pert Pro
X-ray source CuKα / 45kV / 40mA
Detector High-speed semiconductor detector Light-receiving side filter Ni filter Monochromator Curved crystal monochromator Divergence slit 1 °
Scattering slit 1 °
Light receiving slit 0.5mm
Step 0.017 °
Measurement time 5 seconds / step.

上述したように、本発明に係る排水処理用触媒では、X/Yの比の値が0.50〜1.70の範囲に存在することが必須であり、X/Yの値は、好ましくは0.60〜1.50であり、さらに好ましくは0.70〜1.20であり、特に好ましくは0.70〜0.80である。   As described above, in the wastewater treatment catalyst according to the present invention, it is essential that the value of the ratio of X / Y is in the range of 0.50 to 1.70, and the value of X / Y is preferably It is 0.60 to 1.50, more preferably 0.70 to 1.20, and particularly preferably 0.70 to 0.80.

従来、TiO−ZrO系(TZ系)などの触媒剤を用いた排水処理用触媒については、触媒や触媒基材のBET比表面積の値が、触媒の機械的強度や耐久性を評価するための指標の一つとして知られていた。例えば、触媒(触媒基材)のBET比表面積が40m/g程度であると、機械的強度および耐久性に優れる排水処理用触媒が得られるとされていた。しかしながら、本発明者らの検討によれば、触媒(触媒基材)がこのようなBET比表面積を有していても、十分な機械的強度および耐久性が達成できない場合があることが判明した。そして、その原因についてより詳細に検討を行ったところ、触媒(特に、触媒基材)の内部に比表面積の偏りが存在し、例えば100m/g以上のBET比表面積を示す部位と、30m/g以下のBET比表面積を示す部位とが混在しているような場合には、十分な機械的強度および耐久性が達成できていないことを見出した。一方、このような場合であっても、触媒(触媒基材)全体として評価すれば、BET比表面積の値は従来好ましいとされていた範囲の値(例えば、40m/g程度)となることから、BET比表面積を指標として触媒の性能を正確に予測することはできなかったというわけである。 Conventionally, for a wastewater treatment catalyst using a catalyst agent such as a TiO 2 —ZrO 2 system (TZ system), the value of the BET specific surface area of the catalyst and the catalyst base material evaluates the mechanical strength and durability of the catalyst. Was known as one of the indicators for. For example, when the catalyst (catalyst base material) has a BET specific surface area of about 40 m 2 / g, a wastewater treatment catalyst having excellent mechanical strength and durability has been obtained. However, according to the study by the present inventors, it has been found that even if the catalyst (catalyst substrate) has such a BET specific surface area, sufficient mechanical strength and durability may not be achieved. . Then, it was studied in detail the causes, and the site catalysts (in particular, catalyst base) showing the inside there is a bias in the specific surface area, for example 100 m 2 / g or more BET specific surface area of, 30 m 2 It has been found that sufficient mechanical strength and durability cannot be achieved in the case where a portion having a BET specific surface area of not more than / g is mixed. On the other hand, even in such a case, if the catalyst (catalyst base material) as a whole is evaluated, the value of the BET specific surface area becomes a value in a range that has been considered to be preferable in the past (eg, about 40 m 2 / g). Thus, the performance of the catalyst could not be accurately predicted using the BET specific surface area as an index.

本発明者らがさらに検討を進めた結果、比表面積の大きい部位と小さい部位とが混在する場合に、触媒の十分な機械的強度および耐久性が達成できないのは、比表面積の大きい部位の結晶化が不十分であることが原因となっていることが判明した。この知見に基づき、上述したような基準試料におけるアナターゼ結晶を示すピークの高さ(Y)に対して、ある程度の割合の最大ピーク高さを2θ=24°〜33°の間に有するような触媒とすることで、機械的強度および耐久性の低下をもたらす比表面積の大きい部位(結晶化が十分でない部位)の混入が抑制された触媒を得ることができることを見出し、かような触媒の機械的強度および耐久性が十分に優れたものであることを確認して、本発明を完成させるに至ったのである。   As a result of further investigation by the present inventors, when a portion having a large specific surface area and a portion having a small specific surface area coexist, sufficient mechanical strength and durability of the catalyst cannot be achieved. It was found that this was caused by insufficient conversion. Based on this finding, a catalyst having a certain maximum peak height between 2θ = 24 ° and 33 ° with respect to the peak height (Y) showing the anatase crystal in the reference sample as described above. It is found that a catalyst in which mixing of a portion having a large specific surface area (a portion where crystallization is insufficient) that causes a decrease in mechanical strength and durability can be obtained can be obtained. After confirming that the strength and durability were sufficiently excellent, the present invention was completed.

触媒のサイズについては特に限定されないが、例えば触媒が粒状の場合(以下、「粒状触媒」とも称する)、平均粒子径は1mm以上であることが好ましく、より好ましくは2mm以上である。平均粒子径が1mm以上であれば、粒状触媒を反応塔に充填した際の圧力損失の増加が防止され、触媒層が排水に含まれる懸濁物によって閉塞される虞が低減される。また、粒状触媒の平均粒子径は10mm以下であることが好ましく、より好ましくは7mm以下である。平均粒子径が10mm以下であれば、粒状触媒について充分な幾何学的表面積を確保することができ、被処理水との接触効率の低下やこれに伴う処理能力の低下の虞が低減される。   The size of the catalyst is not particularly limited. For example, when the catalyst is granular (hereinafter, also referred to as “granular catalyst”), the average particle diameter is preferably 1 mm or more, and more preferably 2 mm or more. When the average particle diameter is 1 mm or more, an increase in pressure loss when the granular catalyst is packed in the reaction tower is prevented, and the possibility that the catalyst layer is clogged by the suspension contained in the waste water is reduced. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a granular catalyst is 10 mm or less, More preferably, it is 7 mm or less. If the average particle diameter is 10 mm or less, a sufficient geometric surface area can be secured for the granular catalyst, and the possibility of a decrease in contact efficiency with the water to be treated and a reduction in treatment capacity associated therewith is reduced.

また、例えば触媒をペレット状とした場合(以下、「ペレット状触媒」とも称する)、平均径は1mm以上であることが好ましく、より好ましくは2mm以上であり、好ましくは10mm以下であり、より好ましくは6mm以下である。また、上記ペレット状触媒の長手方向の長さは2mm以上であることが好ましく、より好ましくは3mm以上であり、好ましくは15mm以下であり、より好ましくは10mm以下である。ペレット状触媒の平均径が1mm以上、または長手方向の長さが2mm以上であれば、ペレット状触媒を反応塔に充填した際の圧力損失の増加が防止され、触媒層が排水に含まれる懸濁物によって閉塞される虞が低減される。また、ペレット状触媒の平均径が10mm以下、または長手方向の長さが15mm以下であれば、ペレット状触媒について充分な幾何学的表面積を確保することができ、被処理水との接触効率の低下やこれに伴う処理能力の低下の虞が低減される。   Further, for example, when the catalyst is in a pellet form (hereinafter also referred to as “pellet catalyst”), the average diameter is preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more, and preferably 10 mm or less, more preferably. Is 6 mm or less. The length of the pellet-like catalyst in the longitudinal direction is preferably 2 mm or more, more preferably 3 mm or more, preferably 15 mm or less, more preferably 10 mm or less. If the average diameter of the pellet-shaped catalyst is 1 mm or more, or the length in the longitudinal direction is 2 mm or more, an increase in pressure loss when the pellet-shaped catalyst is packed in the reaction tower is prevented, and the catalyst layer is contained in the waste water. The risk of being clogged with turbidity is reduced. Further, if the average diameter of the pellet-shaped catalyst is 10 mm or less or the length in the longitudinal direction is 15 mm or less, a sufficient geometric surface area can be secured for the pellet-shaped catalyst, and the contact efficiency with the water to be treated can be improved. The possibility of a decrease and a decrease in processing capacity accompanying this is reduced.

さらに、触媒をハニカム状とした場合(以下、「ハニカム状触媒」とも称する)、貫通孔の相当直径は1.5mm以上であることが好ましく、より好ましくは2.5mm以上であり、好ましくは10mm以下であり、より好ましくは6mm以下である。また、隣接する貫通孔間の肉厚は0.1mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.5mm以上であり、好ましくは3mm以下であり、より好ましくは2.5mm以下である。さらに、触媒表面の開孔率は全表面積に対して50%以上であ ることが好ましく、より好ましくは55%以上であり、好ましくは90%以下であり、より好ましくは85%以下である。ハニカム状触媒の相当直径が1.5mm以上であれば、反応塔に充填した際の圧力損失の増加の虞が低減される。また、ハニカム状触媒の相当直径が10mm以下であれば、被処理液との接触率を十分に確保することができ、触媒活性を十分に維持することができる。また、ハニカム状触媒の貫通孔間の肉厚が0.1mm以上であれば、触媒の機械的強度を確保することができる。一方、ハニカム状触媒の貫通孔間の肉厚が3mm以下であれば、触媒原料の使用量の増加に伴うコストの増加が防止されうる。   Further, when the catalyst is in a honeycomb shape (hereinafter also referred to as “honeycomb catalyst”), the equivalent diameter of the through hole is preferably 1.5 mm or more, more preferably 2.5 mm or more, preferably 10 mm. Or less, more preferably 6 mm or less. Moreover, it is preferable that the wall thickness between adjacent through-holes is 0.1 mm or more, More preferably, it is 0.5 mm or more, Preferably it is 3 mm or less, More preferably, it is 2.5 mm or less. Furthermore, the porosity of the catalyst surface is preferably 50% or more with respect to the total surface area, more preferably 55% or more, preferably 90% or less, and more preferably 85% or less. If the equivalent diameter of the honeycomb catalyst is 1.5 mm or more, the risk of an increase in pressure loss when the reaction tower is packed is reduced. In addition, when the equivalent diameter of the honeycomb catalyst is 10 mm or less, the contact ratio with the liquid to be treated can be sufficiently ensured, and the catalyst activity can be sufficiently maintained. Further, if the thickness between the through holes of the honeycomb-shaped catalyst is 0.1 mm or more, the mechanical strength of the catalyst can be ensured. On the other hand, if the thickness between the through holes of the honeycomb-shaped catalyst is 3 mm or less, an increase in cost associated with an increase in the amount of catalyst raw material used can be prevented.

ハニカム状触媒の場合は、いわゆるモノリス担体同様であり、押出し成型法やシート状素子を巻き込める方法などにより製造される。そのガス通過口(セル形状)の形は、6角形、4角形、3角形またはコルゲート形のいずれであってもよい。セル密度(セル数/単位断面積)は、当業者であれば適当なものを適宜選択しうる。   In the case of a honeycomb-shaped catalyst, it is the same as a so-called monolithic carrier, and is manufactured by an extrusion molding method or a method of winding a sheet-like element. The shape of the gas passage port (cell shape) may be hexagonal, quadrangular, triangular or corrugated. The cell density (number of cells / unit cross-sectional area) can be appropriately selected by those skilled in the art.

なお、上記した触媒を反応塔に充填して懸濁物を含む排水を湿式酸化処理する場合、排水中の固形物や懸濁物の沈殿等によって触媒層が閉塞することがあることから、上記した触媒の中でも特にハニカム状触媒を用いることが推奨される。   In addition, when the above-mentioned catalyst is filled in the reaction tower and the waste water containing the suspension is subjected to wet oxidation treatment, the catalyst layer may be clogged due to precipitation of solid matter or suspension in the waste water. Among these catalysts, it is recommended to use a honeycomb catalyst.

本発明に係る排水処理用触媒の製造方法については、特に限定されず、従来公知の方法により製造することができる。触媒基材に触媒活性成分を担持する方法としては、例えば混練法、含浸法、吸着法、スプレー法、イオン交換法等が挙げられる。   The method for producing the wastewater treatment catalyst according to the present invention is not particularly limited, and can be produced by a conventionally known method. Examples of the method for supporting the catalytically active component on the catalyst base include a kneading method, an impregnation method, an adsorption method, a spray method, and an ion exchange method.

ここで、排水処理用触媒が上述したX/Yの値を有するように制御する手法の一例として、触媒基材を得る際の焼成工程を2段階以上行い、後の焼成工程における焼成温度をより高いものとする方法が挙げられる。   Here, as an example of a method for controlling the wastewater treatment catalyst so as to have the above-described X / Y value, the firing process for obtaining the catalyst base is performed in two or more stages, and the firing temperature in the subsequent firing process is further increased. The method of making it high is mentioned.

すなわち、本発明により提供される排水処理用触媒の製造方法は、例えば、触媒の前駆体(通常は、ゲル状または粉末状である)を調製する工程と、前記前駆体を焼成する工程とを有し、前記焼成が、第1焼成工程と、前記第1焼成工程よりも高い焼成温度で行われる第2焼成工程とを含む方法である。前駆体を焼成する工程により、触媒基材が得られる。このように、1段階目の焼成工程において低めの温度で加熱処理を施して、前駆体の結晶化をある程度進めた後に、2段階目の焼成工程において仕上げの焼成を行うことにより、触媒の前駆体が均一に結晶化され、所望の触媒基材を得ることができる。   That is, the method for producing a wastewater treatment catalyst provided by the present invention includes, for example, a step of preparing a catalyst precursor (usually in the form of a gel or powder) and a step of firing the precursor. And the firing includes a first firing step and a second firing step performed at a firing temperature higher than that of the first firing step. A catalyst base material is obtained by the step of firing the precursor. In this way, the catalyst precursor is obtained by performing heat treatment at a lower temperature in the first-stage firing step and proceeding with the final firing in the second-stage firing step after the precursor has been crystallized to some extent. The body is crystallized uniformly, and a desired catalyst substrate can be obtained.

この際、焼成工程における焼成温度の具体的な値について特に制限はなく、第1焼成工程における焼成温度(第1焼成温度)よりも第2焼成工程における焼成温度(第2焼成温度)の方が高ければよいが、一例として、焼成工程が2段階で行われる場合、第1焼成温度は、好ましくは300〜700℃であり、より好ましくは400〜600℃である。また、第2焼成温度は、好ましくは500〜800℃であり、より好ましくは550〜750℃である。また、この場合、第1焼成工程における焼成時間(室温から第1焼成温度までの昇温時間と第1焼成温度での焼成時間との合計)は、好ましくは3〜20時間であり、より好ましくは5〜15時間である。また、第2焼成工程における焼成時間(第1焼成温度から第2焼成温度までの昇温時間と第2焼成温度での焼成時間との合計)は、好ましくは3〜20時間であり、より好ましくは5〜15時間である。   At this time, the specific value of the firing temperature in the firing step is not particularly limited, and the firing temperature in the second firing step (second firing temperature) is more than the firing temperature in the first firing step (first firing temperature). As an example, when the firing process is performed in two stages, the first firing temperature is preferably 300 to 700 ° C, more preferably 400 to 600 ° C. The second baking temperature is preferably 500 to 800 ° C, more preferably 550 to 750 ° C. In this case, the firing time in the first firing step (the total of the temperature raising time from room temperature to the first firing temperature and the firing time at the first firing temperature) is preferably 3 to 20 hours, more preferably Is 5 to 15 hours. The firing time in the second firing step (the total of the temperature raising time from the first firing temperature to the second firing temperature and the firing time at the second firing temperature) is preferably 3 to 20 hours, more preferably Is 5 to 15 hours.

従来の技術では、触媒の前駆体を焼成して触媒基材を得る際に、目的の焼成温度まで一定速度で昇温し、目的の温度で一定時間保持するという1段階の焼成を行っていた。本発明者らの検討によれば、この手法では、焼成を1段階で行う限り、昇温速度をどのように制御しても、上述したX/Yの値を有する排水処理用触媒が得られないことが判明している。より詳細には、昇温速度を速くすると、触媒基材の結晶化を進行させることができるが、比表面積を十分に確保することができない。一方、昇温速度を遅くすると、所望の比表面積を確保することはできても、焼成炉内の温度分布などの影響から、結晶化が不十分な部位が生じてしまうことが判明したのである。   In the conventional technique, when a catalyst precursor is calcined to obtain a catalyst base material, one-step calcining is performed in which the temperature is raised at a constant rate to the target calcining temperature and held at the target temperature for a certain time. . According to the study by the present inventors, in this method, as long as firing is performed in one stage, the above-described wastewater treatment catalyst having the value of X / Y can be obtained no matter how the rate of temperature rise is controlled. It turns out not. More specifically, when the heating rate is increased, crystallization of the catalyst base can be advanced, but a specific surface area cannot be sufficiently ensured. On the other hand, when the rate of temperature increase was slowed, it was found that even though the desired specific surface area could be secured, a site with insufficient crystallization would occur due to the influence of temperature distribution in the firing furnace. .

一方、上述したような2段階以上の焼成工程を採用して触媒の前駆体の焼成を行い、得られた焼成物を触媒基材として、これに触媒活性成分を担持させることによって排水処理用触媒を製造することで、所望の比表面積を確保しつつ、触媒基材の結晶化も均一に進行させることができることが見出されたのである。   On the other hand, a catalyst for wastewater treatment is obtained by adopting the above-described two or more steps of firing, firing the catalyst precursor, and using the obtained fired product as a catalyst base to carry a catalytically active component thereon. Thus, it was found that the crystallization of the catalyst substrate can be progressed uniformly while ensuring a desired specific surface area.

なお、触媒基材に触媒活性成分を担持させて排水処理用触媒を得るための具体的な手法については、従来公知の各種条件を適宜採用することにより、排水処理用触媒を製造することが可能である。   In addition, about the concrete method for making a catalyst base material carry | support a catalyst active component and obtaining a catalyst for wastewater treatment, it is possible to manufacture a wastewater treatment catalyst by adopting various conventionally known conditions as appropriate. It is.

以下、本発明に係る排水処理用触媒を使用して排水を処理する実施形態について、排水を湿式酸化処理によって処理する場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, an embodiment in which wastewater is treated using the wastewater treatment catalyst according to the present invention will be described by way of an example in which wastewater is treated by wet oxidation treatment.

本発明に係る排水処理用触媒を用い、湿式酸化処理で処理される排水の種類については、有機化合物、窒素化合物、および硫黄化合物のいずれか1種以上を含有する排水であれば効果的に処理できるが、これらに限定されない。このような排水としては、化学プラント、電子部品製造設備、食品加工設備、金属加工設備、金属メッキ設備、印刷製版設備、写真設備等の各種産業プラントから排出される排水や、火力発電や原子力発電などの発電設備などから排出される排水、具体的にはEOG製造設備、メタノール、エタノール、高級アルコールなどのアルコール製造設備から排出される排水、特にアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルなどの脂肪族カルボン酸やそのエステル、あるいはテレフタル酸、テレフタル酸エステルなどの芳香族カルボン酸もしくは芳香族カルボン酸エステルの製造プロセスから排出される有機物含有排水などが例示される。またアミンやイミン、アンモニア、ヒドラジン等の窒素化合物を含有している排水でもよい。また、紙・パルプ、繊維、鉄鋼、エチ レン・BTX、石炭ガス化、食肉、薬品等の多岐にわたる産業分野の工場より排出される硫黄化合物を含有する排水でもよい。ここでいう硫黄化合物としては、 硫化水素、硫化ソーダ、硫化カリ、水硫化ソーダ、チオ硫酸塩、亜硫酸塩等の無機硫黄化合物やメルカプタン類、スルホン酸類等の有機硫黄化合物が例示される。また例えば下水やし尿などの生活排水であってもよい。あるいはジオキサン、ダイオキシン類やフロン類、フタル酸ジエチルヘキシル、ノニルフェノールなどの有機ハロゲン化合物や環境ホルモン化合物等の有害物質を含有している排水でもよい。   About the kind of the wastewater treated by the wet oxidation treatment using the wastewater treatment catalyst according to the present invention, the wastewater containing any one or more of an organic compound, a nitrogen compound, and a sulfur compound can be effectively treated. Although it can, it is not limited to these. Such wastewater includes wastewater discharged from various industrial plants such as chemical plants, electronic component manufacturing equipment, food processing equipment, metal processing equipment, metal plating equipment, printing plate making equipment, photographic equipment, thermal power generation and nuclear power generation. Wastewater discharged from power generation facilities such as EOG, specifically wastewater discharged from EOG manufacturing facilities, alcohol manufacturing facilities such as methanol, ethanol, and higher alcohols, especially acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester Examples include aliphatic carboxylic acids such as aliphatic carboxylic acids and their esters, or aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid and terephthalic acid esters, or organic matter-containing wastewater discharged from the production process of aromatic carboxylic acid esters. Also, waste water containing nitrogen compounds such as amine, imine, ammonia, hydrazine may be used. It may also be wastewater containing sulfur compounds discharged from factories in various industrial fields such as paper / pulp, fiber, steel, ethylene / BTX, coal gasification, meat and chemicals. Examples of the sulfur compound herein include inorganic sulfur compounds such as hydrogen sulfide, sodium sulfide, potassium sulfide, sodium hydrosulfide, thiosulfate and sulfite, and organic sulfur compounds such as mercaptans and sulfonic acids. Further, for example, domestic wastewater such as sewage and human waste may be used. Alternatively, it may be wastewater containing organic halogen compounds such as dioxane, dioxins and chlorofluorocarbons, diethylhexyl phthalate, and nonylphenol, and harmful substances such as environmental hormone compounds.

なお、本発明における「排水」は、上記したような産業プラントから排出される、いわゆる工業排水に限定されるものではなく、要するに有機化合物、窒素化合物、および硫黄化合物のいずれか1種以上が含まれている液体であれば全て包含され、そのような液体の供給源(発生源)は特に限定されない。   The “waste water” in the present invention is not limited to so-called industrial waste water discharged from the industrial plant as described above, and in short, includes any one or more of organic compounds, nitrogen compounds, and sulfur compounds. Any liquid is included, and the source (source) of such liquid is not particularly limited.

また、本発明に係る排水処理用触媒は、排水の湿式酸化処理に好適に用いられるが、特に排水を加熱し、かつ該排水が液相を保持する圧力下で触媒湿式酸化処理する際に用いることが推奨される。   Further, the wastewater treatment catalyst according to the present invention is suitably used for wet oxidation treatment of wastewater, and in particular, used for catalytic wet oxidation treatment under pressure that heats wastewater and maintains the liquid phase of the wastewater. It is recommended.

以下、図1に示す処理装置を用いて排水を処理する方法について説明する。図1は、酸化処理工程の一つとして湿式酸化処理を採用した場合の排水の処理装置の一実施態様を示す概略図であるが、本発明で用いられる装置をこれに限定する趣旨ではない。   Hereinafter, a method for treating waste water using the treatment apparatus shown in FIG. 1 will be described. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a wastewater treatment apparatus when wet oxidation is employed as one of the oxidation treatment steps, but the apparatus used in the present invention is not limited to this.

排水供給源から供給される排水は、排水供給ライン6を通して排水供給ポンプ5に供給され、さらに加熱器3に送られる。この際の空間速度は特に限定されず、触媒の処理能力によって適宜決定すればよい。   The wastewater supplied from the wastewater supply source is supplied to the wastewater supply pump 5 through the wastewater supply line 6 and further sent to the heater 3. The space velocity at this time is not particularly limited, and may be appropriately determined depending on the treatment capacity of the catalyst.

本発明に係る排水処理用触媒を用いた場合、湿式酸化処理は酸素含有ガスの存在下または不存在下のいずれの条件でも行うことができるが、排水中の酸素濃度を高めると排水中に含まれる被酸化物の酸化・分解効率を向上させることができるので、排水に酸素含有ガスを混入させることが好ましい。   When the wastewater treatment catalyst according to the present invention is used, the wet oxidation treatment can be performed in the presence or absence of an oxygen-containing gas, but is included in the wastewater when the oxygen concentration in the wastewater is increased. Therefore, it is preferable to mix an oxygen-containing gas into the waste water because the oxidation / decomposition efficiency of the oxide to be oxidized can be improved.

酸素含有ガスの存在下に湿式酸化処理を行う場合には、例えば酸素含有ガスを酸素含有ガス供給ライン8から導入し、コンプレッサー7で昇圧した後、排水が加熱器3に供給される前に排水に混入することが好ましい。本発明において「酸素含有ガス」とは、分子状酸素および/またはオゾンを含有するガスであり、そのようなガスであれば純酸素、酸素富化ガス、空気、過酸化水素水、他のプラントで生じた酸素含有ガス等でもよく、酸素含有ガスの種類は特に限定されないが、経済的観点からこれらの中でも空気を用いることが推奨される。   When the wet oxidation treatment is performed in the presence of the oxygen-containing gas, for example, the oxygen-containing gas is introduced from the oxygen-containing gas supply line 8, the pressure is increased by the compressor 7, and the wastewater is discharged before being supplied to the heater 3. It is preferable to mix in. In the present invention, the “oxygen-containing gas” is a gas containing molecular oxygen and / or ozone, and if it is such a gas, pure oxygen, oxygen-enriched gas, air, hydrogen peroxide water, other plants The oxygen-containing gas produced in step 1 may be used, and the type of the oxygen-containing gas is not particularly limited, but it is recommended to use air among these from an economic viewpoint.

酸素含有ガスを排水へ供給する場合の供給量は特に限定されず、排水中の被酸化物を酸化・分解処理する能力を高めるのに有効な量を供給すればよい。酸素含有ガスの供給量は、例えば酸素含有ガス流量調節弁9を酸素含有ガス供給ライン8上に設けることによって排水への供給量を適宜調節することができる。好ましい酸素含有ガスの供給量は、排水中の被酸化物の理論酸素要求量の0.5倍以上、より好ましくは0.7倍以上であり、好ましくは5.0倍以下、より好ましくは 3.0倍以下とすることが推奨される。   The supply amount in the case of supplying the oxygen-containing gas to the wastewater is not particularly limited, and an amount effective for enhancing the ability to oxidize and decompose the oxide in the wastewater may be supplied. The supply amount of the oxygen-containing gas can be appropriately adjusted, for example, by providing the oxygen-containing gas flow rate adjusting valve 9 on the oxygen-containing gas supply line 8. A preferable supply amount of the oxygen-containing gas is 0.5 times or more, more preferably 0.7 times or more, preferably 5.0 times or less, more preferably 3 times or more the theoretical oxygen demand of the oxide in the waste water. It is recommended to make it 0 times or less.

なお、本発明において「理論酸素要求量」とは、排水中の有機化合物や窒素化合物などの被酸化物を窒素、二酸化炭素、水、灰分にまで酸化および/または分解するのに必要な酸素量のことであり、本発明では化学的酸素要求量(COD(Cr)))によって理論酸素要求量を示す。   In the present invention, “theoretical oxygen demand” means the amount of oxygen necessary for oxidizing and / or decomposing oxides such as organic compounds and nitrogen compounds in waste water to nitrogen, carbon dioxide, water, and ash. In the present invention, the theoretical oxygen demand is indicated by the chemical oxygen demand (COD (Cr))).

加熱器3に送られた排水は予備加熱された後、電気ヒーター2を備えた反応塔1に供給される。排水を高温にしすぎると反応塔内で排水がガス状態となるため、触媒表面に有機物などが付着し、触媒の活性が劣化することがある。従って高温下でも排水が液相を保持できるように反応塔内に圧力を加えることが推奨される。また他の条件にも影響されるが、反応塔内で排水の温度が370℃を超えた場合、排水の液相状態を保持するために高い圧力を加えなければならず、このような場合、設備が大型化することがあり、またランニングコストが上昇することがあるので、反応塔内での排水の温度はより好ましくは270℃以下、さらに好ましくは230℃以下、よりさらに好ましくは170℃以下である。一方、排水の温度が80℃未満では排水中の被酸化物の酸化・分解処理を効率的に 行うことが困難になることがあるので、反応塔内での排水の温度は好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは110℃以上である。   The waste water sent to the heater 3 is preheated and then supplied to the reaction tower 1 equipped with the electric heater 2. If the temperature of the wastewater is too high, the wastewater will be in a gas state in the reaction tower, so that organic substances may adhere to the catalyst surface and the activity of the catalyst may deteriorate. Therefore, it is recommended to apply pressure in the reaction tower so that the wastewater can maintain a liquid phase even at high temperatures. Although it is influenced by other conditions, when the temperature of the waste water exceeds 370 ° C. in the reaction tower, a high pressure must be applied to maintain the liquid phase state of the waste water. Since the equipment may increase in size and the running cost may increase, the temperature of the waste water in the reaction tower is more preferably 270 ° C. or less, further preferably 230 ° C. or less, and still more preferably 170 ° C. or less. It is. On the other hand, if the temperature of the wastewater is less than 80 ° C, it may be difficult to efficiently oxidize and decompose the oxide in the wastewater, so the temperature of the wastewater in the reaction tower is preferably 80 ° C or higher. More preferably, it is 100 degreeC or more, More preferably, it is 110 degreeC or more.

なお、排水を加熱する時期は特に限定されず、上述した通り予め加熱した排水を反応塔内に供給してもよいし、あるいは、排水を反応塔内に供給した後に加熱してもよい。また排水の加熱方法についても特に限定されず、加熱器、熱交換器を用いてもよく、また反応塔内にヒーターを設置して排水を加熱してもよい。さらに蒸気などの熱源を排水に供給してもよい。   In addition, the timing which heats waste_water | drain is not specifically limited, As above-mentioned, wastewater heated previously may be supplied in a reaction tower, or you may heat, after supplying waste_water | drain in a reaction tower. Also, the heating method of the waste water is not particularly limited, and a heater or a heat exchanger may be used, or the waste water may be heated by installing a heater in the reaction tower. Further, a heat source such as steam may be supplied to the waste water.

また、湿式酸化処理装置の排ガス出口側に圧力調整弁を設け、反応塔内で排水が液相を保持できるように処理温度に応じて圧力を適宜調節することが好ましい。例えば、処理温度が80℃以上、95℃未満の場合には、大気圧下においても排水は液相状態であり、経済性の観点から大気圧下でもよいが、処理効率を向上させるためには加圧することが好ましい。また処理温度が95℃以上の場合、大気圧下では排水が気化することが多いため、処理温度が95℃以上、170℃未満の場合、0.2〜1MPa(Gauge)程度の圧力、処理温度が170℃以上、230℃未満の場合、1〜5MPa(Gauge)程度の圧力、また処理温度が230℃以上の場合、5MPa(Gauge)超の圧力を加え、排水が液相を保持できる様に圧力を制御することが好ましい。   Moreover, it is preferable to provide a pressure regulating valve on the exhaust gas outlet side of the wet oxidation treatment apparatus, and adjust the pressure appropriately according to the treatment temperature so that the wastewater can maintain the liquid phase in the reaction tower. For example, when the treatment temperature is 80 ° C. or more and less than 95 ° C., the waste water is in a liquid phase even under atmospheric pressure, and may be under atmospheric pressure from the viewpoint of economy, but in order to improve the treatment efficiency It is preferable to apply pressure. Further, when the treatment temperature is 95 ° C. or higher, the waste water is often vaporized under atmospheric pressure. When the treatment temperature is 95 ° C. or higher and lower than 170 ° C., the pressure and the processing temperature are about 0.2 to 1 MPa (Gauge). When the pressure is 170 ° C. or higher and lower than 230 ° C., a pressure of about 1 to 5 MPa (Gauge) is applied, and when the processing temperature is 230 ° C. or higher, a pressure of 5 MPa (Gauge) or higher is applied so that the drainage can maintain the liquid phase. It is preferable to control the pressure.

なお、本発明で用いられる湿式酸化処理において、反応塔の数、種類、形状等は特に限定されず、通常の湿式酸化処理に用いられる反応塔を単数で、または複数組合せて用いることができ、例えば単管式の反応塔や多管式の反応塔などを用いることができる。また複数の反応塔を設置する場合、目的に応じて反応塔を直列または並列にするなど任意の配置とすることができる。   In the wet oxidation treatment used in the present invention, the number, type, shape, etc. of the reaction tower are not particularly limited, and a single reaction tower or a combination of a plurality of reaction towers used in a normal wet oxidation treatment can be used. For example, a single-tube reaction tower or a multi-tube reaction tower can be used. Moreover, when installing several reaction towers, it can be set as arbitrary arrangements, such as making a reaction tower in series or parallel according to the objective.

排水の反応塔への供給方法としては、気液上向並流、気液下向並流、気液向流など種々の形態を用いることができ、また複数の反応塔を設置する場合はこれらの供給方法を2以上組合せてもよい。   Various methods such as gas-liquid upward co-current, gas-liquid downward co-current, and gas-liquid counter-current can be used as a method for supplying wastewater to the reaction tower. Two or more supply methods may be combined.

反応塔内での湿式酸化処理に上述した触媒を用いると、排水中に含まれる有機化合物、窒素化合物、および硫黄化合物のいずれか1種以上等の被酸化物の酸化・分解処理効率が向上するとともに、長期間優れた触媒活性、触媒耐久性を維持し、しかも排水は高レベルに浄化された処理水として得ることができる。   When the above-described catalyst is used for the wet oxidation treatment in the reaction tower, the oxidation / decomposition treatment efficiency of the oxide such as one or more of organic compounds, nitrogen compounds, and sulfur compounds contained in the wastewater is improved. At the same time, excellent catalytic activity and catalyst durability can be maintained for a long time, and wastewater can be obtained as treated water purified to a high level.

反応塔内に充填する触媒の充填量は特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。通常は、触媒層あたりの空間速度で0.1hr−1〜10hr−1、より好ましくは0.2hr−1〜5hr−1、さらに好ましくは0.3hr−1〜3hr−1となるように触媒の充填量を調整することが推奨される。空間速度が0.1hr−1以上であれば、触媒の処理量を確保することができ、設備の大型化を回避することができる。また、空間速度が10hr−1以下であれば、反応塔内での排水の酸化・分解処理を十分に行うことができる。 The amount of the catalyst packed in the reaction tower is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose. Typically, the catalyst to 0.1hr -1 ~10hr -1 at a space velocity per catalyst layer, more preferably a 0.2hr -1 ~5hr -1, more preferably 0.3hr -1 ~3hr -1 It is recommended to adjust the filling amount. If the space velocity is 0.1 hr −1 or more, it is possible to ensure the amount of the catalyst to be treated and avoid an increase in the size of the equipment. Further, if the space velocity is 10 hr −1 or less, the waste water can be sufficiently oxidized and decomposed in the reaction tower.

複数の反応塔を用いる場合、それぞれ別の触媒を用いてもよく、また触媒を充填した反応塔と、触媒を用いない反応塔とを組合せることもでき、本発明の触媒の使用方法は特に限定されるものではない。充填する触媒の形状は特に限定されないが、ハニカム状触媒またはペレット状触媒を用いることが好ましい。また、反応塔内には気液の攪拌、接触効率の向上、気液の偏流低減等を目的として、種々の充填物、内作物などを組み込んでもよい。   When using a plurality of reaction towers, different catalysts may be used for each, or a reaction tower filled with a catalyst and a reaction tower not using a catalyst may be combined. It is not limited. The shape of the catalyst to be filled is not particularly limited, but a honeycomb catalyst or a pellet catalyst is preferably used. In addition, various packings, internal crops, and the like may be incorporated in the reaction tower for the purpose of stirring gas and liquid, improving contact efficiency, and reducing gas-liquid drift.

排水中の被酸化物は反応塔内で酸化・分解処理されるが、本発明において「酸化・分解処理」とは、酢酸を二酸化炭素と水にする酸化分解処理、酢酸を二酸化炭素とメタンにする脱炭酸分解処理、硫化物や水硫化物、亜硫酸塩、チオ硫酸塩を硫酸塩にする酸化処理、ジメチルスルホキシドを二酸化炭素、水、硫酸イオンなどの灰分にする酸化および酸化分解処理、尿素をアンモニアと二酸化炭素にする加水分解処理、アンモニアやヒドラジンを窒素ガスと水にする酸化分解処理、ジメチルスルホキシドをジメチルスルホンやメタンスルホン酸にする酸化処理などが例示され、即ち易分解性の被酸化物を窒素ガス、二酸化炭素、水、灰分などにまで分解する処理や、難分解性の有機化合物や窒素化合物を低分子量化する分解処理、もしくは酸化する酸化処理など種々の酸化および/または分解を含む意味である。   Oxides in wastewater are oxidized and decomposed in the reaction tower. In the present invention, “oxidation / decomposition treatment” means oxidative decomposition treatment in which acetic acid is converted into carbon dioxide and water, and acetic acid is converted into carbon dioxide and methane. Decarboxylation, sulfidation, hydrosulfide, oxidation of sulfite, thiosulfate to sulfate, oxidation and oxidative decomposition of dimethyl sulfoxide to ash such as carbon dioxide, water, sulfate ion, urea Examples include hydrolysis treatment to convert ammonia and carbon dioxide, oxidative decomposition treatment to convert ammonia or hydrazine to nitrogen gas and water, oxidation treatment to convert dimethyl sulfoxide to dimethyl sulfone or methane sulfonic acid, etc. Treatment to decompose nitrogen gas, carbon dioxide, water, ash, etc., decomposition treatment to reduce the molecular weight of refractory organic compounds and nitrogen compounds, or oxidation That oxidation treatment is meant to include various oxide and / or degradation such.

なお、湿式酸化処理を経て得られた処理液中には、被酸化物のうち難分解性の有機化合物が低分子化されて残存していることが多く、低分子化された有機化合物としては低分子量の有機酸、特に酢酸が残留していることが多い。   In addition, in the treatment liquid obtained through the wet oxidation treatment, the organic compounds that are hardly decomposable among the oxides often remain after being reduced in molecular weight. Low molecular weight organic acids, especially acetic acid, often remain.

図1に具体的にその処理例を示すが、排水は反応塔で酸化・分解処理された後、処理液ライン10から処理液として取り出され、必要に応じて冷却器4で適度に冷却された後、気液分離器11によって気体と液体に分離される。その際、液面コントローラーLCを用いて液面状態を検出し、液面制御弁13によって気液分離器内の液面が一定となるように制御することが好ましい。また、圧力コントローラーPCを用いて圧力状態を検出し、圧力制御弁12によって気液分離器内の圧力が一定となるように制御することが好ましい。   FIG. 1 shows a specific example of the treatment. The waste water was oxidized and decomposed in the reaction tower, then taken out from the treatment liquid line 10 as a treatment liquid, and appropriately cooled by the cooler 4 as needed. Then, it is separated into gas and liquid by the gas-liquid separator 11. At that time, it is preferable to detect the liquid level using the liquid level controller LC and control the liquid level in the gas-liquid separator to be constant by the liquid level control valve 13. Further, it is preferable to detect the pressure state using the pressure controller PC and control the pressure in the gas-liquid separator to be constant by the pressure control valve 12.

あるいは、排水を酸化・分解処理した後、処理液を冷却せずに、冷却器である程度冷却した後に、圧力制御弁を介して排出し、その後で、気液分離器によって気体と液体に分離してもよい。   Alternatively, after the wastewater is oxidized and decomposed, the treatment liquid is cooled to some extent by the cooler without being cooled, and then discharged through the pressure control valve, and then separated into gas and liquid by the gas-liquid separator. May be.

ここで、気液分離器内の温度は、特に限定されないが、反応塔で排水を酸化・分解処理して得られた処理液中には二酸化炭素が含有されているため、例えば気液分離器内の温度を高くして排水中の二酸化炭素を放出させたり、あるいは気液分離器で分離した後の液体を空気等のガスでバブリング処理したりすることにより液体中の二酸化炭素を放出することが好ましい。   Here, the temperature in the gas-liquid separator is not particularly limited, but carbon dioxide is contained in the treatment liquid obtained by oxidizing and decomposing waste water in the reaction tower. Release carbon dioxide in the liquid by releasing the carbon dioxide in the waste water by raising the temperature inside, or by bubbling the liquid after separation with a gas-liquid separator with a gas such as air Is preferred.

処理液の温度制御には、処理液を気液分離器11に供給する前に熱交換器(図示せず)、冷却器4などの冷却手段によって冷却してもよく、あるいは気液分離後に熱交換器(図示しない)や冷却器(図示しない)などの冷却手段を設けて処理液を冷却してもよい。   For controlling the temperature of the treatment liquid, the treatment liquid may be cooled by a cooling means such as a heat exchanger (not shown) or a cooler 4 before the treatment liquid is supplied to the gas-liquid separator 11, or the heat may be supplied after the gas-liquid separation. Cooling means such as an exchanger (not shown) or a cooler (not shown) may be provided to cool the processing liquid.

気液分離器11で分離して得られた液体(処理液)は、処理液排出ライン15から排出される。排出された液体はさらに生物処理や膜分離処理など種々の公知の工程に付してさらに浄化処理を施してもよい。さらに湿式酸化処理を経て得られた処理液の一部を、湿式酸化処理に付す前の排水に直接戻したり、あるいは排水供給ラインの任意の位置から排水に供給したりして湿式酸化処理に付してもよい。例えば湿式酸化処理を経て得られた処理液を排水の希釈水として用いて、排水のTOD濃度やCOD濃度を低下させてもよい。また、気液分離器11で分離して得られた気体は、ガス排出ライン14から外界に排出される。なお、排出された排ガスをさらに別の工程に付すこともできる。また、本発明で用いられる湿式酸化処理を行うに当たり、加熱器および冷却器には熱交換器を用いることもでき、これらを適宜組合せて使用することができる。   The liquid (processing liquid) obtained by separation with the gas-liquid separator 11 is discharged from the processing liquid discharge line 15. The discharged liquid may be further subjected to various known steps such as biological treatment and membrane separation treatment for further purification treatment. Furthermore, a part of the treatment liquid obtained through the wet oxidation treatment is directly returned to the wastewater before being subjected to the wet oxidation treatment, or supplied to the wastewater from an arbitrary position of the wastewater supply line, and then subjected to the wet oxidation treatment. May be. For example, the processing liquid obtained through the wet oxidation treatment may be used as the waste water dilution water to reduce the TOD concentration or COD concentration of the waste water. Further, the gas obtained by separation by the gas-liquid separator 11 is discharged from the gas discharge line 14 to the outside. The discharged exhaust gas can be further subjected to another process. Moreover, when performing the wet oxidation process used by this invention, a heat exchanger can also be used for a heater and a cooler, and these can be used in combination as appropriate.

以下、実施例を用いて本発明の実施形態をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の実施例に限定して解釈されるべきではない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described in detail using an Example, the technical scope of this invention should not be limited and limited to the following Example.

[実施例1]
純水4Lに硝酸ジルコニル(ZrO(NO・2HO)1.29kgを溶解させ、81.6質量%(TiO換算)メタチタン酸(HTiO)1.11kgを加えて均一に混合しつつ80℃で乾燥した。得られたゲルを600℃まで5時間かけ昇温して5時間温度を保持し、さらに720℃まで8時間かけ昇温し2時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、Ti−Zr複合酸化物粉体1を得た。調製したTi−Zr複合酸化物粉体1に成形助剤と適量の純水を加え、ニーダーを用いて混練した後、直径5mm、長さ6mmの円柱状に押出成形した。その後、150℃で乾燥し、さらに450℃で5時間焼成してペレット状基材を得た。得られたTi−Zr複合酸化物ペレット状基材を硝酸パラジウム水溶液に含浸し、次いで120℃で6時間乾燥した後、水素含有ガスを用いて400℃で3時間の焼成処理を行い、触媒A−1を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:ZrO:Pd=59.3:39.2:1.5であった。この触媒A−1のBET比表面積は48m/gであり、Ti−Zr複合酸化物を示すピーク強度は1210カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は0.80であった。
[Example 1]
Dissolve 1.29 kg of zirconyl nitrate (ZrO (NO 3 ) 2 .2H 2 O) in 4 L of pure water, and uniformly add 11.6 kg of 81.6 mass% (TiO 2 equivalent) metatitanic acid (H 2 TiO 3 ). And dried at 80 ° C. with mixing. The obtained gel was heated to 600 ° C. over 5 hours and maintained for 5 hours, and further heated to 720 ° C. over 8 hours and maintained for 2 hours. The produced fired product was pulverized with a hammer mill to obtain a Ti—Zr composite oxide powder 1. A molding aid and an appropriate amount of pure water were added to the prepared Ti—Zr composite oxide powder 1, and the mixture was kneaded using a kneader, and then extruded into a cylindrical shape having a diameter of 5 mm and a length of 6 mm. Then, it dried at 150 degreeC and further baked at 450 degreeC for 5 hours, and obtained the pellet-shaped base material. The obtained Ti—Zr composite oxide pellet-like base material was impregnated with an aqueous palladium nitrate solution and then dried at 120 ° C. for 6 hours, and then subjected to calcination treatment at 400 ° C. for 3 hours using a hydrogen-containing gas. -1 was obtained. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : ZrO 2 : Pd = 59.3: 39.2: 1.5. The BET specific surface area of this catalyst A-1 was 48 m 2 / g, and the peak intensity showing the Ti—Zr composite oxide was 1210 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 0.80.

[実施例2]
実施例1と同じ方法で得られたゲルを420℃まで5時間かけ昇温して5時間温度を保持し、さらに720℃まで8時間かけ昇温し2時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、Ti−Zr複合酸化物粉体2を得た。調製したTi−Zr複合酸化物粉体2を用いたこと以外は実施例1と同じ方法でペレットを調製した。次いで実施例1と同じ方法でパラジウムを添加することにより、触媒A−2を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:ZrO:Pd=59.3:39.2:1.5であった。この触媒A−2のBET比表面積は32m/gであり、Ti−Zr複合酸化物を示すピーク強度は1165カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は0.77であった。
[Example 2]
The gel obtained in the same manner as in Example 1 was heated to 420 ° C. over 5 hours and held for 5 hours, and further heated to 720 ° C. over 8 hours and held for 2 hours. The fired product thus produced was pulverized with a hammer mill to obtain a Ti—Zr composite oxide powder 2. Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the prepared Ti—Zr composite oxide powder 2 was used. Next, catalyst A-2 was obtained by adding palladium in the same manner as in Example 1. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : ZrO 2 : Pd = 59.3: 39.2: 1.5. The BET specific surface area of this catalyst A-2 was 32 m 2 / g, and the peak intensity of the Ti—Zr composite oxide was 1165 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 0.77.

[実施例3]
純水25L、200g/L(TiO換算)硫酸チタニルの硫酸溶液8.8Lおよび220g/L(CeO換算)硝酸セリウム水溶液3.4Lを混合し均一溶液を調製した。この溶液に25%アンモニア水溶液を、十分な撹拌下に、液温が40℃を超えないよう冷却しながら、pH8.7になるまで徐々に滴下して沈殿を生成させ、さらに15時間静置した。得られたスラリーをろ過、純水洗浄した後、150℃で15時間乾燥した。これを420℃まで5時間かけ昇温して5時間温度を保持し、さらに740℃まで8時間かけ昇温し2時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、Ti−Ce複合酸化物粉体を得た。調製したTi−Ce複合酸化物粉体を用いたこと以外は実施例1と同じ方法でペレットを調製した。得られたTi−Ce複合酸化物ペレット状基材を常時揺動しながら、これに塩化ルテニウムおよび塩化白金の混合水溶液を吹き付けて添加し、次いで120℃で6時間乾燥した後、水素含有ガスを用いて400℃で3時間の焼成処理を行い、触媒Bを得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:CeO:Ru:Pt=70.3:29.5:0.15:0.05であった。この触媒BのBET比表面積は62m/gであり、Ti−Ce複合酸化物を示すピーク強度は1745カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は1.15であった。
[Example 3]
A homogeneous solution was prepared by mixing 25 L of pure water, 8.8 L of sulfuric acid solution of 200 g / L (in terms of TiO 2 ) titanyl sulfate and 3.4 L of 220 g / L (in terms of CeO 2 ) cerium nitrate aqueous solution. A 25% aqueous ammonia solution was added dropwise to this solution with sufficient stirring while cooling so that the liquid temperature did not exceed 40 ° C. until pH 8.7 was reached, and a precipitate was formed. . The obtained slurry was filtered, washed with pure water, and dried at 150 ° C. for 15 hours. The temperature was raised to 420 ° C. over 5 hours and maintained for 5 hours, and further heated to 740 ° C. over 8 hours and maintained for 2 hours. The produced fired product was pulverized with a hammer mill to obtain a Ti—Ce composite oxide powder. Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the prepared Ti—Ce composite oxide powder was used. While constantly shaking the obtained Ti—Ce composite oxide pellet-like substrate, a mixed aqueous solution of ruthenium chloride and platinum chloride was sprayed and added thereto, and then dried at 120 ° C. for 6 hours. A catalyst B was obtained by performing a calcination treatment at 400 ° C. for 3 hours. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : CeO 2 : Ru: Pt = 70.3: 29.5: 0.15: 0.05. The BET specific surface area of this catalyst B was 62 m 2 / g, and the peak intensity of the Ti—Ce composite oxide was 1745 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 1.15.

[実施例4]
純水25L、200g/L(TiO換算)硫酸チタニルの硫酸溶液5.6Lおよび155g/L(Fe換算)硝酸鉄水溶液8.9Lを混合し均一溶液を調製した。この溶液に25%アンモニア水溶液を、十分な撹拌下に、液温が40℃を超えないよう冷却しながら、pH7.5になるまで徐々に滴下して沈殿を生成させ、さらに15時間静置した。得られたスラリーをろ過、純水洗浄した後、150℃で15時間乾燥した。これを360℃まで3時間かけ昇温して5時間温度を保持し、さらに650℃まで8時間かけ昇温し2時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、Ti−Fe複合酸化物粉体を得た。調製したTi−Fe複合酸化物粉体を用いたこと以外は実施例1と同じ方法でペレットを調製した。得られたTi−Fe複合酸化物ペレット状基材を常時揺動しながら、これに塩化ルテニウムおよび塩化パラジウムの混合水溶液を吹き付けて添加し、次いで120℃で6時間乾燥した後、水素含有ガスを用いて400℃で3時間の焼成処理を行い、触媒Cを得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:Fe:Ru:Pd=44.5:54.9:0.35:0.25であった。この触媒CのBET比表面積は58m/gであり、Ti−Fe複合酸化物を示すピーク強度は1500カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は0.72であった。
[Example 4]
25 L of pure water, 5.6 L of sulfuric acid solution of 200 g / L (converted to TiO 2 ) titanyl sulfate and 8.9 L of 155 g / L (converted to Fe 2 O 3 ) iron nitrate aqueous solution were mixed to prepare a uniform solution. To this solution, a 25% aqueous ammonia solution was gradually added dropwise with sufficient stirring until the pH reached 7.5 while cooling so that the liquid temperature did not exceed 40 ° C., and the mixture was allowed to stand for 15 hours. . The obtained slurry was filtered, washed with pure water, and dried at 150 ° C. for 15 hours. This was heated up to 360 ° C. over 3 hours and maintained at temperature for 5 hours, and further heated up to 650 ° C. over 8 hours and held at temperature for 2 hours. The fired product thus produced was pulverized with a hammer mill to obtain a Ti—Fe composite oxide powder. Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the prepared Ti—Fe composite oxide powder was used. While constantly shaking the obtained Ti—Fe composite oxide pellet base material, a mixed aqueous solution of ruthenium chloride and palladium chloride was sprayed and added thereto, and then dried at 120 ° C. for 6 hours. A catalyst C was obtained by performing a calcination treatment at 400 ° C. for 3 hours. The main component of the obtained catalyst and the mass ratio thereof were TiO 2 : Fe 2 O 3 : Ru: Pd = 44.5: 54.9: 0.35: 0.25. The BET specific surface area of the catalyst C was 58 m 2 / g, and the peak intensity of the Ti—Fe composite oxide was 1500 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 0.72.

[実施例5]
純水25L、200g/L(TiO換算)硫酸チタニルの硫酸溶液12.5Lを混合し均一溶液を調製した。この溶液に25%アンモニア水溶液を、十分な撹拌下に、液温が40℃を超えないよう冷却しながら、pH7.9になるまで徐々に滴下して沈殿を生成させ、さらに15時間静置した。得られたスラリーをろ過、純水洗浄した後、150℃で15時間乾燥した。これを620℃まで5時間かけ昇温して5時間温度を保持し、さらに760℃まで8時間かけ昇温し2時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、TiOの粉体を得た。調製したTiO粉体を用いたこと以外は実施例1と同じ方法でペレットを調製した。得られたTiOペレット状基材を常時揺動しながら、これに塩化白金および塩化イリジウムの混合水溶液を吹き付けて添加し、次いで120℃で6時間乾燥した後、水素含有ガスを用いて400℃で3時間の焼成処理を行い、触媒Dを得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:Pt:Ir=99.65:0.08:0.27であった。この触媒DのBET比表面積は33m/gであり、TiOを示すピーク強度は1990カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は1.35であった。
[Example 5]
25 L of pure water and 200 g / L (in terms of TiO 2 ) 12.5 L of sulfuric acid solution of titanyl sulfate were mixed to prepare a uniform solution. A 25% aqueous ammonia solution was added dropwise to this solution under sufficient stirring while cooling so that the liquid temperature did not exceed 40 ° C. until pH 7.9 was reached, and a precipitate was formed. . The obtained slurry was filtered, washed with pure water, and dried at 150 ° C. for 15 hours. This was heated up to 620 ° C. over 5 hours and maintained at temperature for 5 hours, and further heated up to 760 ° C. over 8 hours and held at temperature for 2 hours. The fired product was pulverized with a hammer mill to obtain a TiO 2 powder. Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the prepared TiO 2 powder was used. While constantly shaking the obtained TiO 2 pellet-like base material, a mixed aqueous solution of platinum chloride and iridium chloride was sprayed and added thereto, followed by drying at 120 ° C. for 6 hours, and then using a hydrogen-containing gas at 400 ° C. The catalyst D was obtained by performing a calcination treatment for 3 hours. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : Pt: Ir = 99.65: 0.08: 0.27. The catalyst D had a BET specific surface area of 33 m 2 / g and a peak intensity indicative of TiO 2 of 1990 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 1.35.

[比較例1]
実施例1と同じ方法で得られたゲルを720℃まで3時間かけ昇温し3時間温度を保持した。生成した焼成物をハンマーミルにて粉砕し、Ti−Zr複合酸化物粉体3を得た。調製したTi−Zr複合酸化物粉体3を用いたこと以外は実施例1と同じ方法でペレットを調製した。次いで実施例1と同じ方法でパラジウムを添加することにより、触媒E−1を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:ZrO:Pd=59.3:39.2:1.5であった。この触媒E−1のBET比表面積は30m/gであり、Ti−Zr複合酸化物を示すピーク強度は2853カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は1.89であった。
[Comparative Example 1]
The gel obtained in the same manner as in Example 1 was heated to 720 ° C. over 3 hours, and the temperature was maintained for 3 hours. The fired product thus produced was pulverized with a hammer mill to obtain a Ti—Zr composite oxide powder 3. Pellets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the prepared Ti—Zr composite oxide powder 3 was used. Then, catalyst E-1 was obtained by adding palladium in the same manner as in Example 1. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : ZrO 2 : Pd = 59.3: 39.2: 1.5. The catalyst E-1 had a BET specific surface area of 30 m 2 / g, and the peak intensity of the Ti—Zr composite oxide was 2853 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 1.89.

[比較例2〜5]
比較例1において、720℃までの昇温にかける時間を、5時間(触媒E−2;比較例2)、8時間(触媒E−3;比較例3)、10時間(触媒E−4;比較例4)、15時間(触媒E−5;比較例5)に変更したこと以外は実施例1と同じ方法で触媒を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比は、いずれもTiO:ZrO:Pd=59.3:39.2:1.5であった。これらの触媒のBET比表面積およびTiO基準資料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)を、下記の表2に示す。
[Comparative Examples 2 to 5]
In Comparative Example 1, the time taken to raise the temperature to 720 ° C. was 5 hours (Catalyst E-2; Comparative Example 2), 8 hours (Catalyst E-3; Comparative Example 3), and 10 hours (Catalyst E-4; Comparative Example 4) A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 15 hours (Catalyst E-5; Comparative Example 5). The main component of the obtained catalyst and the mass ratio thereof were TiO 2 : ZrO 2 : Pd = 59.3: 39.2: 1.5. Table 2 below shows the BET specific surface area of these catalysts and the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal in the TiO 2 reference material.

[比較例6]
市販のTiOペレット状基材(ST61120、サンゴバン社製)を用いたこと以外は、実施例5と同じ方法でイリジウムを添加することにより触媒F−1を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:Pt:Ir=99.65:0.08:0.27であった。この触媒F−1のBET比表面積は150m/gであり、TiOを示すピーク強度は2660カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は1.77であった。
[Comparative Example 6]
Catalyst F-1 was obtained by adding iridium in the same manner as in Example 5 except that a commercially available TiO 2 pellet-shaped substrate (ST61120, manufactured by Saint-Gobain) was used. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : Pt: Ir = 99.65: 0.08: 0.27. The catalyst F-1 had a BET specific surface area of 150 m 2 / g and a peak intensity showing TiO 2 of 2660 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 1.77.

[比較例7]
市販のTiOペレット状基材(ST31119、サンゴバン社製)を用いたこと以外は、実施例5と同じ方法でイリジウムを添加することにより触媒F−2を得た。得られた触媒の主成分およびその質量比はTiO:Pt:Ir=99.65:0.08:0.27であった。この触媒F−2のBET比表面積は38m/gであり、TiOを示すピーク強度は3494カウントであった。また、TiO基準試料のアナターゼ結晶を示すピークの強度に対する比率(ピーク強度比X/Y)は2.39であった。
[Comparative Example 7]
A catalyst F-2 was obtained by adding iridium in the same manner as in Example 5 except that a commercially available TiO 2 pellet-shaped substrate (ST31119, manufactured by Saint-Gobain) was used. The main component of the obtained catalyst and its mass ratio were TiO 2 : Pt: Ir = 99.65: 0.08: 0.27. The catalyst F-2 had a BET specific surface area of 38 m 2 / g and a peak intensity showing TiO 2 of 3494 counts. Moreover, the ratio (peak intensity ratio X / Y) to the intensity of the peak indicating the anatase crystal of the TiO 2 reference sample was 2.39.

[触媒の評価]
上記の各実施例および各比較例で得られた触媒を用い、図1に示す装置を使用して、下記の条件で5000時間、排水の処理を行い、触媒の性能を評価した。
[Evaluation of catalyst]
Using the catalyst obtained in each of the above Examples and Comparative Examples, the apparatus shown in FIG. 1 was used to treat wastewater for 5000 hours under the following conditions, and the performance of the catalyst was evaluated.

まず、反応塔(内径26mm、長さ3000mmの円筒状)内部に触媒を1.5L充填した。処理に供した排水は、化学プラントから排出された、主に1,4−ジオキサン、ホルムアルデヒドおよび酢酸を含有する排水で、COD(Cr)は42g/Lであった。この排水を、排水導入ライン6を通して排水加圧ポンプ5に供給し、3.5L/hの流量で昇圧供給した後、加熱器3で280℃に加熱して反応塔1の底部から供給した。また空気を酸素含有ガス供給ライン8から供給し、コンプレッサー7で昇圧した後、O/COD(Cr)((1時間当たりの供給ガス中の酸素量)/(1時間当たりの排水の化学的酸素要求量))=1.25となるように酸素含有ガス流量調節バルブ9で流量を制御し、加熱器3の手前で排水に混入した。なお、反応塔1では気液上向並流で処理を行った。反応塔1では、電気ヒーター2を用いて排水の温度を280℃に保温し、酸化・分解処理を実施した。得られた処理液は処理液ライン10を経て気液分離器11に送り気液分離した。この際、気液分離器11の内部において液面コントローラーLCを用いて液面を検出し、一定の液面を保持するように液面制御バルブ13から処理液を排出した。また、圧力制御バルブ12の圧力を、圧力コントローラーPCを用いて検出し、8.2MPa(Gauge)の圧力を保持するように制御した。 First, 1.5 L of catalyst was packed inside the reaction tower (cylindrical shape having an inner diameter of 26 mm and a length of 3000 mm). The waste water used for the treatment was waste water mainly discharged from the chemical plant and contained 1,4-dioxane, formaldehyde and acetic acid, and COD (Cr) was 42 g / L. This wastewater was supplied to the wastewater pressurizing pump 5 through the wastewater introduction line 6, boosted at a flow rate of 3.5 L / h, then heated to 280 ° C. with the heater 3 and supplied from the bottom of the reaction tower 1. In addition, air is supplied from the oxygen-containing gas supply line 8 and the pressure is increased by the compressor 7, and then O 2 / COD (Cr) ((the amount of oxygen in the supply gas per hour) / (chemical wastewater per hour). The flow rate was controlled by the oxygen-containing gas flow rate adjustment valve 9 so that the required oxygen amount)) = 1.25, and mixed into the waste water before the heater 3. In addition, in the reaction tower 1, it processed by the gas-liquid upward cocurrent flow. In the reaction tower 1, the temperature of the waste water was kept at 280 ° C. using the electric heater 2, and the oxidation / decomposition treatment was performed. The obtained processing liquid was sent to the gas-liquid separator 11 through the processing liquid line 10 and separated into gas and liquid. At this time, the liquid level was detected inside the gas-liquid separator 11 using the liquid level controller LC, and the processing liquid was discharged from the liquid level control valve 13 so as to maintain a constant liquid level. Moreover, the pressure of the pressure control valve 12 was detected using the pressure controller PC, and it controlled so that the pressure of 8.2 MPa (Gauge) was hold | maintained.

この評価では、下記の数式1に従い、「COD(Cr)除去率」を算出した。この「COD(Cr)除去率」は、処理前の排水のCOD(Cr)42g/Lのうち、触媒による処理によって除去された割合を百分率で示したものである。また、「COD(Cr)除去率」は、排水の処理直後および5000時間後の双方について測定した。得られた結果を下記の表1に示す。   In this evaluation, “COD (Cr) removal rate” was calculated according to the following formula 1. The “COD (Cr) removal rate” is a percentage of the COD (Cr) 42 g / L of the waste water before treatment, which is removed by the treatment with the catalyst. In addition, “COD (Cr) removal rate” was measured both immediately after the treatment of waste water and after 5000 hours. The obtained results are shown in Table 1 below.

また、この評価では、下記の数式2に従い、触媒の「摩耗減少率」を算出した。この「摩耗減少率」は、処理に用いた触媒の重量のうち、5000時間の排水処理反応後に摩耗によって減少した重量の割合を百分率で示したものである。なお、「反応後重量」は、5000時間の排水処理反応後の触媒を純水で洗浄した後、150℃で15時間以上乾燥した後に測定した重量である。   In this evaluation, the “abrasion reduction rate” of the catalyst was calculated according to the following formula 2. This “wear reduction rate” is a percentage of the weight of the catalyst used in the treatment, which was reduced by wear after the wastewater treatment reaction for 5000 hours. The “weight after reaction” is a weight measured after washing the catalyst after the wastewater treatment reaction for 5000 hours with pure water and then drying at 150 ° C. for 15 hours or more.

表1に示す結果から、ピーク強度比(X/Y)の値が0.50〜1.70である実施例1〜5の触媒を用いた場合には、ピーク強度比(X/Y)の値が上記範囲を外れる比較例1〜7の触媒を用いた場合と比較して、5000時間後のCOD(Cr)除去率がきわめて高い値に維持されていることがわかる。各実施例の触媒の摩耗減少率の値は、いずれも各比較例の触媒の摩耗減少率の値よりも小さいことから、各実施例の触媒を用いた場合に長期にわたってCOD(Cr)除去率が高い値に維持されているのは、触媒自体の耐摩耗性(耐久性)が向上していることによるものと考えられる。   From the results shown in Table 1, when the catalysts of Examples 1 to 5 having a peak intensity ratio (X / Y) value of 0.50 to 1.70 were used, the peak intensity ratio (X / Y) It can be seen that the COD (Cr) removal rate after 5000 hours is maintained at a very high value as compared with the case of using the catalysts of Comparative Examples 1 to 7 whose values are out of the above range. Since the values of the wear reduction rate of the catalyst of each example are smaller than the values of the wear reduction rate of the catalyst of each comparative example, the COD (Cr) removal rate over a long period when the catalyst of each example is used. Is maintained at a high value because the wear resistance (durability) of the catalyst itself is improved.

1…反応塔、
2…電気ヒーター、
3…加熱器、
4…冷却器、
5…排水供給ポンプ、
6…排水供給ライン、
7…コンプレッサー、
8…酸素含有ガス供給ライン、
9…酸素含有ガス流量調節弁、
10…処理液ライン、
11…気液分離器、
12…圧力制御弁、
13…液面制御弁、
14…ガス排出ライン、
15…処理液排出ライン、
LC…液面コントローラー。
1 ... reaction tower,
2 ... Electric heater,
3 ... heater,
4 ... Cooler,
5 ... Wastewater supply pump,
6 ... Wastewater supply line,
7 ... Compressor,
8 ... Oxygen-containing gas supply line,
9 ... Oxygen-containing gas flow control valve,
10 ... Processing liquid line,
11 ... Gas-liquid separator,
12 ... Pressure control valve,
13 ... Liquid level control valve,
14 ... gas discharge line,
15 ... Processing liquid discharge line,
LC ... Liquid level controller.

Claims (10)

排水の処理に用いられる排水処理用触媒であって、
チタン含有化合物(A)を含む触媒基材と、
金、白金、パラジウム、イリジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物を含む触媒活性成分(B)と、
を含有し、かつ、
当該触媒についての粉末X線回折法の2θ=24°〜33°の間に存在する最大ピークの高さをXとし、純粋なアナターゼ型二酸化チタン20質量%と純粋なルチル型二酸化チタン80質量%とが粉砕混合されてなる基準試料の2θ=24°〜27°の間に存在するアナターゼ結晶を示すピークの高さをYとしたときに、X/Yの比の値が0.50〜1.70の範囲に存在することを特徴とする、排水処理用触媒。
A wastewater treatment catalyst used for wastewater treatment,
A catalyst substrate comprising a titanium-containing compound (A);
A catalytically active component (B) comprising a single element or a compound of one or more elements selected from the group consisting of gold, platinum, palladium, iridium and ruthenium;
Containing, and
The height of the maximum peak existing between 2θ = 24 ° and 33 ° in the powder X-ray diffraction method for the catalyst is X, and 20% by mass of pure anatase-type titanium dioxide and 80% by mass of pure rutile-type titanium dioxide. When the height of a peak showing anatase crystals existing between 2θ = 24 ° and 27 ° of a reference sample obtained by pulverizing and mixing is Y, the value of the ratio of X / Y is 0.50 to 1 A catalyst for wastewater treatment, characterized by being in the range of .70.
X/Yの比の値が0.70〜1.20である、請求項1に記載の排水処理用触媒。   The wastewater treatment catalyst according to claim 1, wherein the value of the ratio of X / Y is 0.70 to 1.20. 前記触媒基材が、鉄、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウムおよびセリウムからなる群から選択される1種または2種以上の元素の単体または化合物(C)をさらに含有する、請求項1または2に記載の排水処理用触媒。   3. The catalyst base according to claim 1, wherein the catalyst base further contains a single element or a compound (C) of one or more elements selected from the group consisting of iron, silicon, aluminum, zirconium and cerium. Wastewater treatment catalyst. 前記触媒基材が、チタンの酸化物と、チタンおよびジルコニウムの複合酸化物との組み合わせ、チタンの酸化物と、鉄の酸化物と、チタンおよび鉄の複合酸化物との組み合わせ、並びにチタンの酸化物のいずれかである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の排水処理用触媒。   The catalyst base is a combination of a titanium oxide and a composite oxide of titanium and zirconium, a combination of a titanium oxide, an iron oxide, and a composite oxide of titanium and iron, and oxidation of titanium. The wastewater treatment catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the wastewater treatment catalyst is any one of products. 触媒の全質量に対して、(A)成分の含有量が5〜99.9質量%であり、(B)成分の含有量が0.01〜5質量%であり、(C)成分の含有量が0〜90質量%である(ただし、(A)成分と(C)成分の合計は95〜99.9質量%である)、請求項1〜4のいずれか1項に記載の排水処理用触媒。   The content of the component (A) is 5 to 99.9% by mass relative to the total mass of the catalyst, the content of the component (B) is 0.01 to 5% by mass, and the content of the component (C) The amount of the wastewater treatment according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is 0 to 90% by mass (however, the sum of the component (A) and the component (C) is 95 to 99.9% by mass). Catalyst. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の排水処理用触媒の製造方法であって、
触媒の前駆体を調製する工程と、
前記前駆体を焼成する工程と、
を有し、
前記焼成が、第1焼成工程と、前記第1焼成工程よりも高い焼成温度で行われる第2焼成工程と、を含む、製造方法。
A method for producing a wastewater treatment catalyst according to any one of claims 1 to 5,
Preparing a catalyst precursor;
Firing the precursor;
Have
The manufacturing method, wherein the firing includes a first firing step and a second firing step performed at a firing temperature higher than the first firing step.
前記第1焼成工程における焼成温度が300〜700℃であり、前記第2焼成工程における焼成温度が500〜800℃である、請求項6に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 6, wherein a firing temperature in the first firing step is 300 to 700 ° C, and a firing temperature in the second firing step is 500 to 800 ° C. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒、または請求項6もしくは7に記載の製造方法により製造される触媒を用いて排水を処理する排水処理工程を含む、排水の処理方法。   A wastewater treatment method comprising a wastewater treatment step of treating wastewater using the catalyst according to any one of claims 1 to 5 or the catalyst produced by the production method according to claim 6 or 7. 前記排水処理工程が湿式酸化により行われる、請求項8に記載の処理方法。   The treatment method according to claim 8, wherein the wastewater treatment step is performed by wet oxidation. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒、または請求項6もしくは7に記載の製造方法により製造される触媒を、触媒層あたり空間速度0.1〜10hr−1となるように反応塔に充填し、理論酸素要求量の0.5〜3.0倍の酸素含有ガスとともに排水を加熱して反応塔に供給し、反応塔を80〜370℃に加熱して触媒により排水を酸化・分解処理し、得られた処理液を気液分離することを含む、請求項9に記載の処理方法。 The catalyst according to any one of claims 1 to 5 or the catalyst produced by the production method according to claim 6 or 7 is reacted so as to have a space velocity of 0.1 to 10 hr -1 per catalyst layer. Fill the tower, heat the wastewater together with the oxygen-containing gas 0.5 to 3.0 times the theoretical oxygen demand, supply it to the reaction tower, heat the reaction tower to 80-370 ° C, and oxidize the wastewater by the catalyst -The processing method of Claim 9 including carrying out a decomposition process and carrying out gas-liquid separation of the obtained processing liquid.
JP2014197397A 2014-09-26 2014-09-26 Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same Active JP6522916B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014197397A JP6522916B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014197397A JP6522916B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016067977A true JP2016067977A (en) 2016-05-09
JP6522916B2 JP6522916B2 (en) 2019-05-29

Family

ID=55865428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014197397A Active JP6522916B2 (en) 2014-09-26 2014-09-26 Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6522916B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117130A (en) * 2017-12-25 2018-06-05 李雪琴 A kind for the treatment of process of auri composite photocatalyst for degrading dyeing waste water
CN115475616A (en) * 2021-06-16 2022-12-16 中国石油化工股份有限公司 Wet oxidation catalyst and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59115745A (en) * 1982-12-21 1984-07-04 Osaka Gas Co Ltd Catalyst for wet oxydation treatment
JPH05138027A (en) * 1991-05-14 1993-06-01 Nippon Shokubai Co Ltd Catalyst for treating waste water, production thereof and treatment of waste water using the catalyst
JPH05228377A (en) * 1992-02-17 1993-09-07 Babcock Hitachi Kk Method for calcining monolithic catalyst
WO2006132097A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Nippon Shokubai Co., Ltd. Titanium oxide, catalyst for exhaust gas treatment and method of purifying exhaust gas
WO2008120588A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for wastewater treatment and method of wastewater treatment with the catalyst

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59115745A (en) * 1982-12-21 1984-07-04 Osaka Gas Co Ltd Catalyst for wet oxydation treatment
JPH05138027A (en) * 1991-05-14 1993-06-01 Nippon Shokubai Co Ltd Catalyst for treating waste water, production thereof and treatment of waste water using the catalyst
JPH05228377A (en) * 1992-02-17 1993-09-07 Babcock Hitachi Kk Method for calcining monolithic catalyst
WO2006132097A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Nippon Shokubai Co., Ltd. Titanium oxide, catalyst for exhaust gas treatment and method of purifying exhaust gas
WO2008120588A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-09 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for wastewater treatment and method of wastewater treatment with the catalyst

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117130A (en) * 2017-12-25 2018-06-05 李雪琴 A kind for the treatment of process of auri composite photocatalyst for degrading dyeing waste water
CN115475616A (en) * 2021-06-16 2022-12-16 中国石油化工股份有限公司 Wet oxidation catalyst and preparation method and application thereof
CN115475616B (en) * 2021-06-16 2024-03-26 中国石油化工股份有限公司 Wet oxidation catalyst and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP6522916B2 (en) 2019-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5889389B2 (en) Wastewater treatment method using wastewater treatment catalyst
JP5399235B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the catalyst
KR101000482B1 (en) Catalyst for treating waste water and method for treating waste water using the same
JP4932547B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the catalyst
Tian et al. Preparation and characterization of stable biphase TiO2 photocatalyst with high crystallinity, large surface area, and enhanced photoactivity
Sabate et al. Comparison of TiO2 powder suspensions and TiO2 ceramic membranes supported on glass as photocatalytic systems in the reduction of chromium (VI)
JP6403481B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the catalyst
JP4895215B2 (en) Method for treating wastewater containing inorganic sulfur compounds
Jing et al. Preparation, characterization and catalytic oxidation property of CeO2/Cu2+-attapulgite (ATP) nanocomposites
JP6522916B2 (en) Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same
CA2723295A1 (en) Photocatalytically active tio2-molded bodies
JP5762149B2 (en) Dioxane-containing wastewater treatment method
JP6132561B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the same
JP3742290B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the catalyst
JP6667309B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the same
JP3742289B2 (en) Wastewater treatment catalyst and wastewater treatment method using the catalyst
JP2002126520A (en) Wastewater treatment catalyst and method for treating wastewater by using the catalyst
JP2008207103A (en) Wastewater treatment method
JP2008207102A (en) Wastewater treatment method
JP5727269B2 (en) Wastewater treatment catalyst containing nitrogen-containing compound and wastewater treatment method using the same
JP2012206122A (en) Method for treating waste water
JP2018153728A (en) Wastewater treatment apparatus
Kolev et al. Catalytic Activity of Mesoporous SBA-15 modified with Pt and Ti in a Deep Methane, n-hexane and CO Oxidation
JP5840068B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst and method for producing nitrous oxide decomposition catalyst
JPH08103655A (en) Waste water treating catalyst and treatment of waste water using the catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190425

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6522916

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150