JP2020081934A - オゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明者らは、後記する各試作例及び比較例のフィルター体に関し、処理対象成分をトルエンとし、オゾンによる分解処理実験を行い吸着分解性能を評価した。処理対象成分のトルエンを70ppm(490ppmC)の濃度で含有する排ガスを用い、オゾンガス(735ppm又は2450ppmの濃度)を注入して混合させ、各試作例又は比較例のフィルター体に接触させ時間経過毎の処理塔入口のトルエン濃度と処理塔出口のトルエン濃度を測定した。
〈試作例1〉
遷移金属含有酸化物多孔質体(『DAIPYROXIDE #7812』:大日精化工業株式会社製)13.5gと高シリカゼオライト(USKY700:ユニオン昭和株式会社製)4.5gにバインダー(『スノーテックスC』:日産化学株式会社製)21.6gと精製水72.0gとを混合させた混合スラリー状物に活性炭製のハニカム形状の基材(ピッチ3mm、山高1.6mm、縦幅20mm、横幅20mm、奥行100mm、体積40cm3)を含浸させて基材表面を該スラリー状物で被覆させ、120℃で乾燥し、450℃で焼成して試作例1のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は3:1である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体13.5gと高シリカゼオライト4.5gにバインダー21.6gと精製水72.0gとを混合させた混合スラリー状物にガラス製のハニカム形状に成形された基材(ピッチ3mm、山高1.6mm、縦幅20mm、横幅20mm、奥行100mm、体積40cm3)を含浸させて基材表面を該スラリー状物で被覆させ、120℃で乾燥し、450℃で焼成して試作例2のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は3:1である)。試作例2の作成に際し、用いた遷移金属含有酸化物多孔質体、高シリカゼオライト及びバインダーは、試作例1と同様である。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を9.0g、高シリカゼオライトの量を9.0gとした以外は試作例2に準じ、試作例3のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:1である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を4.5g、高シリカゼオライトの量を13.5gとした以外は試作例2に準じ、試作例4のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:3である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を1.63g、高シリカゼオライトの量を16.3gとした以外は試作例2に準じ、試作例5のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:10である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を0.69g、高シリカゼオライトの量を17.3gとした以外は試作例2に準じ、試作例6のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:25である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を0.35g、高シリカゼオライトの量を17.6gとした以外は試作例2に準じ、試作例7のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:50である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を1.12g、高シリカゼオライトの量を16.8gとした以外は試作例2に準じ、試作例8のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:15である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を0.85g、高シリカゼオライトの量を17.1gとした以外は試作例2に準じ、試作例9のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:20である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を0.85g、高シリカゼオライトの量を17.4gとした以外は試作例2に準じ、試作例10のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:30である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を9.0g、高シリカゼオライトの量を0.0gとした以外は試作例1に準じ、比較例1のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:0である)。
はじめに、高シリカ吸着材18.0gとバインダー21.6gと精製水21.6gとを混合したスラリー状物に基材を含浸させて乾燥、焼成した後に、遷移金属含有酸化物多孔質体9.0gとバインダー21.6gと精製水72.0とを混合したスラリー状物に再度含浸させて乾燥、焼成して高シリカ吸着材と遷移金属含有酸化物多孔質体を基材表面に積層して担持する比較例2のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:3である)。原料や乾燥、焼成温度は試作例1と同様である。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を9.0g、高シリカゼオライトの量を0.0gとした以外は試作例2に準じ、比較例3のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は1:0である)。
遷移金属含有酸化物多孔質体の量を0.0g、高シリカゼオライトの量を9.0gとした以外は試作例2に準じ、比較例4のフィルター体を得た(遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の重量比は0:1である)。
試作例2〜10及び比較例3,4のフィルター体に関し、処理対象成分をトルエンとし、分解性能を通気試験により評価した。表1はそれぞれの試験条件である。
表2から理解されるように、試作例1のフィルター体は、比較例1及び2のフィルター体よりもトルエン分解性能が高いことを示した。試作例1は比較例1よりも遷移金属含有酸化物多孔質体の量を少なくしても高い分解性能を示した。また、高シリカ吸着材と遷移金属含有酸化物多孔質体の混合物を基材表面に担持する試作例1は、基材表面に高シリカ吸着材と遷移金属含有酸化物多孔質体を積層して担持する比較例2よりも分解性能が高いことが示された。つまり、本発明のフィルター体は安価かつ省工程で容易に製造が可能でありながら従来と同等以上のVOCの分解性能を有することが分かった。
表3及び4から理解されるように、試作例2〜4のフィルター体は、いずれも比較例3及び4のトルエンの分解性能と同等又はそれ以上であることを示した。本発明のフィルター体は安価かつ省工程で容易に製造が可能でありながら従来と同等以上のVOCの分解性能を有することが分かった。特に、遷移金属含有酸化物多孔質体の割合が高シリカ吸着材分よりも小さい試作例4については、長時間にわたりトルエンの除去率が高く維持されていることが分かった。また、表3及び4の試験結果から、オゾンの供給量を増加させることでトルエンの除去率が向上することがわかった。
試作例5〜7のいずれのフィルター体についても比較例3及び4のフィルター体よりもトルエンの分解性能が高い。また、試作例4のフィルター体と比較しても、より分解性能が向上した。特に、遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の比率が1:25(遷移金属含有酸化物多孔質体の比率が3.8%)である試作例6のフィルター体の分解性能が最も高く、長時間除去率を高く維持することができた。
表7に示される通り、遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材の比率が1:20(遷移金属含有酸化物多孔質体の比率が4.7%)である試作例9のフィルター体の分解性能が最も高く、除去率を長時間高く維持できることがわかった。
比較例2の基材表面に高シリカ吸着材と遷移金属含有酸化物多孔質体を積層して担持するフィルター体と、試作例1の高シリカ吸着材と遷移金属含有酸化物多孔質体の混合物を基材表面に担持するフィルター体を比較して、試作例1の性能が高いことが示された。また、試作例2〜10を用いた分解実験により、遷移金属含有酸化物多孔質体の割合が小さい(高シリカ吸着材の割合が大きい)試作例のフィルター体の性能が高いことが示され、さらには遷移金属含有酸化物多孔質体の比率が5%前後とすると、特に性能が向上することが分かった。高シリカ吸着材及び遷移金属含有酸化物多孔質体それぞれがフィルター体の表面に露出することにより、VOCを吸着しつつ、オゾンによる分解を促進することができると考えられる。
Claims (6)
- 処理対象成分であるVOC及び気相無機還元性化合物の少なくとも一方を含有するガスとオゾンとを混合させ、触媒を担持したフィルターに接触させて、該処理対象成分とオゾンの促進酸化により前記処理対象成分を分解処理するオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体であって、
前記フィルター体は、コバルト、マンガン、銅のうち一又は複数の酸化物である遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカペンタルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト及びメソポーラスシリケートのいずれかよりなる高シリカ吸着材を1:3ないし1:50の重量比で含有する混合物を基材表面に担持してなる
ことを特徴とするオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体。 - 処理対象成分であるVOC及び気相無機還元性化合物の少なくとも一方を含有するガスとオゾンとを混合させ、触媒を担持したフィルターに接触させて、該処理対象成分とオゾンの促進酸化により前記処理対象成分を分解処理するオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法であって、
前記フィルター体は、コバルト、マンガン、銅のうち一又は複数の酸化物である遷移金属含有酸化物多孔質体と高シリカ吸着材を水中で混合して混合スラリー状物とし、前記混合スラリー状物に基材を含浸させて焼成されてなる
ことを特徴とするオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法。 - 前記混合スラリー状物に含まれる前記遷移金属含有酸化物多孔質体分の割合が前記高シリカ吸着材分の割合よりも少ないことを特徴とする請求項2に記載のオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法。
- 前記混合スラリー状物に含まれる前記遷移金属含有酸化物多孔質体分と前記高シリカ吸着材分が1:3ないし1:50の重量比である請求項2又は3に記載のオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法。
- 前記遷移金属含有酸化物多孔質体のBET比表面積が100m2/g以上である請求項4に記載のオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法。
- 前記高シリカ吸着材が、高シリカペンタルゼオライト、脱アルミニウムフォージャサイト及びメソポーラスシリケートのいずれかよりなる請求項2ないし5のいずれか1項に記載のオゾン酸化分解処理に用いられるフィルター体の製造方法。
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