JP3229674B2 - Wastewater treatment method - Google Patents

Wastewater treatment method

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JP3229674B2
JP3229674B2 JP29540692A JP29540692A JP3229674B2 JP 3229674 B2 JP3229674 B2 JP 3229674B2 JP 29540692 A JP29540692 A JP 29540692A JP 29540692 A JP29540692 A JP 29540692A JP 3229674 B2 JP3229674 B2 JP 3229674B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、窒素含有化合物を含
む水、たとえば、アミン製造プラント廃水、合成皮革製
造工場廃水、食品製造工場廃水、活性汚泥処理水、し尿
または下水などの廃水の処理方法に関する。詳しくは、
この発明は、特定の触媒を用いた湿式酸化処理により廃
水に含まれる窒素含有化合物を分解処理する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating water containing nitrogen-containing compounds, for example, wastewater from amine production plant wastewater, synthetic leather production plant wastewater, food production plant wastewater, activated sludge treated water, human waste or sewage. About. For more information,
The present invention relates to a method for decomposing nitrogen-containing compounds contained in wastewater by wet oxidation using a specific catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒素含有化合物を含む廃水の処理は、そ
れに含まれる窒素成分の状態により、アニオン性高分子
凝集剤を用いる凝集法;または、活性炭、活性白土、シ
リカ−チタニア、シリカ−チタニア−マグネシアゲル、
シリカゲルによる吸着法(特開昭62−4990号公報
参照)により行われている。また、ペルオキシダーゼを
触媒とし、廃水中の芳香族アミンを過酸化水素と反応さ
せて不溶性重合物とし、この重合物を廃水から除去する
方法(ジャーナル・オブ・アプライド・バイオケミスト
リー、第2巻、414〜421頁、1980年)が提案
されている。この方法は触媒の耐久性が少ないため、こ
の系に硼酸を加えて触媒の寿命を延ばすことが提案され
ている(特開平2−78498号公報)。
2. Description of the Related Art The treatment of wastewater containing a nitrogen-containing compound depends on the state of the nitrogen component contained in the wastewater, by a coagulation method using an anionic polymer coagulant; or activated carbon, activated clay, silica-titania, silica-titania- Magnesia gel,
It is performed by an adsorption method using silica gel (see JP-A-62-4990). Also, a method of reacting an aromatic amine in wastewater with hydrogen peroxide using peroxidase as a catalyst to form an insoluble polymer and removing the polymer from the wastewater (Journal of Applied Biochemistry, Vol. 2, 414) 421 pages, 1980). Since this method has low durability of the catalyst, it has been proposed to add boric acid to the system to extend the life of the catalyst (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-78498).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記凝集法では、高分
子凝集剤が高価である上、廃水からのアミンの回収率が
低いため処理コストが高くつき、処理に用いた凝集剤が
廃スラッジとなるためこれを別途処理する必要が生じ
る。上記吸着法では、吸着材へのアミンの吸着率が低す
ぎて処理が不充分となるため、実用的ではないという問
題がある。
In the above-mentioned coagulation method, the polymer coagulant is expensive and the recovery rate of amine from wastewater is low, so that the treatment cost is high and the coagulant used in the treatment is waste sludge. Therefore, it is necessary to process this separately. In the above-mentioned adsorption method, there is a problem that it is not practical because the adsorption ratio of amine to the adsorbent is too low and the treatment becomes insufficient.

【0004】上記不溶性重合物として廃水から除去する
方法も不溶性重合物の処理が必要である。廃水の処理で
は湿式酸化処理の工程は不可避であるので、湿式酸化処
理の際に廃水に含まれる窒素含有化合物も分解されるよ
うにすれば好都合である。この発明は、窒素含有化合物
を含む廃水を効率良く、しかも耐久性があり、工業的に
確立されうるやり方で処理することができる方法を提供
することを課題とする。
[0004] The method for removing the insoluble polymer from wastewater also requires treatment of the insoluble polymer. Since the step of wet oxidation treatment is inevitable in the treatment of wastewater, it is advantageous if the nitrogen-containing compound contained in the wastewater is also decomposed during the wet oxidation treatment. An object of the present invention is to provide a method for efficiently and wastefully treating wastewater containing a nitrogen-containing compound in a manner that can be industrially established.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために鋭意研究の結果、アミンおよびアミノ酸
を含む廃水を湿式酸化処理するにあたり、後で詳しく説
明する特定の触媒を用いて処理することにより上記課題
を解決すること、および、前記特定の触媒はアミンおよ
びアミノ酸以外の窒素含有化合物にも適用できることを
見いだし、この発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, in the wet oxidation treatment of wastewater containing amines and amino acids, a specific catalyst described later in detail is used. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by the treatment and that the specific catalyst can be applied to nitrogen-containing compounds other than amines and amino acids, and the present invention has been completed.

【0006】したがって、この発明は、平均粒子径が4
0〜150オングストロームである金、または、当該金
とパラジウムとが耐火性無機酸化物に担持されてなる触
媒を用い、窒素含有化合物を含む廃水を、液相を保持さ
せた状態で分子状酸素の存在下に酸化処理する廃水の処
理方法を提供する。この発明に使用する耐火性無機酸化
物とは、チタニア、ジルコニア、アルミナ、セリア等の
酸化物を用いることができる。好ましくは、チタニアと
ジルコニアであり、さらに好ましくは、チタニア20〜
90モル%とジルコニア10〜80モル%の複合酸化物
である。
Therefore, according to the present invention, the average particle size is 4
Gold that is 0-150 angstroms or the gold
Provided is a method for treating wastewater that oxidizes wastewater containing a nitrogen-containing compound in the presence of molecular oxygen while maintaining a liquid phase using a catalyst in which palladium and palladium are supported on a refractory inorganic oxide. I do. As the refractory inorganic oxide used in the present invention, oxides such as titania, zirconia, alumina, and ceria can be used. Preferably, titania and zirconia, more preferably, titania 20 to
It is a composite oxide of 90 mol% and 10 to 80 mol% of zirconia.

【0007】以下に代表例として、チタンとジルコニウ
ムの酸化物の調製法等を例示すると、たとえば、酸化チ
タンと酸化ジルコニウムの混合物、および、チタンとジ
ルコニウムの複合酸化物などが挙げられるが、これらに
限定されない。チタンとジルコニウムの酸化物における
チタンとジルコニウムのモル比(Ti/Zr)は0.2
5〜9の範囲が好ましく、1〜4の範囲がさらに好まし
い。Ti/Zrモル比が0.25未満であれば、廃水中
に含まれる窒素含有化合物の処理効率が低く、満足でき
るものではないことがある。また、Ti/Zrモル比が
9よりも大きい場合には、窒素含有化合物の処理効率が
低下し、満足できるものではないことがある。
[0007] Typical examples of the method for preparing an oxide of titanium and zirconium include, for example, a mixture of titanium oxide and zirconium oxide, and a composite oxide of titanium and zirconium. Not limited. The molar ratio of titanium to zirconium (Ti / Zr) in the oxide of titanium and zirconium is 0.2
The range of 5 to 9 is preferable, and the range of 1 to 4 is more preferable. If the Ti / Zr molar ratio is less than 0.25, the treatment efficiency of the nitrogen-containing compound contained in the wastewater is low, and may not be satisfactory. On the other hand, when the Ti / Zr molar ratio is larger than 9, the treatment efficiency of the nitrogen-containing compound is reduced, which may not be satisfactory.

【0008】この発明に用いる、チタンとジルコニウム
の酸化物の製造方法としては、たとえば、(1)硝酸ジ
ルコニウムと硝酸チタニルの水溶液にアンモニア水を加
え、十分に攪拌した後、生成した沈殿を取り出して、水
洗、乾燥、焼成する方法、(2)アンモニア水中に硝酸
ジルコニウムと硝酸チタニルの水溶液を加え、十分に攪
拌した後、生成した沈殿を取り出して、水洗、乾燥、焼
成する方法、(3)ジルコニウム塩とチタン塩の水溶液
をオートクレーブに投入し、高温高圧下で水熱合成する
方法、(4)酸化ジルコニウムと酸化チタンを固相反応
させる方法、等があるが、この発明の趣旨に反しない限
りこれらの方法に限られるものではない。
The method for producing an oxide of titanium and zirconium used in the present invention includes, for example, (1) adding aqueous ammonia to an aqueous solution of zirconium nitrate and titanyl nitrate, stirring the mixture sufficiently, and taking out the formed precipitate; (2) a method of adding an aqueous solution of zirconium nitrate and titanyl nitrate to ammonia water, stirring the mixture thoroughly, taking out the formed precipitate, washing, drying and calcining; (3) zirconium There are a method in which an aqueous solution of a salt and a titanium salt is put into an autoclave and hydrothermal synthesis is performed under a high temperature and a high pressure, and (4) a method in which a solid phase reaction is performed between zirconium oxide and titanium oxide. It is not limited to these methods.

【0009】耐火性無機酸化物は、所望の形状で触媒用
の無機担体として用いられるが、背圧を考慮すると、粉
体で用いるよりも、たとえば、ペレット状、球状、ハニ
カム状、リング状などに成形して用いる方が有利であ
る。この発明では、金、または、金とパラジウムを耐火
性無機酸化物に担持させる。触媒活性成分としての金の
担持量は、触媒全体1リットルに対してAu換算で0.
5〜100gの割合となるようにするのが好ましく、5
〜100gの割合になるようにするのがより好ましい。
Auの担持量が触媒全体1リットルあたり0.5gより
も少ないと金の触媒としての効果が現れないことがあ
り、100gよりも多いとAuの担持量に比べ、窒素含
有化合物の処理効率の上昇率が小さく、触媒コスト面に
おいて好ましくない。担持される金は粒子状であること
が好ましく、その平均粒径は、たとえば、40〜150
オングストロームが好ましく、60〜100オングスト
ロームがさらに好ましい。金をそのような平均粒径で高
分散に担持することで、触媒安定性、耐久性を高めるこ
とができる。
The refractory inorganic oxide is used as an inorganic carrier for a catalyst in a desired shape. However, in consideration of the back pressure, for example, pellets, spheres, honeycombs, rings, etc. are used rather than powders. It is more advantageous to use it after molding. In this invention, gold or gold and palladium are supported on the refractory inorganic oxide. The supported amount of gold as the catalytically active component is 0.1 Au in terms of Au per liter of the entire catalyst.
Preferably, the ratio is 5 to 100 g.
More preferably, the ratio is set to 〜100 g.
If the supported amount of Au is less than 0.5 g per liter of the whole catalyst, the effect of the gold catalyst may not be exhibited. The rate is small, which is not preferable in terms of catalyst cost. The supported gold is preferably in the form of particles, and the average particle size thereof is, for example, 40 to 150.
Angstrom is preferred, and 60-100 Å is more preferred. By supporting gold with such an average particle size in a highly dispersed state, catalyst stability and durability can be enhanced.

【0010】金を耐火性無機酸化物に担持する方法とし
ては、通常用いられる担持方法によりなされ、たとえ
ば、(1)炭酸ナトリウム水溶液に塩化金酸水溶液を加
え、金の沈殿が生じ始めた後、アンモニアを加えて十分
攪拌し、ついで、クエン酸マグネシウムの塩酸溶液と耐
火性無機酸化物を加えてさらに十分攪拌することによ
り、耐火性無機酸化物に金を担持する含浸法、(2)所
定量の耐火性無機酸化物の粉体、炭酸ナトリウム、クエ
ン酸ナトリウムおよび塩化金酸を純水中に投入したもの
をオートクレーブ容器に入れ、攪拌を行いながら高温高
圧下に金を粉体に担持する水熱法、等があり、(1)の
方法による担持が最も好ましい。
The method of supporting gold on the refractory inorganic oxide is carried out by a commonly used supporting method. For example, (1) an aqueous solution of chloroauric acid is added to an aqueous solution of sodium carbonate, and after gold starts to precipitate, Ammonia is added and stirred sufficiently, then a hydrochloric acid solution of magnesium citrate and a refractory inorganic oxide are added, and the mixture is further stirred sufficiently to impregnate the refractory inorganic oxide with gold. The refractory inorganic oxide powder, sodium carbonate, sodium citrate, and chloroauric acid charged in pure water are placed in an autoclave container, and the water supporting the gold on the powder under high temperature and high pressure is stirred. There are a thermal method and the like, and the loading by the method (1) is most preferable.

【0011】金およびパラジウムの両方を担持してなる
触媒を用いて窒素含有化合物を含む廃水を湿式酸化処理
すると、窒素含有化合物の処理効率が向上し、かつ、触
媒活性成分の安定性が上がり、長期間に渡って安定した
処理効率を維持できる。パラジウムの担持量は、金に対
するモル比で0.05≦Pd/Au≦50の範囲が好ま
しく、0.2≦Pd/Au≦20の範囲がさらに好まし
い。Pd/Au<0.05ではパラジウムの担持効果が
小さく、Pd/Au>50では窒素含有化合物の処理効
率はパラジウムの担持量の割に有為差が小さく、触媒コ
ストの面において好ましくない。パラジウムを担持する
ことで、廃水中の窒素含有化合物の処理効率をさらに向
上させることができる。
When wastewater containing a nitrogen-containing compound is subjected to wet oxidation treatment using a catalyst carrying both gold and palladium, the treatment efficiency of the nitrogen-containing compound is improved, and the stability of the catalytically active component is increased. Stable processing efficiency can be maintained over a long period of time. The supported amount of palladium is preferably in a range of 0.05 ≦ Pd / Au ≦ 50, more preferably in a range of 0.2 ≦ Pd / Au ≦ 20, in terms of a molar ratio to palladium. In the case of Pd / Au <0.05, the effect of supporting palladium is small, and in the case of Pd / Au> 50, the treatment efficiency of the nitrogen-containing compound is significantly small compared to the amount of supported palladium, which is not preferable in terms of catalyst cost. By supporting palladium, the treatment efficiency of the nitrogen-containing compound in the wastewater can be further improved.

【0012】パラジウムを耐火性無機酸化物に担持する
方法としては、通常用いられる担持方法によりなされ、
たとえば、チタンとジルコニウムの複合酸化物に担持す
る場合を例にして説明すると、(1)金を担持したチタ
ンとジルコニウムの複合酸化物の成形体をパラジウム塩
の水溶液に浸漬した後、乾燥、焼成する方法、(2)パ
ラジウム塩の水溶液にチタンとジルコニウムの複合酸化
物の粉体を加えて蒸発乾固した後、乾燥、焼成する方
法、(3)チタンとジルコニウムの複合酸化物の成形体
に金化合物とパラジウム化合物の水溶液を含浸させた
後、乾燥、焼成する方法、等がある。
The method of supporting palladium on the refractory inorganic oxide is carried out by a commonly used supporting method,
For example, the case of supporting on a composite oxide of titanium and zirconium will be described as an example. (1) A molded body of a composite oxide of titanium and zirconium supporting gold is immersed in an aqueous solution of a palladium salt, and then dried and fired. (2) a method of adding a powder of a composite oxide of titanium and zirconium to an aqueous solution of a palladium salt, evaporating to dryness, and then drying and calcining; (3) forming a composite oxide of titanium and zirconium into a molded product; There is a method of impregnating with an aqueous solution of a gold compound and a palladium compound, followed by drying and baking.

【0013】金およびパラジウムの担持は、それぞれの
金属単体、金とパラジウムの合金、また、パラジウムに
ついては酸化物などの形でなされるが、これらに限定さ
れない。この発明の方法により処理される、窒素含有化
合物を含む廃水とは、たとえば、アミン製造プラント廃
水、皮革製造工場廃水、食品製造工場廃水、活性汚泥処
理水、し尿、下水などを言う。
The loading of gold and palladium is carried out in the form of a simple substance of each metal, an alloy of gold and palladium, and the oxide of palladium is not limited to these. The wastewater containing a nitrogen-containing compound to be treated by the method of the present invention includes, for example, amine production plant wastewater, leather production plant wastewater, food production plant wastewater, activated sludge treated water, human waste, sewage, and the like.

【0014】この発明の処理対象となる窒素含有化合物
としては、たとえば、アンモニア、ヒドラジン、アミン
化合物、アミド化合物、アミノ酸化合物等、分子内に窒
素原子を含有する化合物から選ばれる少なくとも1つの
化合物が挙げられる。アミン化合物としては、分子内に
アミノ基を有する化合物であれば、第1アミン、第2ア
ミン、第3アミン、第4級アンモニウム塩のいずれであ
ってもよい。具体的には、たとえば、メチルアミン、ジ
メチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、
プロピルアミン等のアルキルアミン類;エチレンジアミ
ン、トリメチレンジアミン等のアルキレンジアミン類;
エタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノ
ールアミン類といった脂肪族アミン類、ならびに、アニ
リン、フェニレンジアミン、アミノフェノール、アミノ
ナフタレン等の芳香族アミン類、ピリジン、ピコリン等
の含窒素複素環化合物類等から選ばれる少なくとも1つ
の化合物が例示される。
Examples of the nitrogen-containing compound to be treated according to the present invention include at least one compound selected from compounds containing a nitrogen atom in the molecule, such as ammonia, hydrazine, amine compounds, amide compounds, amino acid compounds and the like. Can be The amine compound may be any of a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, and a quaternary ammonium salt as long as the compound has an amino group in the molecule. Specifically, for example, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, triethylamine,
Alkylamines such as propylamine; alkylenediamines such as ethylenediamine and trimethylenediamine;
Selected from aliphatic amines such as alkanolamines such as ethanolamine and triethanolamine; aromatic amines such as aniline, phenylenediamine, aminophenol and aminonaphthalene; and nitrogen-containing heterocyclic compounds such as pyridine and picoline. At least one compound is exemplified.

【0015】アミド化合物とは、分子内にアミノ基と酸
基が結合した基(RCONH−)を持つ化合物である。
具体的には、たとえば、ホルムアミド、メチルホルムア
ミド、アセトアミド、エチルホルムアミド、メチルプロ
ピオンアミド、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルム
アミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリンな
どから選ばれる少なくとも1つの化合物が例示される。
An amide compound is a compound having a group (RCONH-) in which an amino group and an acid group are bonded in a molecule.
Specifically, for example, at least one compound selected from formamide, methylformamide, acetamide, ethylformamide, methylpropionamide, dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrroline and the like is exemplified.

【0016】アミノ酸化合物とは、分子内にカルボキシ
ル基とアミノ基とを有する化合物であって、α−アミノ
酸、β−アミノ酸、γ−アミノ酸などと称されている。
具体的には、たとえば、グリシン、アラニン、バリン、
ロイシン、セリン、システイン、アスパラギン酸、グル
タミン酸、リジン、アルギニンなどの脂肪族アミノ酸
類;フェニルアラニン、チロシンなどの芳香族環を持つ
アミノ酸類;ヒスチジン、トリプトファン、プロリンな
どの複素環を持つアミノ酸類などから選ばれる少なくと
も1つの化合物が例示される。
An amino acid compound is a compound having a carboxyl group and an amino group in a molecule, and is called an α-amino acid, β-amino acid, γ-amino acid, or the like.
Specifically, for example, glycine, alanine, valine,
Aliphatic amino acids such as leucine, serine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, lysine, and arginine; amino acids having an aromatic ring such as phenylalanine and tyrosine; and amino acids having a heterocyclic ring such as histidine, tryptophan and proline. At least one compound is exemplified.

【0017】ただし、この発明における窒素含有化合物
とは、上記の例だけに限定されるものではない。窒素含
有化合物は、水に溶解している必要はなく、浮遊懸濁状
態などの状態であってもこの発明の処理方法で分解され
うる。廃水中の窒素含有化合物は、単一化合物で存在し
ても、また、複数種で混在してもよい。この発明が適用
できる廃水の窒素含有化合物は、特に限定されるもので
はないが、通常、10〜100,000ppmの範囲で
ある。
However, the nitrogen-containing compound in the present invention is not limited to the above examples. The nitrogen-containing compound does not need to be dissolved in water, and can be decomposed by the treatment method of the present invention even in a state such as a suspended state. The nitrogen-containing compound in the wastewater may be present as a single compound, or may be present as a mixture of a plurality of types. The nitrogen-containing compound of wastewater to which the present invention can be applied is not particularly limited, but is usually in the range of 10 to 100,000 ppm.

【0018】この発明では、上記の触媒を用いて、窒素
含有化合物を含む廃水を、液相を保持させた状態で分子
状酸素の存在下に酸化処理することにより窒素含有化合
物を分解する。この分解反応を、廃水が液相を保持する
状態で行うのは、水が蒸発して気体とならないようにす
ることにより、廃水中の無機性物質の析出を抑えるため
である。酸化処理の反応温度は、好ましくは120〜3
70℃、より好ましくは200〜300℃である。上限
値は、水の臨界温度で規定され、下限値は、これよりも
低い温度では窒素含有化合物の分解反応が起こりにくく
なることから規定される。反応系の圧力は、反応系内で
水が液相を保持するのに必要な圧力、すなわち約1〜2
00kgf/cm2 の圧力であればよい。廃水の空間速度
は、廃水量/触媒体積で、0.1〜20hr-1であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは0.3〜10hr-1
ある。反応に用いる酸素源としては、分子状酸素が用い
られるが、具体的には空気や酸素富化空気、酸素ガスな
どが用いられる。
In the present invention, the nitrogen-containing compound is decomposed by oxidizing wastewater containing the nitrogen-containing compound in the presence of molecular oxygen while maintaining the liquid phase using the above catalyst. This decomposition reaction is performed in a state where the wastewater retains a liquid phase, in order to suppress the deposition of inorganic substances in the wastewater by preventing the water from evaporating into a gas. The reaction temperature of the oxidation treatment is preferably 120 to 3
70 ° C, more preferably 200 to 300 ° C. The upper limit is defined by the critical temperature of water, and the lower limit is defined at a lower temperature because the decomposition reaction of the nitrogen-containing compound hardly occurs. The pressure of the reaction system is the pressure required for water to maintain a liquid phase in the reaction system, that is, about 1-2.
The pressure may be 00 kgf / cm 2 . The space velocity of the wastewater is preferably in the range of wastewater amount / catalyst volume in the range of 0.1 to 20 hr -1 , more preferably in the range of 0.3 to 10 hr -1 . As the oxygen source used for the reaction, molecular oxygen is used, and specifically, air, oxygen-enriched air, oxygen gas, or the like is used.

【0019】湿式酸化反応に用いる装置は、たとえば廃
水の処理において通常使用されている反応器、たとえば
単管円筒型、多管式反応器、これらを併用したもの等を
用いることができる。この発明で用いる上記特定の触媒
を、たとえば、これらの反応器に通常の廃水の湿式酸化
の際の触媒と同様に充填し、廃水を処理すればよい。こ
の発明の処理方法により窒素含有化合物は、たとえば、
二酸化炭素、水、窒素などに分解される。
As the apparatus used for the wet oxidation reaction, for example, a reactor generally used in the treatment of wastewater, for example, a single-tube cylindrical type, a multi-tube type reactor, or a combination thereof can be used. The specific catalyst used in the present invention may be charged into these reactors, for example, in the same manner as a catalyst used in ordinary wet oxidation of wastewater, and the wastewater may be treated. According to the treatment method of the present invention, the nitrogen-containing compound is, for example,
Decomposes into carbon dioxide, water, nitrogen, etc.

【0020】湿式酸化処理により窒素含有化合物が窒素
ガスまで分解されていれば固液分離後の処理液を直接放
流するか、あるいは、再利用することが可能となる。ア
ンモニアなどの低級窒素化合物までしか分解されていな
い場合には固液分離後、必要に応じてこれらの成分の分
解処理を施せばよい。この発明の廃水の処理方法によれ
ば、窒素含有化合物も含めて、化学的に酸化分解可能な
物質(その量が化学的酸素要求量(COD)で表される
ので「COD成分」と言うことがある)を酸化分解する
ことができる。
If the nitrogen-containing compound has been decomposed into nitrogen gas by the wet oxidation treatment, the treated liquid after solid-liquid separation can be directly discharged or reused. When only lower nitrogen compounds such as ammonia have been decomposed, solid components may be subjected to decomposition treatment after solid-liquid separation, if necessary. According to the wastewater treatment method of the present invention, a chemically oxidatively decomposable substance (including the nitrogen-containing compound) is referred to as a “COD component” because its amount is represented by a chemical oxygen demand (COD). Can be oxidatively decomposed.

【0021】[0021]

【作用】この発明では、耐火性無機酸化物に金が担持さ
れてなる触媒を用い、窒素含有化合物を含む廃水を、液
相を保持させた状態で分子状酸素の存在下に酸化処理す
ると、窒素含有化合物が二酸化炭素、水、窒素まで分解
される。触媒が、チタンとジルコニウムの複合酸化物に
金を担持させることにより得られるものであると、廃水
中の窒素含有化合物を効率良く安定に処理できる。
According to the present invention, when a wastewater containing a nitrogen-containing compound is oxidized in the presence of molecular oxygen while maintaining a liquid phase, using a catalyst in which gold is supported on a refractory inorganic oxide, Nitrogen-containing compounds are decomposed into carbon dioxide, water and nitrogen. When the catalyst is obtained by supporting gold on a composite oxide of titanium and zirconium, a nitrogen-containing compound in wastewater can be efficiently and stably treated.

【0022】耐火性無機酸化物に金とパラジウムが担持
されてなる触媒を用い、窒素含有化合物を含む廃水を、
液相を保持させた状態で分子状酸素の存在下に酸化処理
すると、窒素含有化合物が二酸化炭素、水、窒素まで分
解される。触媒が、チタンとジルコニウムの複合酸化物
に金とパラジウムを担持させることにより得られるもの
であると、廃水中の窒素含有化合物をより効率良く安定
して分解できる。
Using a catalyst in which gold and palladium are supported on a refractory inorganic oxide, waste water containing a nitrogen-containing compound is
When the oxidation treatment is performed in the presence of molecular oxygen while maintaining the liquid phase, the nitrogen-containing compound is decomposed into carbon dioxide, water, and nitrogen. If the catalyst is obtained by supporting gold and palladium on a composite oxide of titanium and zirconium, the nitrogen-containing compound in the wastewater can be decomposed more efficiently and stably.

【0023】複合酸化物への金の担持が、チタンとジル
コニウムの複合酸化物に炭酸ナトリウム水溶液を加え、
さらに塩化金酸水溶液を加えたのちクエン酸マグネシウ
ム水溶液を加えることによりなされていると、金をチタ
ンとジルコニウムの複合酸化物上に高分散に担持でき
る。
The gold is supported on the composite oxide by adding an aqueous solution of sodium carbonate to the composite oxide of titanium and zirconium,
Further, by adding an aqueous solution of magnesium citrate after adding an aqueous solution of chloroauric acid, gold can be supported in a highly dispersed state on a composite oxide of titanium and zirconium.

【0024】[0024]

【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例および比
較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。 (触媒の製造例1)水100リットルに硫酸チタニル
(TiOSO4)水溶液(TiO2 含有率5.6wt%)1
50kg、硝酸ジルコニル(ZrO(NO3)2)水溶液(Z
rO2 含有率18.0wt%)30.7kgを添加し、よく
攪拌した。それを攪拌しながらアンモニア水を徐々に滴
下してpHが9になるまで加え、その後3時間攪拌して
15時間放置した。このようにして得られたゲルを濾別
し、水洗した後120℃で16時間乾燥し、700℃で
3時間空気雰囲気下で焼成し、さらに粉砕して粉体を得
た。得られた粉体は13.9kgで、TiO2 :ZrO2
=7:3(モル比)の組成を有する、チタンとジルコニ
ウムの複合酸化物であった。
EXAMPLES Specific examples and comparative examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to the following examples. (Catalyst Production Example 1) Titanyl sulfate (TiOSO 4 ) aqueous solution (TiO 2 content: 5.6 wt%) in 100 liters of water
50 kg, zirconyl nitrate (ZrO (NO 3 ) 2 ) aqueous solution (Z
An rO 2 content of 18.0 wt%) (30.7 kg) was added and the mixture was stirred well. While stirring, ammonia water was gradually added dropwise until the pH reached 9, and then the mixture was stirred for 3 hours and left for 15 hours. The gel thus obtained was separated by filtration, washed with water, dried at 120 ° C. for 16 hours, calcined at 700 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, and further pulverized to obtain a powder. The resulting powder weighs 13.9 kg and contains TiO 2 : ZrO 2
= 7: 3 (molar ratio) was a composite oxide of titanium and zirconium.

【0025】上記粉体6kgを0.2M−炭酸ナトリウム
水溶液45リットル中に投入した。この液に塩化金酸水
溶液(Au含有13.9%)431.6g、クエン酸マ
グネシウム280gを加え、粉体上にAuを沈着させ、
約2時間熟成を行った。この沈澱生成および熟成の間当
溶液の温度を50〜70℃の間に保持し、充分な攪拌を
行った。熟成後のこの溶液のpHは10.0となった。
このようにして金を担持した粉体を濾別し、水洗した後
120℃で16時間乾燥した後、500℃で3時間空気
雰囲気下で焼成した。
6 kg of the above powder was put into 45 liters of a 0.2 M aqueous solution of sodium carbonate. To this solution, 431.6 g of an aqueous solution of chloroauric acid (13.9% containing Au) and 280 g of magnesium citrate were added, and Au was deposited on the powder.
Aging was performed for about 2 hours. During the precipitation and ripening, the temperature of the solution was maintained at 50 to 70 ° C., and sufficient stirring was performed. The pH of this solution after aging was 10.0.
The powder supporting gold in this manner was separated by filtration, washed with water, dried at 120 ° C. for 16 hours, and then calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere.

【0026】このようにして焼成することにより得られ
た粉体6kgと水1.8kgさらに澱粉120kgを加えて混
合し、ニーダーでよく練り合わせた。これを直径5mm、
長さ6mmの円柱状ペレットに押し出し成形して、120
℃で12時間乾燥した後、500℃で3時間焼成した。
得られた完成触媒のAu担持率は、触媒1リットルあた
り金属として10gであり、担持されたAuの平均粒子
径は80オングストロームであった。
6 kg of the powder obtained by baking in this manner, 1.8 kg of water and 120 kg of starch were added, mixed and kneaded well in a kneader. This is 5mm in diameter,
Extruded into 6 mm long cylindrical pellets,
After drying at 12 ° C. for 12 hours, baking was performed at 500 ° C. for 3 hours.
The Au catalyst support of the obtained completed catalyst had a metal loading of 10 g per liter of the catalyst, and the average particle diameter of the supported Au was 80 Å.

【0027】(触媒の製造例2)製造例1において粉体
中のTiとZrのモル比を1:1に変えたこと以外は製
造例1と同様にして触媒を調製した。 (触媒の製造例3〜5)製造例1において表1に示すよ
うに金の担持量を変えたこと以外は製造例1と同様にし
て触媒を調製した。
(Catalyst Production Example 2) A catalyst was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that the molar ratio of Ti and Zr in the powder was changed to 1: 1. (Catalyst Production Examples 3 to 5) Catalysts were prepared in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of gold supported was changed as shown in Table 1.

【0028】(触媒の製造例6〜7)製造例1で調製し
た触媒にそれぞれ濃度の異なる硝酸パラジウム水溶液を
含浸させ、ついで120℃で6時間乾燥した後、500
℃で3時間焼成した。得られた完成触媒のPd担持量
は、それぞれ、触媒1リットルあたり金属として6gお
よび30gであった。
(Production Examples 6 to 7 of Catalyst) The catalyst prepared in Production Example 1 was impregnated with aqueous solutions of palladium nitrate having different concentrations, and dried at 120 ° C. for 6 hours.
Calcination was performed at 3 ° C. for 3 hours. The Pd carrying amount of the obtained completed catalyst was 6 g and 30 g as metal per liter of the catalyst, respectively.

【0029】(触媒の製造例8〜9)製造例1で金の担
持量を触媒1リットル当たり40gとし、それぞれ濃度
の異なる硝酸パラジウム水溶液を含浸させ、ついで12
0℃で8時間乾燥した後、500℃で3時間焼成した。
得られた完成触媒のPd担持量は、それぞれ、触媒1リ
ットル当たり20gおよび80gであった。Auの平均
粒子径はいずれも100オングストロームであった。
(Catalyst Production Examples 8 to 9) In Production Example 1, the amount of gold supported was 40 g per liter of the catalyst, and each was impregnated with palladium nitrate aqueous solutions having different concentrations.
After drying at 0 ° C. for 8 hours, baking was performed at 500 ° C. for 3 hours.
The amount of Pd carried on the obtained completed catalyst was 20 g and 80 g per liter of the catalyst, respectively. The average particle size of Au was 100 Å in all cases.

【0030】(触媒の製造例10)水100リットルに
硝酸ジルコニル(ZrO(NO3)2)水溶液(ZrO2
有率18.0wt%)61.5kgを添加し、よく攪拌し
た。それを攪拌しながらアンモニア水を徐々に滴下して
pHが9になるまで加え、その後3時間攪拌して15時
間放置した。このようにして得られたゲルを濾別し、水
洗した後120℃で16時間乾燥し、700℃で3時間
空気雰囲気下で焼成し、さらに粉砕して粉体を得た。得
られた粉体は11kgで、組成はZrO2 であった。
(Production Example 10 of Catalyst) To 100 liters of water, 61.5 kg of an aqueous solution of zirconyl nitrate (ZrO (NO 3 ) 2 ) (ZrO 2 content: 18.0 wt%) was added, and the mixture was stirred well. While stirring, ammonia water was gradually added dropwise until the pH reached 9, and then the mixture was stirred for 3 hours and left for 15 hours. The gel thus obtained was separated by filtration, washed with water, dried at 120 ° C. for 16 hours, calcined at 700 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, and further pulverized to obtain a powder. The obtained powder weighed 11 kg and had a composition of ZrO 2 .

【0031】上記粉体10kgを0.2M−炭酸ナトリウ
ム水溶液45リットル中に投入した。この液に塩化金酸
水溶液(Au含有13.9%)554g、クエン酸マグ
ネシウム360gを加え、粉体上にAuを沈着させ、約
2時間熟成を行った。この沈澱生成および熟成の間、そ
の溶液の温度を50〜70℃の間に保持し、充分な攪拌
を行った。熟成後のこの溶液のpHは10.0となっ
た。このようにして金を担持した粉体を濾別し、水洗し
た後120℃で16時間乾燥した後、500℃で3時間
空気雰囲気下で焼成した。
10 kg of the above powder was put into 45 liters of a 0.2 M aqueous solution of sodium carbonate. To this solution, 554 g of an aqueous solution of chloroauric acid (13.9% containing Au) and 360 g of magnesium citrate were added, and Au was deposited on the powder, followed by aging for about 2 hours. During the precipitation and ripening, the temperature of the solution was kept between 50 and 70 ° C. and sufficient stirring was performed. The pH of this solution after aging was 10.0. The powder supporting gold in this manner was separated by filtration, washed with water, dried at 120 ° C. for 16 hours, and then calcined at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere.

【0032】このようにして焼成することにより得られ
た粉体6kgと水1.8kgさらに澱粉120kgを加えて混
合し、ニーダーでよく練り合わせた。これを直径5mm、
長さ6mmの円柱状ペレットに押し出し成形して、120
℃で12時間乾燥した後、500℃で3時間焼成した。
得られた完成触媒のAu担持率は、触媒1リットルあた
り10gであり、担持されたAuの平均粒子径は100
オングストロームであった。
6 kg of the powder obtained by baking in this manner, 1.8 kg of water and 120 kg of starch were added, mixed and kneaded well with a kneader. This is 5mm in diameter,
Extruded into 6 mm long cylindrical pellets,
After drying at 12 ° C. for 12 hours, baking was performed at 500 ° C. for 3 hours.
The Au loading rate of the obtained completed catalyst was 10 g per liter of the catalyst, and the average particle diameter of the supported Au was 100 g.
Angstrom.

【0033】(触媒の製造例11)製造例10におい
て、ジルコニア粉体10kgの代わりにチタニア粉体15
kgを用いたこと以外は製造例10と同様にして触媒を調
製した。得られた完成触媒のAu担持率は、触媒1リッ
トルあたり10gであり、担持されたAuの平均粒子径
は100オングストロームであった。
(Production Example 11 of Catalyst) In Production Example 10, titania powder 15 was used instead of zirconia powder 10 kg.
A catalyst was prepared in the same manner as in Production Example 10 except that kg was used. The Au loading of the obtained completed catalyst was 10 g per liter of the catalyst, and the average particle diameter of the supported Au was 100 angstroms.

【0034】(触媒の比較製造例1)製造例10で得ら
れたZrO2 粉体6kgに塩化白金酸水溶液(Pt総含有
量60g)を加え、よく混合した後、120℃で16時
間乾燥し、ついで500℃で3時間空気雰囲気下で焼成
した。このようにして焼成することにより得られた粉体
6kgと水1.8kgさらに澱粉120kgを加えて混合し、
ニーダーでよく練り合わせた。これを直径5mm、長さ6
mmの円柱状ペレットに押し出し成形して、120℃で1
2時間乾燥した後、500℃で3時間焼成した。得られ
た完成触媒のPt担持率は、触媒1リットルあたり金属
として10gであった。
(Comparative Production Example 1 of Catalyst) An aqueous solution of chloroplatinic acid (total content of Pt: 60 g) was added to 6 kg of the ZrO 2 powder obtained in Production Example 10, mixed well, and dried at 120 ° C. for 16 hours. Then, firing was performed at 500 ° C. for 3 hours in an air atmosphere. 6 kg of the powder obtained by calcining in this way, 1.8 kg of water and 120 kg of starch are added and mixed.
Kneaded well with a kneader. This is 5 mm in diameter and 6 in length.
Extruded into cylindrical pellets of mm.
After drying for 2 hours, it was baked at 500 ° C. for 3 hours. The Pt carrying rate of the obtained completed catalyst was 10 g as a metal per liter of the catalyst.

【0035】(触媒の比較製造例2)比較製造例1にお
いて、ジルコニア粉体6kgの代わりにチタニア粉体10
kgを用いたこと以外は比較製造例1と同様にして触媒を
調製した。得られた完成触媒のPt担持率は、触媒1リ
ットルあたり10gであり、担持されたPtの平均粒子
径は100オングストロームであった。
(Comparative Production Example 2) In Comparative Production Example 1, titania powder 10 was used instead of zirconia powder 6 kg.
A catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Production Example 1 except that kg was used. The Pt carrying rate of the obtained completed catalyst was 10 g per liter of the catalyst, and the average particle diameter of the carried Pt was 100 angstroms.

【0036】製造例1〜11および比較製造例1,2の
各触媒の組成を表1にまとめて示した。
The compositions of the catalysts of Production Examples 1 to 11 and Comparative Production Examples 1 and 2 are summarized in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】(実施例1〜11)製造例1〜11で得ら
れた各触媒を用いて、以下のような方法で湿式酸化法に
よる廃水処理を行った。ステンレス製反応管(内径25
mm×3.0m)に表2に示す触媒を充填し(触媒層長さ
は1.0m)、反応管の下部から予熱混合された廃水お
よび酸素濃度21容積%の空気を500時間連続して導
入して反応管の入力部と出口部でCOD(Cr)と全窒
素量を測定し、初期と500時間反応後の除去率を求め
た。なお、反応条件、廃水の性状、廃水の空間速度(空
塔基準)、空気の空間速度(空塔基準、標準状態)は表
2に示すとおりであった。
(Examples 1 to 11) Using each of the catalysts obtained in Production Examples 1 to 11, wastewater treatment was performed by a wet oxidation method in the following manner. Stainless steel reaction tube (inner diameter 25
mm × 3.0 m) was filled with the catalyst shown in Table 2 (catalyst layer length was 1.0 m), and wastewater premixed from the lower part of the reaction tube and air having an oxygen concentration of 21% by volume were continuously supplied for 500 hours. The COD (Cr) and the total amount of nitrogen were measured at the input portion and the outlet portion of the reaction tube after the introduction, and the removal rate at the initial stage and after the reaction for 500 hours was determined. The reaction conditions, properties of the wastewater, the space velocity of the wastewater (based on the empty tower), and the space velocity of the air (based on the empty tower, standard state) are as shown in Table 2.

【0039】(比較例1〜2)実施例1において、製造
例1で得られた触媒の代わりに表2に示す比較製造例1
〜2で得られた触媒を用いたこと以外は実施例1と同様
にして廃水処理を行った。初期と500時間反応後の結
果を表2に示した。
(Comparative Examples 1-2) In Example 1, Comparative Example 1 shown in Table 2 was used instead of the catalyst obtained in Example 1.
Wastewater treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the catalysts obtained in Steps 2 and 3 were used. Table 2 shows the results at the initial stage and after the reaction for 500 hours.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明の廃水の処理方法によれば、窒
素含有化合物を含む廃水を効率良く、しかも耐久性があ
り、工業的に確立されうるやり方で処理することができ
る。
According to the wastewater treatment method of the present invention, wastewater containing a nitrogen-containing compound can be treated efficiently, durably, and in a manner that can be industrially established.

フロントページの続き (72)発明者 佐野 邦夫 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地 の1 株式会社日本触媒 触媒研究所内 (56)参考文献 特開 平3−97623(JP,A) 特開 昭64−83513(JP,A) 特開 昭63−252908(JP,A) 特公 平3−66018(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/74 B01J 23/52 Continuation of the front page (72) Inventor Kunio Sano 992, Nishioki, Okihama-shi, Abashiri-ku, Himeji-shi, Hyogo Pref. Nippon Shokubai Catalysis Research Laboratories (56) References JP-A-3-97623 (JP, A) 83513 (JP, A) JP-A-63-252908 (JP, A) JP-B-3-66018 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C02F 1/74 B01J 23 / 52

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 平均粒子径が40〜150オングストロ
ームである金、または、当該金とパラジウムとが耐火性
無機酸化物に担持されてなる触媒を用い、窒素含有化合
物を含む廃水を、液相を保持させた状態で分子状酸素の
存在下に酸化処理する廃水の処理方法。
An average particle diameter of 40 to 150 Å
Gold, or the gold and palladium are fire resistant
A method for treating wastewater comprising oxidizing wastewater containing a nitrogen-containing compound in the presence of molecular oxygen while maintaining a liquid phase, using a catalyst supported on an inorganic oxide .
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