JP4602165B2 - Decomposition and removal method of volatile organic compounds and catalyst for decomposition and removal - Google Patents

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Description

本発明は揮発性有機化合物の分解除去法と分解除去用触媒に関する。さらに詳述すると、本発明は、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、ナフタレンなどの多環芳香族炭化水素といった揮発性有機化合物による環境汚染に対する対策の改良に関する。   The present invention relates to a method for decomposing and removing volatile organic compounds and a catalyst for decomposing and removing. More specifically, the present invention relates to an improvement in measures against environmental pollution caused by volatile organic compounds such as aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, and polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthalene.

揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compounds、以下単に「VOC」ともいう)とは、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼンなどの芳香族炭化水素、およびナフタレンなどの多環芳香族炭化水素(PAH:Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)などの物質を指す。VOCの代表的な成分である芳香族炭化水素、特にベンゼン、トルエンなどは有機溶剤や塗料など幅広い用途に用いられているが、その多くは大気汚染を引き起こす可能性を持ったものである。中でもベンゼンは発ガン性物質として知られており、表1に示すように環境基準も定められている。また、VOC成分はそれ自体に発ガン性や有害性があるだけでなく、大気中に放出されるとオゾンなどの光化学オキシダントを合成し、窒素酸化物(NOx)とともに光化学大気汚染をもたらす主要な原因物質となる。これら2次的に生成する光化学オキシダントおよび浮遊粒子状物質(SPM:Suspended Particulate Matter)は人体にも影響を及ぼすため環境基準が定められている(表1参照)。要するに、ここで述べたVOCは、大気汚染物質としてすでに規制されている窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)と同様、環境および人体への影響が懸念される有害汚染物質の一つである。このため、近年、大気中へのVOC排出が問題視されており、ディーゼルエンジンの排ガスといった各種燃焼排ガスだけでなく、今後は、各種工場や廃棄物処理などの固定発生源で発生するVOC量を抑制するための処理技術が必要となる可能性がある。   Volatile organic compounds (VOC) are also aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene, and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) such as naphthalene. : Polycyclic Aromatic Hydrocarbons). Aromatic hydrocarbons, particularly benzene and toluene, which are typical components of VOCs, are used in a wide range of applications such as organic solvents and paints, many of which have the potential to cause air pollution. Among them, benzene is known as a carcinogen, and environmental standards are set as shown in Table 1. In addition, the VOC component itself is not only carcinogenic and harmful, but when released into the atmosphere, it synthesizes photochemical oxidants such as ozone and is a major cause of photochemical air pollution along with nitrogen oxides (NOx). It becomes a causative substance. These secondary photochemical oxidants and suspended particulate matter (SPM) have an environmental standard because they affect the human body (see Table 1). In short, the VOC mentioned here is one of the harmful pollutants that are likely to affect the environment and the human body, like nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) that are already regulated as air pollutants. It is. For this reason, in recent years, VOC emissions into the atmosphere have been regarded as a problem, and not only various combustion exhaust gas such as diesel engine exhaust gas, but also the amount of VOC generated in fixed sources such as various factories and waste treatment in the future. Processing techniques for suppression may be required.

VOC処理技術は、欧米を中心に法規制の強化とともに発展し、各種装置の導入が進んだ経緯がある。一方、日本では臭気対策が中心であり、排ガス脱臭装置として導入され、結果的にVOCが処理されてきたのが実情である。このようなVOC排ガス処理技術は、燃焼酸化法(直接燃焼、触媒燃焼)、吸着法、活性汚泥法(生物処理法)に大別され、排ガス処理量、VOC濃度などによってどの手法によるかが決定される。また最近では、プラズマ分解法などの新処理方式も開発されている。各種処理技術において、様々な課題がある中、酸化チタン(TiO2)などの光触媒作用による分解、および貴金属担持触媒などによる触媒燃焼(接触酸化)は、最終的に二酸化炭素(CO2)と水(H2O)にまでVOCを分解することから有効な処理手段に挙げられる。 VOC processing technology has been developed with the strengthening of laws and regulations, mainly in Europe and the United States, and there has been a history of the introduction of various devices. On the other hand, in Japan, odor countermeasures are the main, and it has been introduced as an exhaust gas deodorizer, and as a result, VOC has been treated. Such VOC exhaust gas treatment technologies are broadly divided into combustion oxidation methods (direct combustion, catalytic combustion), adsorption methods, and activated sludge methods (biological treatment methods), and which method is determined according to the exhaust gas treatment amount, VOC concentration, etc. Is done. Recently, new treatment methods such as plasma decomposition have been developed. Among various treatment technologies, there are various problems. Decomposition by photocatalytic action such as titanium oxide (TiO 2 ), and catalytic combustion (catalytic oxidation) by noble metal supported catalyst, etc., ultimately result in carbon dioxide (CO 2 ) and water. Since VOC is decomposed to (H 2 O), it is mentioned as an effective processing means.

ここで、後者の貴金属担持触媒によるVOCの処理技術については、1)反応温度が低く、燃料費の節約が可能、2)サーマルNOxがほとんど発生しない、3)システムが単純で小型化が可能(設置スペースが小さい)、などの特徴が挙げられる。このような貴金属担持触媒によるVOC処理技術の具体例としては、金属酸化物の担体に白金(Pt)、パラジウム(Pd)などの貴金属を活性成分として担持したもの、数種類の金属酸化物を組み合わせた複合酸化物を用いたもの等がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   Here, with regard to the VOC processing technology using the latter noble metal supported catalyst, 1) low reaction temperature, saving fuel costs, 2) almost no thermal NOx generation, 3) simple system and miniaturization ( The installation space is small). Specific examples of the VOC treatment technology using such a noble metal-supported catalyst include a metal oxide support in which a noble metal such as platinum (Pt) or palladium (Pd) is supported as an active component, and a combination of several types of metal oxides. There are those using complex oxides (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2001−38207号公報JP 2001-38207 A 特開平11−57470号公報JP-A-11-57470

しかしながら、これら貴金属担持触媒には、Pt などの貴金属をアルミナなどの高表面積担体に担持したものが用いられていることからコスト高になるという問題がある。このことは、各種工場から排出される膨大な量のVOC含有排ガスやディーゼルエンジンなどからの燃焼排ガス等に対してVOC処理を実施しようとする場合に深刻な問題となる。このため、VOCの十分な分解能は確保しつつも現状の貴金属担持触媒の代替となりうるという低コストな触媒が望まれている。   However, these noble metal-supported catalysts have a problem that the cost is high because a noble metal such as Pt is supported on a high surface area support such as alumina. This is a serious problem when VOC treatment is performed on a huge amount of VOC-containing exhaust gas discharged from various factories or combustion exhaust gas from a diesel engine. Therefore, there is a demand for a low-cost catalyst that can replace the current noble metal-supported catalyst while ensuring sufficient resolution of VOC.

加えて、上述したような貴金属担持触媒によるVOC処理技術には以下のような問題がある。すなわち、貴金属担持触媒を利用した場合、ドライガス条件下では非常に高い分解率を達成するが、水蒸気が混入した条件になると分解率がとたんに大きく低下してしまうという問題がある。例えば、貴金属担持触媒としてPdPt/Al2O3 を用いた場合、ドライガス条件(CO2:15%、O2:5%、N2:バランスガス、空間速度SV(供給ガス量/触媒充填量):12000h-1、温度:150℃)の下では98.2%だった分解率が、水蒸気を含む条件(CO2:15%、O2:5%、H2O:9%、N2:バランスガス)の下では25%にまで低下する(表4参照)。ところが、各種工場から排出される排ガスには2〜3%、燃焼排ガスには8%程度の水蒸気が含まれることから、貴金属担持触媒をVOC分解触媒としてそのまま用いることはできない。このため、例えば工場などからの排気といったようなVOCに水蒸気が混入しうるような条件下では別の触媒成分を併用あるいは混合させる必要があった。 In addition, the VOC treatment technique using the noble metal-supported catalyst as described above has the following problems. That is, when a noble metal-supported catalyst is used, a very high decomposition rate is achieved under dry gas conditions, but there is a problem that the decomposition rate is greatly reduced under conditions where water vapor is mixed. For example, when PdPt / Al 2 O 3 is used as a noble metal supported catalyst, dry gas conditions (CO 2 : 15%, O 2 : 5%, N 2 : balance gas, space velocity SV (supply gas amount / catalyst filling amount) ): 12000h -1 , temperature: 150 ° C), the decomposition rate was 98.2%, including water vapor (CO 2 : 15%, O 2 : 5%, H 2 O: 9%, N 2 : balance) Under gas, it drops to 25% (see Table 4). However, since the exhaust gas discharged from various factories contains 2-3% of water vapor and the combustion exhaust gas contains about 8% of water vapor, the noble metal-supported catalyst cannot be used as it is as a VOC decomposition catalyst. For this reason, it has been necessary to use or mix another catalyst component under conditions where water vapor can be mixed into the VOC, such as exhaust from a factory.

そこで、本発明では、水蒸気存在条件下においても高いVOC(揮発性有機化合物)分解率を発揮でき、さらに貴金属担持触媒よりも低コスト化を実現することができる揮発性有機化合物の分解除去法と分解除去用触媒を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, there is provided a method for decomposing and removing a volatile organic compound that can exhibit a high VOC (volatile organic compound) decomposition rate even under the presence of water vapor, and can achieve a lower cost than a noble metal supported catalyst. An object is to provide a catalyst for decomposition and removal.

かかる目的を達成するため、本発明者は種々の実験と検討を行った。具体的には、トルエンなどの脱臭装置に使用されているパラジウム(Pd)、白金(Pt)などを担持した貴金属担持触媒の7種類、およびこれら貴金属担持触媒より安価な酸化物触媒として酸化チタン(TiO2)、セリア(CeO2)、ジルコニアセリア(ZrO2CeO2)など9種類を用いて、代表的なVOCであるベンゼンの分解反応試験を行った結果、貴金属担持触媒に比べて安価ではあっても、ドライガス下ではVOC分解率が極端に低く、貴金属担持触媒の担持体としては用いられているが触媒としては使われていなかったセリアが水蒸気条件下においては高い分解率を発揮できるとの知見を得た。 In order to achieve this object, the present inventor conducted various experiments and studies. Specifically, seven types of noble metal supported catalysts supporting palladium (Pd), platinum (Pt), etc. used in deodorizers such as toluene, and titanium oxide (as oxide catalysts cheaper than these noble metal supported catalysts). As a result of conducting a decomposition reaction test of benzene, which is a typical VOC, using nine types such as TiO 2 ), ceria (CeO 2 ), and zirconia ceria (ZrO 2 CeO 2 ), it is less expensive than noble metal supported catalysts. However, under dry gas, the VOC decomposition rate is extremely low, and ceria that is used as a support for precious metal supported catalysts but not as a catalyst can exhibit a high decomposition rate under steam conditions. I got the knowledge.

さらに、CeO2をベンゼン、トルエンの分解除去に適用するための条件を種々検討したところ、水蒸気が存在しない排ガス中のVOCを分解することが可能であり、さらに、反応温度と空間速度SVを一定条件に制御することで貴金属担持触媒と同等のVOC分解性能が得られることを知見した。 Furthermore, when various conditions for applying CeO 2 to decompose and remove benzene and toluene were studied, it was possible to decompose VOCs in exhaust gas without water vapor, and the reaction temperature and space velocity SV were constant. It was found that the VOC decomposition performance equivalent to the precious metal supported catalyst can be obtained by controlling the conditions.

また、水蒸気が存在する排ガス中のVOC分解除去においても、一定条件下で貴金属担持触媒と同等のVOC分解性能が得られることを知見した。   It was also found that VOC decomposition performance equivalent to that of noble metal-supported catalysts can be obtained under certain conditions even when removing VOCs from exhaust gas containing water vapor.

本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項1に記載の発明は、排ガス中の揮発性有機化合物のガス触媒による分解除去法において、触媒としてセリア(CeO2)を単独で使用して揮発性有機化合物のガスを分解除去するようにしている。 The present invention is based on such findings, the invention described in claim 1, in exploded removal method by catalytic gas of volatile organic compounds in the exhaust gas, ceria (CeO 2) said use alone as a catalyst Thus, the gas of the volatile organic compound is decomposed and removed .

VOC(揮発性有機化合物)分解反応においては反応温度と空間速度SV(供給ガス量/触媒充填量)が分解性能を左右する重要なパラメーターである。ガス中に水蒸気が存在する条件下でこれらを一定の条件に制御してCeO2を触媒として用いれば、Pt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2、および貴金属担持触媒と同等のVOC分解率を発揮することが可能である。さらに貴金属担持触媒よりも低コスト化を図ることが可能である。 In the VOC (volatile organic compound) decomposition reaction, the reaction temperature and space velocity SV (feed gas amount / catalyst charge amount) are important parameters that affect the decomposition performance. If CeO 2 is used as a catalyst under conditions where water vapor is present in the gas , VOC decomposition equivalent to Pt / Al 2 O 3 , PdPt / ZrO 2 CeO 2 , and noble metal supported catalysts It is possible to demonstrate the rate. Further, the cost can be reduced as compared with the noble metal supported catalyst.

ここで、請求項2に記載の発明のように、排ガスは燃焼排ガスとすることが好ましい Here, as in the invention described in claim 2 , the exhaust gas is preferably combustion exhaust gas .

次に、請求項3に記載の揮発性有機化合物のガスの分解除去用触媒は、水蒸気が存在する排ガス中の揮発性有機化合物のガスを分解するために用いられ、セリア(CeO2)からなることを特徴とするものである。 Next, the catalyst for decomposing and removing volatile organic compound gas according to claim 3 is used for decomposing volatile organic compound gas in the exhaust gas in which water vapor is present , and is composed of ceria (CeO 2 ). It is characterized by this.

セリア(CeO2)触媒は貴金属担持触媒と比べて低コストであるうえに、排ガス中に水蒸気が存在していても、貴金属担持触媒のように大きな分解率の低下がないという特徴を有している。よって、セリア(CeO 2 )触媒を揮発性有機化合物のガスの分解除去用触媒とすることで、排ガス中に水蒸気が存在していても、それが存在しない場合の揮発性有機化合物のガスの分解性能を保持できる上に、一定条件下においては、貴金属担持触媒と同等のVOC分解性能を有するようになるCeria (CeO 2 ) catalysts are less expensive than noble metal-supported catalysts, and even if water vapor is present in the exhaust gas, there is a feature that there is no significant decrease in the decomposition rate unlike noble metal-supported catalysts. Yes. Therefore, by using a ceria (CeO 2 ) catalyst as a catalyst for decomposing and removing volatile organic compound gas, even if water vapor is present in the exhaust gas, decomposition of the volatile organic compound gas when it is not present In addition to maintaining the performance, under certain conditions, it has the same VOC decomposition performance as a noble metal supported catalyst .

ここで、請求項4に記載の発明のように、排ガスは燃焼排ガスとすることが好ましい Here, as in the invention described in claim 4 , the exhaust gas is preferably combustion exhaust gas .

しかして、本発明の分解除去法によれば、貴金属担持触媒よりも低コストな触媒(CeO2)を用いつつ、貴金属担持触媒を用いた場合と同等の分解率でVOCを分解することが可能となる。したがって、所定の分解除去能は確保しつつ低コスト化を実現することができる。 Thus, according to the decomposition and removal method of the present invention , it is possible to decompose VOC at the same decomposition rate as when using a noble metal-supported catalyst while using a catalyst (CeO 2 ) that is lower in cost than the noble metal-supported catalyst. It becomes. Therefore, it is possible to realize cost reduction while ensuring a predetermined disassembly / removability.

しかも、セリア(CeO2)を触媒に用いた場合、水蒸気存在下でも高い分解率を発揮するため、貴金属担持触媒のように水蒸気が混入すると分解率がとたんに低下してしまうというようなことがない。したがって、例えば工場などからの排気といったようなVOCに水蒸気が混入しうるような条件下において、別の触媒成分を併用したり混合したりしなくて済むという利点がある。 Moreover, in the case of using ceria (CeO 2) to the catalyst, to exhibit a high decomposition rate even in the presence of water vapor, such as that the decomposition ratio steam as the noble metal loaded catalyst is mixed decreases, instantly There is nothing. Therefore, for example, there is an advantage that it is not necessary to use or mix another catalyst component under conditions where water vapor can be mixed into the VOC such as exhaust from a factory.

加えて、本発明によれば、貴金属担持触媒におけるように担体を用いることなく、酸化物(CeO2)を単独の触媒として使用することになるため触媒製造や取扱いが容易だという効果もある。また、担体を用いずそのままガスライン(あるいはこれを含んだシステム)に組み込めるという利点がある。 In addition, according to the present invention, since the oxide (CeO 2 ) is used as a single catalyst without using a support as in the noble metal-supported catalyst, there is an effect that the catalyst production and handling are easy. Further, there is an advantage that it can be incorporated into a gas line (or a system including the same) as it is without using a carrier.

次に、本発明の揮発性有機化合物のガスの分解除去用触媒によれば、貴金属担持触媒よりも低コストな触媒を実現しつつ、貴金属担持触媒を用いた場合と同等の分解率でVOCを分解することが可能となる。したがって、所定の分解除去能は確保しつつ低コスト化を実現することができる。 Next, according to the gas decomposition / removal catalyst of the volatile organic compound of the present invention , while realizing a catalyst that is lower in cost than the noble metal-supported catalyst, the VOC is reduced at the same decomposition rate as when the noble metal-supported catalyst is used. It becomes possible to disassemble. Therefore, it is possible to realize cost reduction while ensuring a predetermined disassembly / removability.

しかも、本発明にかかる触媒は、分解除去するにあたり水蒸気存在下で高い分解率を発揮するため、貴金属担持触媒のように水蒸気が混入すると分解率がとたんに低下してしまうというようなことがない。したがって、例えば工場などからの排気といったようなVOCに水蒸気が混入しうるような条件下において、別の触媒成分を併用したり混合したりしなくて済むという利点がある。   Moreover, since the catalyst according to the present invention exhibits a high decomposition rate in the presence of water vapor when it is decomposed and removed, when water vapor is mixed in like a noble metal-supported catalyst, the decomposition rate is gradually reduced. Absent. Therefore, for example, there is an advantage that it is not necessary to use or mix another catalyst component under conditions where water vapor can be mixed into the VOC such as exhaust from a factory.

加えて、この触媒によれば、貴金属担持触媒におけるように担体を用いることなく、酸化物(CeO2)を単独の触媒として使用することになるため触媒製造や取扱いが容易だという効果もある。また、担体を用いずそのままガスライン(あるいはこれを含んだシステム)に組み込めるという利点がある。 In addition, according to this catalyst, the oxide (CeO 2 ) is used as a single catalyst without using a support as in the noble metal-supported catalyst. Further, there is an advantage that it can be incorporated into a gas line (or a system including the same) as it is without using a carrier.

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.

本発明にかかる排ガス中の揮発性有機化合物の分解除去法は、触媒としてセリア(CeO2)を用いることを特徴とするものである。 The method for decomposing and removing volatile organic compounds from exhaust gas according to the present invention is characterized by using ceria (CeO 2 ) as a catalyst.

本発明において対象となるVOC(揮発性有機化合物)とは、ヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素、およびナフタレンなどの多環芳香族炭化水素などの物質を指すが、これらに限られるものではない。中でもベンゼン、トルエンなどは有機溶剤や塗料など幅広い用途に用いられている揮発性有機化合物である。   The VOC (volatile organic compound) to be used in the present invention refers to substances such as aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, and polycyclic aromatic hydrocarbons such as naphthalene. However, it is not limited to these. Among them, benzene, toluene and the like are volatile organic compounds used for a wide range of applications such as organic solvents and paints.

また、上述したように、VOC(揮発性有機化合物)分解反応においては反応温度と空間速度SV(供給ガス量/触媒充填量)がVOC分解性能を左右する重要なパラメーターである。触媒のVOC分解性能を高めるためには、反応温度を高くして、SVを小さくする、すなわち触媒充填量を増やすか、供給ガス量を小さくすればよいが、ランニングコストの問題等を考えた場合、反応温度はできるだけ低くしておき、触媒充填量を減らし、供給ガス量を多くすることが好ましい。そこで、以下に排ガス中のベンゼンおよびトルエンを除去する場合の好適な反応温度、空間速度SVおよび水蒸気濃度について詳細に説明する。   Further, as described above, in the VOC (volatile organic compound) decomposition reaction, the reaction temperature and the space velocity SV (feed gas amount / catalyst filling amount) are important parameters that influence the VOC decomposition performance. To increase the VOC decomposition performance of the catalyst, increase the reaction temperature and decrease SV, that is, increase the amount of catalyst filling or decrease the amount of gas supply. It is preferable to keep the reaction temperature as low as possible, reduce the catalyst filling amount, and increase the amount of supply gas. Accordingly, the reaction temperature, space velocity SV, and water vapor concentration suitable for removing benzene and toluene in the exhaust gas will be described in detail below.

セリアを水蒸気を含まない排ガス中のベンゼンの分解除去に用いる場合、反応温度に関しては図10に示すように、150℃〜200℃までは分解率が上昇して、200℃〜300℃で分解率が徐々に減少していく。そして、300℃から分解率が再び上昇し始める。   When ceria is used for decomposition and removal of benzene in exhaust gas not containing water vapor, as shown in FIG. 10, with respect to the reaction temperature, the decomposition rate increases from 150 ° C. to 200 ° C., and the decomposition rate at 200 ° C. to 300 ° C. Gradually decreases. Then, the decomposition rate starts to rise again from 300 ° C.

このような分解率の温度依存性は、以下のように説明される。すなわち、150℃〜200℃では触媒表面にベンゼンが徐々に吸着するとともに分解反応が起こるが、この温度範囲では分解反応よりも吸着反応が起こりやすい状態であり、触媒表面が徐々に吸着されたベンゼンに覆われるようになる。次に、200℃〜300℃では、触媒表面に吸着されないベンゼンがそのまま通過し、分解率が減少してしまう。そして、300℃以上で触媒表面の触媒活性が上がり、分解率が再び向上するようになるため、吸着反応よりも分解反応がより起こりやすくなる。かかる観点により、反応温度は300℃以上とすることが好ましく、350℃以上であればさらに好ましいが、最も好ましくは400℃以上である。   Such temperature dependence of the decomposition rate is explained as follows. That is, benzene is gradually adsorbed on the catalyst surface at 150 ° C. to 200 ° C. and decomposition reaction occurs, but in this temperature range, the adsorption reaction is more likely to occur than the decomposition reaction. It will be covered with. Next, at 200 ° C. to 300 ° C., benzene that is not adsorbed on the catalyst surface passes as it is, and the decomposition rate decreases. Then, the catalytic activity on the catalyst surface increases at 300 ° C. or higher, and the decomposition rate is improved again, so that the decomposition reaction is more likely to occur than the adsorption reaction. From this viewpoint, the reaction temperature is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, and most preferably 400 ° C. or higher.

尚、反応温度が150℃〜300℃ではVOCの触媒表面への吸着が分解反応よりも起こりやすい。よって、単にVOCの吸着のみを目的とする場合には、反応温度を150℃〜300℃にしておけばよい。   When the reaction temperature is 150 ° C. to 300 ° C., the adsorption of VOC to the catalyst surface is more likely to occur than the decomposition reaction. Therefore, when only aiming at adsorption | suction of VOC, what is necessary is just to make reaction temperature 150 to 300 degreeC.

さらに、反応温度を150℃〜300℃として触媒表面が吸着されたベンゼンに覆われて吸着されなくなる程度の時間まで処理し、その後に温度を400℃程度まで上昇させて一定時間保持するというサイクルを繰り返すことをおこなうようにしてもよい。こうすることで、150℃〜300℃で吸着したベンゼンを400℃で分解処理できる上に、常時400℃に反応温度を維持する場合に比べてランニングコストを格段に小さくすることが可能となる。   Furthermore, the reaction temperature is set to 150 ° C. to 300 ° C., and the catalyst surface is treated until it is covered with adsorbed benzene until it is no longer adsorbed. Thereafter, the temperature is raised to about 400 ° C. and held for a certain time. You may make it repeat. By doing so, benzene adsorbed at 150 ° C. to 300 ° C. can be decomposed at 400 ° C., and the running cost can be significantly reduced as compared with the case where the reaction temperature is always maintained at 400 ° C.

次に、空間速度SVに関しては図10に示すように、300℃においてその影響が最も大きくなり、300℃より低温になるにつれて、また高温になるにつれて徐々にその影響が小さくなっていく。   Next, as shown in FIG. 10, the influence of the space velocity SV is greatest at 300 ° C., and the influence gradually decreases as the temperature becomes lower than 300 ° C. and as the temperature becomes higher.

すなわち、反応温度が300℃付近であれば、SVを小さくした方が高い分解率が得られるが、反応温度が300℃より大きくなるにつれて、分解率のSV依存性は小さくなっていき、400℃においてはSVが12000h-1であっても、十分に高い分解率を得ることが可能である。尚、350℃以上であればSVが12000h-1であっても90%以上の分解効率を得ることが可能である。 That is, when the reaction temperature is around 300 ° C., a higher decomposition rate can be obtained by reducing SV. However, as the reaction temperature becomes higher than 300 ° C., the SV dependency of the decomposition rate decreases, and 400 ° C. In this case, even if SV is 12000 h −1 , a sufficiently high decomposition rate can be obtained. If the temperature is 350 ° C. or higher, a decomposition efficiency of 90% or higher can be obtained even if SV is 12000 h −1 .

次に、セリアを水蒸気を含まない排ガス中のトルエンの分解除去に用いる場合、図12に示すように反応温度が150℃で分解が始まり、180℃付近では95%以上、200℃以上では97%程度の分解率を示す。すなわち、反応温度は150℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは180℃以上、最も好ましくは200℃以上である。   Next, when ceria is used for decomposition and removal of toluene in the exhaust gas not containing water vapor, decomposition starts at a reaction temperature of 150 ° C. as shown in FIG. 12, and is 95% or higher near 180 ° C., and 97% at 200 ° C. or higher. Degradation rate is shown. That is, the reaction temperature is preferably 150 ° C. or higher, more preferably 180 ° C. or higher, and most preferably 200 ° C. or higher.

尚、上述したように、VOC分解性能はSVにより変化する可能性がある。SVが5600h-1では、180℃において95%以上の分解率が得られるが、SVが大きくなるにつれて、180℃における分解率は減少することが考えられる。よってSVが5600h-1より大きくなる場合には、所望の分解率が得られるように反応温度を上昇させればよい。逆にSVが5600h-1より小さくなる場合には、反応温度を180℃未満にしてもよい。 As described above, the VOC decomposition performance may vary depending on SV. When SV is 5600 h −1 , a decomposition rate of 95% or more is obtained at 180 ° C., but it is considered that the decomposition rate at 180 ° C. decreases as SV increases. Therefore, when SV becomes larger than 5600 h −1 , the reaction temperature may be increased so as to obtain a desired decomposition rate. Conversely, when SV is less than 5600 h −1 , the reaction temperature may be less than 180 ° C.

結局のところ、排ガス中のVOC分解性能を高めるためには反応温度、空間速度SVのバランスが重要である。反応温度を高くしておけば、空間速度SVは、ある程度大きくなっても十分な分解性能を有する。逆に、反応温度が低い場合には、空間速度SVを小さくすれば十分な分解性能を有するようになる。 After all, in order to improve the VOC decomposition performance in exhaust gas, the balance between reaction temperature and space velocity SV is important. If the reaction temperature is set high, the space velocity SV has sufficient decomposition performance even if it increases to some extent. On the other hand, when the reaction temperature is low, a sufficient decomposition performance can be obtained by reducing the space velocity SV.

次に、水蒸気が存在する排ガス中の揮発性有機化合物の分解除去法について説明する。   Next, a method for decomposing and removing volatile organic compounds in exhaust gas containing water vapor will be described.

この場合にVOC分解率を左右する重要なパラメーターは、反応温度と空間速度SVに加えて、水蒸気濃度である。触媒の分解性能を高めるためには、反応温度を高くして、SVを小さくする、すなわち触媒充填量を増やすか、供給ガス量を小さくすればよいことは上記したが、水蒸気濃度が高くなると、VOC分解性能に影響を及ぼす可能性がある。そこで、以下に、水蒸気が存在する排ガス中のベンゼンおよびトルエンを除去する場合の好適な反応温度、空間速度SVおよび水蒸気濃度について詳細に説明する。 In this case, an important parameter that affects the VOC decomposition rate is the water vapor concentration in addition to the reaction temperature and the space velocity SV. In order to improve the decomposition performance of the catalyst, as described above, the reaction temperature is increased and the SV is decreased, that is, the catalyst filling amount is increased or the supply gas amount is decreased, but when the water vapor concentration is increased, VOC decomposition performance may be affected. Therefore, the reaction temperature, space velocity SV, and water vapor concentration suitable for removing benzene and toluene in the exhaust gas in which water vapor is present will be described in detail below.

セリアを水蒸気が存在する排ガス中のベンゼンの除去に適用する場合、図11に示すように、反応温度は300℃から分解率が上昇し始め、400℃付近では非常に高い分解率を示す。すなわち、反応温度は300℃以上にすることが好ましく、さらに好ましくは350℃以上、最も好ましくは400℃以上である。   When ceria is applied to the removal of benzene in exhaust gas containing water vapor, as shown in FIG. 11, the reaction temperature starts to increase from 300 ° C., and shows a very high decomposition rate around 400 ° C. That is, the reaction temperature is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, and most preferably 400 ° C. or higher.

また、水蒸気濃度が2.07〜7.34%の場合と、8.84〜10.83%の場合で分解率の温度依存性が異なり、8.84〜10.83%の場合の方が分解率が若干低くなる。すなわち、水蒸気濃度が高くなるにつれて、分解率が僅かではあるが低下していくことが考えられる。よって、水蒸気濃度が高い場合には、反応温度を高温にして、SVを小さくすることで所望の分解率を得るようにすればよい。   Also, the temperature dependence of the decomposition rate is different between the case where the water vapor concentration is 2.07 to 7.34% and the case where it is 8.84 to 10.83%, and the case where it is 8.84 to 10.83% is different. Decomposition rate is slightly lower. That is, it can be considered that the decomposition rate slightly decreases as the water vapor concentration increases. Therefore, when the water vapor concentration is high, a desired decomposition rate may be obtained by increasing the reaction temperature and reducing SV.

尚、セリアを水蒸気が存在する排ガス中のベンゼンの除去に適用する場合における好適な例を以下に挙げると次のようになる。すなわち、SVが5600h-1であり、反応温度が400℃以上、排ガス中の水蒸気濃度が11%以下であれば90%以上の分解率となり、排ガス中の水蒸気濃度が7%以下で、尚且つ反応温度が400℃以上となれば、貴金属担持触媒の場合と匹敵する95%以上という高い分解率となる。 A suitable example in the case of applying ceria to the removal of benzene in exhaust gas containing water vapor is as follows. That is, when SV is 5600 h −1 , the reaction temperature is 400 ° C. or more, and the water vapor concentration in the exhaust gas is 11% or less, the decomposition rate is 90% or more, the water vapor concentration in the exhaust gas is 7% or less, and When the reaction temperature is 400 ° C. or higher, the decomposition rate is as high as 95% or higher, which is comparable to that of the noble metal supported catalyst.

次に、反応温度、空間速度SVおよび水蒸気濃度のうち一つを固定した場合の他の2つのパラメータの取り扱いについて検討する。   Next, the handling of the other two parameters when one of the reaction temperature, space velocity SV, and water vapor concentration is fixed will be discussed.

まず、反応温度を固定した場合について説明する。反応温度が400℃以上の場合には、水蒸気濃度が11%以下で、SVが5600h-1以下であれば90%以上のVOC分解性能を有する。SVに関してはドライガスにおいて400℃におけるSVの影響がほとんど無いことを考えると、SVが12000h-1であっても分解性能は90%以上となることが考えられる。 First, the case where the reaction temperature is fixed will be described. When the reaction temperature is 400 ° C. or more, the VOC decomposition performance is 90% or more when the water vapor concentration is 11% or less and the SV is 5600 h −1 or less. Regarding SV, considering that there is almost no influence of SV at 400 ° C. in dry gas, it is considered that the decomposition performance is 90% or more even when SV is 12000 h −1 .

次に、水蒸気濃度を固定した場合について説明する。水蒸気濃度が11%以下であれば、反応温度400℃以上でSVが5600h-1以下であれば90%以上の分解性能を有する。SVに関してはドライガスにおいて400℃におけるSVの影響がほとんど無いことを考えると、SVが12000h-1であっても分解性能は90%以上となることが考えられる。 Next, the case where the water vapor concentration is fixed will be described. When the water vapor concentration is 11% or less, the decomposition temperature is 90% or more when the reaction temperature is 400 ° C. or more and the SV is 5600 h −1 or less. Regarding SV, considering that there is almost no influence of SV at 400 ° C. in dry gas, it is considered that the decomposition performance is 90% or more even when SV is 12000 h −1 .

次に、セリアを水蒸気が存在する排ガス中のトルエンの除去に適用する場合、図14および図15に示すように、反応温度が150℃から分解率が上昇し始め、180℃付近まで急激に分解率が上昇し、200℃以上になるとほぼ一定の分解率を示すが、水蒸気濃度が3%以下の場合には、200℃からも分解率が少しずつ上昇する。すなわち、反応温度は150℃より高温にすることが好ましく、さらに好ましくは180℃以上、最も好ましくは200℃以上である。さらに、水蒸気濃度が3%以下であれば、350℃以上とすることが最も好ましい。   Next, when ceria is applied to remove toluene in exhaust gas containing water vapor, as shown in FIGS. 14 and 15, the decomposition rate starts to increase from 150 ° C. and rapidly decomposes to around 180 ° C. The rate increases, and when the temperature is 200 ° C. or higher, a substantially constant decomposition rate is exhibited. However, when the water vapor concentration is 3% or less, the decomposition rate gradually increases from 200 ° C. That is, the reaction temperature is preferably higher than 150 ° C, more preferably 180 ° C or higher, and most preferably 200 ° C or higher. Furthermore, when the water vapor concentration is 3% or less, the temperature is most preferably 350 ° C. or more.

水蒸気濃度に関しては、図15に示すように水蒸気濃度が高くなるにつれて、分解率が僅かに低下していく。従って、水蒸気濃度が高濃度になるにつれて、分解性能は低下することが考えられ、この場合には、反応温度を高温にして、SVを小さくすることで所望の分解率を得るようにすればよい。   Regarding the water vapor concentration, as shown in FIG. 15, the decomposition rate slightly decreases as the water vapor concentration increases. Therefore, it is conceivable that the decomposition performance decreases as the water vapor concentration increases. In this case, the desired decomposition rate may be obtained by increasing the reaction temperature and decreasing SV. .

SVに関しては、図14に示すように5600h-1〜7500h-1では分解率にそれほど差がないが、10000h-1で分解率が若干低くなった。しかし、10000h-1においても、350℃では十分高い分解性能が得られる。すなわち、SVが10000h-1よりも大きい場合には、反応温度をより高温にすることで所望の分解率を得るようにすればよい。 For the SV, but not so much difference in the 5600h -1 ~7500h -1 in decomposition rate, as shown in FIG. 14, the decomposition rate 10000h -1 is slightly lower. However, even at 10000 h −1 , sufficiently high decomposition performance can be obtained at 350 ° C. That is, when SV is larger than 10,000 h −1 , a desired decomposition rate may be obtained by raising the reaction temperature.

尚、セリアを水蒸気が存在する排ガス中のトルエンの除去に適用する場合における好適な例を以下に挙げると次のようになる。すなわち、SVが5600h-1であり、排ガス中の水蒸気濃度が7%以下で、尚且つ反応温度が180℃以上であれば、貴金属担持触媒の場合と匹敵する90%以上という高い分解率の下でトルエンを分解することができる。 A suitable example in the case of applying ceria to the removal of toluene in exhaust gas containing water vapor is as follows. That is, when SV is 5600 h −1 , the water vapor concentration in the exhaust gas is 7% or less, and the reaction temperature is 180 ° C. or higher, the decomposition rate is as high as 90% or more, which is comparable to that of the noble metal supported catalyst. Can decompose toluene.

また、排ガス中の水蒸気濃度が3%以下であれば、SVが5600h-1〜10000h-1の範囲内では、反応温度が180℃以上で、貴金属担持触媒の場合と匹敵する90%以上という高い分解率の下でトルエンを分解することができる。尚、SVが7000h-1の場合には、165℃においても75%程度の分解性能を有する。すなわち、SVが7000h-1以下であれば、165℃においても75%以上の分解性能を有することが考えられ、7000h-1より大きくなるにつれて、165℃における分解性能が僅かずつ減少していくことが考えられる。 Further, if the water vapor concentration in the exhaust gas is 3% or less, the reaction temperature is 180 ° C. or higher within the SV range of 5600 h −1 to 10000 h −1 , which is as high as 90% or higher, comparable to the case of the noble metal supported catalyst. Toluene can be decomposed at a decomposition rate. When SV is 7000 h −1 , the decomposition performance is about 75% even at 165 ° C. That is, when SV is 7000 h −1 or less, it is considered that the decomposition performance is 75% or more even at 165 ° C., and the decomposition performance at 165 ° C. decreases gradually as it becomes larger than 7000 h −1. Can be considered.

次に、反応温度、空間速度SVおよび水蒸気濃度のうち一つを固定した場合の他の2つのパラメータの取り扱いについて検討する。   Next, the handling of the other two parameters when one of the reaction temperature, space velocity SV, and water vapor concentration is fixed will be discussed.

まず、反応温度を固定した場合について説明する。反応温度が300℃以上の場合には、SVが10000h-1以下、水蒸気濃度が10%以下であれば、90%以上のVOC分解性能を有する。また、反応温度が180℃以上で、水蒸気が3%以下の場合であれば、SVが10000h-1以下で、90%以上の分解性能を有するし、SVが5600h-1以下の場合には、水蒸気濃度が7%以下であれば、90%以上の分解性能を有する。 First, the case where the reaction temperature is fixed will be described. When the reaction temperature is 300 ° C. or higher, the VOC decomposition performance is 90% or higher when SV is 10,000 h −1 or lower and the water vapor concentration is 10% or lower. Further, when the reaction temperature is 180 ° C. or more and the water vapor is 3% or less, the SV is 10,000 h −1 or less and the decomposition performance is 90% or more, and when the SV is 5600 h −1 or less, If the water vapor concentration is 7% or less, the decomposition performance is 90% or more.

次に、空間速度SVを固定した場合について説明する。SVが5600h-1の場合には、反応温度が180℃以上で、水蒸気濃度が7%以下であれば、90%以上のVOC分解性能を有する。また、SVが10000h-1以下であれば、水蒸気濃度3%以下で反応温度が180℃以上であれば90%以上のVOC分解性能を有する。 Next, a case where the space velocity SV is fixed will be described. When SV is 5600 h −1 , if the reaction temperature is 180 ° C. or higher and the water vapor concentration is 7% or lower, the VOC decomposition performance is 90% or higher. If the SV is 10,000 h −1 or less, the VOC decomposition performance is 90% or more when the water vapor concentration is 3% or less and the reaction temperature is 180 ° C. or more.

さらに、水蒸気濃度を固定した場合について説明する。水蒸気濃度が3%以下の場合には、反応温度が180℃でSVが10000h-1以下であれば、90%以上の分解性能を有する。また、水蒸気濃度が10%であれば、反応温度200℃以上で、SVが5600h-1以下の場合には、90%以上の分解性能を有する。 Further, a case where the water vapor concentration is fixed will be described. When the water vapor concentration is 3% or less, the decomposition performance is 90% or more when the reaction temperature is 180 ° C. and the SV is 10000 h −1 or less. Further, when the water vapor concentration is 10%, the decomposition temperature is 90% or more when the reaction temperature is 200 ° C. or more and the SV is 5600 h −1 or less.

結局のところ、水蒸気が存在する排ガス中のVOC分解性能を高めるためには反応温度、空間速度SVおよび水蒸気濃度のバランスが重要である。反応温度を高くしておけば、空間速度SVおよび水蒸気濃度がある程度大きくなっても十分な分解性能を有し、さらに空間速度SVを小さくしておけば、水蒸気濃度をさらに高くしても十分な分解性能を有するし、水蒸気濃度を小さくしておけば空間速度SVをさらに大きくしても十分な分解性能を有する。逆に、反応温度が低い場合には、空間速度SVを小さくし、水蒸気濃度を低くすれば十分な分解性能を有するようになる。   After all, the balance of reaction temperature, space velocity SV, and water vapor concentration is important in order to enhance the VOC decomposition performance in the exhaust gas in which water vapor exists. If the reaction temperature is increased, sufficient decomposition performance is obtained even if the space velocity SV and the water vapor concentration are increased to some extent, and if the space velocity SV is further decreased, it is sufficient even if the water vapor concentration is further increased. It has a decomposition performance, and if the water vapor concentration is reduced, the decomposition performance is sufficient even if the space velocity SV is further increased. On the other hand, when the reaction temperature is low, sufficient decomposition performance can be obtained by reducing the space velocity SV and lowering the water vapor concentration.

次に、セリア(CeO2)からなる揮発性有機化合物の分解除去用触媒について詳細に説明する。 Next, the catalyst for decomposing and removing volatile organic compounds composed of ceria (CeO 2 ) will be described in detail.

セリア(CeO2)触媒は、貴金属担持触媒と比べて低コストである上に、貴金属担持触媒におけるように担体を用いることなく、酸化物(CeO2)を単独の触媒として使用することになるため触媒製造や取扱いが容易である。また、担体を用いずそのままガスラインあるいはこれを含んだシステムに組み込めるという利点がある。 The ceria (CeO 2 ) catalyst is lower in cost than the noble metal supported catalyst, and the oxide (CeO 2 ) is used as a single catalyst without using a support as in the noble metal supported catalyst. Easy to manufacture and handle the catalyst. Further, there is an advantage that it can be incorporated into a gas line or a system including the same without using a carrier.

セリア(CeO2)触媒を用いる際の形態としては、粉末状もしくはペレット状で用いても良いが、所望の形状に成形してから用いてもよい。この場合には、プレス形成法、押出形成法、鋳型形成法、造粒法等により形成すればよいが、所望の形状が得られるのであれば、これらに限られるものではない。 As a form when using the ceria (CeO 2 ) catalyst, it may be used in a powder form or a pellet form, but it may be used after being formed into a desired shape. In this case, it may be formed by a press forming method, an extrusion forming method, a mold forming method, a granulating method or the like, but is not limited to these as long as a desired shape can be obtained.

この触媒を上述したような条件下で用いることでより高い分解性能を得ることが可能となり、さらに一定条件下においては、貴金属担持触媒と同等のVOC分解性能を有するようになる。   By using this catalyst under the conditions as described above, it becomes possible to obtain higher decomposition performance, and further, under certain conditions, it has VOC decomposition performance equivalent to that of the noble metal-supported catalyst.

尚、セリア(CeO2)触媒は、印刷工場、塗装工場および有機溶剤工場からの排ガス、さらには自動車エンジン、石油ファンヒーター、ガスストーブなど各種燃焼機器からの排出ガスからのVOC分解除去に適用可能であるが、これらに限られるものではない。 Ceria (CeO 2 ) catalyst can be applied to VOC decomposition and removal from exhaust gas from printing factories, paint factories and organic solvent factories, and exhaust gas from various combustion equipment such as automobile engines, oil fan heaters, gas stoves, etc. However, it is not limited to these.

尚、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、VOC流路に対してセリア(CeO2)触媒を2箇所以上に配置するようにし、VOCが最終的に通過する部分のみVOC分解率が非常に高い反応温度とし、触媒充填量も小さくして、熱源も小さくするようにする。そして、その前段階ではある程度ガスを分解除去できる程度の条件にしておけば、VOC高分解率を維持しつつ、ランニングコストを低減することも可能である。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, two or more ceria (CeO 2 ) catalysts are arranged in the VOC flow path, the reaction temperature where the VOC decomposition rate is very high only at the part where VOC finally passes, and the catalyst filling amount is also reduced. And make the heat source small. If the conditions are such that the gas can be decomposed and removed to some extent in the previous stage, it is possible to reduce the running cost while maintaining a high VOC decomposition rate.

[実施例1]
低温活性に優れ尚かつ低コストな触媒を見出すという観点で燃焼排ガス等に適用可能なVOC分解触媒のスクリーニングを行った。以下、この実験内容を実施例1として図面に基づいて詳細に説明する。以下に実施例としてその内容を説明するとおり、この観点からの触媒としてはセリア(CeO2)が最も相応しい。
[Example 1]
A VOC decomposition catalyst applicable to combustion exhaust gas and the like was screened from the viewpoint of finding a catalyst having excellent low-temperature activity and low cost. Hereinafter, the contents of this experiment will be described in detail as Example 1 with reference to the drawings. As will be described in the following examples, ceria (CeO 2 ) is the most suitable catalyst from this viewpoint.

1.VOC分解触媒
VOC分解触媒としては、光分解ではTiO2 およびそれらの複合酸化物、触媒酸化法では主にAl2O3 を担体としてPt などの貴金属を担持した触媒による様々な研究が行われている。これに対し、本発明者は、実施例として、セリア(CeO 2 ;第一稀元素化学工業,HS)を選定して実際にベンゼンを分解するという研究を行った。また、参考例として、超微粒子生成・複合化装置で作製したTiO2、酸化鉄(Fe2O3)およびTiO2(関東化学株式会社,アナターゼ)、酸化銅(CuO;関東化学株式会社)、Al2O3(住友化学工業株式会社,TA-1301)、ジルコニア(ZrO2;第一稀元素化学工業,RC-100)、ZrO2CeO2(第一稀元素化学工業,ACZ-58)、TiO2ZrO2(第一稀元素化学工業)の種類の酸化物触媒を選定して実際にベンゼンを分解するという研究を行った。さらに、参考例として、これまで出願人たる電力中央研究所にてメタンの低温酸化用に研究が進められてきたPdPt 担持触媒(PdPt/Al2O3)やPdPt/Al2O3 に助触媒としてZrO2、CeO2 などを添加した触媒(PdPt/ZrO2、PdPt/ZrO2CeO2 など)、およびPd担持触媒(Pd/Al2O3)、Pt 担持触媒(Pt/Al2O3)などの貴金属担持触媒6種類について、VOC分解触媒としての性能を検討した。各貴金属担持触媒の仕様を表2に示す。各種触媒はプレス成形後、9〜16メッシュ(mesh)に整粒し(一例として目開きが2mm(8.6メッシュ)、1mm(16メッシュ))、触媒の物性分析および反応試験に用いた。
1. VOC decomposition catalysts Various researches have been conducted on VOC decomposition catalysts using TiO 2 and their composite oxides for photolysis, and catalysts supporting Pt and other precious metals with Al 2 O 3 as the support mainly for catalytic oxidation. Yes. On the other hand, the present inventor conducted a study of actually decomposing benzene by selecting ceria (CeO 2 ; first rare element chemical industry, HS) as an example. In addition, as reference examples, TiO 2 , iron oxide (Fe 2 O 3 ) and TiO 2 (Kanto Chemical Co., Anatase), copper oxide (CuO; Kanto Chemical Co., Ltd.), Al 2 O 3 (Sumitomo Chemical Co., Ltd., TA-1301), Zirconia (ZrO 2 ; 1st rare element chemical industry, RC-100) , ZrO 2 CeO 2 (1st rare element chemical industry, ACZ-58) , TiO 2 ZrO 2 (Daiichi Rare Element Chemical Industry) selected eight types of oxide catalysts and conducted research to actually decompose benzene. Furthermore, as reference examples, PdPt-supported catalysts (PdPt / Al 2 O 3 ) and PdPt / Al 2 O 3 that have been studied for the low-temperature oxidation of methane at the Central Research Institute of Electric Power, the applicant of the present invention, are co-catalysts. Catalysts with added ZrO 2 , CeO 2 etc. (PdPt / ZrO 2 , PdPt / ZrO 2 CeO 2 etc.), Pd supported catalysts (Pd / Al 2 O 3 ), Pt supported catalysts (Pt / Al 2 O 3 ) The performance as a VOC decomposition catalyst was examined for 6 types of noble metal-supported catalysts . Table 2 shows the specifications of each noble metal supported catalyst. The various catalysts were sized to 9 to 16 mesh after press molding (for example, the openings were 2 mm (8.6 mesh) and 1 mm (16 mesh)) and used for the physical property analysis and reaction test of the catalyst.

2.物性分析
触媒性能を比較評価する上で重要な因子となる比表面積および貴金属担持触媒表面上の活性成分である金属成分へのCO 吸着量を測定した。比表面積の測定は、自動比表面積測定装置(Micromeritics社,GEMINI 2360)を用いて、BET法に基づいて行った。CO による化学吸着量は、全自動触媒ガス吸着量測定装置(大倉理研,MODEL R6015)を用いて測定した。本装置は、触媒などの表面上の活性成分が、CO、H2 などの活性ガスを化学吸着する性質を利用したもので、活性ガスをパルス状に触媒に導入し、総吸着量を測定する。なお、本装置は触媒学会の測定法に準拠している。測定は、前処理としてヘリウム気流中で室温から400℃まで10℃/minで昇温後、400℃で15分水素還元し、その後15分脱気した後、10℃/minで降温し、50℃に保持した。次に、試料出口のCO 濃度を熱伝導度方式の検出器(TCD)で測定しながら、ヘリウム気流中で49.7%のCO をパルス状に試料に供給し、飽和点までのCO の吸着量を測定した。
2. Physical properties analysis The specific surface area, which is an important factor in comparing and evaluating catalyst performance, and the amount of CO adsorbed on the metal component as the active component on the surface of the noble metal-supported catalyst were measured. The specific surface area was measured using an automatic specific surface area measuring device (Micromeritics, GEMINI 2360) based on the BET method. The amount of chemical adsorption by CO was measured using a fully automatic catalytic gas adsorption amount measuring device (Okura Riken, MODEL R6015). This equipment utilizes the property that active components on the surface of the catalyst, etc., chemisorb active gases such as CO and H 2, and the active gas is introduced into the catalyst in pulses to measure the total amount of adsorption. . Note that this device complies with the measurement method of the Catalysis Society of Japan. As a pretreatment, the temperature was raised from room temperature to 400 ° C at 10 ° C / min in a helium stream as a pretreatment, hydrogen reduced at 400 ° C for 15 minutes, then degassed for 15 minutes, and then cooled at 10 ° C / min. Held at 0C. Next, while measuring the CO concentration at the sample outlet with a thermal conductivity detector (TCD), 49.7% of CO 2 was supplied to the sample in a helium stream and the amount of CO 2 adsorbed up to the saturation point was measured. It was measured.

3.VOC分解反応試験
VOC分解反応試験に用いた実験装置を図3に示す。石英製の反応管2に触媒1を2ml充填し、石英ウール(図示省略)により触媒1の前後を固定した。触媒1を充填した反応管2を管状電気炉3内に設置し、所定温度に昇温後、表3に示すような実験条件で反応試験を開始した。ベンゼン(試薬特級:>99.5%,関東化学製)は、ガラス製拡散管4に注入し、その後一定温度に保持し、窒素を一定流量流すことによって希釈したガスを発生させた。また、水蒸気は、水蒸気発生部5において水を一定温度でバブリングすることによって導入した。ベンゼンおよび水蒸気を含んだガス流路は、リボンヒーターで120℃以上に保温した(図中ではリボンヒーターで加熱される部分を斜線で示している)。各種固定発生源からの排ガス中のVOC濃度は、化学工場などで数ppm〜数100ppm、廃棄物処理では数ppm〜20ppm程度であることから、今回の試験においては表3に示すようなベンゼン濃度に制御した。ベンゼン濃度はガス検知管(ガステック製)を用いて計測した。ガスサンプリングされなかった残りのガスは水トラップ6と活性炭7を通過させた後に排気した。
3. VOC Decomposition Reaction Test An experimental apparatus used for the VOC decomposition reaction test is shown in FIG. A quartz reaction tube 2 was filled with 2 ml of catalyst 1, and the front and back of catalyst 1 were fixed with quartz wool (not shown). The reaction tube 2 filled with the catalyst 1 was installed in a tubular electric furnace 3, and after raising the temperature to a predetermined temperature, a reaction test was started under the experimental conditions shown in Table 3. Benzene (special reagent grade:> 99.5%, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was injected into the glass diffusion tube 4 and then maintained at a constant temperature, and diluted gas was generated by flowing nitrogen at a constant flow rate. Moreover, water vapor | steam was introduce | transduced by bubbling water in the water vapor generation part 5 at a fixed temperature. The gas flow path containing benzene and water vapor was kept at 120 ° C. or higher by a ribbon heater (the portion heated by the ribbon heater is indicated by hatching in the figure). The VOC concentration in the exhaust gas from various fixed sources is several ppm to several hundred ppm in chemical factories, and several ppm to 20 ppm in waste treatment. Controlled. The benzene concentration was measured using a gas detector tube (manufactured by Gastec). The remaining gas that was not sampled was exhausted after passing through a water trap 6 and activated carbon 7.

4.実験結果
4−1 各種触媒でのベンゼン分解反応試験結果
図4に主な酸化物触媒および貴金属担持触媒のベンゼン分解反応試験結果を示す。実験条件は燃焼排ガス組成を想定し、まずCO2:15%、O2:5%、ガス流量400ml/min(空間速度SV:12000h-1)、反応温度150℃で反応試験を行った。TiO2、Al2O3、CeO2、ZrO2CeO2 など、9種類の酸化物触媒の中で分解性能を示したのはCeO2、ZrO2CeO2 のみで、その他7種類の酸化物触媒では分解性能を示さなかった。CeO2 は初期活性として45%の分解率を示すが、その後20%以下まで低下し、そのまま安定した。ZrO2CeO2 では、反応開始30分後まではCeO2 と同等の分解率を示すものの、60分後には分解性能を示さなかった。これに対して、Pd/Al2O3、Pt/Al2O3、およびPdPt/Al2O3、PdPt/ZrO2 などの6種類は、反応開始から高い分解率を示し、それぞれ98%以上の分解率が得られた。
尚、反応開始30分後に関して、酸化物触媒のCeO2、ZrO2CeO2 は、それぞれドライガス条件下で約10〜15%の分解率が得られるだけであったのに対し、貴金属担持触媒のうちの6種類はドライガス条件下で98%以上の分解率を示した(表4中の(i)参照)。
4). Experimental Results 4-1 Benzene Decomposition Reaction Test Results with Various Catalysts FIG. 4 shows the benzene decomposition reaction test results of main oxide catalysts and noble metal supported catalysts. Assuming combustion exhaust gas composition as experimental conditions, first, a reaction test was performed at CO 2 : 15%, O 2 : 5%, gas flow rate 400 ml / min (space velocity SV: 12000 h −1 ), and reaction temperature 150 ° C. Such as TiO 2, Al 2 O 3, CeO 2, ZrO 2 CeO 2, 9 kinds of oxides of showing the decomposition performance in the catalyst CeO 2, ZrO 2 CeO 2 alone, other seven oxide catalyst Showed no decomposition performance. CeO 2 showed a decomposition rate of 45% as an initial activity, but then decreased to 20% or less and was stabilized as it was. ZrO 2 CeO 2 showed a decomposition rate equivalent to that of CeO 2 until 30 minutes after the start of the reaction, but showed no decomposition performance after 60 minutes. On the other hand, 6 types such as Pd / Al 2 O 3 , Pt / Al 2 O 3 , PdPt / Al 2 O 3 , and PdPt / ZrO 2 show high decomposition rates from the start of the reaction, and each is over 98%. The decomposition rate was obtained.
In addition, about 30 minutes after the start of the reaction, the oxide catalysts CeO 2 and ZrO 2 CeO 2 were only able to obtain a decomposition rate of about 10 to 15% under dry gas conditions, respectively, whereas noble metal supported catalysts Six of them showed a decomposition rate of 98% or more under dry gas conditions (see (i) in Table 4).

酸化物触媒の中で唯一分解性能を示したCeO2 について、Pd を担持したPd/CeO2(Pd 担持量:1wt%)を含浸法により調製し、反応試験を試みた。図4にも示したようにPd 担持によって、分解率は15%から55%まで大きく上昇したが、Pd/Al2O3 やPdPt/Al2O3 などの約半分程度であった。表5に貴金属担持触媒7種類および酸化物触媒の中で分解性能を示したCeO2、ZrO2CeO2 の初期物性を示す。CeO2 は約150m2/gと高い比表面積を有し、Pd 担持後も他の貴金属担持触媒の2倍近い約112m2/gであった。しかし、CO 吸着量は、PdPt/Al2O3 やPd/Al2O3 の半分以下となり、この差が触媒性能に現れたものと推察された。 For CeO 2 which showed the only decomposition performance among oxide catalysts, Pd / CeO 2 carrying Pd (Pd carrying amount: 1 wt%) was prepared by the impregnation method, and a reaction test was attempted. As shown in FIG. 4, the decomposition rate greatly increased from 15% to 55% by loading Pd, but it was about half of Pd / Al 2 O 3 and PdPt / Al 2 O 3 . Table 5 shows the initial physical properties of CeO 2 and ZrO 2 CeO 2 , which showed decomposition performance among seven kinds of noble metal-supported catalysts and oxide catalysts. CeO 2 has about 150 meters 2 / g and high specific surface area, after Pd on was also nearly twice about 112m 2 / g of other noble metal supported catalysts. However, the amount of CO 2 adsorption was less than half of PdPt / Al 2 O 3 and Pd / Al 2 O 3 , and it was speculated that this difference appeared in the catalyst performance.

燃焼排ガス中にはVOCとともに水蒸気が含まれる。そこで、水蒸気9%を含むCO2:15%、O2:5%、ガス流量400ml/min(SV:12000h-1)、反応温度150℃で試験を行った。触媒はドライガス条件下で高分解率を示したPdPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 などの貴金属担持触媒7種類と酸化物触媒の中で分解性能を示したCeO2、ZrO2CeO2 を選定した。図5に各種触媒の実験結果を示す。Pd/Al2O3、PdPt/Al2O3、PdPt/ZrO2 などでは、水蒸気の存在によって分解率は大きく低下し、中でもPd/Al2O3 は20%以下まで低下した。Pd/Al2O3 にPt を添加したPdPt 担持触媒の4種類はPd/Al2O3 より高い分解率を示し、活性成分の複合化による効果が明らかとなった。また、担体成分の違いで比較すると、Al2O3 のみであるPdPt/Al2O3 が最も分解率は低く、次いでPdPt/ZrO2、PdPt/CeO2、PdPt/ZrO2CeO2 の順序となった。これに対して、Pt/Al2O3 では分解率70%以上を保持し、Pd/Al2O3 やPdPt 担持触媒と比較して水蒸気の影響は少ないことが明らかとなった。一方、CeO2 に関しては、水蒸気の存在によって、むしろ分解率が向上することを見出した(表4中の(i),(ii)参照)。 The combustion exhaust gas contains water vapor together with VOC. Therefore, the test was conducted at a CO 2 containing 9% of water vapor: 15%, O 2 : 5%, a gas flow rate of 400 ml / min (SV: 12000 h −1 ), and a reaction temperature of 150 ° C. Catalysts include 7 kinds of noble metal supported catalysts such as PdPt / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2 which showed high decomposition rate under dry gas conditions, and CeO 2 and ZrO 2 which showed decomposition performance among oxide catalysts. CeO 2 was selected. FIG. 5 shows the experimental results of various catalysts. In Pd / Al 2 O 3 , PdPt / Al 2 O 3 , PdPt / ZrO 2, etc., the decomposition rate was greatly reduced by the presence of water vapor, and Pd / Al 2 O 3 was reduced to 20% or less. Four types of PdPt-supported catalysts in which Pt was added to Pd / Al 2 O 3 showed a higher decomposition rate than Pd / Al 2 O 3 , and the effect of combining active components was revealed. In comparison with the carrier component differences, Al 2 O 3 alone is PdPt / Al 2 O 3 is most decomposition rate is low, then the order of PdPt / ZrO 2, PdPt / CeO 2, PdPt / ZrO 2 CeO 2 became. In contrast, Pt / Al 2 O 3 maintained a decomposition rate of 70% or more, and it was revealed that the influence of water vapor was less than that of Pd / Al 2 O 3 and PdPt supported catalysts. On the other hand, regarding CeO 2 , it was found that the decomposition rate was rather improved by the presence of water vapor (see (i) and (ii) in Table 4).

4−2 空間速度(SV)の影響
化学工場や石油化学プラントおよび各種燃焼プロセスからの排ガス中には、VOC成分とともに水蒸気が含まれ、水蒸気が触媒の劣化要因の一つとなり、触媒寿命を短くする。そのため、助触媒添加などの触媒改良によって触媒性能の向上が図られる。また、水蒸気などのガス組成以外にも触媒の滞留時間や反応温度も触媒性能を決める重要な因子となる。そこで、本実施例ではまずSVを下げることによって分解率の変化について検討した。実験条件は、図5での水蒸気導入試験と同じ条件下である反応温度300℃およびSV:6000h-1とした。触媒は、Pt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2、PdPt/CeO2 の3種類を選定した。図6に反応試験結果を示すように、各触媒においてSVを下げることによって分解率の上昇が確認された。PdPt/ZrO2CeO2、PdPt/CeO2 は、約65%まで分解率は上昇したが、Pt/Al2O3 のSV12000h-1での分解率以下であった。これに対してPt/Al2O3 では、ドライガス条件とほぼ同等の分解率が得られることが判明した。尚、酸化物触媒CeO2 についても同じく検討を行った結果、Pt/Al2O3と同等の98%以上の分解率が得られることが明らかとなった(表4(iii)、図1参照)。
4-2 Effect of space velocity (SV) Exhaust gas from chemical factories, petrochemical plants, and various combustion processes contains water vapor along with VOC components, making water vapor one of the causes of catalyst deterioration and shortening catalyst life. To do. Therefore, the catalyst performance is improved by improving the catalyst such as addition of a promoter. Besides the gas composition such as water vapor, the residence time of the catalyst and the reaction temperature are important factors that determine the catalyst performance. Therefore, in this example, first, the change in the decomposition rate was examined by lowering the SV. The experimental conditions were a reaction temperature of 300 ° C. and SV: 6000 h −1 under the same conditions as the water vapor introduction test in FIG. Three types of catalysts, Pt / Al 2 O 3 , PdPt / ZrO 2 CeO 2 , and PdPt / CeO 2 were selected. As shown in the reaction test results in FIG. 6, an increase in the decomposition rate was confirmed by lowering SV in each catalyst. The decomposition rates of PdPt / ZrO 2 CeO 2 and PdPt / CeO 2 increased to about 65%, but were below the decomposition rate of Pt / Al 2 O 3 at SV12000h −1 . In contrast, Pt / Al 2 O 3 was found to have a decomposition rate almost equal to that of the dry gas condition. In addition, as a result of examining the oxide catalyst CeO 2 in the same manner, it became clear that a decomposition rate of 98% or more equivalent to Pt / Al 2 O 3 was obtained (see Table 4 (iii), FIG. 1). ).

4−3 反応温度の影響
SVを下げることによって、Pt/Al2O3 はドライガス条件下と同等の分解性能が得られたが、PdPt/ZrO2CeO2、PdPt/CeO2 では、Pt/Al2O3 のSV:12000h-1での分解率以下となった。そこで、PdPt/ZrO2CeO2 について反応温度を高めたときの変化について検討した。水蒸気導入試験と同じガス組成およびSV:6000h-1で反応温度を上昇させた結果を図7に示す。反応温度の上昇によって分解率は大きく上昇し、180℃でPt/Al2O3 と同等の分解率が得られることが確認された。そこでさらに、触媒をPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 に絞り込み、SV:12000h-1での水蒸気導入試験において反応温度を高めた場合の変化について検討した。図7に示すようにPt/Al2O3 は180℃、PdPt/ZrO2CeO2 では200℃でドライガス条件と同等の分解率を得られることが明らかとなった。尚、CeO2に関しては、SV:6000h-1、300℃でPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2と同等の98%以上の分解率が得られることが明らかとなった(図2参照)
4-3 Effect of reaction temperature By lowering SV, Pt / Al 2 O 3 showed the same decomposition performance as that under dry gas conditions, but PdPt / ZrO 2 CeO 2 and PdPt / CeO 2 The decomposition rate of Al 2 O 3 was less than or equal to SV: 12000 h −1 . Then, the change when reaction temperature was raised about PdPt / ZrO 2 CeO 2 was examined. FIG. 7 shows the results of increasing the reaction temperature with the same gas composition and SV: 6000 h −1 as in the water vapor introduction test. It was confirmed that the decomposition rate greatly increased with the increase of the reaction temperature, and that a decomposition rate equivalent to Pt / Al 2 O 3 was obtained at 180 ° C. Therefore, the catalyst was further narrowed down to Pt / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2, and the change when the reaction temperature was increased in the steam introduction test at SV: 12000 h −1 was examined. As shown in FIG. 7, it was revealed that a decomposition rate equivalent to dry gas conditions can be obtained at 180 ° C. for Pt / Al 2 O 3 and 200 ° C. for PdPt / ZrO 2 CeO 2 . Regarding CeO 2 , it became clear that a decomposition rate of 98% or more equivalent to Pt / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2 was obtained at SV: 6000 h −1 and 300 ° C. (FIG. 2). reference)

以上の結果から、同じ酸化物触媒であるZrO2CeO2 、CeO2の場合には、反応温度を高くすることである程度の分解率の上昇は認められたが、SVを変化させても、分解率の変化は認められず、目標とする分解率とはほど遠い物であった。CeO2に関しては、SVを6000h-1 に下げ、反応温度を300℃にすることで98%以上の分解率を示したことから、CeO2 が貴金属担持触媒の代替となる低コストなVOC分解触媒として有望であることを明らかにした(図2、表4(v)参照)。 From the above results, in the case of ZrO 2 CeO 2 and CeO 2 which are the same oxide catalysts, a certain degree of increase in the decomposition rate was observed by increasing the reaction temperature. The change in rate was not recognized, and it was far from the target decomposition rate. For CeO 2 , the decomposition rate was over 98% by reducing the SV to 6000 h −1 and the reaction temperature to 300 ° C., so CeO 2 is a low-cost VOC decomposition catalyst that can replace the precious metal supported catalyst. (See Figure 2, Table 4 (v)).

これらの結果から、水蒸気を含むガス組成においても、SVが6000h-1、あるいは反応温度180℃以上にすることで、Pt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 はVOC分解触媒として適用可能であることを見出した。 From these results, Pt / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2 can be applied as VOC decomposition catalysts by setting SV to 6000h -1 or a reaction temperature of 180 ° C or higher even in a gas composition containing water vapor. I found out.

4−4 CeO2 の反応特性
各種触媒で水蒸気の影響が大きいことが確認されたが、図8に示すようにCeO2 は分解率が低いものの、水蒸気の影響はほとんどない。また、Pt などの貴金属担持触媒は高い触媒性能を有するが、その反面、高価であるため、より安価なCeO2 などの酸化物触媒がコスト面から望ましい。そこで、CeO2 による分解率向上を図るためにSVを6000h-1に下げて反応試験を試みた。貴金属担持触媒ではSVの効果が確認されたが、CeO2 では反応初期で分解率が少し高くなったのみで、SV:12000h-1と6000h-1ともに分解率20%以下となり、SVの効果は確認されなかった。そのため、貴金属担持触媒と同様、反応温度の上昇を試みたところ、図9に示すように、反応温度220℃までは分解率において大きな変化はなかったが、250℃から徐々に上昇し、300℃でPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 と同等の分解率を示すことが明らかとなった。しかしながら、反応ガスを検出能力のあまり高くないガス検知管(ガステック製)で測定したため、反応温度が250℃以上における正確な反応ガス量を測定できていない可能性が懸念された。そこで、実施例2ではガスクロマトグラフにより反応ガスの検出を行った結果、後に詳細するように、反応温度400℃、SV=5600h-1、水蒸気濃度約9%で95%の分解率となり、300℃付近では分解率は約30%程度であった。
4-4 Reaction characteristics of CeO 2 It was confirmed that the influence of water vapor was great in various catalysts. However, although CeO 2 has a low decomposition rate as shown in FIG. 8, there is almost no influence of water vapor. In addition, a noble metal-supported catalyst such as Pt has high catalytic performance, but on the other hand, since it is expensive, a cheaper oxide catalyst such as CeO 2 is desirable from the viewpoint of cost. Therefore, in order to improve the decomposition rate with CeO 2 , the reaction test was attempted with SV reduced to 6000 h −1 . In the precious metal supported catalyst, the effect of SV was confirmed, but in CeO 2 the decomposition rate was only slightly higher at the initial stage of the reaction, and both SV: 12000h -1 and 6000h -1 had a decomposition rate of 20% or less. It was not confirmed. Therefore, as with the noble metal-supported catalyst, an attempt was made to increase the reaction temperature. As shown in FIG. 9, the decomposition rate did not change significantly up to the reaction temperature of 220 ° C., but gradually increased from 250 ° C. to 300 ° C. It became clear that the decomposition rate was equivalent to Pt / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2 . However, since the reaction gas was measured with a gas detector tube (manufactured by Gastec) having a low detection capability, there was a concern that an accurate reaction gas amount at a reaction temperature of 250 ° C. or higher could not be measured. Therefore, in Example 2, as a result of detecting the reaction gas by the gas chromatograph, as will be described in detail later, a decomposition rate of 95% is obtained at a reaction temperature of 400 ° C., SV = 5600 h −1 , a water vapor concentration of about 9%, and 300 ° C. In the vicinity, the decomposition rate was about 30%.

以上、模擬燃焼排ガス中のVOC分解触媒として、酸化物触媒、および貴金属担持触媒によるスクリーニングの結果、以下の結果を得た。   As described above, as a result of screening with an oxide catalyst and a noble metal-supported catalyst as a VOC decomposition catalyst in the simulated combustion exhaust gas, the following results were obtained.

(1)CO2:15%、O2:5%、ガス流量400ml/min(空間速度SV:12000h-1)、反応温度150℃でのベンゼン分解反応試験において、Pd/Al2O3、Pt/Al2O3 およびPdPt/ZrO2CeO2 などの貴金属担持触媒は高い触媒性能を示すことが明らかとなった。 (1) CO 2 : 15%, O 2 : 5%, gas flow rate 400ml / min (space velocity SV: 12000h -1 ), benzene decomposition reaction test at 150 ° C, Pd / Al 2 O 3 , Pt It was found that noble metal supported catalysts such as / Al 2 O 3 and PdPt / ZrO 2 CeO 2 show high catalytic performance.

(2)各種触媒での反応試験において、水蒸気の存在によって分解率は大きく低下することが判明した。しかし、SVの低下(12000h-1 → 6000h-1)、反応温度180℃以上でPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 では,ドライガス条件下と同等の触媒性能が得られることを見出した。 (2) In reaction tests with various catalysts, it was found that the decomposition rate was greatly reduced by the presence of water vapor. However, the decrease in SV (12000h -1 → 6000h -1 ), Pt / Al 2 O 3 , PdPt / ZrO 2 CeO 2 with a reaction temperature of 180 ° C or higher can provide catalytic performance equivalent to that under dry gas conditions. I found it.

(3)各種触媒の中でCeO2 は水蒸気の影響をほとんど受けず、尚かつ水蒸気存在下であってSV:6000h-1、反応温度300℃のときにはPt/Al2O3、PdPt/ZrO2CeO2 と同等の触媒性能を示し、高価な貴金属触媒より安価なVOC分解触媒として有望であることを見出した。しかしながら、上記したように、実施例2でガスクロマトグラフにより反応ガスの検出を行った結果、反応温度400℃、SV=5600h-1、水蒸気濃度約9%で95%の分解率となり、300℃付近では分解率は約30%程度であった。 (3) Among various catalysts, CeO 2 is hardly affected by water vapor, and in the presence of water vapor, SV: 6000 h −1 , reaction temperature of 300 ° C., Pt / Al 2 O 3 , PdPt / ZrO 2 It has been found that the catalyst performance is equivalent to that of CeO 2 and is promising as a VOC decomposition catalyst that is cheaper than an expensive noble metal catalyst. However, as described above, the reaction gas was detected by gas chromatograph in Example 2, and as a result, the reaction temperature was 400 ° C., SV = 5600 h −1 , the water vapor concentration was about 9%, and the decomposition rate was 95%. Then, the decomposition rate was about 30%.

[実施例2]
次に、セリア(CeO2)が工場排ガスなどに含まれるVOCを分解する触媒として用いることができること、並びにそのときの好適な反応条件などについて実験した。実験では、VOC分解反応におけるSV、反応温度および水蒸気濃度の影響を、VOCがベンゼンまたはトルエンの場合について検討した。
[Example 2]
Next, an experiment was conducted on ceria (CeO 2 ) as a catalyst for decomposing VOC contained in factory exhaust gas and the like, and suitable reaction conditions at that time. In the experiment, the effects of SV, reaction temperature, and water vapor concentration in the VOC decomposition reaction were examined when VOC was benzene or toluene.

1.ベンゼンまたはトルエンの分解反応試験
ベンゼンまたはトルエンの分解反応試験には、図3と同じ実験装置を用いた。石英製の反応管2に触媒1としてセリア(CeO;第一稀元素化学工業,HS)を2〜2.7ml充填し、石英ウール(図示省略)により触媒1の前後を固定した。触媒1を充填した反応管2を管状電気炉3内に設置し、所定温度に昇温後、反応試験を開始した。ベンゼン(試薬特級:>99.5%,関東化学製)またはトルエン(試薬特級:>99.5%,関東化学製)はガラス製拡散管4に注入し、その後一定温度に保持し、窒素を一定流量流すことによって希釈したガスを発生させた。また、水蒸気は、水蒸気発生部5において水を一定温度でバブリングすることによって導入した。ベンゼンと水蒸気もしくはトルエンと水蒸気を含んだガスの流路は、リボンヒーターで130℃以上に保温した(図中ではリボンヒーターで加熱される部分を斜線で示している)。反応条件は、燃焼排ガス組成を想定し、15%CO、5%OおよびNバランスガスの総ガス流量を250〜400ml/min(空間速度SV=5600〜12000h-1)とし、反応温度150℃により反応試験をおこなった。各種固定発生源からの排ガス中のVOC濃度は、化学工場などで数ppm〜数100ppm、廃棄物処理では数ppm〜20ppm程度と発生源によって異なるが、今回は、VOC発生部から安定供給できる範囲で制御し、ベンゼン(約30〜40ppm)またはトルエン(80、220、230〜250ppm)を導入した。尚、反応ガスは実施例1で用いたガス検知管(ガステック製)ではなく、より計測精度を上げることを目的として、ガスクロマトグラフ(島津製作所:C−R14A CHROMATOPAC、検出器:FID)を用いて計測した。
1. Benzene or Toluene Decomposition Test For the benzene or toluene decomposition reaction test, the same experimental apparatus as in FIG. 3 was used. The reaction tube 2 made of quartz was filled with 2 to 2.7 ml of ceria (CeO 2 ; 1st rare element chemical industry, HS) as the catalyst 1, and the front and back of the catalyst 1 were fixed with quartz wool (not shown). The reaction tube 2 filled with the catalyst 1 was installed in a tubular electric furnace 3, and after raising the temperature to a predetermined temperature, a reaction test was started. Benzene (special reagent grade:> 99.5%, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) or toluene (special reagent grade:> 99.5%, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) is injected into the glass diffusion tube 4, then kept at a constant temperature, and nitrogen is flowed at a constant flow rate. To generate a diluted gas. Moreover, water vapor | steam was introduce | transduced by bubbling water in the water vapor generation part 5 at a fixed temperature. The flow path of the gas containing benzene and water vapor or toluene and water vapor was kept at 130 ° C. or higher by a ribbon heater (the portion heated by the ribbon heater is indicated by diagonal lines in the figure). Assuming the combustion exhaust gas composition, the reaction conditions are such that the total gas flow rate of 15% CO 2 , 5% O 2 and N 2 balance gas is 250 to 400 ml / min (space velocity SV = 5600 to 12000 h −1 ), and the reaction temperature. The reaction test was conducted at 150 ° C. The VOC concentration in the exhaust gas from various fixed sources varies from several ppm to several hundred ppm at chemical factories and several ppm to 20 ppm in waste treatment, but this time, the range that can be stably supplied from the VOC generator Benzene (about 30-40 ppm) or toluene (80, 220, 230-250 ppm) was introduced. The reaction gas is not the gas detector tube (manufactured by Gastec) used in Example 1, but a gas chromatograph (Shimadzu: C-R14A CHROMATAPAC, detector: FID) for the purpose of increasing the measurement accuracy. Measured.

2.トルエン分解反応後の生成物分析
トルエンの分解反応後において、ガスクロマトグラフにより反応ガスの検出を行った結果、トルエンおよび極微量のベンゼンが検出されたが、それら以外の成分については確認しなかった。そこで、反応後のガスを、GC−MS(横河アナリティカルシステム(株):5973A−N series GC/MSD system)により、定性分析し、トルエン分解反応後のガス組成について検討した。
2. Product analysis after toluene decomposition reaction After the decomposition reaction of toluene, the reaction gas was detected by gas chromatography. As a result, toluene and a trace amount of benzene were detected, but other components were not confirmed. Therefore, the gas after the reaction was qualitatively analyzed by GC-MS (Yokogawa Analytical System Co., Ltd .: 5973A-N series GC / MSD system), and the gas composition after the toluene decomposition reaction was examined.

3.実験結果
3−1.ベンゼンのドライガス条件下における反応温度およびSVの影響
ベンゼンのドライガス条件下における反応温度およびSVの影響を詳細に検討した結果を図10に示す。150℃においては、SVが6000h-1以下では30〜33%、6900h-1以上では20%以下と低い分解性能を示したが、反応温度を180℃に上げると、各SVでの分解率は大きく向上し、SVが6000h-1以下では95%以上の分解率が得られた。さらに温度を上げると、分解率は緩やかに低下したが、300℃から再び上昇する傾向を示し、SVが8000h-1以下では、350℃で95%以上、400℃では99%以上の分解率が得られた。また、12000h-1においても400℃で99%以上を示した。400℃ではSV値に起因する分解率の差が認められなかったことから、400℃以上の反応温度では、SV値に影響を受けないと思われる。従って、工場等から排出されるVOCを含む排ガスが低温の場合には、熱交換器等を用いて廃熱を利用して昇温させることが好ましい。これらの結果から、より低温で目標性能を得るためにSVを5600h-1に設定することが好ましいことは判明した。そこで、以下、SVを5600h-1に設定して実験を行った。
尚、各SVにおいて、200℃以上から分解率が低下し、300℃以上で再び分解率が上昇する温度依存性が確認された。本反応試験では、触媒入口と出口でのベンゼン濃度の差から分解率を計算している。この現象は、反応開始から200℃までは、触媒表面にベンゼンが徐々に吸着するとともに、分解反応が起こり、分解率が上昇するが、200℃を超えると、触媒表面に吸着しないベンゼンがそのまま通過するため、200℃以上では出口濃度が上がり、分解率が低下する。さらに300℃以上になると触媒表面の活性が上がることで分解率が再び上昇していると推察された。
3. Experimental results 3-1. The effect of reaction temperature and SV under dry gas conditions of benzene FIG. 10 shows the results of detailed examination of the effect of reaction temperature and SV under dry gas conditions of benzene. In 0.99 ° C., SV is from 30 to 33% at 6000h -1 or less, although the 6900H -1 or higher showed 20% or less and a low decomposition performance, raising the reaction temperature to 180 ° C., decomposition ratio of each SV is It was greatly improved. When the SV was 6000 h −1 or less, a decomposition rate of 95% or more was obtained. When the temperature was further increased, the decomposition rate gradually decreased, but showed a tendency to increase again from 300 ° C. When the SV was 8000h -1 or less, the decomposition rate was 95% or more at 350 ° C and 99% or more at 400 ° C. Obtained. Moreover, 99% or more was exhibited at 400 ° C. even at 12000 h −1 . Since no difference in decomposition rate due to the SV value was observed at 400 ° C., the reaction temperature at 400 ° C. or higher seems not to be affected by the SV value. Therefore, when the exhaust gas containing VOC discharged from a factory or the like is at a low temperature, it is preferable to raise the temperature using waste heat using a heat exchanger or the like. From these results, it was found that it is preferable to set SV to 5600 h −1 in order to obtain the target performance at a lower temperature. Therefore, in the following, experiments were performed with SV set to 5600 h −1 .
In addition, in each SV, the temperature dependence which the decomposition rate fell from 200 degreeC or more and the decomposition rate rose again above 300 degreeC was confirmed. In this reaction test, the decomposition rate is calculated from the difference in benzene concentration at the catalyst inlet and outlet. This phenomenon is that from the start of the reaction to 200 ° C, benzene is gradually adsorbed on the catalyst surface and a decomposition reaction occurs and the decomposition rate increases, but when it exceeds 200 ° C, benzene not adsorbed on the catalyst surface passes as it is. Therefore, at 200 ° C. or higher, the outlet concentration increases and the decomposition rate decreases. Furthermore, it was speculated that the decomposition rate increased again due to the activity of the catalyst surface increasing at 300 ° C. or higher.

3−2.ベンゼン分解反応における水蒸気濃度の影響
SVが5600h-1の場合について水蒸気の影響を検討した。排ガス中において想定される水蒸気濃度は、燃焼ガスレベルの8%程度から燃焼プロセス以外の各種工場施設での排ガスレベルである2〜3%である。そこで、各種工場などの排ガスレベルの約2%から燃焼排ガスレベル以上の約10%になるよう水蒸気濃度を制御した。図11に水蒸気導入試験結果を示す。図10と比較して、水蒸気の存在により分解率の低下が確認されたが、2.07%、6.05%および7.34%の水蒸気濃度では300℃以上からは分解率は上昇し、400℃で95%以上の分解率が得られることが確認された。また、8.84%および10.83%の水蒸気濃度においても300℃以上から分解率は上昇し、400℃で90%以上の分解率が得られることが確認された。
3-2. Effect of water vapor concentration on benzene decomposition reaction The effect of water vapor was examined when SV was 5600 h- 1 . The water vapor concentration assumed in the exhaust gas ranges from about 8% of the combustion gas level to 2 to 3% which is the exhaust gas level in various factory facilities other than the combustion process. Therefore, the water vapor concentration was controlled so that the exhaust gas level in various factories was about 2% to about 10% above the combustion exhaust gas level. FIG. 11 shows the results of the water vapor introduction test. Compared to FIG. 10, the degradation rate was confirmed to be lower due to the presence of water vapor, but the degradation rate increased from 300 ° C. or higher at water vapor concentrations of 2.07%, 6.05%, and 7.34%. It was confirmed that a decomposition rate of 95% or more was obtained at 400 ° C. It was also confirmed that the decomposition rate increased from 300 ° C. or higher even at a water vapor concentration of 8.84% and 10.83%, and a decomposition rate of 90% or higher was obtained at 400 ° C.

以上の結果から、水蒸気の混入によって分解率は幾分低下するものの、水蒸気濃度が11%以下の場合においては、300℃以上から分解率は向上し、400℃に上げることで十分な分解性能を示すことが確認された。すなわち、工場等からの排ガスに含まれる水蒸気濃度(2〜3%)は勿論のこと、燃焼排ガスレベルの水蒸気濃度(8%)に対しても反応温度が300℃以上であれば、セリア触媒はベンゼン分解反応に十分に適用可能であることが確認された。   From the above results, although the decomposition rate decreases somewhat due to the mixing of water vapor, when the water vapor concentration is 11% or less, the decomposition rate is improved from 300 ° C. or higher, and sufficient decomposition performance can be obtained by increasing to 400 ° C. It was confirmed to show. In other words, if the reaction temperature is 300 ° C. or higher with respect to the water vapor concentration (2 to 3%) contained in the exhaust gas from the factory or the like, as well as the water vapor concentration (8%) at the combustion exhaust gas level, It was confirmed that the present invention is sufficiently applicable to the benzene decomposition reaction.

3−3.トルエンの分解反応における反応温度の影響
ベンゼンの分解反応試験結果から、各条件下において400℃以上で90%以上の分解率を示すことが確認されたが、ベンゼン以外のVOC成分についても同様の分解性能が望まれる。そこで、VOC成分の中でも様々な用途に用いられており、VOC排出量の中でも、排出割合が高いトルエンの分解性能について検討した。トルエンの発生源となる各種工場、特に印刷、塗装施設などでは、VOC対策のニーズが高まってきており、その排出濃度は発生源によって数10ppm〜数100ppm以上と業種によって異なるが、本実験では、まず、100ppm以下での分解性能を検討した。反応条件は、トルエン濃度80ppm、反応ガスとして、15%CO、5%OおよびNバランスガスの総ガス流量を250ml/min(SV:5600h-1)とし、反応温度150℃〜300℃で反応試験を行った。図12の符号△にドライガス条件下でのトルエン反応試験結果を示す。150℃では約35%の分解率を示したが、180℃に上げると急激に分解率は上昇し、200℃では99%以上の分解性能が得られ、ベンゼンよりも低温で高い分解率が得られることが明らかとなった。
3-3. Effect of reaction temperature on decomposition reaction of toluene From the results of benzene decomposition reaction tests, it was confirmed that the decomposition rate was 90% or higher at 400 ° C. or higher under the same conditions. The same decomposition was applied to VOC components other than benzene. Performance is desired. Therefore, the decomposition performance of toluene, which is used for various applications among the VOC components and has a high emission ratio among the VOC emissions, was examined. In various factories that generate toluene, especially in printing and painting facilities, the need for VOC countermeasures is increasing, and its emission concentration varies from tens of ppm to several hundred ppm depending on the source, depending on the type of industry. First, decomposition performance at 100 ppm or less was examined. The reaction conditions were a toluene concentration of 80 ppm, a reaction gas of 15% CO 2 , 5% O 2 and N 2 balance gas with a total gas flow rate of 250 ml / min (SV: 5600 h −1 ) and a reaction temperature of 150 ° C. to 300 ° C. The reaction test was conducted. The result of the toluene reaction test under dry gas conditions is indicated by symbol Δ in FIG. Although the decomposition rate was about 35% at 150 ° C, the decomposition rate suddenly increased when the temperature was raised to 180 ° C. A decomposition performance of 99% or higher was obtained at 200 ° C, and a higher decomposition rate was obtained at a lower temperature than benzene. It became clear that

次に、水蒸気による影響を検討した。図12の符号○に水蒸気存在下でのトルエン反応試験結果を示す。水蒸気濃度としては、トルエンの発生源となる各種工場施設などの排ガス中の水蒸気レベルである3%以下に制御し、水蒸気を含む15%CO、5%OおよびNバランスガスの総ガス流量を250ml/min(SV:5600h-1)とし、反応温度150〜300℃で試験を行った。150℃では、約8%と低い分解率であるが、ドライガス条件下と同様に180℃で大きく分解率は上昇し、180℃で95%以上、200℃で97%以上、300℃では約99%の分解性能が得られることが明らかとなった。従って、水蒸気濃度が3%以下で、トルエン濃度が80ppm以下の場合には、反応温度が180℃以上であれば、セリア触媒はトルエン分解反応に十分に適用可能であることが確認された。また、反応温度を400℃以上にすれば、ベンゼンとトルエンの双方を99%以上分解できる。 Next, the effect of water vapor was examined. The result of the toluene reaction test in the presence of water vapor is indicated by symbol ◯ in FIG. The water vapor concentration is controlled to 3% or less, which is the water vapor level in exhaust gas from various factory facilities that are the source of toluene, and is a total gas of 15% CO 2 , 5% O 2 and N 2 balance gas including water vapor. The test was conducted at a flow rate of 250 ml / min (SV: 5600 h −1 ) and at a reaction temperature of 150 to 300 ° C. At 150 ° C, the decomposition rate is as low as about 8%. However, as with dry gas conditions, the decomposition rate increases greatly at 180 ° C, with 95% or more at 180 ° C, 97% or more at 200 ° C, and about 300% at 300 ° C. It was revealed that 99% decomposition performance was obtained. Therefore, when the water vapor concentration was 3% or less and the toluene concentration was 80 ppm or less, it was confirmed that the ceria catalyst can be sufficiently applied to the toluene decomposition reaction if the reaction temperature is 180 ° C. or higher. If the reaction temperature is 400 ° C. or higher, both benzene and toluene can be decomposed by 99% or more.

尚、前述のようにトルエンは多用途に使用され、排ガス中のVOC濃度も数10ppm〜100ppm以上と発生源によって異なる。そこで、入口濃度の影響を検討するために、トルエン濃度を増加させた反応試験をおこなった。トルエン濃度は、本反応装置のVOC発生部からトルエンを安定供給できる濃度範囲で制御し、約220ppmとした。図13に反応試験結果を示す。80ppmの結果同様、180℃から急激に分解率は上昇し、200℃で98%以上の分解性能を示し、入口濃度の影響がないことが確認された。
次に、入口濃度をさらに高濃度(230〜250ppm)にした場合のSV、水蒸気濃度の影響を検討した。図14に水蒸気濃度約3%におけるSVが5600〜10000h-1の反応試験結果を示す。反応温度の上昇とともに各条件下での分解性能は上昇し、180℃で90%以上の分解率が得られ、300℃で95%以上の分解率が得られた。
次に5600h-1での水蒸気濃度が約2%から10%の反応試験結果を図15に示す。反応温度を150℃から180℃に上げることで分解率は上昇し、水蒸気濃度の増加に伴い、分解性能は若干低下するが、水蒸気濃度が7%以下では90%以上の分解率を示し、水蒸気濃度が10%の場合には80%程度の分解率を示すことが明らかとなった。
従って、水蒸気濃度が10%以下の場合には、反応温度が180℃以上であれば、セリア触媒はトルエン分解反応に十分に適用可能であることが確認された。
As described above, toluene is used for various purposes, and the VOC concentration in the exhaust gas varies from several tens ppm to 100 ppm or more depending on the generation source. Therefore, in order to examine the influence of the inlet concentration, a reaction test with increasing toluene concentration was conducted. The toluene concentration was controlled at a concentration range in which toluene could be stably supplied from the VOC generation part of the present reactor, and was about 220 ppm. FIG. 13 shows the reaction test results. Similar to the result of 80 ppm, the decomposition rate rapidly increased from 180 ° C., showed a decomposition performance of 98% or more at 200 ° C., and it was confirmed that there was no influence of the inlet concentration.
Next, the influence of the SV and water vapor concentration when the inlet concentration was further increased (230 to 250 ppm) was examined. FIG. 14 shows the results of a reaction test in which SV is 5600 to 10,000 h −1 at a water vapor concentration of about 3%. The decomposition performance under each condition increased as the reaction temperature increased, and a decomposition rate of 90% or more was obtained at 180 ° C., and a decomposition rate of 95% or more was obtained at 300 ° C.
Next, FIG. 15 shows the results of a reaction test in which the water vapor concentration at 5600 h −1 is about 2% to 10%. Increasing the reaction temperature from 150 ° C. to 180 ° C. increases the decomposition rate, and the decomposition performance slightly decreases as the water vapor concentration increases. However, when the water vapor concentration is 7% or less, the decomposition rate is 90% or higher. When the concentration was 10%, it was revealed that the decomposition rate was about 80%.
Therefore, it was confirmed that when the water vapor concentration is 10% or less, the ceria catalyst can be sufficiently applied to the toluene decomposition reaction if the reaction temperature is 180 ° C. or higher.

3−4.トルエン分解反応後の生成物分析
図16にトルエンの分解反応後のガスをGC−MSにより定性分析した結果を示す。この結果から、VOC成分としては未反応分のトルエンのみが検出され、それ以外のVOC成分の生成は無いことが確認された。ベンゼンが検出されなかった原因は、採取したパック等への付着もしくは経時変化によるものと考えられる。したがって、トルエンが分解反応することで、トルエンおよびベンゼン以外の新たなVOCの生成は起こらないことが確認された。
3-4. Product Analysis after Toluene Decomposition Reaction FIG. 16 shows the result of qualitative analysis of the gas after toluene decomposition reaction by GC-MS. From this result, only the unreacted toluene was detected as the VOC component, and it was confirmed that no other VOC component was produced. The reason why benzene was not detected is considered to be due to adhesion to the collected pack or the change with time. Therefore, it was confirmed that no new VOCs other than toluene and benzene were generated by the decomposition reaction of toluene.

以上、VOC分解触媒としてセリア(CeO2)を用いた場合のVOC分解反応におけるSV、温度および水蒸気濃度の影響を、VOCがベンゼンおよびトルエンの場合について検討した結果、以下の知見を得た。 As described above, the effects of SV, temperature, and water vapor concentration in the VOC decomposition reaction when ceria (CeO 2 ) was used as the VOC decomposition catalyst were examined in the case where VOC was benzene and toluene, and the following knowledge was obtained.

(1)ベンゼン分解反応試験
ドライガス条件下では、400℃で99%以上の分解性能が得られ、特に、SV=5600h-1ではより低温でも97%以上と高い分解率を示すことが明らかとなった。
また、SV=5600h-1での水蒸気導入試験の結果、約11%の水蒸気濃度では400℃で90%、約2%では、97%以上の分解率が得られ、各条件下において十分な分解性能が確認された。
(1) Benzene decomposition reaction test Under a dry gas condition, a decomposition performance of 99% or more is obtained at 400 ° C., and it is clear that SV = 5600h −1 shows a high decomposition rate of 97% or more even at a lower temperature. became.
Further, as a result of the steam introduction test at SV = 5600 h −1 , a decomposition rate of 90% or higher at 400 ° C. was obtained at a water vapor concentration of about 11%, and 97% or higher at about 2%. Performance was confirmed.

(2)トルエン分解反応試験
ドライガスでは180℃以上で分解性能98%以上を示し、水蒸気導入試験(水蒸気濃度3%、SV=5600h-1)においても、180℃以上で分解性能95%以上を示した。また、入口濃度(80ppm、220ppm)を変化させた場合でも分解性能に影響はないことが確認された。さらに、SVが10000h-1以下(水蒸気濃度3%以下)の場合には、反応温度180℃で90%以上の分解性能を示し、水蒸気濃度10%以下(SV:5600h-1)では、反応温度180℃で80%以上の分解性能を示すことが明らかとなった。従って、VOC分解触媒としてセリア触媒が十分適用可能であることが確認された。
また、反応生成ガスをGC−MS分析した結果、未反応分のトルエンのみが検出され、それ以外のVOC成分の生成は無いことが確認された。すなわち、トルエンが分解反応することで、トルエンおよびベンゼン以外の新たなVOCの生成は起こらないことが確認された。
(2) Toluene decomposition reaction test With a dry gas, the decomposition performance is 98% or more at 180 ° C or higher. In the water vapor introduction test (water vapor concentration 3%, SV = 5600h -1 ), the decomposition performance is 95% or higher at 180 ° C or higher. Indicated. It was also confirmed that there was no effect on the decomposition performance even when the inlet concentration (80 ppm, 220 ppm) was changed. Furthermore, when SV is 10,000 h −1 or less (water vapor concentration 3% or less), the decomposition temperature is 90% or more at a reaction temperature of 180 ° C., and when the water vapor concentration is 10% or less (SV: 5600 h −1 ), the reaction temperature is It was revealed that the decomposition performance was 80% or more at 180 ° C. Therefore, it was confirmed that the ceria catalyst is sufficiently applicable as the VOC decomposition catalyst.
Further, as a result of GC-MS analysis of the reaction product gas, only unreacted toluene was detected, and it was confirmed that no other VOC component was produced. That is, it was confirmed that no new VOCs other than toluene and benzene were generated by the decomposition reaction of toluene.

なお、以上の結果はベンゼンの場合にはガス中の水蒸気濃度が11%以下、トルエンの場合には10%以下という条件下で得られたものであるが、これは水蒸気が存在するという条件の一例に過ぎず、本発明が適用可能な条件はこれらには限られず、水蒸気濃度が異なる範囲であってもあるいはドライガスにおいても本発明の適用が可能である。   The above results were obtained under the condition that the concentration of water vapor in the gas was 11% or less in the case of benzene and 10% or less in the case of toluene. The conditions to which the present invention can be applied are not limited to these examples, and the present invention can be applied even in a range where the water vapor concentration is different or in dry gas.

また、本明細書における「ガス中に水蒸気が存在する条件」は、例えば化石燃料の燃焼排ガスのように元来排ガス中に水蒸気が含まれているような場合はもちろん、人為的に水蒸気を導入した場合も含まれる。したがって、例えば従来の貴金属担持触媒によるVOC処理に場合のようなドライガスに対し人為的に水蒸気を注入して水蒸気混入状態としたガスに対しても本発明を適用することが可能である。   In addition, in the present specification, “the condition that water vapor exists in the gas” refers to, for example, when water vapor is originally contained in the exhaust gas such as fossil fuel combustion exhaust gas, and water vapor is artificially introduced. This is also included. Therefore, for example, the present invention can also be applied to a gas in which water vapor is artificially injected into a dry gas as in a VOC process using a conventional noble metal-supported catalyst to form a water vapor mixture state.

本発明の実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(SVの効果)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of SV) of the benzene decomposition reaction test in the Example of this invention. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(反応温度の効果)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of reaction temperature) of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるVOC分解反応試験装置の構成図である。It is a block diagram of the VOC decomposition reaction test apparatus in a present Example. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例における水蒸気導入試験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the water vapor | steam introduction test in a present Example. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(SVの効果)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of SV) of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(反応温度の効果)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of reaction temperature) of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるCeO2 での水蒸気の影響を示すグラフである。It is a graph showing the effect of water vapor on the CeO 2 in the present embodiment. 本実施例におけるCeO2 での反応の影響を示すグラフである。Is a graph showing the effect of reaction in CeO 2 in the present embodiment. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(ドライガスでのSVの影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (influence of SV with dry gas) of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるベンゼン分解反応試験の結果(水蒸気の影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (influence of water vapor | steam) of the benzene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるトルエン分解反応試験の結果(水蒸気の影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of water vapor | steam) of the toluene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるトルエン分解反応試験の結果(入口濃度の影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of inlet_port | entrance concentration) of the toluene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるトルエン分解反応試験の結果(SVの影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of SV) of the toluene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるトルエン分解反応試験の結果(水蒸気の影響)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (effect of water vapor | steam) of the toluene decomposition reaction test in a present Example. 本実施例におけるトルエンの分解反応後のガスをGC−MSにより定性分析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the gas after the decomposition reaction of toluene in a present Example by GC-MS.

符号の説明Explanation of symbols

1 触媒 1 Catalyst

Claims (4)

排ガス中の揮発性有機化合物のガスの触媒による分解除去法において、前記排ガスを水蒸気を含むものとし、前記触媒としてセリア(CeO2)を単独で使用して前記揮発性有機化合物のガスを分解除去することを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去法。 In the method of catalytic decomposition of volatile organic compound gas in exhaust gas, the exhaust gas contains water vapor, and ceria (CeO 2 ) is used alone as the catalyst to decompose and remove the volatile organic compound gas. A method for decomposing and removing volatile organic compounds. 前記排ガスを燃焼排ガスとすることを特徴とする請求項1に記載の揮発性有機化合物の分解除去法。   The method for decomposing and removing a volatile organic compound according to claim 1, wherein the exhaust gas is a combustion exhaust gas. 水蒸気が存在する排ガス中の揮発性有機化合物のガスを分解するために用いられ、セリア(CeO2)からなることを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去用触媒。 A catalyst for decomposing and removing volatile organic compounds, characterized by comprising ceria (CeO 2 ), which is used for decomposing volatile organic compound gases in exhaust gas containing water vapor. 前記排ガスが燃焼排ガスであることを特徴とする請求項に記載の揮発性有機化合物の分解除去用触媒。 The catalyst for decomposing and removing volatile organic compounds according to claim 3 , wherein the exhaust gas is combustion exhaust gas.
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