JP5461573B2 - オゾンを分解する触媒及その方法並びに滅菌方法 - Google Patents
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触媒例
分散性アルミナ(1250g)を、希釈した硝酸を加えてpH4に調節した脱イオン水(3.5リットル)に入れ、高せん断ミキサーで攪拌することにより、分散させた。分散させた混合物を、セリア/ジルコニアボールを使用して30分間ボールミルでd50粒子径5ミクロン未満に処理し、次いで、連続的に攪拌しながら、ヒドロキシエチルセルロース(Aqualonから市販のNatrosol)(6.5g)を加え、コージーライトモノリスハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去してから、90℃で45分間乾燥させた。このウォッシュコート処理したモノリスハニカムを500℃で1時間か焼した後、モノリスハニカム上のアルミナの重量は1145gであった。か焼したハニカムを、硝酸白金(9.6g白金/リットル)及びクエン酸(100g/リットル)を含む水溶液で含浸させ、空気流中、90℃で乾燥させてから、500℃で2時間か焼した。この被覆したモノリスは、白金12.0gを含んでいた。
KMnO4(水4リットル中210g) の高温(65℃)水溶液及びMnSO4(水6リットル中300g)を混合することにより、二酸化マンガンを調製し、得られた暗褐色沈殿物を65℃でさらに3時間攪拌した。次いで、沈殿物を濾別し、温脱イオン水で洗浄し(3x1リットル)、加熱炉中110℃で一晩乾燥させ、活性形態のMnO2(245g)を得た。この調製を必要に応じて繰り返し、必要な量のMnO2を得た。続いて、Alfa Aesarから活性化された酸化マンガン(IV)として購入したMnO2は、類似の結果で代替できることが分かった。脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、MnO2(900g)及び分散性Al2O3(100g)を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びヒドロキシエチルセルロース(Aqualonから市販のNatrosol)(20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート901gを有していた。
Alfa Aesarから活性化された酸化マンガン(IV)として購入した二酸化マンガン(1039g)を脱イオン水(1.2リットル)及び分散性Al2O3(104g)に高せん断ミキサー中で攪拌しながら加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びヒドロキシエチルセルロース(Aqualonから市販のNatrosol)(6.7g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1030gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(441g)、MnO2(441g)、TiO2(156g)及びSiO2(104g) を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol(20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1017gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(707g)、MnO2(177g)、TiO2(156g)及びSiO2(104g) を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1109gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(960g)、MnO2(25g)、TiO2(156g)及びSiO2(104g) を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1208gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(986g)、TiO2(156g)及びSiO2(104g) を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1147gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(986g)及びSiO2(260g)を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (20.2g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1205gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(Johnson Matthey)(986g)及び分散性Al2O3(260g)を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水及びキサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (26.9g)を加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1185gを有していた。
脱イオン水(1.2リットル)に、高せん断ミキサー中で攪拌しながら、酸化銀(986g)及びTiO2(Millennium Inorganic Chemicals)(260g)を加え、十分に混合された一様なスラリーを得た。次いでこれを、セリア/ジルコニアボールを使用して3時間ボールミル処理し、d50粒子径5ミクロン未満を得た。次いで、脱イオン水を加え、キサンタンガム、Rhone-Poulenc SAから市販のRhodapol (20.2g)を攪拌しながら加え、コージーライトハニカム、直径10.5インチ、高さ6インチ、400平方通路/平方インチ、壁厚6/1000インチ、に容易に塗布できる特性を有する被覆混合物を形成した。過剰のウォッシュコートを高圧エアガンで除去し、空気流中、90℃で1時間乾燥させた後、得られた被覆されたモノリスはウォッシュコート1143gを有していた。
試験手順
結果
結果に対する考察
白金触媒(長さ6インチ、40g/ft3)による最初の試験は、10分間を少し超える初期半減期を有していたが、これは、3回の実験の後、非常に高い空気流量でも19.5分間に増加したことを示している。これは、室におけるオゾンの自然減衰に対する半減期、典型的には20.7分間よりも非常に優れている訳ではない。従って、白金触媒は、初期性能が良くなく、活性を急速に失うので、白金触媒の性能は、この用途には不十分であると結論付けた。
酸化マンガン/アルミナ触媒に対する予備試験は、触媒Aより遙かに優れた性能、約3分間の半減期を有することを示していた。しかし、耐久性は好ましくなく、触媒Dの半減期は7回の実験後に約15分間であった。ここでは、異なった湿度で試験した触媒D及びEを比較して、高い湿度が重要なファクターであることを示している。湿度が低い程、触媒寿命は長く、使用済み触媒の脱水により、その性能が改良された。
チタニア及びシリカを含む酸化マンガン触媒に酸化銀を添加することにより、存在する酸化銀の量に比例して、及び存在する二酸化マンガンの量に反比例して、性能が改良される。特に、これらの3種類の触媒の中で、酸化銀含有量が最も高く、二酸化マンガン含有量が最も低い触媒Hは、試験の時に得られた明らかに最良の半減期、すなわち18回の試験の後で3.7分間、を有していた。
この触媒は、シリカ及びチタニアに対する酸化銀の比率が大きく、酸化マンガンを含まない。性能は実際非常に良く、良好な活性を、半減期が3.7分間になる32回の試験まで維持している。
これらの触媒は、酸化銀含有触媒で、アルミナ、シリカ及びチタニアの1種類だけを添加する効果を立証するために調製した。触媒Jは性能が劣っており(初期半減期8.8分間) 、アルミナの、オゾン分解における酸化銀の性能に対する効果が乏しいことを示している。触媒Kの性能は、かなり良いが、初期半減期が4.2分間であり、傑出してはいない。しかし、酸化銀をチタニアと共に含む触媒Lは、非常に良い半減期3.1分間を有し、耐久性が良好である。
現在、試験した中で2種類の最も良い触媒は、触媒I(酸化銀/チタニア/シリカ)及び触媒L(酸化銀/チタニア)であると考えられ、両方をさらに試験する。
Claims (9)
- オゾンを破壊するための触媒であって、
酸化銀と、シリカと、チタニアとを含んでなり、
前記酸化銀が前記触媒の少なくとも70重量%の量で存在してなる、触媒。 - MnO2を前記触媒の10重量%までの量でさらに含んでなる、請求項1に記載の触媒。
- 触媒担体上に担持させてなる、請求項1又は2に記載の触媒。
- 前記触媒担体が、セラミック又は金属フロースルーモノリスである、請求項3に記載の触媒。
- ペレット又は成形された押出物の形態にある、請求項1又は2に記載の触媒。
- オゾンを大気から除去する方法であって、
前記大気を、請求項1〜5のいずれか一項に記載の触媒上を通過させることを含んでなる、方法。 - 閉塞空間を滅菌する方法であって、
前記空間中の大気を加湿し、続いて、または同時に、
予め決められた期間内に滅菌を達成する量のオゾンを供給し、次いで
前記大気を、請求項1〜5のいずれか一項に記載の触媒上を通過させ、
前記オゾンを接触破壊することを含んでなる、方法。 - 前記触媒を再生することをさらに含んでなる、請求項7に記載の方法。
- 前記触媒が、空気中で加熱することにより再生されてなる、請求項8に記載の方法。
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