JP5585821B2 - Carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、二酸化炭素の吸着分解触媒及びその製造方法に係り、より詳細には、二酸化炭素を吸着し、太陽光を始めとする光により励起された光触媒により分解する二酸化炭素の吸着分解触媒及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an adsorption / decomposition catalyst for carbon dioxide and a method for producing the same, and more specifically, an adsorption / decomposition catalyst for carbon dioxide that adsorbs carbon dioxide and decomposes by a photocatalyst excited by light including sunlight. It relates to the manufacturing method.
昨今、二酸化炭素排出量の増加による地球規模の環境破壊が認識され、その排出量の削減が国際的な課題とされている。このような二酸化炭素排出量の削減に加え、排出される二酸化炭素を回収することも重要課題であると認知されてきた。回収した二酸化炭素は、大気中に放出されないように液化又は固化して地中或は海中に閉じ込める研究もなされているが、大規模な投資と、貯蔵に伴う危険性が懸念されている。 In recent years, global environmental destruction due to an increase in carbon dioxide emissions has been recognized, and the reduction of such emissions has become an international issue. In addition to reducing the amount of carbon dioxide emissions, it has been recognized that recovery of the carbon dioxide emitted is also an important issue. Research has also been conducted on confining the recovered carbon dioxide in the ground or the ocean so that it is not liquefied or released into the atmosphere. However, there are concerns about the risks associated with large-scale investment and storage.
最も望ましい方策は、大気中の二酸化炭素を酸素と炭素に分解することであるが、従来の技術は二酸化炭素を吸着する段階までの技術(特許文献1参照)は知られているが、分解する段階までの技術が開発されていなかったため、吸着能力の限界を超えれば機能しなくなる問題があり、また、吸着された二酸化炭素は加熱等により二酸化炭素が再放出される等の問題があった。地球環境を考えるとき、二酸化炭素を分解し、二酸化炭素そのものを消失させる技術が求められている。 The most desirable measure is to decompose carbon dioxide in the atmosphere into oxygen and carbon, but the conventional technique is known up to the stage of adsorbing carbon dioxide (see Patent Document 1), but decomposes. Since the technology up to the stage has not been developed, there is a problem that it does not function if the limit of the adsorption capacity is exceeded, and there is a problem that the adsorbed carbon dioxide is re-released by heating or the like. When thinking about the global environment, there is a need for technology that decomposes carbon dioxide and eliminates it.
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、大気中から二酸化炭素を効率よく吸着し、光分解する二酸化炭素の吸着分解触媒及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to absorb and decompose carbon dioxide efficiently from the atmosphere and to perform photolysis of carbon dioxide. And a manufacturing method thereof.
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒は、アルカリ土類金属を含む多孔質鉱物に担持された光触媒である二酸化チタンが、それぞれの磁束密度が2000ガウス〜5000ガウスの対をなす磁石が対向配置された間の磁場空間を通過した空気を流しつつ、その雰囲気下に350℃〜550℃で少なくとも10分間保持されて製造されたことを特徴とする。 Adsorbing catalyst for decomposing carbon dioxide of the present invention, the porous mineral titanium dioxide is supported photocatalyst is, each of the magnetic flux density magnets are arranged opposite the pair of 2000 gauss to 5000 gauss containing an alkaline earth metal It is characterized in that it is manufactured while being kept at 350 ° C. to 550 ° C. for at least 10 minutes in the atmosphere while flowing air that has passed through the magnetic field space.
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒のアルカリ土類金属を含む多孔質鉱物が、マグネシウム、カルシウム、バリウムの1種又は2種以上を成分として含む化合物を担持させた多孔質鉱物であってよい。
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒のアルカリ土類金属を含む多孔質鉱物が、マグネシウム、カルシウム、バリウムの1種又は2種以上を該原素の酸化物成分の合量重量百分率として20%〜40%含むことが好ましい。
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒のアルカリ土類金属を含む多孔質鉱物が、セピオライトであってよい。
The porous mineral containing an alkaline earth metal of the carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst of the present invention may be a porous mineral carrying a compound containing one or more of magnesium, calcium and barium as components.
The porous mineral containing an alkaline earth metal of the carbon dioxide adsorption / decomposition catalyst of the present invention is 20% to 1% or more of magnesium, calcium, and barium, with the total weight percentage of the oxide component of the raw material being 20% to It is preferable to contain 40%.
The porous mineral containing the alkaline earth metal of the carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst of the present invention may be sepiolite.
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒の製造方法は、アルカリ土類金属を含む多孔質鉱物に二酸化チタンを付着させる付着工程と、二酸化チタンを付着した多孔質鉱物を350〜550℃で焼成する焼成工程と、焼成した多孔質鉱物を、それぞれの磁束密度が2000ガウス〜5000ガウスの対をなす磁石が対向配置された間の磁場空間を通過した空気を流しつつ、その雰囲気下に350℃〜550℃で少なくとも10分間保持させる励起工程とからなってよい。
また、この励起工程が、多孔質鉱物に担持された二酸化チタンを、それぞれの磁束密度が2000ガウス〜5000ガウスの対をなす磁石が対向配置された間の磁場空間を通過した空気を流しつつ、その雰囲気下に350℃〜550℃で少なくとも10分間保持させ、引き続いて、上記の磁場空間を通過した空気を通気しながら少なくとも100℃まで冷却する工程であってよい。
The method for producing a carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst according to the present invention includes an attaching step of attaching titanium dioxide to a porous mineral containing an alkaline earth metal, and firing by firing the porous mineral attached with titanium dioxide at 350 to 550 ° C. process and the fired porous minerals, while each of the magnetic flux density flowing air that has passed through the magnetic space between the magnets are oppositely disposed in pairs of 2000 gauss to 5000 gauss, 350 ° C. ~ under the atmosphere And an excitation step of holding at 550 ° C. for at least 10 minutes.
Further, the excitation process, the titanium dioxide supported on porous mineral, while flowing air, each of the magnetic flux density magnets forming a pair of 2000 gauss to 5,000 gauss passed through the magnetic space between disposed opposite In the atmosphere, the temperature may be maintained at 350 ° C. to 550 ° C. for at least 10 minutes, and subsequently cooled to at least 100 ° C. while ventilating the air that has passed through the magnetic field space.
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒の製造方法は、アルカリ土類金属を含む多孔質鉱物が、アルカリ土類金属を成分として含む化合物と多孔質鉱物とを分解温度が450〜800℃の有機結合材と共に混練して造粒する造粒工程と、該混練造粒物を有機結合材の分解温度以上の温度で焼成する造粒焼成工程とからなる方法により製造されることがよい。
ここで分解温度が450〜800℃の有機結合材が、ポリビニルアルコールであり、10〜30重量%濃度のポリビニルアルコール水溶液として用いられ、多孔質鉱物の重量1に対し、ポリビニルアルコールの重量が0.01〜0.08であることが好ましい。
Manufacturing method of adsorbing catalyst for decomposing carbon dioxide of the present invention, a porous mineral, organic bond of the compound and the porous minerals containing alkaline earth metals as a component decomposition temperature 450 to 800 ° C. containing an alkaline earth metal a granulation step of granulating by mixing together wood may be produced by the process ing from the granulation sintering step of firing the kneaded granules the decomposition temperature or more of the organic binder.
Here decomposition temperature organic binder 450 to 800 ° C., a polyvinyl alcohol, is used as the aqueous solution of
本発明によると、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物に担持された二酸化チタンは、磁場雰囲気に暴露されることにより励起状態となり、太陽光等の光が当たると、二酸化チタンが更に高いエネルギーの励起状態となり、二酸化炭素を炭素と酸素に分解することができる。
本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒は、例えば、コンクリ−トやモルタル等で造られた建造物の壁面又は屋上の表層部の表面に触媒を固着させるコーティング材として塗装される。この塗装面において、二酸化炭素の吸着分解触媒は、工場や一般生活環境から排出される二酸化炭素を、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物が吸着し、これを太陽光を始めとする光により励起された二酸化チタンが炭素と酸素に分解するため、大気中の二酸化炭素の濃度を減少させることができる。
According to the present invention, titanium dioxide supported on a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component becomes excited when exposed to a magnetic field atmosphere, and when exposed to light such as sunlight, the titanium dioxide is even higher. Energy is excited and carbon dioxide can be decomposed into carbon and oxygen.
The carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst of the present invention is applied, for example, as a coating material for adhering the catalyst to the wall surface of a building made of concrete, mortar or the like, or the surface of the surface layer of the roof. On this painted surface, the carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst adsorbs carbon dioxide discharged from factories and the general living environment by porous minerals containing alkaline earth metals as components, and uses this as light such as sunlight. Since the titanium dioxide excited by is decomposed into carbon and oxygen, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere can be reduced.
本発明は、太陽光等の光により励起され二酸化炭素を炭素と酸素に分解する二酸化炭素の吸着分解触媒に関するものである。該触媒はアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物と光触媒からなるものであり、磁場雰囲気下において光触媒が分極励起されたものである。光触媒の分極励起は、磁場雰囲気を通過した空気を暴露することにより行なわれる。 The present invention relates to an adsorption decomposition catalyst for carbon dioxide that is excited by light such as sunlight and decomposes carbon dioxide into carbon and oxygen. The catalyst is composed of a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component and a photocatalyst, and the photocatalyst is polarized and excited in a magnetic field atmosphere. Polarization excitation of the photocatalyst is performed by exposing air that has passed through a magnetic field atmosphere.
本発明のアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物は、天然に産するアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物を使用してもよく、又は、天然に産するアルカリ土類金属を成分として含む鉱物を多孔質鉱物に加工して使用してもよく、又は、多孔質鉱物にアルカリ土類金属を添加加工して使用してもよい。 As the porous mineral containing the alkaline earth metal of the present invention as a component, a porous mineral containing a naturally occurring alkaline earth metal as a component may be used, or a naturally occurring alkaline earth metal is used as a component. The minerals contained as may be used after being processed into a porous mineral, or may be used after adding an alkaline earth metal to the porous mineral.
アルカリ土類金属としては、ベリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、及びラドンがあるが、マグネシウム、カルシウム及びバリウムを成分として含むものが、入手のし易さから好ましく使用できる。 Alkaline earth metals include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radon, but those containing magnesium, calcium, and barium as components can be preferably used because of their availability.
天然に産するアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物としては、セピオライト、アタパルジャイトが知られている。中でも、セピオライトは本発明のアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物として好ましく使用することができる。セピオライトの品質には特に制限はないが、アルカリ土類金属の含量が、アルカリ土類金属の酸化物換算で20〜40重量%含まれるものが好ましく利用できる。セピオライトの形状も特に制限はないが、製造設備の関係から平均粒子径が100〜2000μmのものが好ましく利用できる。100μm以下の粒子は粉塵になりやすく防塵の対策が必要になる。2000μ以上の粒子は目詰まりの問題を起こしやすい。 Sepiolite and attapulgite are known as porous minerals containing a naturally occurring alkaline earth metal as a component. Among these, sepiolite can be preferably used as a porous mineral containing the alkaline earth metal of the present invention as a component. The quality of sepiolite is not particularly limited, but those containing an alkaline earth metal content of 20 to 40% by weight in terms of an alkaline earth metal oxide can be preferably used. The shape of sepiolite is not particularly limited, but those having an average particle size of 100 to 2000 μm can be preferably used in view of production facilities. Particles of 100 μm or less are likely to become dust, and it is necessary to take measures against dust. Particles of 2000 μ or more are liable to cause clogging problems.
天然に産するアルカリ土類金属を成分として含む鉱物としては、セピオライト、バーミキュライト、タルク(滑石)及び、アタパルジャイト等のマグネシウム珪酸塩系の鉱物、石膏、石灰岩、方解石、アラレ石等のカルシウム系鉱物、毒重石、重晶石等のバリウム系鉱物が知られているが、本発明のアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物は、これらのアルカリ土類金属を成分として含む鉱物を多孔質鉱物に加工したものも使用することができる。アルカリ土類金属を成分として含む鉱物を多孔質鉱物に加工する方法としては、例えば、該鉱物を高温高圧下で焼成し、これを一気に大気圧下に戻すことにより多孔質鉱物にする方法がある。 As minerals containing naturally-occurring alkaline earth metals as components, sepiolite, vermiculite, talc (talc) and magnesium silicate minerals such as attapulgite, calcium minerals such as gypsum, limestone, calcite, araleite, Although barium-based minerals such as venomite and barite are known, porous minerals containing the alkaline earth metal of the present invention as a component are minerals containing these alkaline earth metals as porous minerals. Processed ones can also be used. As a method for processing a mineral containing an alkaline earth metal as a component into a porous mineral, for example, there is a method in which the mineral is baked under high temperature and high pressure, and this is returned to atmospheric pressure at once to make a porous mineral. .
更に、本発明のアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物は、多孔質鉱物にアルカリ土類金属を添加して加工した多孔質鉱物であってもよい。以下に、多孔質鉱物にアルカリ土類金属を添加して加工したアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物の造り方を説明する。
使用可能なマグネシウム、カルシウム及びバリウム化合物としては、酸化カルシウム、過酸化カルシウム、酸化マグネシウム、過酸化マグネシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、酸化バリウム、過酸化バリウム等の酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等の水酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の炭酸塩、塩化マグネシウム、塩化マグネシウムカリウム等の塩化物及びその塩化物複塩、フッ化カルシウム、ケイフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、ケイフッ化マグネシウム、フッ化バリウム等のフッ化物、臭化カルシウム、臭化マグネシウム、臭化バリウム等の臭化物、ヨウ化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化バリウム等のヨウ化物、ケイ酸カルシウム(水ガラス)、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸バリウム等のケイ酸塩、リン酸カルシウム(リン灰石)、メタリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸アンモニウムマグネシウム、リン酸バリウム、リン酸水素バリウム等のリン酸塩、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸バリウム等の硝酸塩、硫酸カルシウム(石膏)、チオ硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム(キーゼリット)、硫酸バリウム(重晶石)、亜硫酸バリウム、チオ硫酸バリウム等の硫酸塩及びその硫酸複塩、塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カルシウム、塩素酸バリウム、次亜塩素酸バリウム等の塩素酸塩、過マンガン酸カルシウム、過マンガン酸バリウム等の過マンガン酸塩、クロム酸カルシウム、クロム酸バリウム等のクロム酸塩、タングステン酸カルシウム、(灰重石)、タングステン酸マグネシウム等のタングステン酸塩、モリブデン酸カルシウム等のモリブデン酸塩、シアン化カルシウム、チオシアン化カルシウム、チオシアン化バリウム等のシアン化物、炭化カルシウム(カーバイド)、炭化バリウム等の炭化物、硫化カルシウム、硫化マグネシウム、硫化バリウム(鶏冠石)等の硫化物、窒化カルシウム、窒化マグネシウム等の窒化物、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウムシュウ酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、シュウ酸バリウム、ステアリン酸バリウム等の有機酸塩等が挙げられる。
Furthermore, the porous mineral containing the alkaline earth metal of the present invention as a component may be a porous mineral processed by adding an alkaline earth metal to the porous mineral. The following describes how to make a porous mineral containing as an ingredient an alkaline earth metal processed by adding an alkaline earth metal to the porous mineral.
Usable magnesium, calcium and barium compounds include calcium oxide, calcium peroxide, magnesium oxide, magnesium peroxide, magnesium aluminum oxide, barium oxide, barium peroxide and other oxides, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, water Hydroxides such as barium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, basic magnesium carbonate, carbonates such as barium carbonate, chlorides such as magnesium chloride and potassium magnesium chloride, and chloride double salts thereof, calcium fluoride, calcium silicofluoride , Fluorides such as magnesium fluoride, magnesium silicofluoride and barium fluoride, bromides such as calcium bromide, magnesium bromide and barium bromide, iodides such as calcium iodide, magnesium iodide and barium iodide, silicic acid Silicates such as lucium (water glass), magnesium silicate, barium silicate, calcium phosphate (apatite), calcium metaphosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, magnesium phosphate, magnesium hydrogen phosphate, phosphorus Phosphates such as ammonium magnesium phosphate, barium phosphate, barium hydrogen phosphate, nitrates such as calcium nitrate, magnesium nitrate, barium nitrate, calcium sulfate (gypsum), calcium thiosulfate, magnesium sulfate (key jelly), barium sulfate (heavy Crystallites), sulfates such as barium sulfite and barium thiosulfate and their sulfate double salts, chlorates such as calcium chlorate, calcium hypochlorite, barium chlorate and barium hypochlorite, calcium permanganate, Permanganates such as barium permanganate, Chromates such as calcium romate and barium chromate, calcium tungstate, tungstate such as magnesium tungstate, molybdate such as calcium molybdate, calcium cyanide, calcium thiocyanide, thiocyanide Cyanides such as barium, carbides such as calcium carbide (carbide), barium carbide, sulfides such as calcium sulfide, magnesium sulfide and barium sulfide (chicken crown), nitrides such as calcium nitride and magnesium nitride, calcium oxalate, stear Examples thereof include organic acid salts such as calcium phosphate magnesium oxalate, magnesium stearate, barium oxalate, and barium stearate.
中でも、酸化カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化バリウム等の酸化物、並びに、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム及び水酸化バリウム等の水酸化物が好ましく使用でき、取り扱いの容易さから、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム及び水酸化バリウムがより好ましく利用できる。
アルカリ土類金属を成分として含む化合物は、単独又は2種類以上を混合して使用することができる。2種類以上の化合物を混合して使用する場合には、多孔質鉱物との混練前に、アルカリ土類金属を成分として含む化合物同士を予め混合し、均一化しておいてもよく、或は、多孔質鉱物にアルカリ土類金属を成分として含む化合物を混合しながら順番に加えてもよい。複数のアルカリ土類金属を成分として含む化合物を加える順番に、特に制限はない。
アルカリ土類金属を成分として含む化合物の品質は、特に制限はなく、市場に流通しているものを広く利用できる。形状については、平均粒子径が45〜500μmの粒径のものが利用できる。
Among these, oxides such as calcium oxide, magnesium oxide and barium oxide, and hydroxides such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide and barium hydroxide can be preferably used, and magnesium oxide and calcium hydroxide are easy to handle. More preferably, magnesium hydroxide and barium hydroxide can be used.
A compound containing an alkaline earth metal as a component can be used alone or in combination of two or more. When two or more kinds of compounds are used in combination, the compounds containing alkaline earth metal as components may be mixed in advance and homogenized before kneading with the porous mineral, or You may add in order, mixing the compound which contains an alkaline-earth metal as a component to a porous mineral. There is no restriction | limiting in particular in the order which adds the compound which contains several alkaline-earth metal as a component.
The quality of the compound containing an alkaline earth metal as a component is not particularly limited, and those commercially available can be widely used. As for the shape, those having an average particle diameter of 45 to 500 μm can be used.
多孔質鉱物としては、珪藻土、セライト、クリストバライト、アエロジル及びシリカゲル等の珪酸系多孔質鉱物、活性アルミナ及び水酸化アルミニウム等の酸化アルミニウム系の多孔質鉱物、バーミキュライト、セピオライト、タルク(滑石)及び、アタパルジャイト等のマグネシウム珪酸塩系の多孔質鉱物、酸性白土、ベントナイト、モンモリロナイト、セリサイト(絹雲母)、ゼオライト(沸石)及びクレイ(粘土)等のアルミノ珪酸塩系の多孔質鉱物、並びに、アロフェン、シラスバルーン、軽石及び軽石凝灰岩等のテフラ系多孔質鉱物を列挙することができる。多孔質鉱物の中でもセピオライト、軽石、アエロジル、シラスバルーン、ゼオライト及び活性白土が好ましく利用できる。
多孔質鉱物の品質には特に制限はなく、市場に流通しているものを広く利用できる。形状も特に制限はないが、製造設備の関係から平均粒子径が100〜2000μmの粒径のものが利用できる。100μm以下の粒子は粉塵になりやすく防塵の対策が必要になる。2000μ以上の粒子は目詰まりの問題を起こしやすい。
Porous minerals include silicate porous minerals such as diatomaceous earth, celite, cristobalite, aerosil and silica gel, aluminum oxide porous minerals such as activated alumina and aluminum hydroxide, vermiculite, sepiolite, talc (talc) and attapulgite Magnesium silicate based porous minerals such as acid clay, bentonite, montmorillonite, sericite (sericite), zeolite (zeolite) and clay (clay), and allophane and shirasu Tephra-based porous minerals such as balloons, pumice and pumice tuff can be listed. Among porous minerals, sepiolite, pumice, aerosil, shirasu balloon, zeolite and activated clay can be preferably used.
There is no restriction | limiting in particular in the quality of a porous mineral, The thing currently distribute | circulated in the market can be utilized widely. The shape is not particularly limited, but those having an average particle diameter of 100 to 2000 μm can be used due to the relationship of production equipment. Particles of 100 μm or less are likely to become dust, and it is necessary to take measures against dust. Particles of 2000 μ or more are liable to cause clogging problems.
多孔質鉱物に対するアルカリ土類金属を成分として含む化合物の混合比は、多孔質鉱物の重量1に対し、アルカリ土類金属の重量として0.1〜0.6の範囲が好ましい。造粒焼成されたアルカリ土類金属を含む多孔質鉱物のマグネシウム、カルシウム、バリウムの酸化物換算の合量百分率が20%〜40%であればより好ましい。多孔質鉱物に対するアルカリ土類金属の重量比が0.1以下の混合ではアルカリ土類金属の二酸化炭素を引き寄せる力が充分発揮されない恐れがあり、また、重量比が0.6以上では多孔質鉱物の量が減少するため、二酸化炭素を吸着する能力が減少する恐れがある。
The mixing ratio of the compound containing an alkaline earth metal as a component to the porous mineral is preferably in the range of 0.1 to 0.6 as the weight of the alkaline earth metal with respect to the
多孔質鉱物にアルカリ土類金属を成分として含む化合物を添加する場合には、結合材として分解温度が450〜800℃の有機結合材を使用してもよい。
多孔質鉱物及びアルカリ土類金属を成分として含む化合物と共に混練する有機結合材としては、多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物を混合して結合し、その後の450〜800℃の焼成工程で分解するものであればよい。有機結合材としては、カゼイン、ラテックス、デンプン、ゼラチン、フィブリン等の天然接着材、アクリル樹脂エマルジョン、α−オレフィン系樹脂、ウレタン樹脂エマルジョンエーテル系セルロース、エチレン−酢酸ビニルエマルジョン、エポキシ樹脂エマルジョン、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン樹脂等の合成接着剤が挙げられる。中でもポリビニルアルコールが好ましく使用できる。
When a compound containing an alkaline earth metal as a component is added to the porous mineral, an organic binder having a decomposition temperature of 450 to 800 ° C. may be used as the binder.
As an organic binder for kneading together with a compound containing a porous mineral and an alkaline earth metal as a component, a compound containing a porous mineral and an alkaline earth metal as a component is mixed and bonded, and then fired at 450 to 800 ° C. What decomposes | disassembles in a process should just be. Organic binders include natural adhesives such as casein, latex, starch, gelatin, fibrin, acrylic resin emulsion, α-olefin resin, urethane resin emulsion ether cellulose, ethylene-vinyl acetate emulsion, epoxy resin emulsion, vinyl acetate. Synthetic adhesives such as resin emulsion, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone resin can be used. Of these, polyvinyl alcohol can be preferably used.
分解温度が450〜800℃の有機結合材の使用量は、多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物を混練してできる造粒の状態及び、造粒焼成後の焼成体の状態をみて、使用量を選択すればよい。有機結合材の使用量が少ないと多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物の付着が不十分となり、使用量が多いと多孔質鉱物の粒子同士が結合し合い粒子径が大きくなる傾向がある。有機結合材としてポリビニルアルコールを使用する場合は多孔質鉱物の重量1に対し、ポリビニルアルコールの重量0.01〜0.08を使用することが好ましく、0.02〜0.05であることがより好ましい。多孔質鉱物に対するポリビニルアルコールの使用量が0.01以下であると、多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物の付着が不十分となり、目的とする二酸化炭素の吸着分解触媒の能力が十分発揮されない恐れがある。また、多孔質鉱物に対するポリビニルアルコールの使用量が0.08以上になると、多孔質鉱物の粒子同士が結合し合い、粒子径が大きくなり過ぎて、後の工程で粉砕と分級が必要になることがある。
分解温度が450〜800℃の有機結合材の使用濃度は、多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物の混練状態をみて、分散剤と濃度を選択すればよい。ポリビニルアルコールの場合は10〜30重量%濃度の水溶液として使用することが好ましい。ポリビニルアルコール水溶液の濃度が10重量%以下であると、粘度が低くなり好ましい造粒ができない恐れがある。また、濃度が30重量%以上であると、粘度が高くなり過ぎて、混合がしにくくなる恐れがある。
The amount of the organic binder having a decomposition temperature of 450 to 800 ° C. is based on the state of granulation formed by kneading a compound containing porous mineral and alkaline earth metal as components, and the state of the fired body after granulation firing. You can select the amount to use. If the amount of organic binder used is small, adhesion of compounds containing porous minerals and alkaline earth metals as components will be insufficient, and if the amount used is large, particles of porous mineral tend to bond together and the particle size tends to increase. There is. When polyvinyl alcohol is used as the organic binder, it is preferable to use a weight of polyvinyl alcohol of 0.01 to 0.08, more preferably 0.02 to 0.05, per weight of porous mineral. preferable. If the amount of polyvinyl alcohol used relative to the porous mineral is 0.01 or less, the adhesion of the compound containing the porous mineral and the alkaline earth metal as components becomes insufficient, and the ability of the target carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst is There is a risk that it will not be fully utilized. In addition, when the amount of polyvinyl alcohol used for the porous mineral is 0.08 or more, the porous mineral particles are bonded to each other, the particle diameter becomes too large, and pulverization and classification are required in a later step. There is.
The concentration of the organic binder having a decomposition temperature of 450 to 800 ° C. may be selected from the dispersant and the concentration in view of the kneading state of the compound containing the porous mineral and the alkaline earth metal as components. In the case of polyvinyl alcohol, it is preferably used as an aqueous solution having a concentration of 10 to 30% by weight. If the concentration of the polyvinyl alcohol aqueous solution is 10% by weight or less, the viscosity may be low and preferable granulation may not be performed. On the other hand, if the concentration is 30% by weight or more, the viscosity becomes too high and mixing may be difficult.
多孔質鉱物とアルカリ土類金属を成分として含む化合物の造粒方法に特に制限はなく、多孔質鉱物の周囲にアルカリ土類金属を成分として含む化合物の粉体が均一に付着され、有機結合材の結合力により0.1〜2mm程度の大きさに造粒できればよい。
例えば、平底のパン型ミキサーに水平回転するアジテータを持つ攪拌造粒機で予め粉体混合した所定量の多孔質鉱物及びアルカリ土類金属を成分として含む化合物に所定濃度の有機結合材溶液を噴霧して加えた後、一定時間回転混合して造粒する方法、ドラム式の転動造粒機に多孔質鉱物、アルカリ土類金属を成分として含む化合物及び有機結合材水溶液の各々の所定量を投入し、攪拌混合して造粒する方法、水平一軸又は二軸型押し出し造粒機に多孔質鉱物、アルカリ土類金属を成分として含む化合物及び有機結合材水溶液の各々を所定の比率となるように連続投入し、造粒品を連続的に取り出す方法等が挙げられる。造粒工程は通常大気下、室温で実施されるが、必要に応じ加熱又は冷却してもよい。
There is no particular limitation on the granulation method of the compound containing the porous mineral and the alkaline earth metal as components, and the powder of the compound containing the alkaline earth metal as a component is uniformly attached around the porous mineral, and the organic binder. It suffices if it can be granulated to a size of about 0.1 to 2 mm due to the binding force.
For example, a predetermined amount of an organic binder solution is sprayed onto a compound containing a predetermined amount of porous mineral and alkaline earth metal as components in a powder mixture by a stirring granulator having an agitator that rotates horizontally on a flat bottom pan mixer A predetermined amount of each of a porous mineral, a compound containing an alkaline earth metal as a component, and an organic binder aqueous solution in a drum type rolling granulator. A method in which the mixture is mixed, granulated by stirring and mixing, a horizontal uniaxial or biaxial extrusion granulator so that each of a porous mineral, a compound containing an alkaline earth metal and an organic binder aqueous solution has a predetermined ratio. And the like, and a method of continuously taking out the granulated product. The granulation step is usually performed at room temperature in the atmosphere, but may be heated or cooled as necessary.
造粒された混練混合物は、造粒焼成工程に送られ大気雰囲気下で焼成される。焼成の温度は使用した有機結合材の分解温度以上であることが好ましく、通常450℃〜800℃である。焼成温度が450℃以下では有機結合材の分解が不十分となり、分解残渣が多孔質鉱物に残留する恐れがある。焼成温度が高いと不経済であるばかりか冷却に時間が掛るため生産上非効率である。焼成の時間は5分から30分程度であり、通常5分〜15分程度である。焼成時間が短いと有機溶剤の分解が不十分となり、分解残渣が多孔質鉱物に残留し、多孔質鉱物の細孔を閉塞する恐れがある。焼成時間が長いと不経済であり、且つ、生産上非効率である。
造粒した粒子の焼成方法は、特に、制限はなく、必要な焼成温度と焼成時間が確保できればよい。例えば、ロータリーキルン、トンネルキルン、ローラーハースキルン及びシャトルキルン等の一般的な焼成炉が利用できる。少量の場合には実験用の電気炉が簡便に利用できる。焼成中にはアルカリ土類金属を成分として含む化合物の酸化反応と有機結合材の熱分解が起こるため、使用するキルンには排煙設備を設けてもよい。
The granulated kneaded mixture is sent to the granulation firing step and fired in the atmosphere. The firing temperature is preferably equal to or higher than the decomposition temperature of the organic binder used, and is usually 450 ° C to 800 ° C. When the firing temperature is 450 ° C. or lower, the organic binder is not sufficiently decomposed, and the decomposition residue may remain in the porous mineral. If the firing temperature is high, it is not economical, and it takes time to cool down, which is inefficient in production. The firing time is about 5 to 30 minutes, and usually about 5 to 15 minutes. If the firing time is short, the decomposition of the organic solvent becomes insufficient, and the decomposition residue remains in the porous mineral, which may clog the pores of the porous mineral. A long firing time is uneconomical and inefficient in production.
The method for firing the granulated particles is not particularly limited as long as the necessary firing temperature and firing time can be secured. For example, general firing furnaces such as a rotary kiln, tunnel kiln, roller hearth kiln, and shuttle kiln can be used. In the case of a small amount, an experimental electric furnace can be easily used. Since the oxidation reaction of the compound containing an alkaline earth metal as a component and the thermal decomposition of the organic binder occur during the firing, the kiln used may be provided with a smoke exhausting facility.
セピオライト又は上記の方法で造粒したアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物は、表面に光触媒が付着される。以下に光触媒の付着方法について説明する。
光触媒はチタンの酸化物が知られており、二酸化チタン、一酸化チタン、三酸化二チタンに光触媒活性が認められている。中でも結晶形にアナターゼ型、ルチル型及びブルカイト型の3種類がある二酸化チタンの活性が高く、アナターゼ型の二酸化チタンが最も高い光触媒活性を有する。本発明に使用される二酸化チタンは、アナターゼ型の二酸化チタン又は後の焼成工程でアナターゼ型の二酸化チタンに変化するアモルファス状(非結晶形)の二酸化チタンが好ましく使用される。二酸化チタンは水に分散した状態で付着工程に用いられる。水に分散した二酸化チタンは平均粒子径が10μm以下の微粒子状のものが好ましく、中でも平均粒子径が1nm〜50nmの二酸化チタンナノコロイドを含むコロイド状の二酸化チタンがより好ましく使用できる。
二酸化チタンを水に安定して分散させるために、塩酸などの酸や有機分散剤等が使われていたが、最近は分散剤を含まないコロイド状のアナターゼ型二酸化チタン分散液も開発された。水に分散液したコロイド状のアナターゼ型又はアモルファス状の二酸化チタンの濃度は0.5〜3.0重量%程度であり、通常0.8〜1.2重量%程度である。
A porous mineral containing a sepiolite or an alkaline earth metal granulated by the above method as a component has a photocatalyst attached to the surface. The method for attaching the photocatalyst will be described below.
As the photocatalyst, an oxide of titanium is known, and photocatalytic activity is recognized in titanium dioxide, titanium monoxide, and dititanium trioxide. Among them, the activity of titanium dioxide having anatase type, rutile type and brookite type in crystal form is high, and anatase type titanium dioxide has the highest photocatalytic activity. The titanium dioxide used in the present invention is preferably anatase-type titanium dioxide or amorphous (non-crystalline) titanium dioxide that changes to anatase-type titanium dioxide in the subsequent baking step. Titanium dioxide is used in the adhesion process in a state dispersed in water. Titanium dioxide dispersed in water is preferably in the form of fine particles having an average particle diameter of 10 μm or less, and colloidal titanium dioxide containing titanium dioxide nanocolloid having an average particle diameter of 1 nm to 50 nm is more preferably used.
In order to stably disperse titanium dioxide in water, acids such as hydrochloric acid and organic dispersants have been used. Recently, a colloidal anatase-type titanium dioxide dispersion containing no dispersant has also been developed. The concentration of colloidal anatase type or amorphous titanium dioxide dispersed in water is about 0.5 to 3.0% by weight, usually about 0.8 to 1.2% by weight.
アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物に二酸化チタンを付着する方法には、二酸化チタンの分散液を噴霧する方法と二酸化チタンの分散液に浸漬する方法があるが、いずれか一つの方法、又はその両方を選択することができる。
アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物に二酸化チタンの分散液を噴霧する方法は、例えば、篩様の容器にアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物を収納し、上部から二酸化チタンを分散させた分散液を散水する方法、平底のパン型ミキサーに水平回転するアジテータを持つ攪拌造粒機で粒子を混合しながら所定量の二酸化チタンの分散液を噴霧する方法、及び、噴霧乾燥造粒機を使用し、二酸化チタンの分散液をスプレードライする方法等が挙げられる。噴霧する二酸化チタンの分散液の量は、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物の重量1に対し二酸化チタンの重量として0.0001〜0.1が好ましく、0.01〜0.05がより好ましい。
As a method of attaching titanium dioxide to a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component, there are a method of spraying a dispersion of titanium dioxide and a method of immersing in a dispersion of titanium dioxide, any one method, Or both can be selected.
The method of spraying a dispersion of titanium dioxide on a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component includes, for example, storing a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component in a sieve-like container and applying titanium dioxide from the top. A method of spraying the dispersed dispersion, a method of spraying a predetermined amount of titanium dioxide dispersion while mixing particles with a stirring granulator having an agitator that rotates horizontally in a flat-bottom pan mixer, and spray drying Examples thereof include a method of spray-drying a dispersion of titanium dioxide using a granulator. The amount of the dispersion of titanium dioxide to be sprayed is preferably 0.0001 to 0.1, preferably 0.01 to 0.05 as the weight of titanium dioxide with respect to the
一方、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物を二酸化チタンの分散液に浸漬する方法は、例えば、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物を底部が網状になっているトレイに入れ、二酸化チタンの分散液を容れた槽の中で分散液に浸す方法、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物と二酸化チタンの分散液を一つの容器に入れ、一定時間後に濾過する方法等が挙げられる。浸漬時間は10秒〜5分程度であり、通常1分〜3分程度である。浸漬時間が短すぎると粒子と粒子の間に分散液が入らない恐れがある。一方、浸漬時間が長すぎると、多孔質鉱物の孔内部まで分散液が入り込むため、次工程の乾燥に時間がかかる恐れがある。浸漬中にアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物と二酸化チタンの分散液を攪拌するか、又は、アルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物を二酸化チタンの分散液中で振とうすると、浸漬時間を短縮することができる。 On the other hand, the method of immersing a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component in a titanium dioxide dispersion is, for example, putting the porous mineral containing an alkaline earth metal as a component in a tray having a net-like bottom, There are a method of immersing the titanium dioxide dispersion in a dispersion tank, a method of putting a porous mineral containing an alkaline earth metal as a component and a dispersion of titanium dioxide in one container, and filtering after a certain time. Can be mentioned. The immersion time is about 10 seconds to 5 minutes, and usually about 1 minute to 3 minutes. If the immersion time is too short, the dispersion liquid may not enter between the particles. On the other hand, if the immersion time is too long, the dispersion enters into the pores of the porous mineral, so that it may take time to dry the next step. During the immersion, the porous mineral and titanium dioxide dispersion containing alkaline earth metal as a component is stirred, or the porous mineral containing alkaline earth metal as a component is shaken in the titanium dioxide dispersion, Immersion time can be shortened.
二酸化チタンの分散液を噴霧する方法又は二酸化チタンの分散液に浸漬する方法で二酸化チタンを付着したアルカリ土類金属を成分として含む多孔質鉱物は乾燥工程に供される。乾燥の方法には、自然乾燥及び熱風乾燥する乾燥方法があるが、いずれか一つの方法、又はその両方を選択することができる。
自然乾燥方法は、例えば、浸漬方法により二酸化チタンを付着した粒子を大気雰囲気下、室温に放置して、水分の蒸発を待つ方法である。一方、熱風乾燥方法は、例えば、浸漬方法により二酸化チタンを付着した粒子を棚式乾燥機に入れ、大気雰囲気下、熱風を循環させて、水分を蒸発させるのが一般的な方法で、乾燥するまでの時間を短縮できる。前述したスプレードライは二酸化チタンの分散液を噴霧しながら熱風乾燥する方式のものである。熱風乾燥機の熱風温度は30〜120℃程度であり、通常70〜100℃程度である。低温では乾燥に時間がかかり、高温では付着した二酸化チタンが水分の沸騰する力で剥げ落ちる恐れがある。
A porous mineral containing an alkaline earth metal having titanium dioxide attached thereto by a method of spraying a dispersion of titanium dioxide or a method of immersing in a dispersion of titanium dioxide is subjected to a drying step. The drying method includes a natural drying method and a hot air drying method, and any one method or both methods can be selected.
The natural drying method is, for example, a method in which particles attached with titanium dioxide by an immersion method are allowed to stand at room temperature in an air atmosphere and wait for evaporation of moisture. On the other hand, in the hot air drying method, for example, particles having titanium dioxide attached thereto by an immersion method are put in a shelf dryer, and hot air is circulated in an air atmosphere to evaporate moisture. Can be shortened. The above-mentioned spray drying is a method of drying with hot air while spraying a dispersion of titanium dioxide. The hot air temperature of a hot air dryer is about 30-120 degreeC, and is about 70-100 degreeC normally. At low temperatures, drying takes time, and at high temperatures, the attached titanium dioxide may peel off due to the boiling force of moisture.
二酸化チタンを付着した多孔質鉱物は二酸化チタンを粒子表面に固着するために焼成される。この焼成により二酸化チタンの分散液の分散状態を安定化させるために使用されていた分散剤等も焼成除去される。また、アモルファス状の二酸化チタンはアナターゼ型二酸化チタンに結晶変換することができる。以下に、二酸化チタンを付着した多孔質鉱物の焼成工程について説明する。
この焼成工程の焼成温度は、350〜550℃が好ましく、400〜500℃がより好ましい。焼成温度が350℃以下では二酸化チタンの固着が不十分となり、二酸化チタンが剥落する恐れがある。また、アモルファス状の二酸化チタンからアナターゼ型二酸化チタンへの結晶変換が十分に起こらない恐れがある。焼成温度が550℃を超すと二酸化チタンの結晶形が、光触媒能の高いアナターゼ型から光触媒能の劣るルチル型に結晶変換する恐れがある。焼成は、通常大気雰囲気下で行なわれ、焼成時間は10〜60分程度である。
二酸化チタンを付着した多孔質鉱物の焼成方法は、特に、制限はなく、必要な温度管理ができるものであればよい。例えば、トンネルキルン、ローラーハースキルン及びシャトルキルン等の焼成炉が利用できる。少量の場合には実験用の電気炉が簡便に利用できる。使用するキルンには排煙設備を設けてもよい。
The porous mineral adhered with titanium dioxide is fired to fix the titanium dioxide to the particle surface. By this firing, the dispersant used to stabilize the dispersion state of the titanium dioxide dispersion is also removed by firing. Amorphous titanium dioxide can be crystal-converted to anatase-type titanium dioxide. Below, the baking process of the porous mineral which adhered titanium dioxide is demonstrated.
350-550 degreeC is preferable and the firing temperature of this baking process has more preferable 400-500 degreeC. When the firing temperature is 350 ° C. or lower, the titanium dioxide is not sufficiently fixed, and the titanium dioxide may be peeled off. Moreover, there is a possibility that crystal conversion from amorphous titanium dioxide to anatase type titanium dioxide does not occur sufficiently. When the calcination temperature exceeds 550 ° C., the crystal form of titanium dioxide may be crystal-converted from anatase type having a high photocatalytic ability to a rutile form having a poor photocatalytic ability. Firing is usually performed in an air atmosphere, and the firing time is about 10 to 60 minutes.
There are no particular limitations on the method for firing the porous mineral to which titanium dioxide is attached, and any method can be used as long as the necessary temperature control can be performed. For example, a firing furnace such as a tunnel kiln, a roller hearth kiln, or a shuttle kiln can be used. In the case of a small amount, an experimental electric furnace can be easily used. The kiln to be used may be provided with smoke exhausting equipment.
多孔質鉱物に担持された二酸化チタンは、更に、磁場雰囲気に暴露されることにより、分極励起した状態となる。この励起工程は、二酸化チタンを磁場雰囲気下に保持されることにより、分極励起された二酸化チタンが、二酸化炭素の分子に、より強い振動を引き起こさせ、炭素−酸素間の共有結合を切断しやすくするものである。炭素−酸素間の共有二重結合を切断するためには168Kcal/mol以上のエネルギーが必要であると言われており、アナターゼ型二酸化チタンが光により励起され表面活性種として発生させるヒドロキシラジカルのエネルギーが120Kcal/mol程度であることから、二酸化炭素の共有結合を切断するにはアナターゼ型二酸化チタンを基底状態から励起状態にしておく必要がある。以下に二酸化チタンの励起工程について説明する。 The titanium dioxide supported on the porous mineral is further subjected to polarization excitation by being exposed to a magnetic field atmosphere. In this excitation process, titanium dioxide is held in a magnetic field atmosphere, so that the polarization-excited titanium dioxide causes a stronger vibration in the carbon dioxide molecule and easily breaks the covalent bond between carbon and oxygen. To do. It is said that energy of 168 Kcal / mol or more is necessary to break the covalent double bond between carbon and oxygen, and the energy of the hydroxy radical that anatase-type titanium dioxide is excited by light and generated as a surface active species Is about 120 Kcal / mol, it is necessary to bring the anatase-type titanium dioxide from the ground state to the excited state in order to break the covalent bond of carbon dioxide. Below, the excitation process of titanium dioxide is demonstrated.
二酸化チタンを分極励起させるためには、多孔質鉱物に担持された二酸化チタンを磁場雰囲気に暴露すればよい。多孔質鉱物に担持された二酸化チタンを磁場雰囲気に暴露する方法として、特開2006−086307号公報に開示された磁粉体製造装置で使用された磁場雰囲気を通過した空気に多孔質鉱物に担持された二酸化チタンを暴露してもよい。
強磁場の空間に存在する空気は、磁力の影響を受け、窒素原子及び酸素原子の電子や原子核が励起され、スピン磁気モーメントを有する状態になる。磁場雰囲気中を通過した空気がスピン磁気モーメントを有する状態で二酸化チタンを担持した多孔質鉱物が存在する位置まで移動し、そのエネルギーを二酸化チタンに伝達することにより二酸化チタンは分極励起される。
以下に、磁場雰囲気中を通過した空気の暴露による二酸化チタンの励起工程について説明する。
In order to excite polarization of titanium dioxide, titanium dioxide supported on a porous mineral may be exposed to a magnetic field atmosphere. As a method of exposing titanium dioxide supported on a porous mineral to a magnetic field atmosphere, the porous mineral is supported on the air that has passed through the magnetic field atmosphere used in the magnetic powder manufacturing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-086307. Titanium dioxide may be exposed.
Air existing in a strong magnetic field space is affected by magnetic force, and electrons and nuclei of nitrogen atoms and oxygen atoms are excited to have a spin magnetic moment. When the air that has passed through the magnetic field atmosphere has a spin magnetic moment, the air moves to a position where the porous mineral supporting titanium dioxide exists, and the energy is transmitted to the titanium dioxide, whereby the titanium dioxide is polarized and excited.
Below, the excitation process of the titanium dioxide by the exposure of the air which passed in the magnetic field atmosphere is demonstrated.
図1に本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒製造装置の概念図を示した。
二酸化炭素の吸着分解触媒製造装置1は、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2、磁場発生装置3、エアコンプレッサー4、及び、磁場発生装置3を貫通し、多孔質鉱物を収容する容器2とエアコンプレッサー4とを繋ぐ通気管5とからなっている。
二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2は、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容し、磁場発生装置を通過した空気に暴露することができるものであれば特に制限はないが、磁場発生装置を通過した空気を導入する通気管5が繋がれた閉鎖された容器が好ましい。また、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2には、容器内の空気を排出する排気口が設けられることが好ましい。二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器はさらに収容された二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を350℃〜550℃に加熱できるものであればより好ましい。加熱ができる閉鎖された容器として、例えば、ロータリーキルン、トンネルキルン、ローラーハースキルン及びシャトルキルン等の一般的な焼成炉が利用できる。少量の場合にはガス導入が可能な実験用の雰囲気電気炉が簡便に利用できる。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an apparatus for producing an adsorption decomposition catalyst for carbon dioxide according to the present invention.
The carbon dioxide adsorption / decomposition
The
二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2と空気を送りだすエアコンプレッサー4は通気管5で結合される。通気管5には後述する磁場発生装置3が設置されることが好ましい。
通気管5には減圧バルブ6と空気流量調節バルブ7が備えられ、減圧バルブ6には圧力ゲージ8が取り付けられてよい。コンプレッサー4、減圧バルブ6、空気流量調節バルブ7及び圧力ゲージ8の型式等に、特に制限はなく、市販されている汎用型の当該器具を適宜利用することができる。
また、通気管5の材質・形状に、特に制限はなく、通常エアコンプレッサー4に接続される材質、形状のものが利用できる。通常使用される通気管の材質はステンレス管、炭素鋼管、合金鋼管等であり、耐圧用のプラスチック製のエアホースも使用することができる。通気管5の外径は5mm〜50mmの通気管が好ましく、通常5mm〜20mm程度である。
A
The
The material and shape of the
磁場発生装置3は、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2に導入される空気を強磁場空間に暴露するものであり、対向配置された対の磁石が作り出す磁場雰囲気の中を空気が通過するように工夫されたものがよい。磁石は永久磁石及び電磁石のいずれか又はその両方であってもよい。
永久磁石を利用する場合には、例えばKS鋼、MK鋼、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石及びネオジム磁石等の永久磁石が利用できる。中でも、磁束密度の高いネオジム磁石は好ましく利用できる。
磁石の形状に特に制限はなく、円柱状の丸形、四角柱状の角形、環状のリング型等が使用できる。
磁石の磁束密度は、1000ガウス〜15000ガウスのものが使用可能であるが、2000ガウス〜5000ガウスが好ましく、3000ガウス〜5000ガウスの磁石がより好ましく使用できる。2000ガウス以下での磁石では、十分強力な磁場が作れず、通過した空気が二酸化チタンを十分に励起させられない恐れがある。5000ガウス以上の磁石は、重量が重く取り扱い難く、また高価でもある。
The
When a permanent magnet is used, permanent magnets such as KS steel, MK steel, alnico magnet, ferrite magnet, samarium cobalt magnet and neodymium magnet can be used. Among these, neodymium magnets having a high magnetic flux density can be preferably used.
The shape of the magnet is not particularly limited, and a cylindrical round shape, a quadrangular prism shape, an annular ring shape, or the like can be used.
The magnetic flux density of the magnet can be 1000 gauss to 15000 gauss, preferably 2000 gauss to 5000 gauss, more preferably 3000 gauss to 5000 gauss. With a magnet of 2000 gauss or less, a sufficiently strong magnetic field cannot be created, and there is a possibility that the air that has passed cannot sufficiently excite titanium dioxide. Magnets of 5000 Gauss or more are heavy and difficult to handle, and are expensive.
磁場雰囲気は、空気の流れる管の外周囲に磁石を適宜配置することにより作り出すことができるが、それぞれの磁束密度が2000ガウス〜5000ガウスの磁石の1対を対向配置することにより作り出すことが好ましい。対向配置される1対の磁石の間の距離は5mm〜100mmが好ましく、通常10m〜50mmである。対の磁石の間の距離が5mm以下の場合、空気の流れる管の径が細くなり、磁場雰囲気に暴露される空気の絶対量が少なくなるため、二酸化チタンが十分励起されない恐れがある。また、100mm以上の距離になると磁場が弱まり、通過した空気が十分励起させられない恐れがある。対の磁石の配置はN極とS極が対向するように配されてよく、また、N極とN極、S極とS極が対向ように配されてもよい。
対で対向配置される磁石の数に制限はなく、1対以上であれば何対でもよいが、通常1〜10対である。複数対の磁石を使用する場合には、隣接する磁石が接触しないように一定の間隔をおいて設置されることが好ましい。1対の磁石と隣接する対の磁石との間隔は、通常10mm〜300mmである。
The magnetic field atmosphere can be created by appropriately arranging magnets on the outer periphery of a tube through which air flows, but it is preferable to create a magnetic field atmosphere by arranging a pair of magnets each having a magnetic flux density of 2000 gauss to 5000 gauss facing each other. . The distance between the pair of magnets arranged to face each other is preferably 5 mm to 100 mm, and usually 10 m to 50 mm. When the distance between the pair of magnets is 5 mm or less, the diameter of the tube through which the air flows becomes small and the absolute amount of air exposed to the magnetic field atmosphere decreases, so that there is a possibility that the titanium dioxide is not sufficiently excited. Further, when the distance is 100 mm or more, the magnetic field is weakened, and there is a possibility that the air that has passed through cannot be sufficiently excited. The arrangement of the pair of magnets may be arranged so that the N pole and the S pole face each other, or the N pole and the N pole, and the S pole and the S pole may face each other.
There is no limitation on the number of magnets arranged to face each other in pairs, and any number of pairs may be used as long as the number is one or more, but usually 1 to 10 pairs. In the case of using a plurality of pairs of magnets, it is preferable that they are installed at a certain interval so that adjacent magnets do not contact each other. The distance between a pair of magnets and an adjacent pair of magnets is usually 10 mm to 300 mm.
磁場発生装置3は、単純には通気管5の外周部に対の磁石を対向設置したものでも良いが、或いは、通気管5に接続する磁場発生装置3を別途準備し通気管5の中間部に接続してもよい。
磁場発生装置3と二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2との距離は10cm〜100cmの範囲がよく、通常20〜50cmである。磁場発生装置3と二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2との距離が10cm以下では、装置が組立てにくく、また、容器2を加熱した際に磁場発生装置が熱の影響を受けやすい。磁場発生装置3と二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器2との距離が長くなると、励起状態にある空気が移動中に他の分子と衝突する機会が増えるため基底状態に戻る原子の率が増加する恐れがある。
The
The distance between the
磁場発生装置3を別途準備する場合の磁場発生装置3は、空気の通過する円管と、円管の外周部に対向設置される1対以上の磁石と、磁石を固定して収納する磁石収納部と通気管と円管とを結合する結合部とからなる。円管は通気管と接続ができるものであれば通気管と同じ太さである必要はなく、むしろ円管内で空気が長時間磁場雰囲気に暴露されるように通気管よりも太い内径を有するものがよい。
円管の内径又は外径は通常5mm〜50mm程度である。円管の内径が5mm以下であると空気の流れが速くなり、通過する空気が磁場雰囲気下に十分に暴露されない恐れがある。また、外径が50mm以上となると対向配置された磁石同士の距離が遠くなり、十分な磁場強度が得られない恐れがある。円管の内周壁は空気が撹拌されるように溝又は突起が設けられてもよい。溝又は突起の形状に制限はなく、例えば、円管内周壁に一定間隔をもって設けられた複数個の環状突起又は凹みでもよい。また、円管内周壁に設けられた1つ以上の螺旋状突起又は凹みであってもよい。
When the magnetic
The inner or outer diameter of the circular tube is usually about 5 mm to 50 mm. If the inner diameter of the circular tube is 5 mm or less, the air flow becomes fast, and there is a possibility that the passing air is not sufficiently exposed to the magnetic field atmosphere. Further, when the outer diameter is 50 mm or more, the distance between the magnets arranged opposite to each other is increased, and there is a possibility that sufficient magnetic field strength cannot be obtained. A groove or a protrusion may be provided on the inner peripheral wall of the circular tube so that air is agitated. There is no restriction | limiting in the shape of a groove | channel or processus | protrusion, For example, the some cyclic | annular processus | protrusion or dent provided in the circular pipe inner peripheral wall with the fixed space | interval may be sufficient. Further, it may be one or more spiral protrusions or depressions provided on the inner peripheral wall of the circular pipe.
円管の外周部に配置された磁石は磁石収納部により固定される。磁石収納部は磁石を保持し、磁石を円管に接触させて、或いは接触させずに近接させて固定することができる。磁石収納部は、磁石を円管の外周部に固定できるものであれば、その材質、形状に制限はなく、例えば、ステンレス、プラスチック、粘土、ゴム、布等で製作される。形状も円筒形状、箱型形状、多角形柱形状等多様に形成することができる。
磁場発生装置3と通気管5を結合する結合部は、通常使用される管と管の結合手段を適宜利用することができる。
磁場発生装置3は1つ又は2つ以上を結合してもよい。2つ以上の磁場発生装置を結合する場合には、空気の流れに対し、直列又は並列に配置することができる。直列に配置する場合には円管の太さや使用する磁石の磁束密度に変化を持たせてもよい。
The magnets arranged on the outer periphery of the circular tube are fixed by the magnet storage unit. The magnet storage unit holds the magnet and can fix the magnet in contact with the circular tube or in close proximity without contact. The magnet housing portion is not limited in its material and shape as long as it can fix the magnet to the outer peripheral portion of the circular tube, and is made of, for example, stainless steel, plastic, clay, rubber, cloth, or the like. Various shapes such as a cylindrical shape, a box shape, and a polygonal column shape can be formed.
As a coupling portion that couples the
The
電磁石を利用する場合、例えば、鉄芯の周囲にコイルを巻いた電磁石のコイルに電流を通すことにより発生する磁場を利用し、磁場雰囲気内に空気を通せばよい。二酸化チタンを分極励起させるための空気を通す磁場雰囲気を作り出すための、磁束密度、磁石との距離、暴露時間については永久磁石を使用した場合と同じである。 When an electromagnet is used, for example, a magnetic field generated by passing an electric current through an electromagnet coil wound around an iron core may be used, and air may be passed through the magnetic field atmosphere. The magnetic flux density, the distance to the magnet, and the exposure time for creating a magnetic field atmosphere through which air for exciting polarization of titanium dioxide is passed are the same as when a permanent magnet is used.
エアコンプレッサー4から送られた空気は通気管5に設けられた減圧バルブ6と空気流量調節バルブ7により流速を調整され、磁場発生装置3に送られ、対向する磁石が作り出す磁場空間を通過して二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した容器2に流入する。
磁場発生装置3を通過した空気が二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した容器2に流入する速度は秒速0.1m〜5.0mが好ましく、0.5m〜1.0mがより好ましい。0.1m以下であると、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した容器に送られる空気の絶対量が不足するため、二酸化チタンの励起に時間がかかる。空気を送る速度が5.0m以上になると、空気が磁場発生装置で磁場雰囲気に暴露されないまま二酸化チタンを担持した多孔質鉱物の収納容器に流入し、二酸化チタンの励起が十分になされない恐れがあり、また、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物が飛散する恐れがある。
The air sent from the
The speed at which the air that has passed through the
二酸化チタンを磁場発生装置を通過した空気雰囲気に暴露して分極励起させる工程は、加熱条件下に行なうと、励起された二酸化チタンの比率を上げることができる。加熱温度は350℃〜550℃が好ましく、400〜500℃がより好ましい。350℃以下では、励起された二酸化チタンの比率を十分に上げられない恐れがある。550℃以上では、光触媒活性の高いアナターゼ型二酸化チタンが、活性の劣るルチル型に結晶変換する恐れがある。
加熱の時間は10分〜60分がよく。通常20分〜40分である。10分以下では、励起された二酸化チタンの比率を十分に上げられない恐れがある。60分以上加熱しても励起された二酸化チタンの比率をそれ以上に上げることができないため無駄である。
加熱終了後は、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した容器に収納したまま磁場発生装置を通過した空気を通気して、100℃以下になるまで冷却することがよい。加熱終了後、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した容器2を開放し、急冷すると、励起状態にある二酸化チタンがその励起エネルギーを大気中の窒素又は酸素原子に渡し基底状態に戻ってしまう恐れがある。100℃以下では、二酸化チタンは励起された状態を維持することができる。
When the step of exposing the titanium dioxide to the air atmosphere that has passed through the magnetic field generator to excite polarization is performed under heating conditions, the ratio of the excited titanium dioxide can be increased. The heating temperature is preferably 350 ° C to 550 ° C, more preferably 400 to 500 ° C. If it is 350 degrees C or less, there exists a possibility that the ratio of the excited titanium dioxide cannot fully be raised. At 550 ° C. or higher, there is a risk that anatase-type titanium dioxide having a high photocatalytic activity may be crystal-converted to a rutile-type having poor activity.
The heating time is preferably 10 to 60 minutes. Usually 20 to 40 minutes. If it is less than 10 minutes, the ratio of excited titanium dioxide may not be sufficiently increased. Heating for 60 minutes or more is useless because the ratio of excited titanium dioxide cannot be increased further.
After the heating is finished, it is preferable to cool the air to 100 ° C. or lower by ventilating the air that has passed through the magnetic field generator while being stored in the container containing the porous mineral carrying titanium dioxide. When the
更に、前述の二酸化チタンを付着させたアルカリ土類金属を含む多孔質鉱物を焼成する焼成工程と二酸化チタンを磁場雰囲気を通過した空気に暴露して励起する励起工程を同時に行なうことも可能である。例えば、二酸化チタンを付着した多孔質鉱物の焼成を行なう工程で、永久磁石又は、電磁石により形成される磁場雰囲気内を通過した空気をキルン内に導入して、二酸化チタンを付着した多孔質鉱物を、磁場雰囲気内を通過した空気に暴露すると、焼成で二酸化チタンを粒子に固着させると同時に、二酸化チタンを分極励起状態にすることも可能となる。焼成温度は単独の焼成工程と同じ350〜550℃が好ましく、400〜500℃がよりより好ましい。焼成時間も単独の焼成工程と同じく、10〜60分程度である。空気の流入によりキルン内の温度が低下することを防止するために、磁場雰囲気を通過した空気を予熱してもよい。
焼成・励起終了後は、二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収納した焼成炉に収納したまま磁場発生装置を通過した空気を通気して、100℃以下になるまで冷却することが好ましい。
Furthermore, it is possible to simultaneously perform the firing step of firing the porous mineral containing the alkaline earth metal to which titanium dioxide is attached and the excitation step of exciting titanium dioxide by exposing it to air that has passed through a magnetic field atmosphere. . For example, in the process of firing the porous mineral with titanium dioxide attached, air that has passed through a magnetic field atmosphere formed by a permanent magnet or electromagnet is introduced into the kiln, and the porous mineral with titanium dioxide attached is obtained. When exposed to air that has passed through a magnetic field atmosphere, the titanium dioxide is fixed to the particles by firing, and at the same time, the titanium dioxide can be brought into a polarization excited state. The firing temperature is preferably 350 to 550 ° C., more preferably 400 to 500 ° C., as in the single firing step. The firing time is about 10 to 60 minutes as in the case of the single firing step. In order to prevent the temperature in the kiln from decreasing due to the inflow of air, the air that has passed through the magnetic field atmosphere may be preheated.
After completion of the firing / excitation, it is preferable that the air passed through the magnetic field generator is ventilated while being stored in the firing furnace containing the porous mineral carrying titanium dioxide, and cooled to 100 ° C. or lower.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<装置>
図2に本発明の実施の形態に使用した二酸化炭素の吸着分解触媒製造装置1を示した。
二酸化炭素の吸着分解触媒製造装置1は、電気炉9、磁場発生装置3、エアコンプレッサー4(図示しない)及び、磁場発生装置3をその中間部に接続し、エアコンプレッサー4と電気炉9とを繋ぐ通気管5とからなっていた。電気炉(卓上型雰囲気電気炉TF1200−300、フルテック株式会社製)9は、耐熱材料製の箱型の電気炉で前面が開閉自在な扉になっていた。電気炉9の炉内サイズは幅210mm、奥行き320mm、高さ210mmで内容量が15リットルであった。電気炉9の下部には電気炉の電源をオンオフするスイッチ10と炉内温度を300℃〜1200℃の温度を任意に設定できる温度調節ダイアル11と炉内温度を表示する温度表示装置12を備える電気炉コンロール部13を備えていた。電気炉9の両側面中央部には、気体を導入する通気管5と気体を排出する排気管(図示せず)を取り付ける装着口14、15が設けられた。
電気炉9の側面に設けられた装着口14には、外径10mm、内径8mmのステンレス製の通気管5が接続され、電気炉9から30cm先の通気管5には2つの磁場発生装置3が直列に接続された。磁場発生装置3の先には、更に通気管5が結合され、通気管5はエアコンプレッサー4に結合された。エアコンプレッサー4と磁場発生装置3の間の通気管5には、圧力ゲージ8が付いた減圧バルブ(SSミニ高圧バルブ:ヤマト産業株式会社製)6と空気流量調節バルブ(ミニ調整バルブ:日本スエージロックFST株式会社製)7が備えられた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
<Device>
FIG. 2 shows the carbon dioxide adsorption / decomposition
The carbon dioxide adsorption / decomposition
A stainless
図3は本発明に使用した磁場発生装置3の断面中心部を含む水平断面図である。
磁場発生装置3は、直列に接続された第一磁場発生装置21と第二磁場発生装置22を含み、エアコンプレッサー4から通じる通気管5は第一磁場発生装置21の第一円管24に結合された。第一磁場発生装置21は、内周壁に幅5mm、深さ1mmの環状の溝23が5mm間隔で刻まれた内径12mm、外径16mm、長さ155mmのステンレス製の第一円管24と、第一円管24の外側面に密着して設置される磁石を収納する外径60mm、長さ155mmのステンレス製の第一磁石収納部26と4050ガウスの磁束密度を有する4個の丸形のネオジム磁石(径3mm、高さ4mm:(株)マグファイン製)25a〜25dからなっていた。ネオジム磁石は円管断面の左右の外側に第一円管を挟んで2個の磁石がN極とS極が対向するように2か所に設置された。1対の磁石と他の対の磁石とは40mmの間隔をおいて異極が近接するよう設置され、磁石と磁石の間及び磁石収納管の空間は発泡性のプラスチックで充填された。第一磁場発生装置21の第一円管24の一端は通気管5と結合部材により結合され、他端は、第二磁場発生装置22の第二円管27に結合された。通気管5を通過する空気の流速を秒速1mとしたとき、空気は第一磁場発生装置をおよそ0.5秒で通過した。
FIG. 3 is a horizontal sectional view including the central portion of the cross section of the
The
第二磁場発生装置22の第二円管27は、内径41mm、外径46mm、長さ174mmのステンレス製の管で、第二円管27の外側面に密着して設置される磁石を収納する外径77mm、長さ150mmのステンレス製の第二磁石収納部29とそれぞれが4000ガウスの磁束密度を有する1対の角形ネオジム磁石(長さ4mm、幅4mm、高さ3mm:(株)マグファイン製)28a、28bからなっていた。ネオジム磁石は円管断面の左右の位置に第二円管を挟んで2個がN極とS極が対向するように設置された。磁石と磁石収納管の空間は発泡性のプラスチックで充填された。第二磁場発生装置の第二円管の一端は第一磁場発生装置の第一円管24と、内径8mm、外径10mm、長さ28mmの連結パイプで結合され、他端は、結合部材により、通気管5に結合された。通気管5を通過する空気の流速を秒速1mとしたとき、空気は第一磁場発生装置をおよそ5秒で通過した。
エアコンプレッサー4から送られた空気は通気管5に設けられた減圧バルブ6と空気流量調節バルブ7により流速を調整され、磁場発生装置3で対向設置された3対の磁石により作り出された磁場空間を通過して電気炉9に流入する構造とした。
The second
The air sent from the
<材料>
セピオライト 平均粒径 1mm(水沢化学工業株式会社製:商品名 エードプラス)
二酸化チタン分散液(アモルファス状及びアナターゼ型混合二酸化チタン(1重量%分散液) 代表結晶粒子径 10nm(有限会社ユートピア企画製:商品名 イリスシリ−ズ BX01−AB1)
<Material>
Sepiolite average particle size 1mm (Mizusawa Chemical Co., Ltd .: trade name Ade Plus)
Titanium dioxide dispersion (amorphous and anatase-type mixed titanium dioxide (1% by weight dispersion) representative
<製造>
セピオライトの100gに二酸化チタン分散液150mlを添加し、5分間撹拌して二酸化チタン分散液をセピオライトに吸収させた後、金属ネットに拡げて1夜自然乾燥させた。二酸化チタンを担持したセピオライトをセラミック製のトレイに収納し、電気炉(卓上型雰囲気電気炉TF1200−300、フルテック株式会社製)9で450℃、30分間焼成した。電源を切り、炉内温度が300℃まで下がるまで15分間放置した。焼成した二酸化チタンを担持したセピオライトの半量に相当する50gを取り出し、試料Dとして比較試験に使用した。
残りの二酸化チタンを担持したセピオライトは、電気炉9に戻し入れ、エアコンプレッサー4を稼働し、磁場発生装置3を通過した空気を秒速0.8〜1mで電気炉9に流入させながら、500℃で30分加熱した。焼成後電気炉9を遮電し、磁場発生装置を通過した空気を流入しながら3時間冷却した後、電気炉9より取り出し、試料Aとした。
得られた試料Aには磁性があり、磁石を近づけると磁石に接近しようとする動きが見られた。一方、試料Dには、磁石に対する反応は見られず、磁性は認められなかった。
<Manufacturing>
150 ml of titanium dioxide dispersion was added to 100 g of sepiolite and stirred for 5 minutes to absorb the titanium dioxide dispersion into sepiolite, and then spread over a metal net and allowed to dry naturally overnight. Sepiolite carrying titanium dioxide was placed in a ceramic tray and baked in an electric furnace (desktop atmosphere electric furnace TF1200-300, manufactured by Fulltech Co., Ltd.) 9 at 450 ° C. for 30 minutes. The power supply was turned off and left for 15 minutes until the furnace temperature dropped to 300 ° C. 50 g corresponding to half of the sepiolite carrying the baked titanium dioxide was taken out and used as a sample D for a comparative test.
The sepiolite carrying the remaining titanium dioxide was returned to the
The obtained sample A has magnetism, and a movement to approach the magnet was observed when the magnet was brought closer. On the other hand, in sample D, no reaction to the magnet was observed, and no magnetism was observed.
実施例1のアモルファス状及びアナターゼ型混合二酸化チタンに代えて、アナターゼ型二酸化チタン1重量%分散液(結晶粒子径 10nm:商品名 イリスシリ−ズ B01、有限会社ユートピア企画製)を使用した。
<製造>
セピオライトの50gに二酸化チタン分散液100mlを添加し、2分間撹拌した後、濾過して二酸化チタン分散液を付着したセピオライトを得た。金属ネットに拡げて自然乾燥させた二酸化チタンを吸収したセピオライトをセラミック製のトレイに収納し、電気炉(卓上型雰囲気電気炉TF1200−300、フルテック株式会社製)内で450℃、30分間焼成した。電気炉内で冷却後、焼成したセピオライトは、磁場発生装置に第一磁場発生装置のみを使用したこと以外、実施例1と同じ方法で二酸化チタンを分極励起させた。得られた二酸化炭素の吸着分解触媒を試料Bとした。
Instead of the amorphous and anatase type mixed titanium dioxide of Example 1, a 1 wt% dispersion of anatase type titanium dioxide (
<Manufacturing>
100 ml of titanium dioxide dispersion was added to 50 g of sepiolite, stirred for 2 minutes, and then filtered to obtain sepiolite to which the titanium dioxide dispersion was adhered. Sepiolite that has absorbed titanium dioxide that has been naturally dried by spreading on a metal net is stored in a ceramic tray and baked at 450 ° C. for 30 minutes in an electric furnace (desktop atmosphere electric furnace TF1200-300, manufactured by Fulltech Co., Ltd.). . Sepiolite fired after cooling in the electric furnace was excited by polarization of titanium dioxide in the same manner as in Example 1 except that only the first magnetic field generator was used as the magnetic field generator. The obtained carbon dioxide adsorptive decomposition catalyst was designated as Sample B.
<材料>
ゼオライト 粒径 0.8〜1.9mm(日東粉化工業株式会社製:商品名 日東ゼオライト2号)、
酸化マグネシウム 平均粒径 0.1mm(タテホ化学工業株式会社製:商品名 マグスター)
水酸化カルシウム 粒径 0.075〜0.15mm(新見化学工業株式会社製:商品名 工業用消石灰特選)
ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製:商品名 ゴーセノール)
二酸化チタン分散液(アモルファス状二酸化チタン(250℃で焼成品1重量%分散液) 粒子径<50nm(有限会社ユートピア企画製:商品名 イリスシリ−ズ AS01)
<Material>
Zeolite particle size 0.8-1.9 mm (manufactured by Nitto Flour Industry Co., Ltd .: trade name Nitto Zeolite No. 2),
Magnesium oxide average particle size 0.1 mm
Calcium hydroxide particle size 0.075-0.15mm (made by Niimi Chemical Industry Co., Ltd .: trade name, industrial slaked lime selection)
Polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd .: trade name Gohsenol)
Titanium dioxide dispersion (amorphous titanium dioxide (1% by weight dispersion at 250 ° C.)) Particle size <50 nm (manufactured by Utopia Planning Co., Ltd .: trade name Iris series AS01)
<製造>
2L容の平底のパン型容器にゼオライトの粒子500g、酸化マグネシウムの粉末100g及び水酸化カルシウム粉末の100gを投入して5分間攪拌混合した。粒子及び粉体を混合しながらポリビニルアルコールの20重量%水溶液の125mLを20分間かけて滴下し、更に、10分間攪拌を続けた。酸化マグネシウム及び、水酸化カルシウムの粉末がセピオライトの粒子に付着したところを混練の終点とした。
混練造粒した粒子をセラミック製のトレイに収納し、電気炉(卓上型雰囲気電気炉TF1200−300、フルテック株式会社製)内で500℃から700℃に、10分間で昇温して焼成し、その後遮電して冷却した。
冷却した粒子は、ステンレス製で底部が0.2mmメッシュになっているパスメッシュトレイに分け入れ、1重量%の二酸化チタン分散液の入った二酸化チタン分散液槽の中で浸漬した。2分間浸漬後は、トレイを二酸化チタン分散液槽から取り出し、1夜風乾した。
風乾した粒子はセラミック製のトレイに入れ、磁場発生装置に第二磁場発生装置のみを使用したこと以外、実施例2と同様に焼成工程及び励起工程を行なった。出来上がった二酸化炭素の吸着分解触媒を試料Cとした。
<Manufacturing>
Zeolite particles 500 g, magnesium oxide powder 100 g, and calcium hydroxide powder 100 g were put into a 2 L flat bottom pan-type container and stirred for 5 minutes. While mixing the particles and the powder, 125 mL of a 20 wt% aqueous solution of polyvinyl alcohol was added dropwise over 20 minutes, and stirring was further continued for 10 minutes. The point at which the powder of magnesium oxide and calcium hydroxide adhered to the sepiolite particles was regarded as the end point of kneading.
The kneaded and granulated particles are stored in a ceramic tray, heated in an electric furnace (desktop atmosphere electric furnace TF1200-300, manufactured by Fulltech Co., Ltd.) from 500 ° C. to 700 ° C. for 10 minutes, and fired. Thereafter, the battery was shielded and cooled.
The cooled particles were placed in a stainless steel pass mesh tray having a bottom of 0.2 mm mesh and immersed in a titanium dioxide dispersion tank containing 1 wt% titanium dioxide dispersion. After immersion for 2 minutes, the tray was taken out of the titanium dioxide dispersion tank and air-dried overnight.
The air-dried particles were placed in a ceramic tray, and the firing step and the excitation step were performed in the same manner as in Example 2 except that only the second magnetic field generator was used as the magnetic field generator. The carbon dioxide adsorption / decomposition catalyst thus obtained was designated as Sample C.
<評価方法>
製造した試料の評価方法は以下の通り行なった。図4に評価に使用した二酸化炭素測定装置100の部分断面図を示した。
二酸化炭素測定装置100は、60Lのステンレス製のオープンドラム容器101(直径796mm、高さ558mm)を実験装置に加工したものであり、ドラム容器の天板102が取り外し自由になっていた。この天板102の中心部と中心から300mmの位置に孔を開け、中心部の孔を紫外線蛍光灯103の配線用とし、その余の孔は二酸化炭素濃度計104の濃度センサー挿入孔とした。天板102の内側中央部分には6Wの紫外線蛍光灯103の2本が平行に隣接し、点灯可能に設置された。紫外線蛍光灯103の配線は天板102の中央部の孔から引き出され電源コンセント105に接続された。配線を通した孔はパッキンにより空気漏れがないように密閉された。濃度センサーの挿入孔には、二酸化炭素濃度計(佐藤商事株式会社製、TES−1370)104の濃度センサー106が挿入され、二酸化炭素濃度計104の本体は天板102の外側に設置された。濃度センサー106はオープンドラム容器101の高さの中央に位置するように設置され、濃度センサー106が挿入された挿入孔はパッキンで空気漏れがないように密閉された。オープンドラム容器101の胴体の開放部の縁は胴体の外側に湾曲した胴カール構造になっており、天板の縁に設けられた迫上がり部に密着する構造とした。天板と胴体は更に金属製レバーバンド(図示しない)で固定されるようにした。
<Evaluation method>
The evaluation method of the manufactured sample was performed as follows. FIG. 4 shows a partial cross-sectional view of the carbon
The carbon
プラスチック製の円形トレイ107に試料108を可能な限り均一かつ平坦に敷き詰め、二酸化炭素測定装置100のオープンドラム容器101の底面に設置した。天板102で蓋をし、レバーバンドでしっかりと密閉した。紫外線蛍光灯103を消灯した状態で二酸化炭素濃度計104を作動させ、10分後に二酸化炭素濃度を測定した後、紫外線蛍光灯103を点灯させ、5分間隔で90分間二酸化炭素の測定を行った。
A
<評価試験>
試料A、B又はCの各30gを上記の方法に従い二酸化炭素の測定を行った。
試料Aについては上記方法により90分間の二酸化炭素の測定を実施後、そのまま紫外線蛍光灯を消灯して試料Aを二酸化炭素測定装置内に18時間静置した後、一旦試料Aの入ったトレイを測定装置より外部に取り出し、再度、同一試料を二酸化炭素測定装置内に戻して、上記と同じ手順で、紫外線蛍光灯の点灯下90分間の二酸化炭素の測定を行った。
<Evaluation test>
Carbon dioxide was measured for 30 g of each sample A, B or C according to the above method.
For sample A, after measuring carbon dioxide for 90 minutes by the above method, the ultraviolet fluorescent lamp was turned off and sample A was left in the carbon dioxide measuring device for 18 hours. The sample was taken out from the measuring apparatus and returned to the carbon dioxide measuring apparatus again, and carbon dioxide was measured for 90 minutes while the ultraviolet fluorescent lamp was turned on in the same procedure as described above.
試料Dについては、まず、試料50gをドラム容器の底面の静置し、天板で蓋をして、紫外線蛍光灯を点灯せずに、10分後より5分間隔で90分間二酸化炭素を測定した。その後、一端、ドラム容器内の試料Dを取出した。再度同一試料をドラム容器に設置し、密閉して10分後に二酸化炭素濃度を測定した後、紫外線蛍光灯を点灯させ、5分間隔で90分間の測定を行った。 For sample D, first place 50 g of sample at the bottom of the drum container, cover with a top plate, and measure carbon dioxide for 90 minutes at 5 minute intervals from 10 minutes without turning on the UV fluorescent lamp. did. Thereafter, one end, the sample D in the drum container was taken out. The same sample was placed in the drum container again, sealed, and after 10 minutes, the carbon dioxide concentration was measured. Then, the ultraviolet fluorescent lamp was turned on, and measurement was performed at 5-minute intervals for 90 minutes.
<評価結果>
実施例1〜3で得られた試料A〜C及び比較例として得た試料Dの二酸化炭素の吸着分解触媒効果を測定した結果を図5〜7に示した。実施例1で得られたセピオライトにアナターゼ・アモルファス混合の二酸化チタンを担持させた後、第一及び第二磁場発生装置を通過した空気雰囲気に500℃で暴露した試料Aは、紫外線蛍光灯の光照射下において二酸化炭素測定装置内の二酸化炭素を有意に減少させ、90分後に42%の二酸化炭素を減少させた。
更に、1回目の評価試験終了後、18時間二酸化炭素測定装置内に静置した試料Aを再度使用して紫外線蛍光灯照射下に二酸化炭素の吸着分解を測定した2回目の試験では、1回目の試験と1回目よりも更に大きな二酸化炭素の減少が見られ、90分間に49%の二酸化炭素を減少させた。
試料Aの二酸化炭素を減少させる作用が吸着作用だけによるものであれば、二酸化炭素測定装置内に18時間静置された試料Aは二酸化炭素の吸着能力において飽和状態に達していたもの考えられ、2回目の試験において試料Aが1回目と同等以上の二酸化炭素減少作用を示したことは、本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒が吸着作用だけで行われるものでないことを示している。
実施例2で製造した、セピオライトにアナターゼ型二酸化チタンを担持させた後、第一磁場発生装置の磁場雰囲気を通過した空気により励起させた試料Bは90分間の光照射下に二酸化炭素測定装置内の二酸化炭素の41%を減少させた。
実施例3で製造した、ゼオライトに酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムを付着させて造粒した粒子にアモルファス状二酸化チタンを担持させ、第二磁場発生装置の磁場雰囲気を通過した空気により励起させた試料Cは、90分の紫外線蛍光灯の光照射により二酸化炭素測定装置内の二酸化炭素を30%減少させた。
<Evaluation results>
The result of having measured the adsorption decomposition catalytic effect of the carbon dioxide of sample AC obtained in Examples 1-3 and the sample D obtained as a comparative example was shown in FIGS. Sample A exposed to 500 ° C. in the air atmosphere that passed through the first and second magnetic field generators after supporting the titanium dioxide of the anatase / amorphous mixture on the sepiolite obtained in Example 1 is the light of the ultraviolet fluorescent lamp. Under irradiation, carbon dioxide in the carbon dioxide measuring device was significantly reduced, and 42% of carbon dioxide was reduced after 90 minutes.
Furthermore, after the completion of the first evaluation test, in the second test in which the sample A which was left in the carbon dioxide measuring device for 18 hours was used again and the adsorption decomposition of carbon dioxide was measured under ultraviolet fluorescent lamp irradiation, A greater reduction in carbon dioxide than in the first test and the first was seen, reducing 49% carbon dioxide in 90 minutes.
If the action of reducing the carbon dioxide of sample A is only due to the adsorption action, it is considered that sample A that was allowed to stand in the carbon dioxide measuring device for 18 hours had reached saturation in the carbon dioxide adsorption capacity. The fact that Sample A exhibited a carbon dioxide reduction effect equal to or greater than that in the first test in the second test indicates that the carbon dioxide adsorption-decomposition catalyst of the present invention is not performed only by the adsorption action.
Sample B produced in Example 2 after supporting anatase-type titanium dioxide on sepiolite and excited by air that passed through the magnetic field atmosphere of the first magnetic field generator was irradiated in the carbon dioxide measuring device under light irradiation for 90 minutes. Of 41% of carbon dioxide.
Sample C produced in Example 3 and supported by amorphous titanium dioxide on particles granulated by attaching magnesium oxide and calcium hydroxide to zeolite and excited by air that passed through the magnetic field atmosphere of the second magnetic field generator The carbon dioxide in the carbon dioxide measuring device was reduced by 30% by light irradiation of an ultraviolet fluorescent lamp for 90 minutes.
セピオライトに二酸化チタンを担持させただけの試料Dは、紫外線蛍光灯の非照射下で90分間に二酸化炭素を8.8%減少させただけであった。試料Dを紫外線蛍光灯の照射下においても二酸化炭素減少は9.8%と紫外線蛍光灯の非照射の場合と同等であった。この結果は、試料Dで見られた二酸化炭素の減少がセピオライトの吸着によるものであり、光触媒による二酸化炭素の分解は起きていなかったと考えられる。この結果は、本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒を作用させるためには、磁場雰囲気下において二酸化チタンが励起される必要があることを示している。 Sample D, in which only titanium dioxide was supported on sepiolite, only reduced carbon dioxide by 8.8% in 90 minutes without irradiation with an ultraviolet fluorescent lamp. Even when Sample D was irradiated with an ultraviolet fluorescent lamp, the decrease in carbon dioxide was 9.8%, which was equivalent to the case of non-irradiation of the ultraviolet fluorescent lamp. From this result, it is considered that the decrease in carbon dioxide observed in Sample D was due to adsorption of sepiolite, and the decomposition of carbon dioxide by the photocatalyst did not occur. This result indicates that titanium dioxide needs to be excited in a magnetic field atmosphere in order for the carbon dioxide adsorption / decomposition catalyst of the present invention to act.
本発明によると、建築壁面をはじめとする一般生活環境に利用可能な粒子状の二酸化炭素の吸着分解触媒を提供することができる。本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒は、例えば、コンクリ−トやモルタル等で造られた建造物の壁面又は屋上の表層部に表面塗装材として塗装されると、太陽光を始めとする光により励起された光触媒により、大気中の二酸化炭素を、炭素と酸素に分解することができる。このため、本発明の二酸化炭素の吸着分解触媒は、コンクリ−トやモルタル等の建築物の壁面や屋上の表面塗布材料として好適である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the adsorption-decomposition catalyst of the particulate carbon dioxide which can be utilized for general living environments including a building wall surface can be provided. When the carbon dioxide adsorption / decomposition catalyst of the present invention is coated as a surface coating material on the wall surface of a building made of concrete, mortar, or the like, or on the surface layer of a rooftop, for example, by sunlight or other light. The excited photocatalyst can decompose carbon dioxide in the atmosphere into carbon and oxygen. For this reason, the adsorption / decomposition catalyst for carbon dioxide of the present invention is suitable as a surface coating material for building walls and rooftops such as concrete and mortar.
1 二酸化炭素の吸着分解触媒製造装置
2 二酸化チタンを担持した多孔質鉱物を収容する容器
3 磁場発生装置
4 エアコンプレッサー
5 通気管
6 減圧バルブ
7 空気流量調節バルブ
8 圧力ゲージ
9 電気炉
10 スイッチ
11 温度調節ダイアル
12 温度表示装置
13 電気炉コンロール部
14、15 装着口
21 第一磁場発生装置
22 第二磁場発生装置
23 溝
24 第一円管
25a、25b、25c、25d ネオジム磁石
26 第一磁石収納部
27 第二円管
28a、28b ネオジム磁石
29 第二磁石収納部
100 二酸化炭素測定装置
101 オープンドラム容器
102 天板
103 紫外線蛍光灯
104 二酸化炭素濃度計
105 電源コンセント
106 濃度センサー
107 円形トレイ
108 試料
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記アルカリ土類金属を含む多孔質鉱物に前記二酸化チタンを付着させる付着工程と、
前記二酸化チタンを付着した前記多孔質鉱物を350〜550℃で焼成して前記二酸化チタンを前記多孔質鉱物に担持させる焼成工程と、
前記多孔質鉱物に担持された前記二酸化チタンを、それぞれの磁束密度が2000ガウス乃至5000ガウスの対をなす磁石が対向配置された間の磁場空間を通過した空気を流しつつ、その雰囲気下に350℃乃至550℃で少なくとも10分間保持させる励起工程とからなることを特徴とする二酸化炭素の吸着分解触媒の製造方法。 A method for producing an adsorption cracking catalyst for carbon dioxide according to any one of claims 1 to 4,
An attachment step of attaching the titanium dioxide to a porous mineral containing the alkaline earth metal;
A firing step in which the porous mineral with the titanium dioxide attached is fired at 350 to 550 ° C. to support the titanium dioxide on the porous mineral;
The titanium dioxide supported on the porous mineral, while flowing each magnetic flux density magnets forming a pair of 2000 gauss to 5000 gauss passed through the magnetic space between disposed opposite air, under its atmosphere A method for producing a carbon dioxide adsorption / decomposition catalyst comprising an excitation step of holding at 350 ° C. to 550 ° C. for at least 10 minutes.
前記アルカリ土類金属を成分として含む化合物と前記多孔質鉱物とを分解温度が450乃至800℃の有機結合材と共に混練して造粒する造粒工程と、
該混練造粒物を大気雰囲気下に前記有機結合材の前記分解温度以上の温度で焼成する造粒焼成工程とからなる方法により製造されることを特徴とする請求項5に記載の二酸化炭素の吸着分解触媒の製造方法。 The porous mineral containing the alkaline earth metal is
A granulation step of granulating by mixing the decomposition temperature with 450 to 800 ° C. in an organic binder and a compound with the porous minerals containing the alkaline earth metal as a component,
6. The method according to claim 5, wherein the kneaded granulated product is produced by a method comprising a granulation firing step in which the kneaded granulated product is fired at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the organic binder in an air atmosphere. A method for producing an adsorption cracking catalyst.
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