JP5959383B2 - Combustion exhaust gas treatment unit and CO2 supply device - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼排ガス処理ユニット及び二酸化炭素(CO2)を供給する装置に関する。 The present invention relates to a combustion exhaust gas treatment unit and an apparatus for supplying carbon dioxide (CO 2 ).

植物栽培ハウスやコンテナといった密閉空間において植物の成長、光合成を促進させるには空間内のCO2濃度を高くすることが有効であると知られている。そのためには断続的にCO2を供給する方法が必要である。 In order to promote plant growth and photosynthesis in enclosed spaces such as plant cultivation houses and containers, it is known that increasing the CO 2 concentration in the space is effective. For that purpose, a method of intermittently supplying CO 2 is necessary.

従来、植物栽培ハウス、コンテナ内にCO2を供給する方法として、CO2ガスボンベから供給する方法、ボイラー燃焼を利用する方法がある。 Conventionally, as a method for supplying CO 2 into a plant cultivation house or container, there are a method of supplying from a CO 2 gas cylinder and a method of using boiler combustion.

CO2ガスボンベから直接供給する方法は、純度の高いCO2ガスの供給が可能であるが、植物栽培ハウスやコンテナといった高容量な空間に断続的に供給することは高コストであるため、ボイラー燃焼を利用する方法が一般的である。 The method of supplying directly from a CO 2 gas cylinder can supply high-purity CO 2 gas, but it is expensive to supply intermittently to high-capacity spaces such as plant cultivation houses and containers. The method of using is common.

ボイラー燃焼によるCO2供給装置として、ボイラー燃焼により発生する排ガスを高温で燃焼し、CO2に分解させる方法(特許文献1、特許文献2)、ボイラー燃焼により発生する排ガスや空気中のCO2を吸着材に蓄積させ、吸着材を加熱しCO2を放出させる方法(特許文献3)、触媒を用いる方法(特許文献4、特許文献5)が報告されている。
特許第3793848号公報 特開2010−124802号公報 特開2006−340683号公報 実用新案第3025591号公報 特開2008−201649号公報
As a CO 2 supply device by boiler combustion, exhaust gas generated by boiler combustion is burned at a high temperature and decomposed into CO 2 (Patent Document 1, Patent Document 2), exhaust gas generated by boiler combustion and CO 2 in the air A method of accumulating in an adsorbent and heating the adsorbent to release CO 2 (Patent Document 3) and a method using a catalyst (Patent Document 4 and Patent Document 5) have been reported.
Japanese Patent No. 3793848 JP 2010-124802 A JP 2006-340683 A Utility Model No. 3025591 JP 2008-201649 A

ボイラー燃焼により、煤煙や、窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)、炭化水素、一酸化炭素(CO)といった副生成物の有害ガスの発生が懸念される。そのような有害ガスを直接燃焼によりCO2に分解させる方法では、ガス燃焼温度は900℃以上となりエネルギーを大量に投入する問題がある。また、触媒を用いる方法では、300℃程度の触媒層の加熱で炭化水素や、COをCO2に酸化分解できるが、依然有害ガスの燃焼温度は高く、また触媒表面への不純物や反応中間体の吸着による触媒性能が劣化し、触媒活性の持続性に問題がある。 There is concern about the generation of harmful gases such as soot and by-products such as nitrogen oxides (NO x ), sulfur oxides (SO x ), hydrocarbons, and carbon monoxide (CO) due to boiler combustion. In the method of decomposing such harmful gas into CO 2 by direct combustion, the gas combustion temperature becomes 900 ° C. or more, and there is a problem that a large amount of energy is input. In the method using a catalyst, hydrocarbons and CO can be oxidatively decomposed into CO 2 by heating the catalyst layer at about 300 ° C. However, the combustion temperature of the harmful gas is still high, and impurities and reaction intermediates on the catalyst surface are still present. As a result, the catalyst performance deteriorates due to adsorption of the catalyst, and there is a problem in the sustainability of the catalyst activity.

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、効率よく排ガスを処理することにより、長期間安定してCO2を供給する装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus for stably supplying CO 2 for a long period of time by efficiently treating exhaust gas.

すなわち第1の発明は、処理対象のガスが流れる流路と、前記流路内に配置される、第1の電極と第2の電極と誘電体とを少なくとも備え、前記第1の電極と前記第2の電極の間に電圧を印加して放電を発生させることによりプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記流路内における前記プラズマ発生部によって発生したプラズマが存在する位置に設けられる前記処理対象のガスの反応を促進する触媒部であって、無機酸化物上に存在する金粒子を含む触媒を有する触媒部と、を備えることを特徴とする燃焼排ガス処理ユニットである。   That is, the first invention includes at least a flow path through which a gas to be processed flows, a first electrode, a second electrode, and a dielectric disposed in the flow path, the first electrode and the A plasma generation unit for generating plasma by applying a voltage between the second electrodes to generate discharge; and the processing target provided at a position where the plasma generated by the plasma generation unit is present in the flow path And a catalyst part having a catalyst containing gold particles present on an inorganic oxide.

第2の発明は、前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と前記触媒部は、前記処理対象のガスの流れ方向に並べて配置され、それぞれ前記ガスの流れ方向に通気性を有し、前記触媒部は、前記流路における前記放電の発生空間または前記放電の発生空間よりも前記ガスの流れ方向の下流側に形成されることを特徴とする第1の発明に記載の燃焼排ガス処理ユニットである。   According to a second aspect of the invention, the first electrode, the second electrode, the dielectric, and the catalyst portion are arranged side by side in the flow direction of the gas to be treated, and each has air permeability in the flow direction of the gas. The combustion according to claim 1, wherein the catalyst portion is formed downstream of the discharge generation space or the discharge generation space in the flow path in the gas flow direction. This is an exhaust gas treatment unit.

第3の発明は、前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と、前記触媒部は、前記ガスの流れ方向に直交する方向に並べて配置されることを特徴とする第1の発明に記載のガス処理ユニット。   According to a third aspect of the present invention, the first electrode, the second electrode, the dielectric, and the catalyst portion are arranged side by side in a direction orthogonal to the gas flow direction. A gas processing unit according to the invention.

第4の発明は、前記触媒部は、少なくとも前記金粒子が接触する部分が無機酸化物である、前記金粒子が固定される無機材料からなる基材をさらに備えることを特徴とする第1から第3の発明のいずれか1つに記載の燃焼排ガス処理ユニット。   In a fourth aspect of the invention, the catalyst portion further includes a base material made of an inorganic material to which the gold particles are fixed, wherein at least a portion in contact with the gold particles is an inorganic oxide. The combustion exhaust gas treatment unit according to any one of the third invention.

第5の発明は、前記触媒部は、前記金粒子が表面に固定される無機酸化物粒子と、前記無機酸化物粒子を固定する無機材料からなる基材と、をさらに備えることを特徴とする第1から第3の発明のいずれか1つに記載の燃焼排ガス処理ユニットである。   5th invention is characterized by the said catalyst part being further equipped with the inorganic oxide particle to which the said gold particle is fixed on the surface, and the base material which consists of an inorganic material which fixes the said inorganic oxide particle, It is characterized by the above-mentioned. A combustion exhaust gas treatment unit according to any one of the first to third inventions.

第6の発明は、前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体は、前記処理対象のガスの流れ方向に並べて配置され、それぞれ前記ガスの流れ方向に通気性を有し、前記触媒部は、前記金粒子が担持された無機酸化物粒子が多数充填されたものであることを特徴とする第1から第3のいずれか1つ発明に記載の燃焼排ガス処理ユニット。   In a sixth aspect of the present invention, the first electrode, the second electrode, and the dielectric are arranged side by side in the flow direction of the gas to be processed, each having gas permeability in the flow direction of the gas, The combustion exhaust gas treatment unit according to any one of the first to third aspects, wherein the catalyst portion is filled with a large number of inorganic oxide particles carrying the gold particles.

第7の発明は、燃料を燃焼してガスを排出するボイラーと、前記ボイラーから排出される排ガスを処理する、第1から第6の発明のいずれかに記載の燃焼排ガス処理ユニットと、を備えることを特徴とするCO供給装置である。 7th invention is equipped with the boiler which burns fuel, and discharges | emits gas, and the combustion exhaust gas processing unit in any one of 1st to 6th invention which processes the waste gas discharged | emitted from the said boiler This is a CO 2 supply device.

第8の発明は、前記ボイラーと前記燃焼排ガス処理ユニットとの間に配置される、排ガスに含まれる煤煙を除去するフィルターと、NOxおよびSOxの少なくともいずれかを吸着する吸着体と、をさらに備えることを特徴とする第7の発明に記載のCO供給装置。 The eighth invention further includes a filter that is disposed between the boiler and the combustion exhaust gas treatment unit and removes soot contained in the exhaust gas, and an adsorbent that adsorbs at least one of NOx and SOx. A CO 2 supply device according to the seventh invention, characterized in that:

本発明における燃焼排ガス処理ユニットは、触媒とプラズマの協奏作用(組み合わせ)により、ボイラー燃焼排ガス中のCOや炭化水素を、より低温で効率よくCO2に酸化分解する能力を持続できる。これにより、有害物質を低減した状態で長期間CO2を供給できる燃焼排ガス処理ユニットを提供できる。 The combustion exhaust gas treatment unit of the present invention can maintain the ability to efficiently oxidize and decompose CO and hydrocarbons in boiler combustion exhaust gas into CO 2 at a lower temperature by the concerted action (combination) of the catalyst and plasma. As a result, it is possible to provide a combustion exhaust gas treatment unit that can supply CO 2 for a long period of time with reduced harmful substances.

また、本発明におけるCO2供給装置では、前記燃焼排ガス処理ユニットを、煤煙を捕集するフィルター、NOx、SOxを吸着する吸着体と組み合わせることにより、純度の高いCO2を供給できる装置を提供できる。 Further, in the CO 2 supply device according to the present invention, a device capable of supplying high-purity CO 2 by combining the combustion exhaust gas treatment unit with a filter that collects soot and an adsorbent that adsorbs NO x and SO x. Can be provided.

本発明の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る触媒微粒子を固定化した触媒体の模式図である。It is a schematic diagram of the catalyst body which fixed the catalyst particulates concerning the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る触媒体の模式図である。It is a schematic diagram of the catalyst body which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る触媒体の模式図である。It is a schematic diagram of the catalyst body which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る触媒体の模式図である。It is a schematic diagram of the catalyst body which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの模式図である。It is a schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの模式図である。It is a schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの模式図である。It is a schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る燃焼排ガス処理ユニットの模式図である。It is a schematic diagram of the combustion exhaust gas processing unit which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るCO供給装置の模式図である。It is a schematic diagram of a CO 2 supply device according to another embodiment of the present invention. 実施形態の触媒である金微粒子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the gold fine particle which is a catalyst of embodiment. 燃焼排ガス処理ユニットの一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the combustion exhaust gas processing unit.

以下、本発明の実施形態について詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(第1実施形態)
図1は、本発明の実施形態である燃焼排ガス処理ユニット200の断面を模式的に表した図である。燃焼排ガス処理ユニット200は、処理対象の排ガスが供給される流路内に配置される。そして、図1において、燃焼排ガス処理ユニット200に対して矢印A方向に供給される排ガスを、燃焼排ガス処理ユニット200において発生させるプラズマと、触媒体100の機能によって、CO2に変化させる装置である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a flue gas treatment unit 200 according to an embodiment of the present invention. The combustion exhaust gas treatment unit 200 is disposed in a flow path to which exhaust gas to be treated is supplied. In FIG. 1, the exhaust gas supplied to the combustion exhaust gas treatment unit 200 in the direction of arrow A is converted into CO 2 by the plasma generated in the combustion exhaust gas treatment unit 200 and the function of the catalyst body 100. .

燃焼排ガス処理ユニット200は、印加電極11と、接地電極12と、誘電体13と、触媒体100と、(高圧)電源14とを備える。燃焼排ガス処理ユニット200において、これら印加電極11と接地電極12と誘電体13と電源14は、プラズマを発生させるための部材・装置(プラズマ発生部)であり、電源14によって電圧が印加されることで、印加電極11と接地電極12と誘電体13によって、印加電極11と誘電体13との間に放電による低温プラズマ反応層が形成される。燃焼排ガス処理ユニット200において、印加電極11と触媒体100と接地電極12と誘電体13はそれぞれ密着して構成される。なお、印加電極11と接地電極12のいずれか一方が第1の電極であり、他方が第2の電極である。また、他の実施形態において印加電極11と接地電極12がそれぞれ複数組み合わせられる場合にも、いずれか一方の種類の複数の電極それぞれが第1の電極であり、他方の種類の複数の電極それぞれが第2の電極である。   The flue gas treatment unit 200 includes an application electrode 11, a ground electrode 12, a dielectric 13, a catalyst body 100, and a (high voltage) power source 14. In the combustion exhaust gas treatment unit 200, the application electrode 11, the ground electrode 12, the dielectric 13, and the power source 14 are members / devices (plasma generator) for generating plasma, and a voltage is applied by the power source 14. Thus, the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 form a low-temperature plasma reaction layer by discharge between the application electrode 11 and the dielectric 13. In the combustion exhaust gas treatment unit 200, the application electrode 11, the catalyst body 100, the ground electrode 12, and the dielectric 13 are configured in close contact with each other. One of the application electrode 11 and the ground electrode 12 is the first electrode, and the other is the second electrode. In another embodiment, when a plurality of application electrodes 11 and a plurality of ground electrodes 12 are combined, each of the plurality of electrodes of any one type is the first electrode and each of the plurality of electrodes of the other type is This is the second electrode.

印加電極11は、電源14によって電圧が印加される電極である。接地電極12は、接地線12aによって接地されている。そして、印加電極11、接地電極12および誘電体13は、電極面内をガスが通過できる通気性を有する構造である。具体的には、印加電極11と接地電極12と誘電体13の構造としては、格子状や簾状、パンチング加工などによる多孔状やエキスパンドメッシュ状の構造が挙げられ、これらの構造を2種以上組み合わせた構造であってもよい。印加電極11、接地電極12については、針状の構造でもよい。また、印加電極11と接地電極12と誘電体13は、上記した形状・構造のうち、同じ形状・構造であってもよい。図1では、印加電極11はメッシュのような開口が小さく多数存在し、接地電極12と誘電体13はパンチングによる多孔状のように開口は大きく少数にしてある。   The application electrode 11 is an electrode to which a voltage is applied by the power source 14. The ground electrode 12 is grounded by a ground wire 12a. The application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 have a gas-permeable structure that allows gas to pass through the electrode surface. Specifically, examples of the structure of the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 include a lattice shape, a saddle shape, a porous structure by punching, or an expanded mesh structure. A combined structure may also be used. The application electrode 11 and the ground electrode 12 may have a needle-like structure. The application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 may have the same shape / structure among the shapes / structures described above. In FIG. 1, the application electrode 11 has a small number of openings such as a mesh, and the ground electrode 12 and the dielectric 13 have a large number of openings, such as a porous shape by punching.

印加電極11および接地電極12としては、電極として機能する材料を用いることができる。印加電極11、接地電極12の材料としては、例えば、Cu、Ag、Au、Ni、Cr、Fe、Al、Ti、W、Ta、Mo、Coなどの金属やその合金、あるいはそれらの酸化物を用いることができる。   As the application electrode 11 and the ground electrode 12, a material functioning as an electrode can be used. Examples of the material of the application electrode 11 and the ground electrode 12 include metals such as Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Fe, Al, Ti, W, Ta, Mo, Co, and alloys thereof, or oxides thereof. Can be used.

誘電体13は、絶縁体となる性質を有していればよい。誘電体13の材料としては、例えば、ZrO2、γ-Al2O3、α-Al2O3、θ-Al2O3、η-Al2O3、アモルファスのAl2O3、アルミナナイトライド、ムライト、ステアライト、フォルステライト、コーディエライト、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、SiC、Si3N4、Si-SiC、マイカ、ガラスなどの無機材料や、ポリイミド、液晶ポリマー、PTFE、ETFE、PVF(poly vinyl fluoride)、PVDF(poly vinylidene difluoride)、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドなどの高分子材料が挙げられる。耐プラズマ性、耐熱性を考慮すると無機材料がより好ましい。 The dielectric 13 only needs to have a property of becoming an insulator. Examples of the material of the dielectric 13 include ZrO 2 , γ-Al 2 O 3 , α-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , amorphous Al 2 O 3 , and aluminanite. Ride, mullite, stearite, forsterite, cordierite, magnesium titanate, barium titanate, SiC, Si 3 N 4 , Si-SiC, mica, glass and other inorganic materials, polyimide, liquid crystal polymer, PTFE, ETFE , Polymer materials such as PVF (polyvinyl fluoride), PVDF (polyvinylidene difluoride), polyetherimide, and polyamideimide. In view of plasma resistance and heat resistance, inorganic materials are more preferable.

なお、後述する触媒体100が誘電体としての機能も備える場合(例えば、触媒体の一部が絶縁体であるような場合)、触媒体100を誘電体としても利用できるため、誘電体13を備えなくてもよい。   In addition, when the catalyst body 100 to be described later also has a function as a dielectric (for example, when a part of the catalyst body is an insulator), the catalyst body 100 can also be used as a dielectric. It does not have to be provided.

次に、触媒体100について説明する。図2は、本実施形態の触媒体100の断面の一部を模式的に表した図である。触媒体100は、排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)を二酸化炭素(CO2)に酸化する反応を促進する触媒である。さらに、本実施形態では触媒体100に対してプラズマを作用させるため、触媒体100によって促進される酸化反応がさらに促進される。 Next, the catalyst body 100 will be described. FIG. 2 is a diagram schematically showing a part of a cross section of the catalyst body 100 of the present embodiment. The catalyst body 100 is a catalyst that promotes a reaction of oxidizing carbon monoxide (CO) contained in exhaust gas into carbon dioxide (CO 2 ). Furthermore, in this embodiment, since plasma is applied to the catalyst body 100, the oxidation reaction promoted by the catalyst body 100 is further promoted.

本実施形態の触媒体100は、ガスが通過可能な通気性を有する板状あるいはシート状の部材であり、基体10と、基体10に固定される触媒1などから構成される。触媒体100は、プラズマ発生部によって発生されたプラズマが存在する位置(範囲)に配置されている。具体的には、本実施形態では、印加電極11と誘電体13の間(放電空間)に配置されている。触媒体100は、図2において破線の両矢印Bで示す方向にガスが通過可能である。そのため、本実施形態の触媒体100は、フィルター状や、プレート状の部材にパンチング加工などの穿孔処理がされた複数の穴を有するものや、メッシュ状などの通気性を有する構造の基体10に、通気性が維持されるように触媒1が固定された構造となっている。この触媒体100は、燃焼排ガス処理ユニット200においては、触媒1が固定されている面を印加電極11側(ガスの流れ方向における上流側)に向けて配置される方が好ましい。なお、例えば基体10がフィルター状やメッシュ状の場合、基体10内部には空間ができ、触媒体100の製造方法によっては基体10内部に触媒1を固定することもできる。また、基体10の両面に触媒1を固定してもよい。触媒1が基体10の内部にも固定される場合や、両面に固定される場合には、触媒体100をどちらに向けて配置してもよい。   The catalyst body 100 of the present embodiment is a plate-like or sheet-like member having air permeability through which gas can pass, and includes a base 10 and a catalyst 1 fixed to the base 10. The catalyst body 100 is disposed at a position (range) where the plasma generated by the plasma generation unit exists. Specifically, in this embodiment, it is disposed between the application electrode 11 and the dielectric 13 (discharge space). Gas can pass through the catalyst body 100 in the direction indicated by the broken double-pointed arrow B in FIG. Therefore, the catalyst body 100 of the present embodiment is applied to the base body 10 having a plurality of holes in which a punching process such as a punching process is performed on a filter-like or plate-like member, or an air-permeable structure such as a mesh-like. The catalyst 1 is fixed so that the air permeability is maintained. In the combustion exhaust gas treatment unit 200, the catalyst body 100 is preferably arranged with the surface on which the catalyst 1 is fixed facing the application electrode 11 side (upstream side in the gas flow direction). For example, when the substrate 10 is in the form of a filter or mesh, there is a space inside the substrate 10, and the catalyst 1 can be fixed inside the substrate 10 depending on the manufacturing method of the catalyst body 100. Further, the catalyst 1 may be fixed on both surfaces of the substrate 10. When the catalyst 1 is fixed to the inside of the substrate 10 or fixed to both surfaces, the catalyst body 100 may be arranged facing either direction.

触媒1は、触媒微粒子1−aが担体微粒子1−bに担持されたものである。触媒1は、担体微粒子1−bに結合したシランモノマー2が、基体10に対して化学結合3により結合することで、基体10に固定される。シランモノマー2による固定については後述する。   In the catalyst 1, catalyst fine particles 1-a are supported on carrier fine particles 1-b. The catalyst 1 is fixed to the substrate 10 by the silane monomer 2 bonded to the carrier fine particles 1-b being bonded to the substrate 10 by the chemical bond 3. The fixing with the silane monomer 2 will be described later.

触媒1の触媒微粒子1−aは、排ガスに含まれる一酸化炭素(CO)を二酸化炭素(CO2)に酸化する反応を促進する触媒機能を有する。本実施形態の触媒微粒子1−aは、金(Au)の微粒子である。 The catalyst fine particles 1-a of the catalyst 1 have a catalytic function for promoting the reaction of oxidizing carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas into carbon dioxide (CO 2 ). The catalyst fine particles 1-a of the present embodiment are gold (Au) fine particles.

そして、本実施形態の触媒微粒子1−aである金微粒子は、図14に示すように、担体微粒子1−bに対して、多面体構造となるように固定されていることが好ましい。これは、触媒微粒子1−aである金微粒子が、多面体構造であることによりCOをCO2に酸化する反応を触媒する触媒能が高くなり、CO2を効率よく生成できるためである。これは、金微粒子が多面体構造であることにより、配位不飽和なサイトであるコーナー部31やエッジ部32などの接合界面周縁部の比率が大きくなり、非常に高い酸化触媒能を持つようになるためであると推測される。なお、担体微粒子1−bの代わりに、無機粒子1−cや基体10を用いてもよい。 The gold fine particles that are the catalyst fine particles 1-a of the present embodiment are preferably fixed to the carrier fine particles 1-b so as to have a polyhedral structure, as shown in FIG. This is because the gold fine particles that are the catalyst fine particles 1-a have a polyhedral structure, so that the catalytic ability to catalyze the reaction of oxidizing CO to CO 2 is increased, and CO 2 can be efficiently generated. This is because the gold fine particles have a polyhedral structure, so that the ratio of the peripheral edge portions of the bonding interface such as the corner portion 31 and the edge portion 32 which are coordination unsaturated sites is large, and has a very high oxidation catalytic ability. It is presumed to be. Instead of the carrier fine particles 1-b, inorganic particles 1-c and the substrate 10 may be used.

また、触媒微粒子1−aは、粒径が50nm以下のものであることが好ましく、1nm以上10nm以下のものがさらに好ましい。粒径が50nmより大きくなると金微粒子が安定となるため触媒作用が起こりにくくなる。また、粒径が1nmより小さいものは物質として非常に不安定となる。粒径が10nmより大きい場合には、金微粒子の接合界面周縁部の長さが短くなり、図14のような多面体構造をとりにくくなるが、粒径を10nm以下とすることにより、触媒微粒子(金微粒子)1−aの接合界面周縁部の比率が十分に大きくなる。   The catalyst fine particles 1-a preferably have a particle size of 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less. When the particle diameter is larger than 50 nm, the gold fine particles become stable, so that the catalytic action is difficult to occur. In addition, those having a particle size smaller than 1 nm are very unstable as substances. When the particle size is larger than 10 nm, the length of the peripheral edge of the bonding interface of the gold fine particles becomes short and it becomes difficult to take a polyhedral structure as shown in FIG. 14, but by making the particle size 10 nm or less, catalyst fine particles ( The ratio of the peripheral edge of the bonding interface of (gold fine particles) 1-a becomes sufficiently large.

この触媒微粒子1−aは、担体微粒子1−bに対して、0.1〜20質量%分固定されることが好ましく、0.5〜10質量%とするのがより好ましい。20質量%以上担持させると、触媒微粒子1−aである金微粒子同士が凝集し、触媒活性が減少するからである。0.1質量%以下では十分な触媒活性が得られないので好ましくない。   The catalyst fine particles 1-a are preferably fixed by 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the carrier fine particles 1-b. This is because, when 20% by mass or more is supported, the gold fine particles as the catalyst fine particles 1-a are aggregated to reduce the catalytic activity. Less than 0.1% by mass is not preferable because sufficient catalytic activity cannot be obtained.

なお、触媒微粒子1−aとしては、上述のように、少なくともCOをCO2に酸化する反応を促進する触媒機能を有する金微粒子が含まれている必要があるが、他の物質と組み合わせてもよい。具体的には、助触媒と金微粒子を組み合わせた助触媒粒子と金微粒子が混在するものや、各種金属元素を金微粒子と複合化させた複合微粒子からなる複合触媒であってもよい。金微粒子単独の場合や金微粒子に助触媒を混合させた場合には、金微粒子が多面体形状であるとともに上述の大きさの範囲内であればよい。また、金と他の金属元素とを複合した複合微粒子の場合には、複合微粒子に含まれる金の部分が多面体構造であり、金の大きさが上述の大きさの範囲内であればよい。助触媒または複合触媒において用いる金微粒子以外の金属微粒子(ナノ粒子)としては、Pt、Pd、Irなどといった貴金属およびその酸化物、または卑金属およびそれらの酸化物などが挙げられる。これらの貴金属およびその酸化物、卑金属およびその酸化物の微粒子は2種以上混合されて、担体微粒子1−bの表面に担持されてもよい。 As described above, the catalyst fine particles 1-a need to contain at least gold fine particles having a catalytic function for promoting the reaction of oxidizing CO to CO 2 , but may be combined with other substances. Good. Specifically, the catalyst may be a mixture of cocatalyst particles and gold fine particles obtained by combining a cocatalyst and gold fine particles, or a composite catalyst composed of composite fine particles obtained by combining various metal elements with gold fine particles. When the gold fine particles are used alone or when a promoter is mixed with the gold fine particles, the gold fine particles may be in a polyhedral shape and within the above-mentioned size range. Further, in the case of composite fine particles in which gold and other metal elements are combined, the gold portion included in the composite fine particles may have a polyhedral structure, and the size of the gold may be within the above-described size range. Examples of the metal fine particles (nanoparticles) other than the gold fine particles used in the promoter or composite catalyst include noble metals such as Pt, Pd and Ir and their oxides, or base metals and their oxides. Two or more kinds of these noble metals and oxides thereof, base metals and oxides thereof may be mixed and supported on the surface of the carrier fine particles 1-b.

担体微粒子1−bは、触媒微粒子1−aを担持させるとともに、基体10に担体微粒子1−bを介して触媒微粒子1−aを固定するための粒子である。担体微粒子1−bは、触媒微粒子1−aを担持させることができればどのようなものでもよいが、金属酸化物または主に物理的な吸着性を有する無機化合物を用いることが好ましく、特に金属酸化物が好ましい。   The carrier fine particles 1-b are particles for supporting the catalyst fine particles 1-a and fixing the catalyst fine particles 1-a to the substrate 10 via the carrier fine particles 1-b. The carrier fine particles 1-b may be anything as long as the catalyst fine particles 1-a can be supported. However, it is preferable to use a metal oxide or an inorganic compound mainly having physical adsorptivity, particularly a metal oxide. Things are preferred.

金属酸化物としては、例えば、γ-Al2O3、α-Al2O3、θ-Al2O3、η-Al2O3、アモルファスのAl2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、SiO2、MgO、ZnO2、Bi2O3、In2O3、MnO2、Mn2O3、Nb2O5、FeO、Fe2O3、Fe3O4、Sb2O3、CuO、Cu2O、NiO、Ni3O4、Ni2O3、CoO、Co3O4、Co2O3、WO3、CeO2、Pr6O11、Y2O3、In2O3、PbO、ThO2などの単一の無機酸化物が挙げられる。また、金属酸化物としては、例えば、SiO2−Al2O3、SiO2−B2O3、SiO2−P2O5、SiO2−TiO2、SiO2−ZrO2、Al2O3−TiO2、Al2O3−ZrO2、Al2O3−CaO、Al2O3−B2O3、Al2O3−P2O5、Al2O3−CeO2、Al2O3−Fe2O3、TiO2−CeO2、TiO2−ZrO2、TiO2−WO3、ZrO2−WO3、SnO2−WO3、CeO2−ZrO2、SiO2−TiO2−ZrO2、Al2O3−TiO2−ZrO2、SiO2−Al2O3−TiO2、SiO2−TiO2−CeO2、セリウム・ジルコニウム・ビスマス複合酸化物などの複合酸化物でもよい。尚、セリウム・ジルコニウム・ビスマス複合酸化物は一般式Ce1−X−YZrBi2−δで表わされる固溶体であり、X、Y、δの値がそれぞれ0.1≦X≦0.3、0.1≦Y≦0.3、0.05≦δ≦0.15の範囲である。 Examples of the metal oxide include γ-Al 2 O 3 , α-Al 2 O 3 , θ-Al 2 O 3 , η-Al 2 O 3 , amorphous Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , and SnO. 2 , SiO 2 , MgO, ZnO 2 , Bi 2 O 3 , In 2 O 3 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Nb 2 O 5 , FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Sb 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, NiO, Ni 3 O 4 , Ni 2 O 3 , CoO, Co 3 O 4 , Co 2 O 3 , WO 3 , CeO 2 , Pr 6 O 11 , Y 2 O 3 , In 2 O 3 And single inorganic oxides such as PbO and ThO 2 . Examples of the metal oxide include SiO 2 —Al 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 , SiO 2 —P 2 O 5 , SiO 2 —TiO 2 , SiO 2 —ZrO 2 , Al 2 O 3. -TiO 2, Al 2 O 3 -ZrO 2, Al 2 O 3 -CaO, Al 2 O 3 -B 2 O 3, Al 2 O 3 -P 2 O 5, Al 2 O 3 -CeO 2, Al 2 O 3 -Fe 2 O 3, TiO 2 -CeO 2, TiO 2 -ZrO 2, TiO 2 -WO 3, ZrO 2 -WO 3, SnO 2 -WO 3, CeO 2 -ZrO 2, SiO 2 -TiO 2 -ZrO 2 , Al 2 O 3 —TiO 2 —ZrO 2 , SiO 2 —Al 2 O 3 —TiO 2 , SiO 2 —TiO 2 —CeO 2 , complex oxides such as cerium / zirconium / bismuth complex oxides may be used. Note that the cerium-zirconium-bismuth composite oxide is a solid solution represented by the general formula Ce 1-X-Y Zr X Bi Y O 2-δ, X, Y, the value is 0.1 ≦ X ≦ each [delta] 0 .3, 0.1 ≦ Y ≦ 0.3, 0.05 ≦ δ ≦ 0.15.

また、物理的な吸着性を有する無機化合物としては、例えば、ケイ酸塩としては、ゼオライトA、ゼオライトP、ゼオライトX、ゼオライトYなどの合成ゼオライトや、クリノプチルライトやセピオラオライト、モルデナイトなどの天然ゼオライトなどや、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土などの層状ケイ酸塩化合物や、オラストナイト、ネプツナイトなどの環状ケイ酸塩化合物が挙げられる。また、リン酸3カルシウム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイトなどのリン酸塩化合物や、活性炭や、多孔質ガラスなども挙げられる。   Examples of inorganic compounds having physical adsorptivity include, for example, synthetic zeolites such as zeolite A, zeolite P, zeolite X, and zeolite Y, and natural zeolites such as clinoptyllite, sepioolaite, and mordenite. And laminar silicate compounds such as kaolinite, montmorillonite, acid clay, and diatomaceous earth, and cyclic silicate compounds such as orastite and neptite. In addition, phosphate compounds such as tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium pyrophosphate, calcium metaphosphate, and hydroxyapatite, activated carbon, and porous glass are also included.

これらの担体微粒子1−bは処理対象のガス等の種類に応じて選択して使用されるものである。担体微粒子1−bの平均粒子径は、0.1μm以上500μm以下であれば良い。また、これらの担体微粒子1−bは単体で用いても、2種類以上混合して用いてもよい。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径のことをいう。本明細書において、特に記載しない限りは、平均粒子径は体積平均粒子径とする。   These carrier fine particles 1-b are selected and used according to the type of gas to be treated. The average particle diameter of the carrier fine particles 1-b may be 0.1 μm or more and 500 μm or less. These carrier fine particles 1-b may be used alone or in combination of two or more. In addition, the average particle diameter here means a volume average particle diameter. In this specification, unless otherwise indicated, the average particle diameter is the volume average particle diameter.

触媒1の製造方法を説明する。触媒1は、触媒微粒子1−aが、多面体構造で担体微粒子1−bに固定できる方法であればよい。共沈法、析出沈殿法、ゾル−ゲル法、滴下中和沈殿法、還元剤添加法、pH制御中和沈殿法、カルボン酸金属塩添加法等の方法が挙げられ、これらの方法は担体の種類により適宜使い分けることができる。   A method for producing the catalyst 1 will be described. The catalyst 1 may be any method as long as the catalyst fine particles 1-a can be fixed to the carrier fine particles 1-b with a polyhedral structure. Examples of the coprecipitation method, precipitation method, sol-gel method, dropping neutralization precipitation method, reducing agent addition method, pH control neutralization precipitation method, carboxylic acid metal salt addition method, and the like. It can be properly used depending on the type.

次に、基体10は、触媒1を固定して、触媒体100を板状の部材として構成するための基材である。そして基体10は、上述のように、通気性を有する構造となっており、例えば、パンチング加工により多数の貫通孔が形成されているシート状のものや、繊維状、布状、メッシュ状で、織物、網物、不織布などから構成される繊維構造体(フィルター状)のものを用いることができる。その他、使用目的に合った種々の形状及びサイズ等のものを適宜利用できる。   Next, the base body 10 is a base material for fixing the catalyst 1 and configuring the catalyst body 100 as a plate-like member. And the base | substrate 10 becomes a structure which has air permeability as mentioned above, for example, the sheet-like thing in which many through-holes are formed by punching processing, fiber shape, cloth shape, mesh shape, A fiber structure (filter shape) composed of a woven fabric, a net, a non-woven fabric, or the like can be used. In addition, various shapes and sizes suitable for the purpose of use can be used as appropriate.

基体10は、燃焼排ガス処理ユニット200の処理対象ガスである燃焼による排ガスの温度が高温であるため、耐熱性に優れた無機材料が好ましい。また、無機材料のほうが耐プラズマ性がより高く、好ましい。ただし、基体10に用いられる無機材料としては、金属材料や、セラミックスや、ガラスなどが好ましく、触媒微粒子1−aを直接固定する場合は、触媒微粒子固定部分の材料は金属酸化物が好ましい。また、本実施形態では、触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bは、シランモノマー2によって基体10に固定されるが、シランモノマー2が脱水縮合反応により基体10に共有結合するためには、基体10は表面に酸化物の薄膜が形成されていることが好ましい。   The substrate 10 is preferably made of an inorganic material having excellent heat resistance because the temperature of the exhaust gas generated by combustion, which is the treatment target gas of the combustion exhaust gas treatment unit 200, is high. An inorganic material is preferable because it has higher plasma resistance. However, the inorganic material used for the substrate 10 is preferably a metal material, ceramics, glass or the like. When the catalyst fine particles 1-a are directly fixed, the material of the catalyst fine particle fixing portion is preferably a metal oxide. Further, in this embodiment, the carrier fine particles 1-b on which the catalyst fine particles 1-a are supported are fixed to the substrate 10 by the silane monomer 2, but the silane monomer 2 is covalently bonded to the substrate 10 by a dehydration condensation reaction. In this case, the base 10 preferably has an oxide thin film formed on the surface thereof.

本発明の基体10に用いられる金属材料としては、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、TZM(Titanium Zirconium Molybdenum)、W−Re(tungsten-rhenium)などの高融点金属や、銀、ルテニウムなどの貴金属及びそれらの合金または酸化物、チタン、ニッケル、ジルコニウム、クロム、インコネル、ハステロイなどの特殊金属、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、亜鉛、マグネシウム、鉄などの汎用金属およびこれら汎用金属を含む合金またはこれら汎用金属の酸化物を用いることができる。また、各種めっき及び真空蒸着や、CVD法や、スパッタ法などにより、上述した金属、合金または酸化物の被膜が形成された部材を金属材料として用いてもよい。   Examples of the metal material used for the substrate 10 of the present invention include refractory metals such as tungsten, molybdenum, tantalum, niobium, TZM (Titanium Zirconium Molybdenum), W-Re (tungsten-rhenium), noble metals such as silver and ruthenium, and the like. Alloys or oxides thereof, special metals such as titanium, nickel, zirconium, chromium, inconel and hastelloy, general metals such as aluminum, copper, stainless steel, zinc, magnesium and iron and alloys containing these general metals or these general metals These oxides can be used. In addition, a member on which the above-described metal, alloy, or oxide film is formed by various plating and vacuum deposition, a CVD method, a sputtering method, or the like may be used as a metal material.

なお、上述した金属表面及びその合金表面には、通常、自然酸化薄膜が形成されており、シランモノマー2を結合させるために、この自然酸化薄膜を利用することができる。この場合には、予め、酸化薄膜の表面に付着している油分や汚れを通常の公知の方法により除去することが、安定に、かつ、均一に担体微粒子1−bを固定するためには好ましい。シランモノマー2の結合のために自然酸化膜を利用する代わりに、金属表面又は合金表面に、公知の方法により化学的に酸化薄膜を形成したり、陽極酸化などの電気化学的な公知の方法により酸化薄膜を形成してもよい。   Note that a natural oxide thin film is usually formed on the metal surface and the alloy surface described above, and this natural oxide thin film can be used for bonding the silane monomer 2. In this case, it is preferable to remove the oil and dirt adhering to the surface of the oxide thin film in advance by an ordinary known method in order to fix the carrier fine particles 1-b stably and uniformly. . Instead of using a natural oxide film for bonding of the silane monomer 2, a thin oxide film is chemically formed on a metal surface or alloy surface by a known method, or by an electrochemical known method such as anodization. An oxide thin film may be formed.

さらに、本発明の基体10に用いられるセラミックスとしては、土器、陶器、せっき、磁気などの陶磁器、ガラス、セメント、石膏、ほうろう及びファインセラミックスなどのセラミックスを用いることができる。構成するセラミックスの組成は、元素系、酸化物系、水酸化物系、炭化物系、炭酸塩系、窒化物系、ハロゲン化物系、及びリン酸塩系などのセラミックスを用いることができ、また、それらの複合物でもよい。   Furthermore, as ceramics used for the substrate 10 of the present invention, ceramics such as earthenware, earthenware, plaster and magnetism, ceramics such as glass, cement, gypsum, enamel and fine ceramics can be used. As the composition of the ceramics to be constructed, elemental, oxide, hydroxide, carbide, carbonate, nitride, halide, and phosphate ceramics can be used. These composites may be used.

また、本発明の基体10に用いられるセラミックスとしては、さらに、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、アルミナ、フォルステライト、ジルコニア、ジルコン、ムライト、ステアタイト、コーディエライト、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ニューカーボン、ニューガラスなどや、高強度セラミックス、機能性セラミックス、超伝導セラミックス、非線形光学セラミックス、抗菌性セラミックス、生分解性セラミックス、及びバイオセラミックスなどのセラミックスを用いることが可能である。   Further, as the ceramic used for the substrate 10 of the present invention, barium titanate, lead zirconate titanate, ferrite, alumina, forsterite, zirconia, zircon, mullite, steatite, cordierite, aluminum nitride, nitride Ceramics such as silicon, silicon carbide, new carbon, and new glass, high strength ceramics, functional ceramics, superconducting ceramics, nonlinear optical ceramics, antibacterial ceramics, biodegradable ceramics, and bioceramics can be used. is there.

また、本発明の基体10に用いられるガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、カリガラス、クリスタルガラス、石英ガラス、カルコゲンガラス、有機ガラス、ウランガラス、アクリルガラス、水ガラス、偏光ガラス、強化ガラス、合わせガラス、耐熱ガラス・硼珪酸ガラス、防弾ガラス、ガラス繊維、ダイクロ、ゴールドストーン(茶金石・砂金石・紫金石)、ガラスセラミックス、低融点ガラス、金属ガラス、及びサフィレットなどのガラスを用いることが可能である。   As the glass used for the substrate 10 of the present invention, soda lime glass, potash glass, crystal glass, quartz glass, chalcogen glass, organic glass, uranium glass, acrylic glass, water glass, polarizing glass, tempered glass, laminated glass, Glasses such as heat-resistant glass, borosilicate glass, bulletproof glass, glass fiber, dichroic, gold stone (brown stone, sand gold stone, purple gold stone), glass ceramics, low melting glass, metallic glass, and saphiret can be used. .

また、本発明の基体10にはその他に、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及びポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカ質混合材を添加した混合セメントである高炉セメント、シリカセメント、及びフライアッシュセメントなどのセメントを使用することが可能である。   In addition, the substrate 10 of the present invention includes, in addition to ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-high-strength Portland cement, medium heat Portland cement, low heat Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, Portland cement, blast furnace slag, fly Cement such as ash, blast furnace cement, silica cement, and fly ash cement, which is a mixed cement to which a siliceous mixed material is added, can be used.

また、本発明の基体10にはその他に、チタニアや、ジルコニア、アルミナ、セリア(酸化セリウム)、ゼオライト、アパタイト、シリカ、活性炭、珪藻土などを使用することができる。さらに、本実施形態の無機酸化物には、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、錫などからなる金属酸化物を用いることも可能である。   In addition, titania, zirconia, alumina, ceria (cerium oxide), zeolite, apatite, silica, activated carbon, diatomaceous earth, or the like can be used for the substrate 10 of the present invention. Furthermore, a metal oxide made of chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, tin, or the like can be used as the inorganic oxide of the present embodiment.

次に、触媒1の基体10に対する固定方法について説明する。本実施形態における触媒1は、触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bの表面に結合したシランモノマー2が、脱水縮合反応して形成される化学結合3(共有結合)によって基体10と結合することにより基体10に保持されている。   Next, a method for fixing the catalyst 1 to the substrate 10 will be described. In the present embodiment, the catalyst 1 has a substrate 10 formed by a chemical bond 3 (covalent bond) formed by a dehydration condensation reaction between the silane monomer 2 bonded to the surface of the carrier fine particle 1-b on which the catalyst fine particle 1-a is supported. Is held by the substrate 10.

シランモノマー2によって触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bを基体10に結合するメカニズムを説明する。担体微粒子1−bに結合したシランモノマー2は、不飽和結合部または反応性官能基を担体微粒子1−bに対して外側に向けて配向して結合する。これは、シランモノマー2の片末端であるシラノール基が親水性であるため、同じく親水性である担体微粒子1−bの表面に引きつけられやすく、一方、逆末端の不飽和結合部または反応性官能基は疎水性であるため、担体微粒子1−bの表面から離れようとするからである。このため、シランモノマー2のシラノール基は、担体微粒子1−bの表面に脱水縮合反応により共有結合し、シランモノマー2は不飽和結合部または反応性官能基を外側に向けて配向しやすい。したがって、多くのシランモノマー2については、不飽和結合部または反応性官能基を外側に向けて担体微粒子1−bと共有結合する。そして、担体微粒子1−bの表面に結合したシランモノマー2の外側に向いている不飽和結合部または反応性官能基は、この不飽和結合部または反応性官能基同士が結合して、担体微粒子1−b同士が結合すると共に、基体10の表面とも結合することにより、担体微粒子1−bが基体10に固定される。   A mechanism for binding the carrier fine particles 1-b on which the catalyst fine particles 1-a are supported by the silane monomer 2 to the substrate 10 will be described. The silane monomer 2 bonded to the carrier fine particle 1-b is oriented and bonded to the carrier fine particle 1-b with the unsaturated bond portion or the reactive functional group facing outward. This is because the silanol group at one end of the silane monomer 2 is hydrophilic, so that it is easily attracted to the surface of the carrier fine particle 1-b, which is also hydrophilic, while the unsaturated bond or reactive functional group at the reverse end. This is because the group is hydrophobic and tends to leave the surface of the carrier fine particle 1-b. For this reason, the silanol group of the silane monomer 2 is covalently bonded to the surface of the carrier fine particle 1-b by a dehydration condensation reaction, and the silane monomer 2 is easily oriented with the unsaturated bond portion or the reactive functional group facing outward. Therefore, many silane monomers 2 are covalently bonded to the carrier fine particles 1-b with the unsaturated bond portion or the reactive functional group facing outward. And the unsaturated bond part or the reactive functional group that faces the outside of the silane monomer 2 bonded to the surface of the carrier fine particle 1-b is bonded to the unsaturated bond part or the reactive functional group. The carrier fine particles 1-b are fixed to the substrate 10 by bonding 1-b together with the surface of the substrate 10.

換言すると、本実施形態で用いられる触媒体100では、不飽和結合部または反応性官能基を有する反応性に優れたシランモノマー2を用いることで、シランモノマー間の化学結合3により基体10上の複数の担体微粒子1−b同士を不飽和結合部または反応性官能基同士の結合によって結合するとともに、基体10と対向する担体微粒子1−b表面のシランモノマー2と基体10表面との間で不飽和結合部または反応性官能基による化学結合3を形成することで、担体微粒子1−bを基体10上に固定している。   In other words, in the catalyst body 100 used in the present embodiment, by using the silane monomer 2 having an unsaturated bond portion or a reactive functional group and excellent in reactivity, the chemical bond 3 between the silane monomers is used on the substrate 10. A plurality of carrier fine particles 1-b are bonded to each other by an unsaturated bond portion or a reactive functional group, and between the silane monomer 2 on the surface of the carrier fine particle 1-b facing the substrate 10 and the surface of the substrate 10 The carrier fine particles 1-b are fixed on the substrate 10 by forming a chemical bond 3 by a saturated bond portion or a reactive functional group.

脱水縮合により担体微粒子1−bに共有結合するシランモノマー2が有する不飽和結合部または反応性官能基としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロ基、アクリロキシ基及びイソシアネート基などが挙げられる。   Examples of the unsaturated bond portion or reactive functional group of the silane monomer 2 covalently bonded to the carrier fine particle 1-b by dehydration condensation include a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, a methacrylo group, an acryloxy group, and an isocyanate group. .

上記の不飽和結合部または反応性官能基を有するシランモノマー2の例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、2−(3、4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。   Examples of the silane monomer 2 having an unsaturated bond part or a reactive functional group include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ. -Aminopropyltrimethoxysilane, hydrochloride of N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl Trimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxy Examples include propylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.

次に、触媒1を基体10に固定して触媒体100を製造する製造方法について説明する。   Next, a manufacturing method for manufacturing the catalyst body 100 by fixing the catalyst 1 to the substrate 10 will be described.

まず、不飽和結合部または反応性官能基を有するシランモノマー2を触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bに共有結合させる。担体微粒子1−bへのシランモノマー2の結合は通常の方法により形成させることができる。例えば、触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bが、水、メタノール、エタノール、MEK(methyl ethyl ketone)、アセトン、キシレン、トルエンなどの分散媒に分散した分散液にシランモノマー2を加え、その後、還流下で加熱させながら、担体微粒子1−bの表面にシランモノマー2を脱水縮合反応により共有結合させる方法がある。   First, the silane monomer 2 having an unsaturated bond portion or a reactive functional group is covalently bonded to the carrier fine particle 1-b on which the catalyst fine particle 1-a is supported. Bonding of the silane monomer 2 to the carrier fine particles 1-b can be formed by a usual method. For example, the carrier fine particle 1-b on which the catalyst fine particle 1-a is supported is dispersed in a dispersion liquid in which a carrier fine particle 1-b is dispersed in a dispersion medium such as water, methanol, ethanol, MEK (methyl ethyl ketone), acetone, xylene, and toluene. In addition, there is a method in which the silane monomer 2 is covalently bonded to the surface of the carrier fine particles 1-b by a dehydration condensation reaction while being heated under reflux.

また、別の方法として、触媒微粒子1−aが担持された担体微粒子1−bを粉砕により微粒子化し、微粒子化したものを上記いずれかの分散媒に分散して得られた分散液にシランモノマー2を加える、或いは、シランモノマー2を上記担体微粒子1−bに加えてから粉砕により微粒子化して分散媒に分散させる。そして、分散液を固液分離して100℃から180℃で加熱してシランモノマー2を担体微粒子1−bの表面に脱水縮合反応により共有結合させる方法でもよい。   As another method, the carrier fine particles 1-b carrying the catalyst fine particles 1-a are pulverized into fine particles, and the pulverized fine particles are dispersed in one of the above dispersion media. 2 is added, or the silane monomer 2 is added to the carrier fine particles 1-b and then pulverized into fine particles and dispersed in a dispersion medium. Then, the dispersion may be solid-liquid separated and heated at 100 ° C. to 180 ° C. to covalently bond the silane monomer 2 to the surface of the carrier fine particles 1-b by a dehydration condensation reaction.

ここで、触媒1におけるシランモノマー2の量は、担体微粒子1−bの平均粒子径にもよるが、担体微粒子1−bの質量に対して0.01質量%以上から40.0質量%以下であれば、担体微粒子1−b同士の結合および担体微粒子1−bと基体10との結合の結合強度は、実用上問題ない。なお、結合に関与しない余剰のシランモノマー2があっても良い。   Here, the amount of the silane monomer 2 in the catalyst 1 depends on the average particle diameter of the carrier fine particles 1-b, but is 0.01% by mass to 40.0% by mass with respect to the mass of the carrier fine particles 1-b. If so, the bond strength between the carrier fine particles 1-b and the bond between the carrier fine particles 1-b and the substrate 10 are not problematic in practice. In addition, there may be an excess silane monomer 2 that does not participate in bonding.

次に、シランモノマー2が表面に化学結合している担体微粒子1−bをメタノールやエタノール、MEK(methyl ethyl ketone)、アセトン、キシレン、トルエンなどの分散媒に混合し、分散させる。ここで、分散を促進させる為に、必要に応じて界面活性剤や、塩酸、硫酸などの鉱酸や、酢酸、クエン酸などのカルボン酸などを加えるようにしてもよい。続いて、ビーズミルやボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、ホモジナイザーなどの装置を用いて担体微粒子1−bを分散媒中で解砕・分散させ、担体微粒子1−bを含むスラリーを作製する。   Next, the carrier fine particles 1-b in which the silane monomer 2 is chemically bonded to the surface are mixed and dispersed in a dispersion medium such as methanol, ethanol, MEK (methyl ethyl ketone), acetone, xylene, or toluene. Here, in order to promote the dispersion, a surfactant, a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, a carboxylic acid such as acetic acid or citric acid, or the like may be added as necessary. Subsequently, the carrier fine particles 1-b are pulverized and dispersed in a dispersion medium using an apparatus such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, a roll mill, a vibration mill, or a homogenizer to produce a slurry containing the carrier fine particles 1-b.

続いて、以上のようにして得られた担体微粒子1−bが分散したスラリーを、基体10の表面に塗布する。スラリーの基体10への塗布方法としては、一般に行われているスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、キャストコート法、バーコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法を用いればよく、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。   Subsequently, the slurry in which the carrier fine particles 1-b obtained as described above are dispersed is applied to the surface of the substrate 10. As a method for applying the slurry to the substrate 10, generally used spin coating method, dip coating method, spray coating method, cast coating method, bar coating method, micro gravure coating method, gravure coating method may be used. There is no particular limitation as long as it can be applied to suit.

そして、必要に応じて、加熱乾燥などで分散媒を除去することにより、基体10と、担体微粒子1−bとが化学結合する。具体的には、分散媒を除去することで、担体微粒子1−bの表面のシランモノマー2間で化学結合3を形成させることにより担体微粒子1−b同士を結合させるとともに、シランモノマー2と基体10との間に化学結合3を形成させることにより、担体微粒子1−bを基体10上に固定させる。   Then, if necessary, the substrate 10 and the carrier fine particles 1-b are chemically bonded by removing the dispersion medium by heat drying or the like. Specifically, by removing the dispersion medium, chemical bonds 3 are formed between the silane monomers 2 on the surfaces of the carrier fine particles 1-b to bond the carrier fine particles 1-b to each other, and the silane monomer 2 and the substrate. By forming the chemical bond 3 with the carrier 10, the carrier fine particles 1-b are fixed on the substrate 10.

本実施形態においては、基体10とシランモノマー2とを化学結合3させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いることが好ましい。利用可能なグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合、放射線によるグラフト重合(放射線グラフト重合)などが挙げられ、基体10や担体微粒子1−bの形状や形態に応じて適宜選択して用いられる。   In the present embodiment, it is preferable to use a bonding method by graft polymerization as a method for chemically bonding 3 the substrate 10 and the silane monomer 2. Examples of the graft polymerization that can be used include graft polymerization using a peroxide catalyst, graft polymerization using heat and light energy, and graft polymerization by radiation (radiation graft polymerization). It is appropriately selected depending on the form.

なお、シランモノマー2のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるために、予め、基体10の表面に対して、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸の水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理、などの親水化処理をしてもよい。   In order to perform graft polymerization of the silane monomer 2 efficiently and uniformly, the surface of the substrate 10 is previously subjected to corona discharge treatment, plasma discharge treatment, flame treatment, chromic acid or perchloric acid. Hydrophilic treatment such as chemical treatment with an aqueous solution of an oxidizing acid such as an alkaline aqueous solution containing sodium hydroxide or the like may be performed.

以上が触媒体の構造および製造方法である。以上に説明した触媒体100によれば、基体10に結合した担体微粒子1−bは、シランモノマー2により強固に基体10上で保持されるので、触媒1が基体10から剥がれることを確実に防ぐことができる。   The above is the structure and manufacturing method of the catalyst body. According to the catalyst body 100 described above, the carrier fine particles 1-b bonded to the substrate 10 are firmly held on the substrate 10 by the silane monomer 2, so that the catalyst 1 is reliably prevented from peeling off from the substrate 10. be able to.

つぎに、燃焼排ガス処理ユニット200に用いられる電源14は、高電圧を印加可能な電源である。電源14としては、AC高電圧、パルス高電圧、DC高電圧、DCバイアスにACあるいはパルスを重畳させたもの、マイクロウェーブなどの高電圧電源を用いることができる。この電源14により、印加電極11と接地電極12と誘電体13によって形成される放電空間にプラズマが発生するように、印加電極11と接地電極12に所定の電位を印加すればよい。電源14による印加電圧は、処理対象とする排ガス中の処理物質等の濃度などにより変動するが、通常1〜20kV、好ましくは2〜10kVである。また、その周波数は数十Hz〜数kHz、マイクロウェーブの場合、数GHzである。   Next, the power supply 14 used for the combustion exhaust gas treatment unit 200 is a power supply capable of applying a high voltage. As the power source 14, a high voltage power source such as an AC high voltage, a pulse high voltage, a DC high voltage, a DC bias superimposed with AC or a pulse, or a microwave can be used. A predetermined potential may be applied to the application electrode 11 and the ground electrode 12 by the power supply 14 so that plasma is generated in a discharge space formed by the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13. The voltage applied by the power source 14 varies depending on the concentration of the processing substance or the like in the exhaust gas to be treated, but is usually 1 to 20 kV, preferably 2 to 10 kV. The frequency is several tens of Hz to several kHz, and in the case of microwaves, several GHz.

以上が、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット200の構成である。   The above is the configuration of the flue gas treatment unit 200 of the present embodiment.

次に、以上に説明した本実施形態における燃焼排ガス処理ユニット200による燃焼排ガス処理について説明する。本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット200で処理される物質は燃焼排ガス中に含まれるCOと炭化水素である。炭化水素としては特に限定されず、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、プロピレン、エチレン、ベンゼン等が挙げられる。   Next, the flue gas treatment by the flue gas treatment unit 200 in the present embodiment described above will be described. Substances to be processed by the combustion exhaust gas processing unit 200 of the present embodiment are CO and hydrocarbons contained in the combustion exhaust gas. The hydrocarbon is not particularly limited, and examples thereof include methane, ethane, propane, butane, propylene, ethylene, and benzene.

まず、燃焼排ガスを処理する場合には、まず、排ガスを供給する流路内に配置される燃焼排ガス処理ユニット200において、電源14によって、印加電極11に電圧を印加した状態で、図1において印加電極11側から接地電極12側の方向(矢印A方向)に排ガスを供給する。供給された排ガスは、プラズマと金触媒により、COや未燃燃料を酸化してCO2に分解される。 First, when treating combustion exhaust gas, first, in the combustion exhaust gas treatment unit 200 disposed in the flow path for supplying exhaust gas, the voltage applied to the application electrode 11 by the power source 14 is applied in FIG. Exhaust gas is supplied from the electrode 11 side to the ground electrode 12 side (arrow A direction). The supplied exhaust gas is decomposed into CO 2 by oxidizing CO and unburned fuel with plasma and a gold catalyst.

そして、排ガスを処理している過程で、触媒微粒子1−aである金微粒子は、ガスとの接触により表面が被毒して触媒活性が失われる場合がある。しかし、本実施形態では、COからCO2への酸化反応を促進するためのプラズマが、金触媒表面をクリーニングするため、触媒活性が保たれる。従って、触媒微粒子1−aは長期間触媒活性が保たれ、CO2を安定して供給することができる。 In the course of treating the exhaust gas, the gold fine particles as the catalyst fine particles 1-a may be poisoned on the surface due to contact with the gas and lose the catalytic activity. However, in this embodiment, the plasma for promoting the oxidation reaction from CO to CO 2 cleans the gold catalyst surface, so that the catalytic activity is maintained. Therefore, the catalyst fine particles 1-a can maintain the catalytic activity for a long time and can stably supply CO 2 .

なお、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット200は、排ガスを処理して、CO2に分解し、CO2を供給することができるが、本実施形態の排ガス処理ユニット200において処理可能な排ガスとしては、たとえば、重油や灯油のほか液化石油ガス(LPG)や都市ガスなどを燃料とし、バーナーの燃焼により発生するCOや未燃燃料ガスである。このような排ガスを、触媒体100に対して流すとともにプラズマを作用させることにより、効率的に燃焼排ガス中のCOをCO2に酸化したり未燃燃料をCO2に酸化分解することができる。 Incidentally, the combustion exhaust gas treatment unit 200 of the present embodiment processes the exhaust gas is decomposed into CO 2, it is possible to supply the CO 2, as can be processed exhaust in the exhaust gas treatment unit 200 of this embodiment For example, in addition to heavy oil and kerosene, liquefied petroleum gas (LPG), city gas, and the like are used as fuel, and CO and unburned fuel gas generated by combustion of a burner. By flowing such exhaust gas to the catalyst body 100 and causing plasma to act, CO in the combustion exhaust gas can be efficiently oxidized to CO 2 and unburned fuel can be oxidized and decomposed to CO 2 .

なお、本実施形態においては、燃焼排ガス処理ユニット200が、触媒1を独立した触媒体100として備えるとして説明したがこれに限られない。触媒1が、印加電極11、接地電極12あるいは誘電体13の表面に触媒微粒子1−aが固定化された構成でもよい。また、これらの構成を組み合わせてもよい。この場合、触媒微粒子1−aを直接電極(11、12)や誘電体13に固定する場合、電極や誘電体の材料としては無機酸化物が好ましい。   In the present embodiment, the flue gas treatment unit 200 has been described as including the catalyst 1 as an independent catalyst body 100, but is not limited thereto. The catalyst 1 may have a configuration in which the catalyst fine particles 1-a are fixed on the surface of the application electrode 11, the ground electrode 12, or the dielectric 13. Moreover, you may combine these structures. In this case, when the catalyst fine particles 1-a are directly fixed to the electrode (11, 12) or the dielectric 13, an inorganic oxide is preferable as the material of the electrode or the dielectric.

また、本実施形態では、誘電体13を接地電極12に密着させた構成としたが、これに限られない。プラズマを発生させることができればよく、誘電体13が、少なくとも印加電極11と接地電極12のいずれかに密着していればよい。また、印加電極11と接地電極12のそれぞれに誘電体13が密着して、誘電体13の間に触媒体100を備える構成にしてもよい。   In the present embodiment, the dielectric 13 is in close contact with the ground electrode 12, but the present invention is not limited to this. It is only necessary that plasma can be generated, and it is sufficient that the dielectric 13 is in close contact with at least one of the application electrode 11 and the ground electrode 12. Further, the dielectric 13 may be in close contact with the application electrode 11 and the ground electrode 12, and the catalyst body 100 may be provided between the dielectrics 13.

また、図1においては、印加電極11と、触媒体100と、誘電体13とを密着させて配置したが、これに限られない。誘電体13を印加電極11か接地電極12のいずれかに密着させて配置されていれば、それ以外の部分は、隙間をあけて配置してもよい。図1の例では、印加電極11と触媒体100の間や、触媒体100と誘電体13との間に隙間を開けてもよい。   In FIG. 1, the application electrode 11, the catalyst body 100, and the dielectric body 13 are disposed in close contact with each other, but the present invention is not limited thereto. As long as the dielectric 13 is disposed in close contact with either the application electrode 11 or the ground electrode 12, the other portions may be disposed with a gap. In the example of FIG. 1, a gap may be opened between the application electrode 11 and the catalyst body 100 or between the catalyst body 100 and the dielectric body 13.

また、本実施形態では、触媒体100は、印加電極11と誘電体13との間に配置されているとして説明したが、これに限られない。ガスの流路においてプラズマが存在する位置に触媒体100が存在すれば、COからCO 2への酸化反応をより促進できるため、例えば、印加電極11、誘電体13、接地電極12で構成されるプラズマ発生部の、ガスの流れ方向における下流側に配置されてもよい。 In the present embodiment, the catalyst body 100 has been described as being disposed between the application electrode 11 and the dielectric 13, but is not limited thereto. If the catalyst body 100 is present at a position where plasma is present in the gas flow path, the oxidation reaction from CO to CO 2 can be further promoted. For example, the application electrode 11, the dielectric 13, and the ground electrode 12 are configured. You may arrange | position in the downstream of the plasma generation part in the gas flow direction.

また、本実施形態では、印加電極11をガスの流れ方向における上流側に配置するとして説明したが、これに限られず、接地電極12側からガスを流してもよい。   Further, in the present embodiment, the application electrode 11 is described as being arranged on the upstream side in the gas flow direction. However, the present invention is not limited to this, and the gas may flow from the ground electrode 12 side.

以上説明した本実施形態によれば、金触媒微粒子が担持された触媒体100によれば、基体10に結合した担体微粒子1−bはシランモノマー2により強固に基体10上で保持されるので、剥がれなどを抑制することができる。   According to the present embodiment described above, according to the catalyst body 100 carrying the gold catalyst fine particles, the carrier fine particles 1-b bonded to the base 10 are firmly held on the base 10 by the silane monomer 2. Peeling can be suppressed.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態を説明する。図3は、本実施形態における触媒体100の断面の一部を模式的に表した図である。なお、以下の説明において第1の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a view schematically showing a part of a cross section of the catalyst body 100 in the present embodiment. In the following description, components that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態の触媒体100は、触媒微粒子1−aである金微粒子が基体10の表面にファンデルワールス力や物理的吸着などにより固定されている。本実施形態の金微粒子は、無機微粒子ではなく基体10の表面に固定されるが、第1実施形態と同様に、多面体の形状であることが好ましい。また、触媒微粒子1−aの粒径も同様であり、50nm以下のものであることが好ましく、1nm以上10nm以下のものがさらに好ましい。多面体形状である点および粒径が所定範囲であるのが好ましい理由は、第1実施形態で説明したとおりであり、COからCO2への酸化反応の触媒作用がより高まるためである。 In the catalyst body 100 of this embodiment, gold fine particles that are catalyst fine particles 1-a are fixed to the surface of the substrate 10 by van der Waals force or physical adsorption. The gold fine particles of the present embodiment are not fixed to the inorganic fine particles but are fixed to the surface of the base 10, and preferably have a polyhedral shape as in the first embodiment. The particle size of the catalyst fine particles 1-a is also the same, and is preferably 50 nm or less, more preferably 1 nm or more and 10 nm or less. The reason why the polyhedral shape and the particle size are preferably in the predetermined range is as described in the first embodiment because the catalytic action of the oxidation reaction from CO to CO 2 is further enhanced.

触媒微粒子1−aの基体10への担持量は、基体10に対して0.5〜20質量%とするのが好ましく、さらに0.5〜10質量%とするのがより好ましい。この理由としては、20質量%以上担持させると触媒微粒子1−a同士が凝集し、触媒活性が減少するからである。   The amount of catalyst fine particles 1-a supported on the substrate 10 is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the substrate 10. The reason for this is that when 20% by mass or more is supported, the catalyst fine particles 1-a aggregate and the catalytic activity decreases.

触媒微粒子1−aを基体10に担持する方法としては特に限定されるものではないが、具体的な例として、共沈法、析出沈殿法、ゾル−ゲル法、滴下中和沈殿法、還元剤添加法、pH制御中和沈殿法、カルボン酸金属塩添加法等の方法が挙げられ、これらの方法は担体の種類により適宜使い分けることができる。   The method for supporting the catalyst fine particles 1-a on the substrate 10 is not particularly limited, but specific examples include coprecipitation method, precipitation precipitation method, sol-gel method, dropping neutralization precipitation method, reducing agent. Examples of the method include an addition method, a pH-controlled neutralization precipitation method, and a carboxylic acid metal salt addition method, and these methods can be appropriately used depending on the type of the carrier.

以下に析出沈殿法を例として、本発明の触媒体の調整法について具体的に説明する。析出沈殿法の具体的な方法としては、まず、金化合物を溶解させた水溶液を20〜90℃、好ましくは50〜70℃に加温、攪拌しながら、pH3〜10、好ましくはpH5〜8になるようにアルカリ溶液にて調整し、その後、基体10に添加したのち、100〜200℃にて加熱乾燥する。   Hereinafter, the method for preparing the catalyst body of the present invention will be described in detail by taking the precipitation method as an example. As a specific method of the precipitation method, first, the aqueous solution in which the gold compound is dissolved is heated to 20 to 90 ° C., preferably 50 to 70 ° C., and stirred to pH 3 to 10, preferably pH 5 to 8. It adjusts with an alkaline solution so that it may become, Then, after adding to the base | substrate 10, it heat-drys at 100-200 degreeC.

用いられる金化合物水溶液としては、例えば、HAuCl4・4H2Oや、NH4AuCl4や、KAuCl4・nH2Oや、KAu(CN)4や、Na2AuCl4や、KAuBr4・2H2Oや、NaAuBr4などが挙げられ、金化合物の濃度は1×10−2〜1×10−5mol/Lとするのが好ましい。 Examples of the gold compound aqueous solution used include HAuCl 4 · 4H 2 O, NH 4 AuCl 4 , KauCl 4 · nH 2 O, Kau (CN) 4 , Na 2 AuCl 4 , KauBr 4 · 2H 2 O, NaAuBr 4 and the like can be mentioned, and the concentration of the gold compound is preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 −5 mol / L.

以上の本実施形態によれば、金触媒微粒子1−aを直接、基体10に固定するため、基体そのものが担体となるので、担持微粒子を必要とせず、金触媒微粒子の凝集を抑制できるという効果が得られる。   According to the present embodiment described above, since the gold catalyst fine particles 1-a are directly fixed to the substrate 10, the substrate itself becomes a carrier, so that the supported fine particles are not required, and the aggregation of the gold catalyst fine particles can be suppressed. Is obtained.

なお、本実施形態においても、触媒微粒子1−aは、助触媒との混合粒子でもよいし、複合粒子でもよい。   In the present embodiment, the catalyst fine particles 1-a may be mixed particles with a promoter or composite particles.

また、触媒体100は、基体10表面に、触媒微粒子1−aの他に、マンガンやコバルトなどの酸化物微粒子をさらに担持させたものでもよい。これはこれらの酸化物微粒子が、触媒微粒子1−aに有害物質が付着するのを抑制するので、長期に渡り、安定して触媒の活性が持続できるからである。   Further, the catalyst body 100 may be obtained by further supporting oxide fine particles such as manganese and cobalt on the surface of the base 10 in addition to the catalyst fine particles 1-a. This is because these oxide fine particles suppress the adhesion of harmful substances to the catalyst fine particles 1-a, so that the activity of the catalyst can be stably maintained over a long period of time.

(第3実施形態)
次に第3実施形態を説明する。図4は、本実施形態の触媒体100の断面の一部を模式的に表した図である。第3実施形態の触媒体100は、触媒微粒子1−aが固定された無機粒子1−cが、通気方向に通気性を有する容器に多数充填されたものである。従って、図4に示す通気方向に処理対象の排ガスを流すと、無機粒子1−c間の隙間を流れて無機粒子1−c上の触媒微粒子1−aに接触して、COからCO2への酸化反応が促進される。なお、本実施形態の触媒微粒子1−aが担持された無機粒子1−cを収容する容器は、ガスが内部に入る面と内部から出ていく面が、無機粒子1−cの粒径よりも小さい開口部が形成されるなど、通気性を確保しつつ無機粒子1−cが外部に漏れ出ない構造であればよい。また、この容器の材料は特に限定されないが、上述した実施形態における基材10の材料を用いてよい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram schematically showing a part of a cross section of the catalyst body 100 of the present embodiment. In the catalyst body 100 of the third embodiment, a large number of inorganic particles 1-c, to which catalyst fine particles 1-a are fixed, are filled in a container having air permeability in the ventilation direction. Therefore, the flow exhaust gas to be treated in the ventilation direction shown in FIG. 4, flows the gaps between the inorganic particles 1-c in contact with the catalyst fine particles 1-a on the inorganic particles 1-c, CO to CO 2 The oxidation reaction of is promoted. In addition, the container which accommodates the inorganic particle 1-c carrying the catalyst fine particle 1-a of the present embodiment has a surface where the gas enters and a surface where the gas exits from the particle size of the inorganic particle 1-c. In other words, the inorganic particles 1-c may have a structure that prevents the inorganic particles 1-c from leaking outside while ensuring air permeability. Further, the material of the container is not particularly limited, but the material of the base material 10 in the above-described embodiment may be used.

本実施形態の無機粒子1−cに用いられるものとしては、担体微粒子1−bと同様の物質を用いてもよく、分解する有害有機化合物等の種類に応じて選択して使用されるものである。無機粒子1−cの平均粒子径は、100μm以上5000μm以下、好ましくは100〜1000μmが良い。また、これらの無機粒子は単体で用いても、2種類以上混合して用いてもよい。   As the material used for the inorganic particles 1-c of the present embodiment, the same material as the carrier fine particles 1-b may be used, which is selected and used according to the type of harmful organic compound to be decomposed. is there. The average particle diameter of the inorganic particles 1-c is 100 μm or more and 5000 μm or less, preferably 100 to 1000 μm. These inorganic particles may be used alone or in combination of two or more.

触媒微粒子1−aは、無機粒子1−cの表面に固定されている。この無機粒子1−cと触媒微粒子1−aとの複合粒子(他の機能性微粒子を併用する場合には母粒子である無機粒子1−cと触媒微粒子1−aと他の機能性微粒子との複合粒子)の製造方法は、無機粒子1−cと触媒微粒子1−aとを複合化できれば特に限定されないが、例えば、乳鉢などで無機粒子1−cと子粒子(触媒微粒子1−a)とを混ぜ合わせることで触媒微粒子1−aが無機粒子1−cに埋め込まれた複合粒子を形成することができる。また、その他に例えば、無機粒子1−cと触媒微粒子1−aを衝突させるなどして機械的に無機粒子1−cと子粒子を結合させる高速気流衝撃法や、無機粒子1−cと触媒微粒子1−aに強い圧力を加えることにより生じるエネルギーによって無機粒子1−cと子粒子とを結合させる表面融合法などのメカノケミカル法によっても形成することができる。   The catalyst fine particles 1-a are fixed to the surfaces of the inorganic particles 1-c. Composite particles of the inorganic particles 1-c and the catalyst fine particles 1-a (when other functional fine particles are used in combination, the inorganic particles 1-c, the catalyst fine particles 1-a, and other functional fine particles which are mother particles) The method for producing the composite particles) is not particularly limited as long as the inorganic particles 1-c and the catalyst fine particles 1-a can be composited. For example, the inorganic particles 1-c and the child particles (catalyst fine particles 1-a) can be used in a mortar or the like. Can be combined to form composite particles in which the catalyst fine particles 1-a are embedded in the inorganic particles 1-c. In addition, for example, a high-speed airflow impact method in which the inorganic particles 1-c and the catalyst fine particles 1-a are collided to mechanically bond the inorganic particles 1-c and the child particles, or the inorganic particles 1-c and the catalyst. It can also be formed by a mechanochemical method such as a surface fusion method in which the inorganic particles 1-c and the child particles are bonded by energy generated by applying a strong pressure to the fine particles 1-a.

具体的に、触媒微粒子1−aを無機粒子1−cに埋め込んで固定することにより複合微粒子を作成可能な装置としては、汎用的なボールミルの他、回転翼式では株式会社カワタのスーパーミキサー、震蕩式では浅田鉄工株式会社のペイントシェーカーなどが例示でき、この他にも株式会社奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステム(登録商標)やホソカワミクロン株式会社のメカノフュージョン(登録商標)、媒体流動乾燥機などが例示されるが、特にこれらの装置には限定されない。   Specifically, as an apparatus capable of producing composite fine particles by embedding and fixing the catalyst fine particles 1-a in the inorganic particles 1-c, in addition to a general-purpose ball mill, a rotary blade type is a super mixer of Kawata Corporation, The shaker type can be exemplified by a paint shaker from Asada Tekko Co., Ltd., as well as a hybridization system (registered trademark) manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. However, the present invention is not limited to these devices.

さらに、他の混合方法として、例えば転動式ボールミル、高速回転粉砕機、高速気流衝撃法粉砕機、媒体攪拌型ミル、機械的融合装置を用いることができる。これらの操作因子としては、例えば高速回転粉砕機にあっては、攪拌速度、メディア質量、攪拌時間などの調整などで触媒微粒子1−aの無機粒子1−cへの埋め込み度(埋め込まれる深さ)を調節でき、高速気流衝撃法粉砕機にあっては、キャリアガスの圧力、滞留時間などの調整などで触媒微粒子1−aの無機粒子1−cへの埋め込み度を調節できる。   Furthermore, as another mixing method, for example, a rolling ball mill, a high-speed rotary pulverizer, a high-speed airflow impact pulverizer, a medium stirring mill, or a mechanical fusion device can be used. As these operating factors, for example, in a high-speed rotary pulverizer, the degree of embedding of catalyst fine particles 1-a into the inorganic particles 1-c (depth of embedding) by adjusting the stirring speed, media mass, stirring time, etc. In the high-speed airflow impact pulverizer, the degree of embedding of the catalyst fine particles 1-a into the inorganic particles 1-c can be adjusted by adjusting the pressure of the carrier gas, the residence time, or the like.

複合化処理では、母粒子に対する触媒微粒子1−aの割合が、0.5質量%以上、40質量%未満となるように、上述したような複合微粒子を作成可能な複合装置に投入される。また、上述の装置による複合化処理において、攪拌時間などを調整することで、表面が平滑な抗ウイルス剤の複合微粒子を形成することができる。つまり、複合化処理において、母粒子に触媒微粒子1−aが埋め込まれた後、さらにその複合微粒子が互いに衝突することにより、触媒微粒子1−aが母粒子により深く埋め込まれるため、触媒微粒子1−aが母粒子の表面から突出していない滑らかな表面が形成される。   In the complexing treatment, the catalyst fine particles 1-a with respect to the mother particles are put into a composite device capable of producing the composite fine particles as described above so that the ratio is 0.5% by mass or more and less than 40% by mass. Further, in the complexing treatment by the above-described apparatus, complex particles of the antiviral agent having a smooth surface can be formed by adjusting the stirring time and the like. That is, in the compounding process, after the catalyst fine particles 1-a are embedded in the mother particles, the catalyst fine particles 1-a are buried deeper in the mother particles by further colliding the composite fine particles with each other. A smooth surface is formed in which a does not protrude from the surface of the mother particle.

本実施形態によれば、金触媒微粒子を比較的粒径の大きな無機粒子に担持する構成により、触媒微粒子が凝集せず、さらに、粒径が大きいため飛散しにくく基体に固定化する必要がない。   According to the present embodiment, the structure in which the gold catalyst fine particles are supported on the inorganic particles having a relatively large particle size prevents the catalyst fine particles from aggregating, and further, because the particle size is large, the gold catalyst fine particles are not easily scattered and do not need to be fixed to the substrate. .

(第4実施形態)
次に、第4実施形態を説明する。図5は、本実施形態に係る触媒体100の断面の一部を模式的に表した図である。本実施形態は、触媒体100が、多孔質の酸化被膜の細孔内に触媒微粒子1−aが固定された構造であることを特徴とする。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram schematically showing a part of a cross section of the catalyst body 100 according to the present embodiment. The present embodiment is characterized in that the catalyst body 100 has a structure in which catalyst fine particles 1-a are fixed in pores of a porous oxide film.

本実施形態の触媒体100は、基体10の表面に酸化皮膜4が形成されている。酸化皮膜4には多数の細孔5が形成されている。そして、酸化皮膜4の多数の細孔5内に、触媒微粒子1−aが充填されている。触媒体100は、通気性が必要であるため、例えば、パンチング加工により、触媒体100を貫通する穴が複数形成されている。そして、本実施形態の触媒体100は、燃焼排ガス処理ユニット200において、酸化皮膜4側が、電極と対向し、かつ、ガスの流れ方向における上流の方向に向くように配置されるのが好ましい。   In the catalyst body 100 of this embodiment, the oxide film 4 is formed on the surface of the substrate 10. A large number of pores 5 are formed in the oxide film 4. Then, the catalyst fine particles 1-a are filled in the numerous pores 5 of the oxide film 4. Since the catalyst body 100 needs air permeability, a plurality of holes penetrating the catalyst body 100 are formed by punching, for example. The catalyst body 100 of the present embodiment is preferably disposed in the combustion exhaust gas treatment unit 200 such that the oxide film 4 side faces the electrode and faces the upstream direction in the gas flow direction.

触媒体100は、金属板を陽極酸化処理して酸化被膜を形成した金属を、第1の実施形態において例示したいずれかの材料で形成した基体10の表面に接着などにより固定したものでもよいし、基体10としての金属板を酸化処理して、基体10の表面に酸化被膜4を形成したものでもよい。金属板としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンが挙げられる。好ましくは、陽極酸化により細孔ができやすいアルミニウムやチタンがよい。なお、金属板の形状は特に限定されないが、全体の厚さは好ましくは、0.05〜1.0mm、より好ましくは0.08〜0.35mm、さらに好ましくは0.1〜0.3mmである。   The catalyst body 100 may be formed by fixing a metal, which is an oxide film formed by anodizing a metal plate, to the surface of the substrate 10 formed of any of the materials exemplified in the first embodiment by bonding or the like. Alternatively, a metal plate as the substrate 10 may be oxidized to form the oxide film 4 on the surface of the substrate 10. Examples of the metal plate include aluminum, tantalum, niobium, titanium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, and antimony. Preferably, aluminum or titanium that can easily form pores by anodic oxidation is preferable. The shape of the metal plate is not particularly limited, but the total thickness is preferably 0.05 to 1.0 mm, more preferably 0.08 to 0.35 mm, and still more preferably 0.1 to 0.3 mm. is there.

酸化処理の方法は公知の方法を用いることができ、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、酸化被膜を形成する金属板を陽極として通電する方法を用いることができ、結晶性を制御するためには加熱処理をしてもよい。また、γ-アルミナやα-アルミナなどの結晶性を有する酸化皮膜を形成する場合は、炭酸ナトリウムや、燐酸ナトリウムを含む水溶液中で火花放電をアルミニウム上に形成させる方法や、硫酸水素ナトリウムと硫酸水素アンモニウムを含む溶融塩中で陽極酸化する方法が用いられる。陽極酸化処理に用いられる溶液としては、例えば燐酸、クロム酸、蓚酸、硫酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸水溶液等を使用することができる。金属板の金属材料によっては、陽極酸化により細孔5が形成され、酸化処理における印加電圧、処理温度、処理時間などの条件により、細孔5の径、細孔の間隔、膜厚などを調整することができる。   As a method for the oxidation treatment, a known method can be used. For example, in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass, a method of energizing a metal plate forming an oxide film as an anode can be used. In order to control, you may heat-process. In addition, when forming an oxide film having crystallinity such as γ-alumina or α-alumina, a method of forming a spark discharge on aluminum in an aqueous solution containing sodium carbonate or sodium phosphate, sodium hydrogen sulfate and sulfuric acid A method of anodizing in a molten salt containing ammonium hydrogen is used. As the solution used for the anodizing treatment, for example, phosphoric acid, chromic acid, succinic acid, sulfuric acid, citric acid, malonic acid, tartaric acid aqueous solution and the like can be used. Depending on the metal material of the metal plate, the pores 5 are formed by anodic oxidation, and the diameter of the pores 5, the interval between the pores, the film thickness, etc. are adjusted according to conditions such as applied voltage, treatment temperature, and treatment time in the oxidation treatment. can do.

触媒微粒子1−aは、酸化皮膜4の表面に吸着させ、さらに、燃焼排ガスと接触しても脱着しない程度に酸化皮膜4に固定する。触媒微粒子1−aを酸化皮膜4に固定する方法は、特に限定されず、例えば、析出沈殿法、析出還元法、含漬法、イオン交換法、共沈法、沈着法、混練法、水熱合成法、気相合成法等の公知の方法を用いることができる。   The catalyst fine particles 1-a are adsorbed on the surface of the oxide film 4, and are fixed to the oxide film 4 to such an extent that they do not desorb even when they come into contact with the combustion exhaust gas. The method for fixing the catalyst fine particles 1-a to the oxide film 4 is not particularly limited. For example, the precipitation method, the precipitation reduction method, the impregnation method, the ion exchange method, the coprecipitation method, the deposition method, the kneading method, the hydrothermal method. Known methods such as a synthesis method and a gas phase synthesis method can be used.

本実施形態によれば、金属材料などに触媒微粒子1−aを固定する場合、酸化被膜4の表面に固定されるため、強固に固定されるという効果が得られる。特に陽極酸化処理により形成される細孔5内に触媒微粒子1−aを固定した場合には、より強固に固定され、触媒微粒子1−aが脱落することが防止され、長期間安定して触媒作用が得られる。   According to the present embodiment, when the catalyst fine particles 1-a are fixed to a metal material or the like, since the catalyst fine particles 1-a are fixed to the surface of the oxide film 4, an effect of being firmly fixed is obtained. In particular, when the catalyst fine particles 1-a are fixed in the pores 5 formed by the anodic oxidation treatment, the catalyst fine particles 1-a are fixed more firmly, and the catalyst fine particles 1-a are prevented from falling off, and the catalyst is stable for a long time. The effect is obtained.

なお、本実施形態では、触媒微粒子1−aを酸化皮膜4に直接担持させるとして説明したが、これに限られない。酸化皮膜4の表面に担体微粒子1−bを析出させ、担体微粒子1−bの表面に触媒微粒子1−aを担持させてもよい。ただし、酸化皮膜4に触媒微粒子1−aを直接担持させる方法の方が、製造が容易である。   In the present embodiment, the catalyst fine particles 1-a are described as being directly supported on the oxide film 4, but the present invention is not limited to this. The carrier fine particles 1-b may be deposited on the surface of the oxide film 4, and the catalyst fine particles 1-a may be supported on the surface of the carrier fine particles 1-b. However, the method of directly supporting the catalyst fine particles 1-a on the oxide film 4 is easier to manufacture.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。図6は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット300の模式図である。本実施形態は、燃焼排ガス処理ユニットの他の実施形態である。具体的には、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット300は、第1の実施形態で説明した燃焼排ガス処理ユニット200を、処理対象のガスの流れ方向に複数積層させた構成であることを特徴とする。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic diagram of the flue gas treatment unit 300 of the present embodiment. This embodiment is another embodiment of the flue gas treatment unit. Specifically, the flue gas treatment unit 300 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of flue gas treatment units 200 described in the first embodiment are stacked in the flow direction of the gas to be treated. To do.

本実施形態は、燃焼排ガス処理ユニット300は、複数の印加電極11と、複数の接地電極12と、複数の誘電体13と、複数の触媒体100と、電源14と、を備える。そして、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット300においては、印加電極11と接地電極12と誘電体13が交互に設置されて低温プラズマ反応層8が構成され、その低温プラズマ反応層8における印加電極11と接地電極12の間に、触媒微粒子が担持された触媒体100が配置されている。なお、印加電極11、触媒体100、誘電体13、接地電極12の1セットが、第1の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット200に対応する。また、複数の印加電極11と複数の接地電極12のいずれかが第1の電極であり、他方が第2の電極である。また、複数の印加電極11と複数の接地電極12と複数の誘電体13と電源14とがプラズマ発生部を構成する。   In the present embodiment, the flue gas treatment unit 300 includes a plurality of application electrodes 11, a plurality of ground electrodes 12, a plurality of dielectrics 13, a plurality of catalyst bodies 100, and a power source 14. In the flue gas treatment unit 300 of this embodiment, the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 are alternately arranged to form the low temperature plasma reaction layer 8, and the application electrode 11 in the low temperature plasma reaction layer 8 is configured. And the ground electrode 12, a catalyst body 100 carrying catalyst fine particles is disposed. Note that one set of the application electrode 11, the catalyst body 100, the dielectric body 13, and the ground electrode 12 corresponds to the combustion exhaust gas treatment unit 200 of the first embodiment. One of the plurality of application electrodes 11 and the plurality of ground electrodes 12 is the first electrode, and the other is the second electrode. The plurality of application electrodes 11, the plurality of ground electrodes 12, the plurality of dielectrics 13, and the power source 14 constitute a plasma generation unit.

この燃焼排ガス処理ユニット300に対して、矢印aの方向で排ガスが流入し、矢印bの方向で装置内から分解された排ガスが排出される。燃焼排ガス処理ユニット300において、上述のようにプラズマ反応層8は、印加電極11と接地電極12及び触媒体100が複数積層された多層構造となっている。各層に金触媒を担持した触媒体100が設置され、それを多層構造とすることによって、それぞれの電極間において有害ガス等を高度に除去することができる。   Exhaust gas flows into the combustion exhaust gas treatment unit 300 in the direction of arrow a, and the decomposed exhaust gas is discharged from the apparatus in the direction of arrow b. In the flue gas treatment unit 300, as described above, the plasma reaction layer 8 has a multilayer structure in which a plurality of the application electrode 11, the ground electrode 12, and the catalyst body 100 are laminated. By providing a catalyst body 100 carrying a gold catalyst in each layer and making it a multilayer structure, harmful gases and the like can be highly removed between the respective electrodes.

本実施形態によれば、多層構造により、多量のガス中の有害ガスを効率よく分解できる。   According to this embodiment, the harmful gas in a large amount of gas can be efficiently decomposed by the multilayer structure.

(第6実施形態)
次に、第6実施形態を説明する。図7は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400の模式図である。図8は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400の断面を示す模式図である。なお、図7は、図8に示した構造の燃焼排ガス処理ユニット400を分解した状態を示す分解斜視図である。燃焼排ガス処理ユニット400は、プレートまたはシート状の誘電体13の片面に印加電極11、反対の片面に接地電極12が設置され、誘電体13の両面で放電しプラズマを発生する特徴をもっている。また、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400は、触媒体100の面に沿って処理対象のガスを流して処理する点が燃焼排ガス処理ユニット200や300と異なる。以下、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400の構成を説明するが、上述した実施形態における構成と共通する構成については同じ符号を付し説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic diagram of the flue gas treatment unit 400 of the present embodiment. FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross section of the flue gas treatment unit 400 of the present embodiment. FIG. 7 is an exploded perspective view showing a state in which the flue gas treatment unit 400 having the structure shown in FIG. 8 is disassembled. The flue gas treatment unit 400 is characterized in that an application electrode 11 is installed on one side of a plate- or sheet-like dielectric 13 and a ground electrode 12 is installed on the opposite side, and discharge occurs on both sides of the dielectric 13 to generate plasma. Further, the flue gas treatment unit 400 of the present embodiment is different from the flue gas treatment units 200 and 300 in that the gas to be treated is flowed along the surface of the catalyst body 100 for treatment. Hereinafter, although the structure of the flue gas processing unit 400 of this embodiment is demonstrated, about the structure which is common in the structure in embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の印加電極11および接地電極12は、それぞれ、多数の電極で構成される櫛歯状の電極である。そして、印加電極11と、接地電極12と、誘電体13は、誘電体13が、印加電極11と接地電極12の少なくともいずれか一方に接触した状態で、配列される。従って、印加電極11と接地電極12と誘電体13が全て密着して積層されていてもよい。また触媒体100とプラズマ存在領域9が重複するためには、印加電極11と接地電極12の厚さは、薄い方が好ましい。   The application electrode 11 and the ground electrode 12 of this embodiment are comb-like electrodes each composed of a large number of electrodes. The application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 are arranged in a state where the dielectric 13 is in contact with at least one of the application electrode 11 and the ground electrode 12. Therefore, the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13 may all be in close contact and stacked. Further, in order for the catalyst body 100 and the plasma existence region 9 to overlap, it is preferable that the thicknesses of the application electrode 11 and the ground electrode 12 are thin.

印加電極11と接地電極12の間に交流で高電圧の電圧を印加すると、印加電極11と誘電体13との間で誘電体13上に沿面放電がおこり、プラズマが発生する。同様に、接地電極12と誘電体13との間で誘電体13の表面上に沿面放電がおこり、プラズマが発生する。   When a high voltage is applied between the application electrode 11 and the ground electrode 12 as an alternating current, creeping discharge occurs on the dielectric 13 between the application electrode 11 and the dielectric 13 to generate plasma. Similarly, creeping discharge occurs on the surface of the dielectric 13 between the ground electrode 12 and the dielectric 13, and plasma is generated.

次に、触媒体100は、これまでに説明した実施形態の触媒体と同様の構成である。そして、本実施形態の触媒体100は、図7に示すように、印加電極11の外側と接地電極12の外側に配置される。また、上述のように、燃焼排ガス処理ユニット400では、処理対象のガスは、触媒体100を貫通するように流れるのではなく、触媒体100の表面に沿って流れて、CO2への反応を促進する。従って、本実施形態の触媒体100は、上述した燃焼排ガス処理ユニット200や300において用いられる通気性を有する構造でもよいし、通気性のないシート状やプレート上の構造でもよい。 Next, the catalyst body 100 has the same configuration as the catalyst body of the embodiments described so far. And the catalyst body 100 of this embodiment is arrange | positioned on the outer side of the application electrode 11, and the outer side of the ground electrode 12, as shown in FIG. Further, as described above, in the flue gas treatment unit 400, the gas to be treated does not flow so as to penetrate the catalyst body 100, but flows along the surface of the catalyst body 100 to react to CO 2 . Facilitate. Therefore, the catalyst body 100 of the present embodiment may have a breathable structure used in the above-described combustion exhaust gas treatment units 200 and 300, or may have a non-breathable sheet shape or a structure on a plate.

また、触媒体100を通気性のない構造とする場合には、表面にエンボス加工などにより凹凸が形成されていてもよい。触媒体100の表面に凹凸が形成されていると、流通するガスとの接触面積が増加し、COからCO2への酸化反応をより促進することができる。 Further, when the catalyst body 100 has a structure having no air permeability, the surface may be formed with unevenness by embossing or the like. When irregularities are formed on the surface of the catalyst body 100, the contact area with the flowing gas increases, and the oxidation reaction from CO to CO 2 can be further promoted.

以上の構成の本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400において、ガスを処理する場合には、図7に(矢印c−dで)示すように、印加電極11の櫛歯と櫛歯の間に櫛歯に沿ってガスを流す。櫛歯の間を通ったガスは、燃焼排ガス処理ユニット400の向こう側に抜けるか、触媒体100が通気性を有する場合には触媒体100を通過する。また、接地電極12側にガスを流す場合、櫛歯状の電極に通気性を持たせればよく、(接地電極12側の矢印c−dで示すように)通気性を有する接地電極12を通ってその通気可能な部分を通って、同様に印加電極11の櫛歯の方向に沿ってガスを流すことができる。なお、この場合に触媒体100が通気性を有する場合には、ガスは電極側から隣接する触媒体100に抜けて通過したり、逆に触媒体100から電極に抜けて通過したりすることができる。   When the gas is processed in the flue gas treatment unit 400 of the present embodiment having the above configuration, as shown in FIG. 7 (indicated by arrows cd), a comb is formed between the comb teeth of the application electrode 11 and the comb teeth. Flow gas along the teeth. The gas passing between the comb teeth escapes beyond the combustion exhaust gas treatment unit 400 or passes through the catalyst body 100 when the catalyst body 100 has air permeability. Further, when the gas is allowed to flow to the ground electrode 12 side, the comb-like electrode may be made to be air permeable, as indicated by an arrow cd on the ground electrode 12 side. Similarly, the gas can flow along the comb-tooth direction of the application electrode 11 through the ventable portion. In this case, if the catalyst body 100 has air permeability, the gas may pass from the electrode side to the adjacent catalyst body 100 or pass through from the catalyst body 100 to the electrode. it can.

また、電極の厚さが薄い場合には、図8に示すように、プラズマ存在領域9が触媒体100の外側にもあるため、図7の矢印a−bに示すように触媒体100の外側にガスを流してもよい。これにより、流れるガスは、印加電極11と接地電極12のそれぞれ外側に配置される触媒体100に接触しながら流れることで、COからCO2への酸化反応が促進される。さらに、印加電極11と誘電体13との間での放電によって発生するプラズマおよび接地電極12と誘電体13との間での放電によって発生するプラズマが、COからCO2への酸化反応をさらに促進する。 Further, when the electrode is thin, the plasma existence region 9 is also outside the catalyst body 100 as shown in FIG. 8, so that the outside of the catalyst body 100 is shown as indicated by arrows ab in FIG. A gas may be flowed through. As a result, the flowing gas flows while in contact with the catalyst body 100 disposed on the outer sides of the application electrode 11 and the ground electrode 12, thereby promoting the oxidation reaction from CO to CO 2 . Further, the plasma generated by the discharge between the application electrode 11 and the dielectric 13 and the plasma generated by the discharge between the ground electrode 12 and the dielectric 13 further promote the oxidation reaction from CO to CO 2 . To do.

本実施形態によれば、触媒体100の面に沿ってガスを流してガスを処理する構成としても、COからCO2への酸化反応が促進され、排ガスから効率よくCO2を供給する燃焼排ガス処理ユニット400を提供することができる。特に、触媒体100の面に沿ってガスを流すため、ガスと触媒体100との接触時間が増え、COからCO2への酸化反応において、より触媒体100による反応促進作用が得られる。 According to the present embodiment, even when the gas is treated by flowing the gas along the surface of the catalyst body 100, the combustion exhaust gas that promotes the oxidation reaction from CO to CO 2 and efficiently supplies CO 2 from the exhaust gas. A processing unit 400 can be provided. In particular, for the flow of gas along the surface of the catalyst body 100, increasing the contact time between the gas and the catalyst body 100, in the oxidation reaction of CO to CO 2, the reaction promoting effect more by the catalyst body 100 is obtained.

また、本実施形態では、誘電体13の両側で放電によるプラズマを発生させることができ、印加電極11と接地電極12と誘電体13の1セットで効率よくガスを処理することができる。   Further, in the present embodiment, plasma due to discharge can be generated on both sides of the dielectric 13, and gas can be processed efficiently with one set of the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13.

なお、本実施形態においては、燃焼排ガス処理ユニット400として、誘電体13の一方の面側に印加電極11を配置し、誘電体13の他方の面側に接地電極12を配置して、それらの外側に触媒体100を配置した構成を説明したがこれに限られない。触媒体100が処理対象の流れるガスに接触し、かつ、印加電極11、接地電極12および誘電体13によって発生するプラズマの発生空間に処理対象のガスが流れて、プラズマが処理対象のガスに対して作用する構造であればよい。具体的には、誘電体としての機能を有する触媒体100であれば誘電体13に触媒体100を固定し、さらに触媒体100の外側に電極を配置する方法や、触媒体100を電極表面に固定する方法、またこれらを2種以上組み合わせてもよい。また、触媒体100や誘電体13が通気性を有する場合には、櫛歯に沿った方向ではなく、触媒体100や誘電体13の面に直交する方向に処理対象のガスを流通させてもよいことは言うまでもない。   In the present embodiment, as the flue gas treatment unit 400, the application electrode 11 is disposed on one surface side of the dielectric 13 and the ground electrode 12 is disposed on the other surface side of the dielectric 13, Although the structure which has arrange | positioned the catalyst body 100 on the outer side was demonstrated, it is not restricted to this. The catalyst body 100 comes into contact with the flowing gas to be processed, and the processing target gas flows into the plasma generation space generated by the application electrode 11, the ground electrode 12, and the dielectric 13, and the plasma is in response to the processing target gas. Any structure may be used. Specifically, in the case of the catalyst body 100 having a function as a dielectric, a method in which the catalyst body 100 is fixed to the dielectric body 13 and an electrode is disposed outside the catalyst body 100, or the catalyst body 100 is disposed on the electrode surface. A fixing method or a combination of two or more of these may be used. Further, when the catalyst body 100 or the dielectric body 13 has air permeability, the gas to be treated may be circulated not in the direction along the comb teeth but in the direction orthogonal to the surface of the catalyst body 100 or the dielectric body 13. Needless to say, it is good.

(第7実施形態)
次に、第7実施形態を説明する。図9は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット500を模式的に示した図である。本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット500は、第6実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400の変形例である。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram schematically showing the flue gas treatment unit 500 of the present embodiment. The flue gas treatment unit 500 of this embodiment is a modification of the flue gas treatment unit 400 of the sixth embodiment.

燃焼排ガス処理ユニット500は、第6実施形態の燃焼排ガス処理ユニット400が、電極(11、12)や誘電体13の積層方向に複数積層されて構成されたものである。この燃焼排ガス処理ユニット500では、処理対象のガスは、燃焼排ガス処理ユニット400におけるガスの流路と同様に、電極の櫛歯の間から触媒体100を通る、あるいは燃焼排ガス処理ユニット400を積層する際、ユニット間にプラズマ存在領域が途切れない程度に隙間を設けて、その隙間にガスが流れる。そして、流れるガスは、触媒体100とプラズマの採用によりCOからCO2への酸化反応が促進される。 The flue gas treatment unit 500 is configured by laminating a plurality of flue gas treatment units 400 of the sixth embodiment in the lamination direction of the electrodes (11, 12) and the dielectric 13. In this flue gas treatment unit 500, the gas to be treated passes through the catalyst body 100 from between the comb teeth of the electrodes or stacks the flue gas treatment unit 400, similarly to the gas flow path in the flue gas treatment unit 400. At this time, a gap is provided between the units so that the plasma existing region is not interrupted, and the gas flows through the gap. The flowing gas promotes the oxidation reaction from CO to CO 2 by using the catalyst body 100 and plasma.

本実施形態によれば、燃焼排ガス処理ユニット500は、燃焼排ガス処理ユニット400が複数積層された構成であるため、有害ガスを高度に除去して、CO2をより効率的に供給することができるという効果が得られる。 According to the present embodiment, the flue gas treatment unit 500 has a configuration in which a plurality of the flue gas treatment units 400 are stacked, and thus can remove harmful gases at a high level and supply CO 2 more efficiently. The effect is obtained.

(第8実施形態)
次に、第8実施形態を説明する。図10は、本実施形態の一例である燃焼排ガス処理ユニット600の断面の一部を模式的に表した図である。本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット600は、無声放電によりプラズマを発生させる。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram schematically showing a part of a cross section of a flue gas treatment unit 600 which is an example of the present embodiment. The flue gas treatment unit 600 of this embodiment generates plasma by silent discharge.

燃焼排ガス処理ユニット600は、高電圧電源14を用い電圧を印加してプラズマを発生させる印加電極11と接地電極12と誘電体13を設置した低温プラズマ反応層において、両電極の間に触媒体100が設置される。これらの電極と誘電体13と触媒体100とは互いに密着して積層されている。図10では、印加電極11と接地電極12の両方に対して誘電体13がそれぞれ密着して積層されているが、誘電体13はいずれか一つだけでもよい。   The combustion exhaust gas treatment unit 600 includes a catalyst body 100 between two electrodes in a low-temperature plasma reaction layer in which an application electrode 11, a ground electrode 12, and a dielectric 13 that generate a plasma by applying a voltage using a high-voltage power supply 14 are installed. Is installed. These electrodes, dielectric 13 and catalyst body 100 are stacked in close contact with each other. In FIG. 10, the dielectrics 13 are stacked in close contact with both the application electrode 11 and the ground electrode 12, but only one of the dielectrics 13 may be provided.

また、触媒体100は誘電体13に密着していてもよいし、密着していなくてもよい。両方の誘電体に密着させる場合、触媒体100は通気性が必要であるが、少なくとも一方の誘電体13に密着させない場合は、触媒体100は通気性がなくても良い。本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット600の場合は、図10の矢印a方向からガスを流入させ、他方の端部側から矢印b方向にガスを排出させることで、ガスの分解を行う。燃焼排ガス処理ユニット600は、多層構造とすることで、多量の処理対象ガスを効率よく分解でき、処理対象のガス量(濃度)や、流速などの使用条件に応じて、処理対象ガスを効率よく酸化分解できるように設置される。触媒体100は単層でも複数層に分けてもどちらでもよく、任意に設定できる。   Further, the catalyst body 100 may or may not be in close contact with the dielectric 13. The catalyst body 100 needs to be air permeable when it is in close contact with both dielectrics, but the catalyst body 100 may not be air permeable when it is not in close contact with at least one of the dielectric bodies 13. In the case of the combustion exhaust gas treatment unit 600 of the present embodiment, gas is decomposed by allowing gas to flow in from the direction of arrow a in FIG. 10 and discharging gas from the other end side in the direction of arrow b. The flue gas treatment unit 600 has a multi-layer structure, so that a large amount of gas to be treated can be efficiently decomposed, and the gas to be treated is efficiently treated according to the amount of gas to be treated (concentration) and the use conditions such as the flow rate. Installed for oxidative degradation. The catalyst body 100 may be either a single layer or divided into a plurality of layers, and can be arbitrarily set.

(第9実施形態)
次に、第9実施形態を説明する。図11は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット700の断面の一部を模式的に表した図である。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram schematically showing a part of a cross section of the flue gas treatment unit 700 of the present embodiment.

燃焼排ガス処理ユニット700は、筒型の印加電極11と接地電極12と触媒体100が、年輪状に径方向外側に積層して構成される円筒状の構造である。高電圧電源14を用い電圧を印加してプラズマを発生する印加電極11と接地電極12と誘電体13を設置した低温プラズマ反応層8に、両電極の間に触媒体100が設置される。図では、印加電極11と接地電極12ともに誘電体13が密着して積層されているが、誘電体13は一つだけでもよい。処理ユニット700の場合は、円形の両端面の一方からガスを流入させ、他方の端面側から排出させることで、ガスの分解を行う。処理ユニット700のプラズマ反応層8は、年輪状の多層構造としてもよく、多層構造とすることで、第5の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット300(図6)または第7の実施形態の燃焼排ガスユニット500(図9)の多層構造の場合と同様に、多量の排ガスを効率よく分解できる。排ガス量や、流速などの使用条件に応じて、排ガスを効率よく分解できるように、プラズマ反応層8に設置される、触媒体100の筒型年輪状の枚数は複数でも一枚でも任意に設定できる。   The flue gas treatment unit 700 has a cylindrical structure in which a cylindrical application electrode 11, a ground electrode 12, and a catalyst body 100 are laminated radially outward in a ring shape. In the low temperature plasma reaction layer 8 in which the application electrode 11 that generates a plasma by applying a voltage using a high voltage power supply 14, the ground electrode 12, and the dielectric 13 is installed, the catalyst body 100 is installed between the two electrodes. In the figure, both the application electrode 11 and the ground electrode 12 are laminated in close contact with the dielectric 13, but only one dielectric 13 may be provided. In the case of the processing unit 700, the gas is decomposed by flowing the gas from one of the circular end faces and discharging it from the other end face side. The plasma reaction layer 8 of the processing unit 700 may have an annual ring-like multilayer structure. By adopting a multilayer structure, the flue gas treatment unit 300 (FIG. 6) of the fifth embodiment or the flue gas of the seventh embodiment is used. As in the case of the multilayer structure of the unit 500 (FIG. 9), a large amount of exhaust gas can be decomposed efficiently. Depending on the usage conditions such as the amount of exhaust gas and the flow rate, the number of cylindrical annual rings of the catalyst body 100 installed in the plasma reaction layer 8 can be set arbitrarily so that the exhaust gas can be efficiently decomposed. it can.

(第10実施形態)
次に、第10実施形態を説明する。図12は、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット800の構成を示す模式図である。本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット800は、第9の実施形態で説明した円筒状の燃焼排ガス処理ユニット700を4つ組み合わせて構成されるものである。このように、円筒状の燃焼排ガス処理ユニット700を複数組み合わせることで、さらに多量の排ガスを効率よく分解できる。
(10th Embodiment)
Next, a tenth embodiment will be described. FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the flue gas treatment unit 800 of the present embodiment. The flue gas treatment unit 800 of the present embodiment is configured by combining four cylindrical flue gas treatment units 700 described in the ninth embodiment. Thus, by combining a plurality of cylindrical combustion exhaust gas treatment units 700, a larger amount of exhaust gas can be efficiently decomposed.

なお、図12においては、燃焼排ガス処理ユニット800は、燃焼排ガス処理ユニット700を縦2列横2列で配列しているが、これに限られない。燃焼排ガス処理ユニット800を設置する場所の形状などに合わせて、適宜配列することができる。例えば、縦や横に1列に並べてもよいし、燃焼排ガス処理ユニット800の断面が長方形、台形、三角形などの各種多角形あるいは、円形になるように、複数の燃焼排ガス処理ユニット700を配列してもよい。   In FIG. 12, the flue gas treatment unit 800 has the flue gas treatment units 700 arranged in two vertical rows and two horizontal rows, but is not limited thereto. They can be arranged appropriately according to the shape of the place where the combustion exhaust gas treatment unit 800 is installed. For example, a plurality of flue gas treatment units 700 may be arranged so that the flue gas treatment unit 800 may be arranged in a line vertically or horizontally, and the cross section of the flue gas treatment unit 800 may be various polygons such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, or a circle. May be.

(第11の実施形態)
次に、第11の実施形態を説明する。図13は、本実施形態のCO2供給装置900の構成を示す構成図である。本実施形態は、上述の実施形態において説明した、燃焼排ガス処理ユニット(200〜800)を利用して、ボイラーから排出される排ガスを処理してCO2を供給するCO2供給装置の一例である。
(Eleventh embodiment)
Next, an eleventh embodiment will be described. FIG. 13 is a configuration diagram showing the configuration of the CO 2 supply device 900 of the present embodiment. This embodiment has been described in the above embodiments, through the use of combustion exhaust gas treatment unit (200-800), which is an example of a CO 2 supply device for supplying CO 2 processes the exhaust gas discharged from the boiler .

本実施形態のCO2供給装置900は、ボイラー20と、ファン21と、フィルター22と、吸着体23と、燃焼排ガス処理ユニット24と、電源14と、を備える。そして、ボイラー20、フィルター22、吸着体23、燃焼排ガス処理ユニット24、ファン21は、配管30によって接続されており、ボイラー20から排出されたガスは、全て、ボイラー20の下流側に配置されるこれらの部材を通過して、排ガス処理がされた後、ファン21からCO2の供給対象空間に供給される。以下、CO2供給装置900の各構成を説明する。 The CO 2 supply device 900 of this embodiment includes a boiler 20, a fan 21, a filter 22, an adsorbent 23, a flue gas treatment unit 24, and a power source 14. The boiler 20, the filter 22, the adsorbent 23, the combustion exhaust gas treatment unit 24, and the fan 21 are connected by a pipe 30, and all the gas discharged from the boiler 20 is disposed on the downstream side of the boiler 20. After passing through these members and being subjected to exhaust gas treatment, the fan 21 supplies the CO 2 supply target space. Hereinafter, each configuration of the CO 2 supply device 900 will be described.

ボイラー20は、燃料を燃焼して水蒸気を得る装置であるが、本実施形態のCO2供給装置900では、CO2の元のガスである排ガスの供給装置として機能する。なお、ボイラー20は、CO2供給装置900において排ガスを排出するための専用のボイラーでもよいし、水蒸気や温水を供給する目的で使用されるボイラーを利用してもよい。 The boiler 20 is a device that burns fuel to obtain water vapor, but the CO 2 supply device 900 of this embodiment functions as a supply device for exhaust gas that is the original gas of CO 2 . The boiler 20 may be a dedicated boiler for discharging exhaust gas in the CO 2 supply device 900, or a boiler used for the purpose of supplying water vapor or hot water.

ファン21は、ボイラー20から排出され、燃焼排ガス処理ユニット24を通過したガスをCO2供給装置900から、CO2の供給対象空間に供給する。 The fan 21 supplies the gas discharged from the boiler 20 and passing through the combustion exhaust gas treatment unit 24 from the CO 2 supply device 900 to the CO 2 supply target space.

フィルター22は、燃焼排ガス処理ユニット24よりもガスの流れ方向における上流側に配置される。フィルター22は、ボイラー20における燃料の燃焼により発生する煤煙を除去するバグフィルターである。フィルター22の形状、構造は、ガスが通過できる形状であればよく、例えばフィルター形状や、パンチング加工などで多孔が存在するプレート形状、メッシュ形状、またこれらを2種類以上組み合わせて用いてもよい。   The filter 22 is disposed upstream of the combustion exhaust gas treatment unit 24 in the gas flow direction. The filter 22 is a bag filter that removes soot generated by combustion of fuel in the boiler 20. The shape and structure of the filter 22 may be any shape that allows gas to pass through. For example, a filter shape, a plate shape in which a hole exists in punching, a mesh shape, or a combination of two or more of these may be used.

吸着体23は、NOxとSOxの少なくともいずれかを吸着させ、ガス中から除去するものである。ただし、ボイラー20において用いられる燃料の種類によって、NOxあるいはSOxのうち排出されないガス成分がある場合には、排出されないガス成分を吸着できる必要はない。   The adsorbent 23 adsorbs at least one of NOx and SOx and removes it from the gas. However, depending on the type of fuel used in the boiler 20, when there is a gas component that is not discharged from NOx or SOx, it is not necessary to be able to adsorb the gas component that is not discharged.

吸着体23はガスが通過できる構造であればよく、例えばフィルター形状や、パンチング加工などで多孔が存在するプレート形状、メッシュ形状、またこれらを2種類以上組み合わせて用いることでもよい。   The adsorbent 23 only needs to have a structure through which gas can pass. For example, a filter shape, a plate shape in which a hole exists in punching processing, a mesh shape, or a combination of two or more of these may be used.

吸着体23は、図13に示すように、フィルター22と燃焼排ガス処理ユニット24の間に配置される。吸着体23が、フィルター22とプラズマ放電空間(燃焼排ガス処理ユニット24)の間に配置されることで、フィルター22によって煤煙が除去されたガスに対して、吸着体23においてNOxやSOxが除去され、そのガスが燃焼排ガス処理ユニット24に供給されることになる。そのため、燃焼排ガス処理ユニット24によるCO2の収率をより向上させることができるという効果が得られる。ただし、燃焼排ガス処理ユニット24のガスの流れ方向における下流側に配置してもよい。 The adsorbent 23 is disposed between the filter 22 and the flue gas treatment unit 24 as shown in FIG. By arranging the adsorbent 23 between the filter 22 and the plasma discharge space (combustion exhaust gas treatment unit 24), NOx and SOx are removed in the adsorbent 23 with respect to the gas from which the smoke has been removed by the filter 22. The gas is supplied to the combustion exhaust gas treatment unit 24. Therefore, the effect that the yield of CO 2 by the combustion exhaust gas treatment unit 24 can be further improved is obtained. However, it may be arranged downstream of the combustion exhaust gas treatment unit 24 in the gas flow direction.

本実施形態で用いられる吸着体23に用いられる吸着物質としては、無機酸化物や、ケイ酸塩や、リン酸塩化合物などがあげられる。無機酸化物としては、例えば、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、Fe2O3、Sb2O3、WO3、CeO2などの単一の無機酸化物や、SiO2・Al2O3、SiO2・B2O3、SiO2・P2O5、SiO2・TiO2、SiO2・ZrO2、Al2O3・TiO2、Al2O3・ZrO2、Al2O3・CaO、Al2O3・B2O3、Al2O3・P2O5、Al2O3・CeO2、Al2O3・Fe2O3、TiO2・CeO2、TiO2・ZrO2、SiO2・TiO2・ZrO2、Al2O3・TiO2・ZrO2、SiO2・Al2O3・TiO2、SiO2・TiO2・CeO2などの複合酸化物が挙げられる。さらに、吸着性を有するケイ酸塩としては、ゼオライトA、ゼオライトP、ゼオライトX、ゼオライトYなどの合成ゼオライトや、クリノプチルライトやセピオラオライト、モルデナイトなどの天然ゼオライトなどや、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土などの層状ケイ酸塩化合物や、オラストナイト、ネプツナイトなどの環状ケイ酸塩化合物が挙げられる。また、リン酸3カルシウム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、メタリン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイトなどのリン酸塩化合物や、さらには、活性炭や、多孔質ガラスなども挙げられる。これらの吸着物質はその使用目的に応じて使用されるものであり、粉末状であったり、或いは、加圧されて錠剤状に成形されてあってもよい。 Examples of the adsorbent used in the adsorbent 23 used in the present embodiment include inorganic oxides, silicates, and phosphate compounds. As the inorganic oxide, for example, a single inorganic oxide such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , Sb 2 O 3 , WO 3 , CeO 2 , SiO 2・ Al 2 O 3 , SiO 2・ B 2 O 3 , SiO 2・ P 2 O 5 , SiO 2・ TiO 2 , SiO 2・ ZrO 2 , Al 2 O 3・ TiO 2 , Al 2 O 3・ ZrO 2 , Al 2 O 3・ CaO, Al 2 O 3・ B 2 O 3 , Al 2 O 3・ P 2 O 5 , Al 2 O 3・ CeO 2 , Al 2 O 3・ Fe 2 O 3 , TiO 2 CeO 2, TiO 2 · ZrO 2 , SiO 2 · TiO 2 · ZrO 2, Al 2 O 3 · TiO 2 · ZrO 2, SiO 2 · Al 2 O 3 · TiO 2, SiO 2 · TiO 2 · CeO 2 etc. A composite oxide is mentioned. In addition, adsorbent silicates include synthetic zeolites such as zeolite A, zeolite P, zeolite X and zeolite Y, natural zeolites such as clinoptyllite, sepioolaite and mordenite, kaolinite, montmorillonite and acid clay. And lamellar silicate compounds such as diatomaceous earth, and cyclic silicate compounds such as orastite and neptunite. In addition, phosphate compounds such as tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium pyrophosphate, calcium metaphosphate, and hydroxyapatite, and activated carbon and porous glass are also included. These adsorbents are used depending on the purpose of use, and may be in the form of a powder or may be pressed into a tablet.

そして、本実施形態の燃焼排ガス処理ユニット24は、これまでに説明した第1の実施形態および第5〜第10の実施形態の燃焼排ガス処理ユニットのいずれかを用いることができる。ガスの流量や、処理するガスの種類などの条件に応じて、最適な燃焼排ガス処理ユニットを選択すればよい。   And the combustion exhaust gas treatment unit 24 of this embodiment can use any of the combustion exhaust gas treatment units of the first embodiment and the fifth to tenth embodiments described so far. An optimum combustion exhaust gas treatment unit may be selected according to conditions such as the gas flow rate and the type of gas to be treated.

電源14についても、これまでに説明した実施形態における電源と同様であり、燃焼排ガス処理ユニット24における、印加電極と接地電極との間に高圧の電圧を印加し、プラズマを発生させる。   The power source 14 is the same as the power source in the embodiments described so far, and a high voltage is applied between the application electrode and the ground electrode in the flue gas treatment unit 24 to generate plasma.

以上が、本実施形態のCO2供給装置900の構成である。 The above is the configuration of the CO 2 supply device 900 of the present embodiment.

以上説明した実施形態において、第5実施形態から第10実施形態における触媒体100は、第1実施形態から第4実施形態において説明した触媒体100のどれを用いてもよい。   In the embodiment described above, any of the catalyst bodies 100 described in the first embodiment to the fourth embodiment may be used as the catalyst body 100 in the fifth embodiment to the tenth embodiment.

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施
例のみに限定されるものではない。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.

(金微粒子を担持した触媒体(アルミナ織物)の作製)
無機微粒子として、市販のジルコニア(酸化ジルコニウム)微粒子(日本電工株式会社製、PCS)を溶媒であるメタノールに対して10.0質量%、シランモノマーとして3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を無機微粒子に対して5.0質量%加えて、塩酸を用いてpHを3.0に調整した。調整後ビーズミルにより平均粒子径20nmに粉砕分散した。
(Production of catalyst body (alumina fabric) carrying gold fine particles)
As inorganic fine particles, commercially available zirconia (zirconium oxide) fine particles (manufactured by Nippon Electric Works Co., Ltd., PCS) are 10.0% by mass with respect to methanol as a solvent, and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as silane monomer Manufactured by KBM-503) was added in an amount of 5.0% by mass to the inorganic fine particles, and the pH was adjusted to 3.0 using hydrochloric acid. After adjustment, the particles were pulverized and dispersed to an average particle size of 20 nm by a bead mill.

その後、凍結乾燥機により固液分離して120℃で加熱し、シランモノマーをジルコニア微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて被覆を形成した。得られた表面処理されたジルコニア微粒子をメタノールに対して10.0質量%となるように調製し、ビーズミルにより平均粒子径17nmに再度粉砕分散し、ジルコニア微粒子分散液を作製した。   Thereafter, solid-liquid separation was performed with a freeze dryer, and heating was performed at 120 ° C., and a silane monomer was chemically bonded to the surface of the zirconia fine particles by a dehydration condensation reaction to form a coating. The obtained surface-treated zirconia fine particles were prepared so as to be 10.0% by mass with respect to methanol, and pulverized and dispersed again to an average particle size of 17 nm by a bead mill to prepare a zirconia fine particle dispersion.

次に、表面をアルカリ洗剤で洗浄後、イオン交換水で洗浄し、メタノールに浸漬後、乾燥機で乾燥させたアルミナ(酸化アルミニウム)織物((株)ニチビ製)を、上記ジルコニア微粒子分散液に浸漬させ、エアーブロアーで余剰分を除去した後、110℃、2分間乾燥した。次に、ジルコニア微粒子分散液を塗布したアルミナ織物に電子線を200kVの加速電圧で5Mrad照射することで、ジルコニア微粒子をシランモノマーのグラフト重合によりアルミナ織物に結合させた前駆体を作製した。   Next, after the surface is washed with an alkaline detergent, washed with ion-exchanged water, immersed in methanol, and dried with a dryer, an alumina (aluminum oxide) fabric (manufactured by Nichibi Co., Ltd.) is added to the zirconia fine particle dispersion. After dipping and removing the surplus with an air blower, it was dried at 110 ° C. for 2 minutes. Next, the alumina fabric coated with the zirconia fine particle dispersion was irradiated with an electron beam at an acceleration voltage of 200 kV for 5 Mrad to prepare a precursor in which the zirconia fine particles were bonded to the alumina fabric by graft polymerization of a silane monomer.

続いて、無機微粒子に金を担持する処理として、0.5mmolの塩化金酸(HAuCl4・4H2O)を100mlの水に溶解させ、70℃に加温してNaOH水溶液でpH7に調製し、上記前駆体を1時間浸漬させた。次に、上記水溶液からアルミナ織物を取り出し、水洗処理を3回行った。その後、窒素雰囲気下、100℃で4時間加熱し、金微粒子を担持したアルミナ織物を得た。金の担持量をICPにて測定したところ、1.3wt%であった。 Subsequently, as a treatment for supporting gold on the inorganic fine particles, 0.5 mmol of chloroauric acid (HAuCl 4 · 4H 2 O) is dissolved in 100 ml of water, heated to 70 ° C. and adjusted to pH 7 with an aqueous NaOH solution, The precursor was immersed for 1 hour. Next, the alumina fabric was taken out from the aqueous solution and washed with water three times. Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere to obtain an alumina fabric carrying gold fine particles. The amount of gold supported was measured by ICP and found to be 1.3 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(炭化ケイ素織物)の作製)
前記金微粒子を担持した触媒体において、アルミナ織物の代わりに、炭化ケイ素繊維からなるチラノ(登録商標)織物(宇部興産(株)製)を使用した以外は、上記と同様の手順で金微粒子を担持した炭化ケイ素織物を得た。また、金の担持量をICPにて測定したところ、1.3wt%であった。
(Production of catalyst body (silicon carbide fabric) carrying gold fine particles)
In the catalyst body supporting the gold fine particles, the gold fine particles were prepared in the same procedure as described above except that a Tyranno (registered trademark) fabric (made by Ube Industries) made of silicon carbide fibers was used instead of the alumina fabric. A supported silicon carbide fabric was obtained. The gold loading was measured by ICP and found to be 1.3 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(ジルコニア織物)の作製)
前記金微粒子を担持した触媒体において、アルミナ織物の代わりにジルコニア(酸化ジルコニウム)織物(巴工業(株)製、ZYW−15)を使用した以外は、上記と同様の手順で金微粒子を担持したジルコニア織物を得た。また、金の担持量をICPにて測定したところ、1.3wt%であった。
(Production of catalyst body (zirconia fabric) carrying gold fine particles)
In the catalyst body supporting the gold fine particles, the gold fine particles were supported in the same procedure as described above except that a zirconia (zirconium oxide) woven fabric (manufactured by Sakai Kogyo Co., Ltd., ZYW-15) was used instead of the alumina woven fabric. A zirconia fabric was obtained. The gold loading was measured by ICP and found to be 1.3 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(PET不織布)の作製)
前記金微粒子を担持した触媒体において、アルミナ織物の代わりにPET製不織布(40g/m2、旭化成せんい(株)製)を使用した以外は、上記と同様の手順で金微粒子を担持したPET不織布を得た。金の担持量をICPにて測定したところ、1.3wt%であった。
(Preparation of catalyst body (PET nonwoven fabric) carrying gold fine particles)
In the catalyst body carrying the gold fine particles, a PET non-woven fabric carrying gold fine particles was carried out in the same procedure as above except that a PET non-woven fabric (40 g / m 2, manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.) was used instead of the alumina woven fabric. Obtained. The amount of gold supported was measured by ICP and found to be 1.3 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(アルミニウム板)の作製)
99.7wt%で厚さ0.2mmのアルミニウム板を、NaHSO4とNH4HSO4とを重量比で1:1の割合で混合し170℃に加温して生成した溶融塩に浸漬する。浸漬したアルミニウムを陽極として、そして対極にSUS304を用い、170Vの電位を印加することで、アルミニウム板の表面にα−アルミナ酸化皮膜を形成した。続いて、0.5mmolの塩化金酸(HAuCl4・4H2O)を100mlの水に溶解させた塩化金酸の水溶液を70℃に加温して、NaOH水溶液でpH7に調製し、前記α−アルミナ酸化皮膜を形成したアルミニウム板を1時間浸漬させた。次に、上記水溶液からα―アルミナ皮膜を形成したアルミニウム板を取り出し、水洗処理を3回行った。その後、窒素雰囲気下、100℃で4時間加熱し、金微粒子を担持したα―アルミナ皮膜形成アルミニウム板(触媒体)を得た。金の担持量をICPにて測定したところ、1.3wt%であった。
(Production of catalyst body (aluminum plate) carrying gold fine particles)
An aluminum plate having a thickness of 99.7 wt% and a thickness of 0.2 mm is immersed in molten salt formed by mixing NaHSO 4 and NH 4 HSO 4 at a weight ratio of 1: 1 and heating to 170 ° C. An α-alumina oxide film was formed on the surface of the aluminum plate by applying the electric potential of 170 V using immersed aluminum as an anode and SUS304 as a counter electrode. Subsequently, an aqueous solution of chloroauric acid in which 0.5 mmol of chloroauric acid (HAuCl 4 · 4H 2 O) was dissolved in 100 ml of water was heated to 70 ° C., adjusted to pH 7 with NaOH aqueous solution, and the α- The aluminum plate on which the alumina oxide film was formed was immersed for 1 hour. Next, the aluminum plate on which the α-alumina film was formed was taken out of the aqueous solution and washed with water three times. Thereafter, the mixture was heated at 100 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an α-alumina film-formed aluminum plate (catalyst body) carrying gold fine particles. The amount of gold supported was measured by ICP and found to be 1.3 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(アルミナビーズ)の作製)
直径が500μmの純度99.99wt%のα−アルミナ(酸化アルミニウム)ビーズ(大明化学工業株式会社製)に、金微粒子を担持したα―アルミナビーズ(触媒体)を得た。金の担持量をICPにて測定したところ、0.5wt%であった。
(Production of catalyst body (alumina beads) carrying gold fine particles)
Α-alumina beads (catalyst) carrying gold fine particles on α-alumina (aluminum oxide) beads (manufactured by Daimei Chemical Co., Ltd.) having a diameter of 500 μm and a purity of 99.99 wt% were obtained. The amount of gold supported was measured by ICP and found to be 0.5 wt%.

(金微粒子を担持した触媒体(ジルコニアビーズ)の作製)
直径が500μmの純度99.5wt%のジルコニア(酸化ジルコニウム)ビーズを使用した以外は、上記と同様の手順で金微粒子を担持したジルコニアビーズ(触媒体)を得た。金の担持量をICPにて測定したところ、0.5wt%であった。
(Production of catalyst body (zirconia beads) carrying gold fine particles)
Zirconia beads (catalyst bodies) carrying gold fine particles were obtained in the same procedure as described above except that zirconia (zirconium oxide) beads having a diameter of 500 μm and a purity of 99.5 wt% were used. The amount of gold supported was measured by ICP and found to be 0.5 wt%.

(低温プラズマ反応器)
本実施例では、図15に示す低温プラズマ印加手段を備えたプラズマ反応器1000を用いた。12は円柱状のガラス管に高電圧電極を設けた接地電極、11は外壁に銀ペーストの塗布、銅テープにより電極を形成した印加電極である。100は反応に用いる金微粒子を担持した触媒体である。14は交流高圧電源を示す。また、印加電極11に電源14によって電圧を印加することで、放電を発生させ、プラズマ存在領域9にプラズマが発生する。
(Low temperature plasma reactor)
In this example, the plasma reactor 1000 provided with the low temperature plasma applying means shown in FIG. 15 was used. Reference numeral 12 denotes a ground electrode in which a high-voltage electrode is provided on a cylindrical glass tube, and reference numeral 11 denotes an applied electrode in which an electrode is formed by applying a silver paste on the outer wall and using a copper tape. Reference numeral 100 denotes a catalyst body supporting gold fine particles used for the reaction. Reference numeral 14 denotes an AC high voltage power source. In addition, a voltage is applied to the application electrode 11 by the power source 14 to generate discharge, and plasma is generated in the plasma existence region 9.

プラズマの発生には、ファンクションジェネレータと高電圧アンプで構成されたAC 高電圧電源を用いた。印加電圧は0〜30kVpk−pkの範囲に設定し、周波数は50 Hzに固定した。放電電力は、V-Q リサージュ法により求めた。   An AC high-voltage power source composed of a function generator and a high-voltage amplifier was used for plasma generation. The applied voltage was set in the range of 0-30 kVpk-pk, and the frequency was fixed at 50 Hz. The discharge power was determined by the V-Q Lissajous method.

燃焼排ガスに含まれる有害ガスの除去試験として、CO酸化反応試験を実施した。CO酸化反応試験はCOガスの初期濃度が1000ppm、流量が500mL/minになるよう調整し、プラズマ反応器1000に流通させた。ガス分析は、プラズマ反応器1000を通過したガスを、光路長2.4mのガスセルを装備したFTIRにより、CO、CO2の定量分析を行なった。CO酸化反応率は下記の式より算出した。
CO酸化反応率(%) = {(初期CO濃度−反応後のCO濃度)/初期CO濃度} × 100
A CO oxidation reaction test was conducted as a test for removing harmful gases contained in combustion exhaust gas. In the CO oxidation reaction test, the initial concentration of CO gas was adjusted to 1000 ppm, and the flow rate was adjusted to 500 mL / min. In the gas analysis, the gas passing through the plasma reactor 1000 was quantitatively analyzed for CO and CO 2 by FTIR equipped with a gas cell having an optical path length of 2.4 m. The CO oxidation reaction rate was calculated from the following formula.
CO oxidation reaction rate (%) = {(initial CO concentration-CO concentration after reaction) / initial CO concentration} x 100

(実施例1)
金微粒子を担持したアルミナ織物を上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は26.28 kVpk−pk放電電力は0.38Wとした。
Example 1
An alumina fabric carrying gold fine particles was placed in the reactor, a plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 26.28 kVpk-pk discharge power was 0.38W.

(比較例1)
実施例1の金微粒子を担持したアルミナ織物を上記反応器に入れ、プラズマを印加せずに、CO酸化反応試験を実施した。
(Comparative Example 1)
The alumina fabric carrying the gold fine particles of Example 1 was put in the reactor, and a CO oxidation reaction test was conducted without applying plasma.

(比較例2)
上記反応器に金微粒子を担持したアルミナ織物を入れず、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は26.28 kVpk−pk放電電力は0.38Wとした。
(Comparative Example 2)
A CO oxidation reaction test was conducted by applying plasma without putting an alumina fabric carrying gold fine particles in the reactor. The applied voltage was 26.28 kVpk-pk discharge power was 0.38W.

実施例1と比較例1、2の条件を表1に示す。   Table 1 shows the conditions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 0005959383
Figure 0005959383

実施例1と比較例1、2の条件でCOガスを流し、CO酸化反応試験を実施した。その結果を表2に示す。なお、CO酸化反応率は、上記式により求められるCOの反応率であるが、求められた酸化反応率の分だけCOがCOに酸化されて、COが生成されていることを示す。 CO gas was allowed to flow under the conditions of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, and a CO oxidation reaction test was performed. The results are shown in Table 2. The CO oxidation reaction rate is the CO reaction rate obtained by the above formula, and indicates that CO is oxidized to CO 2 by the amount of the obtained oxidation reaction rate, and CO 2 is generated.

Figure 0005959383
Figure 0005959383

上記の結果から、プラズマのみ(比較例2)では、COを酸化できなかった。プラズマを印加せず金触媒のみ(比較例1)では、時間の経過とともにCOの酸化反応率が低下し、金触媒とプラズマを併用することで、CO酸化反応率が維持することが確認された。   From the above results, CO could not be oxidized only with plasma (Comparative Example 2). It was confirmed that with only the gold catalyst without applying plasma (Comparative Example 1), the CO oxidation reaction rate decreased with time, and the CO oxidation reaction rate was maintained by using the gold catalyst and plasma in combination. .

続いてCOガスを流通させ、室温にて経時によるCO酸化反応試験を実施した。図10に示すガス処理装置600に流通させた。接地電極12はアルミナ板で形成し、印加電極11は誘電体13の外側に、銅テープにより形成した電極である。誘電体13はα−アルミナである。印加電極11に接する誘電体13と、接地電極12に接する誘電体13との間の隙間(隙間は1mm)に触媒体100を配置した。プラズマの発生には、ファンクションジェネレータと高電圧アンプで構成されたAC 高電圧電源を用いた。印加電圧は0〜30kVpk−pkの範囲に設定し、周波数は50 Hzに固定した。放電電力は、V-Q リサージュ法により求めた。   Subsequently, CO gas was circulated and a CO oxidation reaction test over time was performed at room temperature. It was made to distribute | circulate to the gas processing apparatus 600 shown in FIG. The ground electrode 12 is formed of an alumina plate, and the application electrode 11 is an electrode formed of copper tape outside the dielectric 13. The dielectric 13 is α-alumina. The catalyst body 100 was arranged in a gap (gap is 1 mm) between the dielectric 13 in contact with the application electrode 11 and the dielectric 13 in contact with the ground electrode 12. An AC high-voltage power source composed of a function generator and a high-voltage amplifier was used for plasma generation. The applied voltage was set in the range of 0-30 kVpk-pk, and the frequency was fixed at 50 Hz. The discharge power was determined by the V-Q Lissajous method.

COガスの初期濃度は1000ppm、流量が500mL/minになるよう調整し、ガス処理装置600に流通させた。ガス分析は、ガス処理装置600を通過したガスを、光路長2.4mのガスセルを装備したFTIRにより、CO、CO2の定量分析を行なった。 The initial concentration of the CO gas was adjusted to 1000 ppm and the flow rate was adjusted to 500 mL / min, and the CO gas was circulated through the gas processing apparatus 600. In the gas analysis, CO and CO 2 were quantitatively analyzed by FTIR equipped with a gas cell having an optical path length of 2.4 m.

(実施例2)
金微粒子を担持した炭化ケイ素織物を上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2Vpk−pk放電電力は0.5Wとした。
(Example 2)
A silicon carbide woven fabric carrying gold fine particles was placed in the reactor, plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 Vpk-pk discharge power was 0.5 W.

(実施例3)
金微粒子を担持したジルコニア織物を上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2 kVpk−pk放電電力は0.5Wとした。
Example 3
A zirconia fabric carrying gold fine particles was placed in the reactor, a plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 kVpk-pk discharge power was 0.5 W.

(実施例4)
金微粒子を担持したαアルミナ皮膜形成アルミ板を上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2 kVpk−pk放電電力は0.5Wとした。
Example 4
An α-alumina film-formed aluminum plate carrying gold fine particles was placed in the reactor, plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 kVpk-pk discharge power was 0.5 W.

(実施例5)
金微粒子を担持したα─アルミナビーズを上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2kVpk−pk放電電力は0.5Wとした。
(Example 5)
Α-alumina beads carrying gold fine particles were placed in the reactor, plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 kVpk-pk discharge power was 0.5 W.

(実施例6)
金微粒子を担持したジルコニアビーズを上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2kVpk−pk放電電力は0.5Wとした。
(Example 6)
Zirconia beads carrying gold fine particles were placed in the reactor, plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 kVpk-pk discharge power was 0.5 W.

(実施例7)
金微粒子を担持したPET不織布を上記反応器に入れ、プラズマを印加させ、CO酸化反応試験を実施した。印加電圧は7.2 kVpk−pk放電電力は0.5Wとした。
(Example 7)
A PET nonwoven fabric carrying gold fine particles was placed in the reactor, plasma was applied, and a CO oxidation reaction test was performed. The applied voltage was 7.2 kVpk-pk discharge power was 0.5 W.

実施例2から7の条件を表3に示す。   Table 3 shows the conditions of Examples 2 to 7.

Figure 0005959383
Figure 0005959383

実施例2から7の条件でCOガスを流し、CO酸化反応試験を実施した。その結果を表4に示す。   CO gas was allowed to flow under the conditions of Examples 2 to 7, and a CO oxidation reaction test was performed. The results are shown in Table 4.

Figure 0005959383
Figure 0005959383

上記の結果から、実施例7においてガス流通0.5時間後のCO酸化反応率は高いが、20時間後の基体の状態を確認したところ、有機材料であるPET不織布自体が劣化しているのを確認した。基体に無機材料を使用している実施例2から6ではCO酸化反応率が維持することが確認された。基体に無機材料を使用することで、基体が劣化せず触媒活性の低下を抑制できる。   From the above results, in Example 7, the CO oxidation reaction rate after 0.5 hours of gas flow was high, but when the state of the substrate after 20 hours was confirmed, the PET nonwoven fabric itself, which is an organic material, was deteriorated. It was confirmed. In Examples 2 to 6 using an inorganic material for the substrate, it was confirmed that the CO oxidation reaction rate was maintained. By using an inorganic material for the substrate, the substrate is not deteriorated and a decrease in catalytic activity can be suppressed.

100 触媒体
200 燃焼排ガス処理ユニット
300 他の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット
400 他の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット
500 他の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット
600 他の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット
700 他の実施形態の燃焼排ガス処理ユニット
800 CO2供給装置
900 プラズマ反応器
1−a 触媒微粒子
1−b 担体微粒子
1−c 無機粒子
2 シランモノマー
3 化学結合
4 酸化皮膜
5 細孔
8 放電空間
9 プラズマ存在領域
10 基体
11 印加電極
12 接地電極
13 誘電体
14 電源
20 ボイラー
21 送風ファン
22 フィルター
23 吸着体
24 燃焼排ガス処理ユニット
31 接合界面周縁部(コーナー部)
32 接合界面周縁部(エッジ部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Catalyst body 200 Flue gas processing unit 300 Flue gas processing unit of other embodiment 400 Flue gas processing unit of other embodiment 500 Flue gas processing unit of other embodiment 600 Flue gas processing unit of other embodiment 700 Other Flue gas treatment unit 800 CO 2 supply device 900 plasma reactor 1-a catalyst fine particle 1-b carrier fine particle 1-c inorganic particle 2 silane monomer 3 chemical bond 4 oxide film 5 pore 8 discharge space 9 plasma presence Region 10 Substrate 11 Applied electrode 12 Ground electrode 13 Dielectric 14 Power supply 20 Boiler 21 Blower fan 22 Filter 23 Adsorbent 24 Combustion exhaust gas treatment unit 31 Bonding interface peripheral portion (corner portion)
32 Bonding interface edge (edge)

Claims (4)

処理対象のガスが流れる流路と、
前記流路内に配置される、第1の電極と第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極の間に配置され少なくとも一方の電極に密着して配置される誘電体とを少なくとも備え、前記第1の電極と前記第2の電極の間に電圧を印加して放電を発生させることによりプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記流路内における前記プラズマ発生部によって発生したプラズマが存在する位置に設けられる前記処理対象のガスの反応を促進する触媒部であって、金粒子と、前記金粒子が表面に固定される無機酸化物粒子と、前記無機酸化物粒子が固定される炭化ケイ素を含む繊維からなる織物と、を有する触媒部と、
前記プラズマ発生部と前記触媒部のガスの流れ方向上流側に配置される、ガスに含まれる煤煙を除去するフィルターと、NOxおよびSOxの少なくともいずれかを吸着する吸着体と、
を備えることを特徴とする燃焼排ガス処理ユニット。
A flow path through which the gas to be treated flows,
A first electrode, a second electrode, and a dielectric disposed between the first electrode and the second electrode and disposed in close contact with at least one of the electrodes disposed in the flow path A plasma generating unit that generates plasma by applying a voltage between the first electrode and the second electrode to generate a discharge, and
A catalyst part that promotes the reaction of the gas to be treated provided at a position where the plasma generated by the plasma generation part is present in the flow path, wherein the gold particles and the gold particles are fixed on the surface. A catalyst part having oxide particles and a woven fabric made of fibers containing silicon carbide to which the inorganic oxide particles are fixed ;
A filter that removes soot and smoke contained in the gas, and an adsorbent that adsorbs at least one of NOx and SOx, disposed upstream of the plasma generation unit and the catalyst unit in the gas flow direction;
A flue gas treatment unit comprising:
前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と前記触媒部は、前記処理対象のガスの流れ方向に並べて配置され、それぞれ前記ガスの流れ方向に通気性を有し、
前記触媒部は、前記流路における前記放電の発生空間または前記放電の発生空間よりも前記ガスの流れ方向の下流側に形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃焼排ガス処理ユニット。
The first electrode, the second electrode, the dielectric, and the catalyst unit are arranged side by side in the flow direction of the gas to be treated, and each has air permeability in the flow direction of the gas,
2. The combustion exhaust gas treatment unit according to claim 1, wherein the catalyst unit is formed downstream of the discharge generation space or the discharge generation space in the flow path in the gas flow direction.
前記第1の電極と前記第2の電極と前記誘電体と前記触媒部は、前記ガスの流れ方向に直交する方向に並べて配置されることを特徴とする請求項1に記載の燃焼排ガス処理ユニット。 Wherein the first electrode and the second electrode dielectric and front Symbol catalyst section, the combustion exhaust gas according to claim 1, characterized in that it is arranged in a direction perpendicular to the flow direction of the gas Processing unit. 燃料を燃焼してガスを排出するボイラーと、
前記ボイラーから排出される排ガスを処理する、請求項1からのいずれかに記載の燃焼排ガス処理ユニットと、を備えることを特徴とするCO供給装置。
A boiler that burns fuel and discharges gas;
Processing the exhaust gas discharged from the boiler, CO 2 supply device, wherein the combustion exhaust gas treatment unit, in that it comprises a according to any of claims 1 to 3.
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