JP6396045B2 - Vocおよび/または気相無機還元性化合物のオゾン酸化反応方法及び該方法に用いる酸化物超微粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
[1] VOCを含有するガスをオゾンと混合した後、遷移金属含有酸化物多孔質体と接触させて、VOCとオゾンの促進酸化で、VOCの高効率な分解を行なうことを特長とするVOCのオゾン酸化反応方法。
[2] 前記VOCオゾン酸化反応用遷移金属含有酸化物多孔質体としてCo、Mn、Cuを含む酸化物を単独または複数から選択して調製する酸化物超微粒子を使用する、VOCのオゾン酸化反応方法。
[3] 前記[1]または[2]に記載のVOCオゾン酸化反応用遷移金属含有酸化物の調整法として、Co、Mn、Cuの金属塩から1種類以上を選び混合水溶液を作り、アルカリ溶液と混合することにより沈殿物を生成させて濾過、水洗、乾燥した後、熱処理を施すことを特徴とする酸化物超微粒子の製造方法。
[4] 前記[1]に記載のVOCを含有するガスをオゾンと混合する際、注入オゾン濃度と原料VOC濃度(C1換算)の濃度比が0.8以上となるオゾン酸化反応方法。
[5] 前記[1]〜[3]のいずれかに記載のVOCオゾン酸化反応用遷移金属含有酸化物において、BET比表面積が80m2以上である酸化物超微粒子粉末。
表−1に基づき、遷移金属多孔体として、1:共沈法で調製したCo、Mn、Cu酸化物を含有する超微粒子から構成される多孔質体モノリス(Sample−A)、2:沈殿法で調製したCo酸化物を含有する超微粒子から構成される多孔質体モノリス(Sample−B)、3:参照として公知多孔質体として超安定Y型ゼオライト(USY)(Sample−C)からなるモノリスを充填塔に充填して、VOCのオゾン酸化反応による分解性能を評価した。
試験では、1)入口ガス量/充填塔体積比(SV値(1/hr)、2)入口オゾン濃度/入口MEK濃度(C1換算)比、3)入口オゾン濃度(C1換算)を変更して、A)MEKの流過率(MEK出口/入口濃度比)、B)オゾン流過率(オゾン出口/入口濃度比)で評価した。
表−2の試験条件でRunをハイフンで結ぶ3桁の数字で表したが、左端の数字が、1は、共沈法で調製したCo、Mn、Cu含有酸化物超微粒子モノリスを表し、2は、沈殿法で調製したCo含有酸化物超微粒子モノリスを表し、3は、USYモノリスを表す。次に中央の数字が、1は、実験変数の入口ガス量の変更を表し、2は、入口オゾン量の変更を表し、3は、入口MEK濃度の変更を表した。
右端の数字は、各モノリス、実験変数に於ける実験条件を表している。
この表記に基づき、Sample−Aの試験結果を表−2aに記し、Sample−Bの結果を表−2b、Sample−Cの結果を表−2cに記した。
入口ガス量を、5,000m3N/hから250m3N/h迄変更すると、SV値は、60,000から3,000に低下する。この時、Sample−Aでは、MEK流過率は、36%から1.2%に低下する。Sample−Bでは、43%から1.4%に変化し、Sample−Cでは、64.8%から5.4%に変化する。
Co,Mn,Cu酸化物超微粒子(Sample−A)が最も良い性能を示し、Co含有酸化物超微粒子(Sample−B)がこれに続き、USY(Sample−C)の性能はかなり低い。
入口オゾン濃度/入口MEK濃度(C1換算)比が1.3から0.8の間で変更するように、オゾンの注入量を、0.27−0.17kg/hの間で注入量を変更した。
Sample−Aでは、MEK流過率は、4%から20%に上昇する。このことから、入口オゾン濃度/入口MEK濃度(C1換算)比は、1以上を保持することが必要であり、C1換算MEK濃度に対応して、入口オゾン濃度/入口MEK濃度(C1換算)比>1での、オゾンの注入でMEK流過率10%以下が達成できる。ここでも、MEK分解性能は、Sample−A,Sample−B,Sample−Cの順で有り、USYに比べ遷移金属多孔質体のVOC分解性能の顕著な優位性が確認できた。
入口MEK濃度(C1換算)を100から1ppmの間で変更して、MEK流過率が10%以下となる入口流量を調整した。
入口ガス量を、1,000m3N/h、SV値は、12,000、使用する遷移金属多孔質体は、MEKオゾン処理で最も良好なオゾン分解性能を示した、Co,Mn,Cu系多孔質体のSample−Aを充填し、注入オゾン濃度/VOC濃度(C1換算)比1.2として、処理対象VOCとしてMEKに替えて、1)酢酸エチル100ppm asC1(25ppm as 酢酸エチル)、2)シクロヘキサノン100ppm asC1(16.6ppm as シクロヘキサノン)、3)トルエン100ppm asC1(14.3ppm as トルエン)、4)スチレン100ppm asC1(12.5ppm as スチレン)、5)キシレン100ppm asC1(12.5ppm as キシレン)、6)アセトアルデヒド100ppm asC1(50ppm as アセトアルデヒド)、7)プロピオンアルデヒド50ppm asC1(16.6ppm as プロピオンアルデヒド)、8)プロピオン酸50ppm asC1(16.6ppm as プロピオン酸)、9)酢酸150ppm asC1(75ppm as 酢酸)のオゾン酸化処理を行った。この時の流過率は、1)酢酸エチル3%、2)シクロヘキサノン6%、3)トルエン8%、4)スチレン6%、5)キシレン5%、6)アセトアルデヒド15%、7)プロピオンアルデヒド10%、8)プロピオン酸4%、9)酢酸3%の良好な分解性能を示した。
入口ガス量を、1,000m3N/h、SV値は、12,000、使用する遷移金属多孔質体は、VOCオゾン処理で最も良好なオゾン分解性能を示した、Co、Mn、Cu系多孔質体のSample−Aを充填し、注入オゾン濃度/気相無機還元性化合物濃度比2として、処理対象気相無機還元性化合物として、1)アンモニア100ppm、2)メチルメルカプタン10ppm、3)トリメチルアミン100ppm、4)硫化水素10ppm、5)一酸化炭素10ppmのオゾン酸化処理を行った。この時1)アンモニア流過率は、0.5%、2)メチルメルカプタン流過率1%、3)トリメチルアミン流過率6%、4)硫化水素流過率1%、5)一酸化炭素流過率5%の良好な分解性能を示した。
このことから当該発明の適用により、オゾンに対して還元性化合物であるVOCに対し従来全く示唆されなかった処理効率が示された。
吸着塔―――3a、3b、3c、3d
トルエン吸着塔―――4a、4b、4c、4d
オゾン発生器―――7
オゾン吸着反応器―――9
高シリカゼオライトハニカム―――10
排ガス―――1
流路 ―――2、6、7
遷移金属多孔体充填塔―――3
遷移金属多孔体―――4
オゾン発生機―――5
採取ライン―――8
Claims (5)
- VOCおよび/または気相無機還元性化合物を含有するガスをオゾンと混合した後、
混合した前記ガスとオゾンを遷移金属含有酸化物多孔質体と接触させて、VOCおよび/または気相無機還元性化合物とオゾンの促進酸化で、前記VOCおよび/または気相無機還元性化合物の分解を行なう際に、
前記遷移金属含有酸化物多孔質体として、BET比表面積が80m 2 以上である、Co、Mn及びCuの金属塩の混合水溶液からアルカリによって共沈させた共沈物を熱処理して得られたCo、Mn及びCuの酸化物で構成されてなる超微粒子、または、Coの金属塩水溶液からアルカリによって沈殿させた沈殿物を熱処理して得られたCoの酸化物で構成されてなる超微粒子、のいずれかが、アルミナシリケートで成型されたコルゲートに担持されてなる多孔質体モノリスを使用することを特徴とするVOCおよび/または気相無機還元性化合物のオゾン酸化反応方法。 - 前記Co、Mn及びCuの金属塩の混合水溶液が、各金属の全体に対するモル比で、Coは40モル%以下、Mnは30〜70モル%及びCuは25〜45モル%で含む請求項1に記載のオゾン酸化反応方法。
- 前記VOCを含有するガスをオゾンと混合する際に、注入オゾン濃度と原料VOC濃度(C1換算)の濃度比が0.8以上となるようにする請求項1または2に記載のオゾン酸化反応方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のVOCおよび/または気相無機還元性化合物のオゾン酸化反応方法で用いる、BET比表面積が80m 2 以上である遷移金属含有酸化物多孔質体を調製する際に使用する金属酸化物からなる超微粒子の製造法であって、Co、Mn及びCuの金属塩の混合水溶液と、アルカリ水溶液を水媒体中に滴下し、前記Co、Mn及びCuの共沈物を析出させ、得られた共沈物を、濾過、水洗、乾燥した後、100〜500℃の範囲で熱処理を施すことを特徴とする酸化物超微粒子の製造方法。
- 前記混合水溶液を作る際の、前記金属塩の割合が、各金属の全体に対するモル比で、Coは40モル%以下、Mnは30〜70モル%及びCuは25〜45モル%である請求項4に記載の酸化物超微粒子の製造方法。
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