JPH03262536A - 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は排ガス浄化材及びこの排ガス浄化材を使用して
排ガスを浄化する方法に係り、更に詳しくは排ガス中の
アルデヒドをＣＯ２とＨ２に転化することにより除去す
る排ガス浄化材と、この浄化材を使用して排ガス中のア
ルデヒドを除去する方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕工場な
どの産業施設あるいはアルコール、軽油等を燃料とする
自動車などから排出されるガス中には、環境汚染の原因
となる多種類の有機物質が含まれている。そのような排
ガスを浄化するために、白金、パラジウム等の貴金属元
素からなる触媒を用いて有機物質を酸化分解する方法が
、一般に知られている。

そのような貴金属触媒は、トルエンやキシレン等の炭化
水素に対しては有効であるが、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド等のアルデヒド類に対しては、除去効果が
不十分であった。

また、卑金属元素を主成分とするアルデヒド酸化触媒も
最近報告されているが、低温のガスに対しては低活性で
あり、アルデヒドを十分に反応除去するには、３００℃
以上のガスでなければ有効でなかった。種々の排ガスに
対して有効であるためには、２００℃以下でも高活性で
なければならない。

その上、不完全な酸化による０口の発生も問題となって
いた。

さらにまた、上記の種々の触媒は、セラミックフィルタ
上に担持させて用いるのが一般的であるが、そのような
構成のフィルタは、圧力損失すなわち排ガスの人口側と
出口側の圧力差が小さく、耐熱性も高いことが必要とさ
れる。

従って本発明の目的は、２００℃以下の低温でも排ガス
中のアルデヒドを高選択的に、すなわち有害なＣＯの発
生を抑えながら、ＣＯ２とＨ２に転化させることによっ
て、排ガスを浄化する機能を有する排ガス浄化材、及び
この浄化材を用いた排ガス浄化方法を提供することであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、多孔質セ
ラミックフィルタに、Ｃｕを担持した多孔質セラミック
担体を担持させることにより、あるいは担体と同一組成
のセラミックからなる多孔質フィルタにＣｕを直接担持
させることにより、アルデヒドを含む排ガスを効率的に
浄化できることを発見し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の第一の排ガス浄化材は、抗力′ス中
のアルデヒドを水蒸気の存在下でＣＯ２と０２に転化す
る浄化材であって、多孔質セラミック担体に担持された
Ｃｕからなるアルデヒド転化触媒と、前記アルデヒド転
化触媒を担持する多孔質セラミックフィルタとからなり
、前記アルデヒド転化触媒中のＣｕは、前記多孔質セラ
□ツク担体中の金属成分に対して、１０〜５０重量％の
割合であることを特徴とする。

また本発明の第二の排ガス浄化材は、排ガス中のアルデ
ヒドを水蒸気の存在下でＣＯ２とＨ２に転化する排ガス
浄化材であって、ジルコニアからなる多孔質セラミック
フィルタにＣｕを触媒として担持させてなり、前記Ｃｕ
は、前記ジルコニア中のＺｒに対して１０〜５０重量％
であることを特徴とする。

さらに、本発明の排ガス浄化方法は、上記の排ガス浄化
材を用いて水蒸気とアルデヒドを含む排気ガスを浄化す
る方法であって、前記排気ガスを前記排ガス浄化材に通
過させることによって、アルデヒドをＣＯ２とＨ２に転
化させることを特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明の排ガス浄化材のフィルタは、第１図に示すハニ
カム型フィルタｌＯ１あるいは第２図に示すフオーム型
フィルタ２０として形成するのが好ましい。これらのタ
イプのフィルタは圧力損失が低いので、排ガスの浄化効
率が良い。フィルタの外形は円柱形に限らず、工場で排
ガスを出す装置や自動車の排気通路の構造等に応じて適
宜変更することができる。

フィルタを構成するセラミックとしては、アルミナ、シ
リカ、マグネシア、ジルコニア、ムライト、ゼオライト
、チタニア、コージェライトなど、多孔質で耐熱性の高
いものを用いることができる。

焼成後のセラミックフィルタの内部空孔の表面積が小さ
い場合、触媒を十分に担持することが困難となる。従っ
てその場合は、そのセラミックとは別種の表面積の大き
いセラミックを担体としてフィルタ全体に被覆するのが
好ましい。

本発明の第一の排ガス浄化材においては、上記セラミッ
クフィルタにアルデヒド転化触媒を担持させる。アルデ
ヒド転化触媒としては、多孔質セラミック担体に担持さ
れたＣｕを用いる。多孔質セラミック担体としては、酸
化亜鉛（ＺｎＯ）とジルコニア（Ｚｒ０２）のうちの１
種又は２種を用いる。触媒活性と熱的安定性を向上させ
るために、これらにさらに、アルミナ　（Ｍ２Ｏ３）と
酸化クロム（Ｃｒ−０ｓ）のうちの１種又は２種を少量
加えることができる。

アルミナ及び／又は酸化クロムを加える場合、これらの
割合は酸化亜鉛及び／又はジルコニアの５０重量％以下
とするのが好ましい。

多孔質セラミックフィルタがジルコニアからなる本発明
の第二の排ガス浄化材の場合、触媒としてＣｕを直接フ
ィルタに担持させてもよい。

多孔質セラミックフィルタを被覆するセラミックとして
酸化亜鉛を用いた場合、担体として酸化亜鉛を用いる必
要はない。従って、アルデヒド転化触媒としては、Ｃｕ
のみか、あるいはＣｕとジルコニア、あるいはＣｕとジ
ルコニアにさらにアルミナと酸化クロムのうちの１種又
は２種を加えたものにすることができる。

Ｃｕの担持量は、多孔質セラミック担体又はセラミック
フィルタ中の金属成分、すなわちＺｎ又はＺｒに対して
、あるいはＺｏとＺｒの合計量に対して重量比で１０〜
５０％とし、好ましくは２０〜４０％とする。

Ｃｕの割合が１０〜５０重量％の範囲より少なくなって
も多くなっても、アルデヒド転化の速度が低下してしま
う。またＣｕの割合が５０重量％を超えると、反応の選
択性が低下してＣＯが発生するようになり、さらにＣｕ
の粒子の耐熱性が低下して半融現象をきたし、触媒活性
表面積が減少してしまう。

多孔質セラミックフィルタにＣｕ又はＣｕを含むアルデ
ヒド転化触媒を担持させるには、含浸法、イオン交換法
、沈澱法など、従来より用いられる触媒担持方法を用い
ることができる。含浸法による場合、例えば下記（ａ）
又は（ｂ）の方法を用いる。

（＋１）シルコニＴからなるフィルタに硝酸銅等の水溶
液を含浸した後、焼成することによって、フィルタにＣ
ｕを担持させる。

（ｂ）コージェライト等からなるフィルタに、触媒中の
セラミック要素を構成する金属元素（Ｚｎ、　Ｚｒ等）
の硝酸塩水溶液を含浸した後、加熱分解することによっ
て、フィルタ内の空孔表面にＺｎＯ５Ｚｒ０２等の被膜
を形成する。次いで、硝酸銅等の水溶液をフィルタに含
浸した後、焼成することによって、フィルタに［Ｕ及び
ＺｎＯ、ＺｒＬ等を担持させる。

以上のようにして得られたフィルタ内のアルデヒド転化
触媒は、排ガス中のアルデヒドを水蒸気の存在下でＣＯ
，とＮ２に転化する反応　（例えばＨＣ）ｌＯ＋）＋２
０−＋ＣＯｚ＋　２Ｌ）に対して、２００℃以下の低温
でも高活性を示す。ＣＯ３とＮ２は高い収率で生成され
、有害なＣＯはほとんど生成されない。

〔実施例〕

本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に説明す
る。

実施例１ 市販の排ガス用コージェライト製ハニカムフィルタ　（
エヌコア社製、見掛けの体積３５ｃｄ、重量１７ｇ１空
孔率７４％）をＺｒＯ（Ｎ０３）　２　（硝酸ジルコニ
ル）の水溶液に浸漬し、空気中で５００℃で加熱分解し
て、ＺｒＯ２からなる多孔質セラミック担体層をフィル
タ外表面と内部の空孔表面に形成した。

次いで、フィルタをテトラアンミン銅水溶液に浸漬した
後、約１００℃で乾燥し、さらに５００℃で焼成するこ
とによって、フィルタ上にＣｕと　Ｚｒ０ｉからなる１
、　５ｇのアルデヒド転化触媒を担持させた。

（この触媒をＣｕ／ＺｒＯ２と表示する。以下同様。）
Ｃｕの担持量は、２ｒに対して２０重量％であった。

次に、このフィルタに１１０〜１７０℃の温度で、ホル
ムアルデヒド（分圧：　０．　ｌｌａｔｍ）と水蒸気（
分圧：　　１．５ｘ　１０−’ａｔｍ）を含むＮ２ガス
を、流速１００ｃｃ／分で流通させた。ガスの出口での
濃度をクロマトグラフィーで測定し、ホルムアルデヒド
（ＨＣ）Ｉｎ）と６口、とＮ２の分圧を比較した。結果
を第３図にグラフで示す。

実施例２ 市販の排ガス用コージェライト製フオームフィルタ（ブ
リデストン社製、見掛けの体積３５ｃｊ、重量１２ｇ、
空孔率８５％〉にＺｒＯ（ＮＬＬ水溶液を用いて、実施
例１と同様にしてＺｒＬの多孔質セラミック担体層を形
成させた。

次いで、フィルタをＣｕ　（ＮＯ３）−（硝酸銅）とＺ
ｎ（ＮＯ，）、（硝酸亜鉛）の混合溶液に浸漬した後、
実施例１と同様の乾燥、焼成を行って、フィルタ上に１
．５ｇのＣｕ／ＺｎＯ／Ｚｒ０ｚ触媒を担持させた。触
媒中のＣｕとＺｎとＺｒの重量比は１：３：３であった
。

次に、実施例１と同様に流通法によって、ホルムアルデ
ヒドの転化率（分圧により表す）を測定した。結果を第
３１！Ｉに合わせて示す。

比較例１ 実施例１と同様のハニカムフィルタをオルトケイ酸エチ
ルの水溶液に浸漬し、空気中５００℃で加熱分解して５
１０２の層を形成した。

次いで、フィルタをＬＰｔα６の水溶液に浸漬した後、
実施例１と同様の乾燥、焼成を行って、フィルタ上に１
．５８のＰｔ／Ｓｉｎ□触媒を担持させた。Ｐｔの担持
量は、ＳｉＬに対して１重量％であった。

次に、実施例１と同様に流通法によって、ホルムアルデ
ヒドの転化率（分圧により表す）を測定した。結果を第
４図に示す。

第３図かられかるように、実施例１及び２のアルデヒド
転化触媒付きフィルタを用いた場合、２００℃以下でも
ホルムアルデヒドの転化反応に対して高活性を示し、し
かもアルデヒドはＣＯ２とＨ２に高選択的に転化された
。

それに対して、比較例１のフィルタは、第４図に示すよ
うに、アルデヒド転化反応の活性が低いだけでなく、多
量のＣ口を発生して、ＣＯ、とＨ２への選択性も低い。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明の排ガス浄化材は、圧力損失
の低い多孔質セラミックフィルタに、アルデヒド転化反
応に効果的な触媒を担持させたものである。その触媒は
、排ガス中のアルデヒドを水蒸気の存在下でＣＯ２とＨ
７に転化する反応に対して、２００℃以下の低温でも高
活性を示す。その際、ＣＯ２とＨ２は高い収率で生成さ
れ、有害なＣＯはほとんど生成させない。従って、本発
明の排ガス浄化材を用いれば、アルデヒドを含む排ガス
を効率的に浄化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る排ガス浄化材に用いるノ＼二カム
型フィルタを示す斜視図であり、第２図は本発明に係る
排ガス浄化材に用いるフオーム型フィルタを示す斜視図
であり、第３図は本発明の実施例によるフィルタのアル
デヒド転化率（分圧により表す）を示すグラフであり、 第４図は従来のフィルタのアルデヒド転化率（分圧によ
り表す）を示すグラフである。 １０・・・ハニカム型フィルタ ２０・　　・フオーム型フィルタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガス中のアルデヒドを水蒸気の存在下でＣＯ＿
   ２とＨ＿２に転化する浄化材であって、多孔質セラミッ
   ク担体に担持されたＣｕからなるアルデヒド転化触媒と
   、前記アルデヒド転化触媒を担持する多孔質セラミック
   フィルタとからなり、前記アルデヒド転化触媒中のＣｕ
   は、前記多孔質セラミック担体中の金属成分に対して、
   １０〜５０重量％の割合であることを特徴とする排ガス
   浄化材。
2. （２）請求項１に記載の排ガス浄化材において、前記多
   孔質セラミック担体が、酸化亜鉛及びジルコニアのうち
   の１種又は２種からなることを特徴とする排ガス浄化材
   。
3. （３）請求項１又は２に記載の排ガス浄化材において、
   前記多孔質セラミック担体は、酸化亜鉛及びジルコニア
   のうちの１種又は２種と、アルミナ及び酸化クロムのう
   ちの１種又は２種とからなることを特徴とする排ガス浄
   化材。
4. （４）排ガス中のアルデヒドを水蒸気の存在下でＣＯ＿
   ２とＨ＿２に転化する排ガス浄化材であって、ジルコニ
   アからなる多孔質セラミックフィルタにＣｕを触媒とし
   て担持させてなり、前記Ｃｕは、前記ジルコニア中のＺ
   ｒに対して１０〜５０重量％であることを特徴とする排
   ガス浄化材。
5. （５）請求項１乃至４のいずれかに記載の排ガス浄化材
   を用いて水蒸気とアルデヒドを含有する排気ガスを浄化
   する方法において、前記排気ガスを前記排ガス浄化材に
   通過させることによって、アルデヒドをＣＯ＿２とＨ＿
   ２に転化させることを特徴とする排ガス浄化方法。