JPH03267151A - 排気浄化用触媒の製造方法 - 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］ 本発明は排気浄化用触媒の製造方法、更に詳しくは排気
中のＮＯｘを還元剤を用いることなく分解することがで
きる排気浄化用触媒の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ボイラー、火力発電所などの内燃機関、各家庭のファン
ヒータ等から排出される排気中には一酸化炭素（ＣＯ）
、二酸化炭素（ＣＯＺ）、水（Ｈ２Ｏ）、窒素酸化物（
ＮＯｘ、例えばＮＯやＮＯ□、）、窒素（Ｈ２）等の種
々の成分が含まれている。前記成分のうち、有害成分と
してはＣＯ及びＮＯｘが代表的なものであり、公害防止
及び環境保全の面からこれらの排出量を低減したり、こ
れらを分解などにより除去するために各種の対策が取ら
れ、又、提案されている。

しかしながらなかでも、ＮＯｘとりわけＮＯの除去は困
難である。工場や発電所のボイラーの排気に対しては、
Ｖ、０、−　ＴｉＯ３−ＷＯ、系触媒を用いて排気中に
少量添加したアンモニアにより　ＮＯｘを還元・除去す
る、いわゆるアンモニア還元プロセスが適用されている
が、設備費が高い、高価なアンモニアを消費する等の問
題がある。又、前記方法はファンヒータなどの小型の装
置には適用することが困難である。

それ故、ＮＯｘの除去方法としては、触媒を用いてＮＯ
ｘをＮ２と０２に分解して除去するのが理想であるが、
従来この反応に有効な触媒がなかった。

最近、ゼオライトに銅をイオン交換により担持した触媒
が前記のＮＯｘの分解反応に高い活性を示すことが報告
された。例えば特開昭６０＝１２５２５０号公報には、
粉末Ｘ線回折における所定の格子面間隔を持ち、そのＳ
ｉＯ□／Ａ［２０５モル比が２０〜１００の結晶性アル
ミノ珪酸塩（ゼオライト）に銅イオンを含有させた窒素
酸化物分解触媒及び該触媒と窒素酸化物含有ガスを接触
させることからなるその使用方法が開示されている。

［発明が解決しようとする課題〕 特開昭６０−１２５２５０号公報に開示された触媒の製
造方法においては、予め調製した所定性状のゼオライト
を銅塩の水溶液中に浸漬してイオン交換した復水で十分
に洗浄し、次いで空気中で１０５°Ｃで十数時間加熱す
る。ところで、ゼオライト触媒、−例として銅−ゼオラ
イド触媒においては、排気浄化に有効な銅−ゼオライド
触媒の活性点は特殊な分散状態にあるＣ６“あるいはＣ
ルであり、０６″ＨＣ乙の酸化還元サイクルにより浄化
反応が進行すると考えられている。したがって、前記特
開昭６０−１２５２５０号公報に記載されたような強い
酸化雰囲気や反対に強い還元雰囲気における高温での熱
処理はＣ６＋やＣｕ金属を安定化し、浄化活性の低下を
招く。それ故、熱処理の際に活性点を破壊しないゼオラ
イト系触媒の製造方法が望まれていた。又、更にＮＯｘ
浄化性能を高めたゼオライト系触媒を容易に得ることが
できる製造方法が望まれていた。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記要望に答えるべく成されたものであり、そ
の目的とするところはＮＯｘ浄化性能が向上した排気浄
化用触媒を容易に製造することができる方法を提供する
ことにある。

本発明の排気浄化用触媒の製造方法は、Ｓｉ／ＡＩ２比
が５〜１０００のゼオライトに遷移金属及びアルカリ土
類金属のうちから選ばれた１種以上の金属をイオン交換
により担持し乾燥した後、該ゼオライトを容積比で０．
０５〜０５％の水素又は炭化水素を添加した不活性ガス
気流中、或いは所定量の水を添加したガス気流中で熱処
理してなるという特徴を有している。

ゼオライトはＳｉ／Ａβ比が５〜１０００の範囲内の適
するものを使用する。ＺＳＭ−５ゼオライトが特に好ま
しい。

ゼオライトに触媒金属をイオン交換により担持するには
慣用の方法を用いてよく、例えば触媒金属の水溶性塩の
水溶液にゼオライトを浸漬するか、又は前記水溶液をゼ
オライトに含浸させる。触媒金属の担持量及び乾燥条件
は適宜選択する。

不活性ガスに対する水素又は炭化水素の添加量は、容積
比で０．０５％未満では効果が少なく、０．５％を越え
ると逆に触媒の活性を低下させる。それ故、０．０５〜
０．５％の範囲とする。

炭化水素としては、分解によって樹脂化せず、水素源と
なり得るもの、例えばメタン、エタン、プロパン等のパ
ラフィン系炭化水素が好ましい。

容積比で０．０５〜０５％の水素又は炭化水素を添加す
る不活性ガスとしては、アルゴンなどの周期律表の第０
族のガス、窒素、前記ガスの混合物等を用いることがで
きる。気流の流速は適宜選択する。

水を添加したガス気流を用いる場合には、水の添加量は
所望性状の触媒が得られるように適宜選択する。又、こ
の場合のガスは、前記不活性ガスに限らず空気などの酸
化性のガスを用いることもできる。又、気流の流速は適
宜選択する。

熱処理温度は、ゼオライトの性状、触媒金属の担持量、
水素又は炭化水素の添加量、それらを添加するガスの種
類等を考虜して決定するが、通常５００〜８００℃の範
囲が好ましい。又、熱処理時間は１〜１０時間程度、通
常数時間例えば５時間前後である。

［作　用１ 還元性ガスである水素又は炭化水素を容積比で０．０５
〜０．５％添加した非常に穏やかな還元雰囲気下で触媒
金属を担持したゼオライトを熱処理するため、従来の方
法に比べて活性点として働く触媒金属の割合が増加し、
且つ活性点が安定化される。

又、水を添加したガス気流中で触媒金属を担持したゼオ
ライトを熱処理する場合には、前記の作用機構と異なり
、水によってゼオライトの結晶格子からの脱アルミニウ
ム化が起り、ゼオライト触媒の酸性が減少し塩基性が増
大すると考えられる。そして、これにより吸着したＮ０
分子の窒素−酸素結合の解離（Ｎｏの分解）を促進する
と考えられる。

〔実施例］ 以下に本発明の実施例及び比較例を説明する。

実施例Ｉ ＺＳＭ−５ゼオライト粉末（Ｓｉ／ＡＪ２　＝　２５）
を０．０２モル／Ｉ２酢酸銅水溶液に２４時間浸漬後、
ｆ過し、次いで空気中で　１００°Ｃで１０時間乾燥し
た。銅の担持量はＣｕＯとして２７重量％であり、イオ
ン交換率は８９％であった。このゼオライト粉末を圧縮
後粉砕して８〜２０メツシユの粒径に調製した。次いて
容積比で水素を０．１３％添加した窒素気流（流量３Ｉ
２．７分）中にて６００　’Ｃで３時間熱処理して実施
例１の触媒を得た。

実施例２ 空気流を使用し且つ熱処理温度を７００℃とすること以
外は、実施例１と同様にしてゼオライト粉末を処理した
。次いでこれを容積比で水を２３％添加した空気中にて
６００°Ｃで７時間熱処理して実施例２の触媒を得た。

実施例３ ＺＳＭ−５ゼオライト粉末（Ｓｉ／Ａｌ２＝　２５）を
０．０２モル／Ｉ２硝酸マグネシウム水溶液に２４時間
浸漬後、ｒ過し、次いで空気中で１００°Ｃで１０時間
乾燥した。マグネシウムの担持量はＭｇＯとして２．０
重量％であり、イオン交換率は７０％てあった。このゼ
オライト粉末を圧縮後粉砕して８〜２０メツシユの粒径
に調製した。次いで容積比で水を１０％添加した空気流
（流量３℃／分）中にて６００℃で７時間熱処理して実
施例３の触媒を得た。

比較例１ 水素を添加しない窒素気流を使用し且つ熱処理温度を５
００°Ｃとすること以外は、実施例１と同様にして比較
例１の触媒を得た。

比較例２ 空気流を使用し且つ熱処理温度を７００°Ｃとすること
以外は、実施例１と同様にして比較例２の触媒を得た。

比較例３ 空気流を使用し且つ熱処理温度を９００°Ｃとすること
以外は、実施例１と同様にして比較例３の触媒を得た。

〔性能評価試験〕

実施例１〜３及び比較例１〜３の各触媒２．０ｇを流通
式装置に装着し、ヘリウム（Ｈｅ）に対して容積比でＮ
Ｏを３．０％添加した混合ガスを使用して、触媒層温度
４００°Ｃ、ガス流量１００ｍｊ２／分の条件下でＮＯ
浄化性能を評価した。結果を下記第１表にまとめて示す
。

第１表　ＮＯ浄化性能評価試験結果 第１表において、実施例１と比較例１を比べると、穏や
かな口元雰囲気中で熱処理した実施例１の触媒は不活性
ガス中で熱処理した比較例１の触媒に比べてＮＯ浄化率
が高い、又、実施例２と比較例２を比べると、空気中の
ような酸化雰囲気中で熱処理する場合でも、水を添加し
た実施例２の触媒は水を添加しない比較例２の触媒に比
べてＮＯ浄化率が高い、又、実施例３に示す如く、触媒
金属がＣｕのような遷移金属ではなくＭｇのようなアル
カリ土類金属の場合でも、本発明の方法によれば高いＮ
Ｏ浄化率を有する触媒を得ることができる。なお、比較
例３に示す如く、空気中で高い温度で熱処理すると得ら
れる触媒は全＜Ｎｏ浄化性能を示さない、これは、銅の
分散状態の変化やゼオライト構造の破壊のためと考えら
れる。

〔発明の効果〕

Ｆ述の如く１本発明の排気浄化用触媒の製造方法は、所
定性状のゼオライトに遷移金属及び／又はアルカリ土類
金属をイオン交換により担持した後、熱処理を穏やかな
還元雰囲気中で、又は水を含む雰囲気中で行う。このた
め、従来の方法に比べて得られるゼオライト触媒の活性
点として働（触媒金属の割合が増加するか、又はゼオラ
イト触媒の塩基性が増大しＮ０分子の分解を促進するの
で、ゼオライト触媒のＮＯ浄化率が向上する。又、本発
明の方法は種々の変法が可能であり且つ容易に実施し得
るので適用範囲が広い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ／Ａｌ比が５〜１０００のゼオライトに遷移金属及
   びアルカリ土類金属のうちから選ばれた１種以上の金属
   をイオン交換により担持し乾燥した後、該ゼオライトを
   容積比で０．０５〜０．５％の水素又は炭化水素を添加
   した不活性ガス気流中、或いは所定量の水を添加したガ
   ス気流中で熱処理してなることを特徴とする排気浄化用
   触媒の製造方法。