JPH0443703B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野） 本発明はオゾン分解触媒、特にガス中に含有さ
れるオゾンを接触的に分解する触媒に関する。 ＜従来の技術とその問題点＞ オゾンは強い酸化能を有し、分解すると無害な
酸素になるために脱臭、殺菌、漂白または排水中
のCOD減少等の目的でさまざまな分野において
幅広く利用されている。しかし処理に利用された
オゾンは一部未反応のまま大気中に放出されるた
めに光化学スモツク等の二次公害を発生させる恐
れがある。また、航空機が成層圏を飛行する場合
機内にオゾンを含む空気が導入されるため乗客や
搭乗員に悪影響の及ぼす危険性がある。 さらに、最近、各種の高電圧発生装置を組み込
んだ機器、例えば乾式の複写機等からのオゾン発
生が問題となつており、これ等の機器は主に室内
に置かれるためにオゾンの発生は微量であつても
室内が汚染される。 オゾンの臭いは1ppm以下の濃度で感知でき、
2ppm以上の濃度では呼吸器系に刺激を引き起こ
し、人体に有害となるために各種の発生源から排
出されるオゾンを除去し、無害化する必要があ
る。 従来、用いられてきた廃オゾンの処理技術とし
ては活性炭法、薬液洗浄法および熱分解法があ
る。活性炭法は低濃度オゾンの処理に利用されて
いるが、オゾン分解の進行に伴つて、活性炭が消
耗するために補充する必要があり、また高濃度の
オゾンを処理する場合は反応熱により活性炭自身
が発火、燃焼する危険性があるので取り扱い上問
題がある。 薬液洗浄法は還元性物質の水溶液で廃オゾンを
洗浄するために処理コストが高く、廃水処理の問
題も生じる。 熱分解法は分解効率を上げるためには300℃以
上の加熱が必要であり、多量の排ガスを処理する
ためには加熱費用がかかり、処理コストが高くな
るなどの欠点がある。 一方、近年廃オゾン処理方法として触媒分解法
が研究されており、この方法は発火、爆発の危険
性がなく、廃水処理も不要であり、低コストでオ
ゾンを分解除去できるために有利な方法とされて
いる。 オゾン分解触媒には貴金属を用いた触媒（特開
昭57−122942号など）、ニツケル、マンガン、コ
バルト等の酸化物を用いた触媒（特開昭60−
97049号）が知られているが、それぞれ室温から
100℃での低温度領域での活性が低く、又、実用
触媒としての分解効率が低く、耐久性にも問題が
あるので、低温度領域で高活性高耐久性を示す触
媒の提供が要望されている。 ＜発明の目的＞ 本発明の目的は、ガス中に含まれるオゾンを酸
素へ接触的に分解するにあたり、低温活性に優
れ、耐久性の高いオゾン分解触媒を提供するもの
である。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明者らは、上記目的に沿つて問題点を検討
した結果、無機質繊維状担体にオゾ分解能を有す
る触媒物質を担持せしめてなるオゾン分解触媒が
50℃以下、特に10〜20℃の低温でも優れたオゾン
分解性能を示し、且つ耐久性にも優れることを見
い出し、本発明を完成するに至つた。すなわち、
本発明の触媒の特徴はオゾン分解触媒に担体とし
て高比表面積を有する無機質繊維状成型体もしく
は積層体等の如き無機質繊維状担体を用いること
にある。本発明者らは、例えば、アルミナ、シリ
カ、チタニア、アルミナ−シリカ等からなる無機
質繊維は通気性、ガスの分散性、触媒物質の保持
性が優れており、耐熱性も高く、また熱容量が小
さいという特性を有し、該担体にはオゾン分解能
を有する触媒物質は高分散状態で担持されるため
に、従来のペレツト型やモノリス型触媒と異なり
オゾンを含有するガスと接触せしめたとき、その
通気性により接触効率が非常に高くなり、その結
果優れたオゾン分解性能を有するということを知
見した。 本発明にかかる無機質繊維状担体としては、例
えばアルミナ、シリカ、チタニア、アルミナ−シ
リカ、ジルコニア、アルミナ−シリカ−マグネシ
ア等からなる繊維の成型体もしくは積層体または
該繊維を無機質ゾルなどによりマツト状、ハニカ
ム状、コルゲート状などに成型したものが用いら
れる。無機質繊維としてはアルミナ系繊維の使用
が好ましい。 無機質繊維の比表面積は少なくとも10m²／ｇ以
上あればよいが、触媒物質の分散性向上のため高
比表面積を有する程よく100〜150m²／ｇのものが
特に好ましく、低温活性にも優れる。 又、繊維径は0.5〜20μｍ、特に１〜10μｍが好
ましく、成型体もしくは積層体のかさ密度はガス
通気性および形状維持のためには0.005〜５ｇ／
c.c.、特に0.02〜1.0ｇ／c.c.が好ましい。 本発明のオゾン分解触媒は上記の性質を有する
ような無機質繊維状担体にオゾン分解能を有する
触媒物質、例えば、マンガン（Mn）、ニツケル
（Ni）、白金（Pt）、パラジウム（Pd）、ロジウム
（Rh）等の金属塩の水溶液を含浸担持後、乾燥し
焼成するかの必要に応じてさらに還元処理する等
の従来の方法によつて製造することができる。該
触媒物質の担持量は無機質繊維状担体に対して
0.1〜30重量％、好ましくは0.3〜10重量％の範囲
であるが、これらに限定されるものではない。 本発明のオゾン分解触媒の製造方法の例として
白金族金属を使用した場合を一例として示すと、
無機質繊維状担体に白金、パラジウム、ロジウム
の水溶液の化合物、例えば塩化白金酸、ジニトロ
ジアンミン白金、硝酸パラジウム、硝酸ロジウム
等の水溶液を用いて；あるいはコロイド状の白
金、パラジウム、ロジウムを用いて公知の方法で
担持し、その後乾燥、空気中で焼成し、又は必要
により水素−窒素中で還元するかヒドラジン等の
還元剤を用いて所定の触媒を得る。 白金、パラジウムおよびロジウムよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の金属の担持量は無機
質繊維状担体に対して0.1重量％以上、好ましく
は0.3〜５重量％である。 さらに、これらの白金族金属のうち一部をマン
ガン、銀、銅、コバルト、ニツケル等の金属の酸
化物で置換することも、又、白金族金属に添加す
ることも可能である。 本発明の触媒によつて処理されるオゾン濃度は
ガス中に0.01〜10000ppm程度含有するものであ
るが、必ずしもこの範囲に限定されるものではな
い。 以下実施例および比較例を用いて本発明をさら
に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみ
に限定されるものではない。 実施例 １ 平均繊維径約3μｍ、比表面積150m²／ｇを有
し、シリカ５重量％およびアルミナ95重量％より
なる無機質繊維状担体を80℃の塩化白金酸を含有
する水溶液に浸漬した。同温度で１時間保持した
のち担体を取り出し120℃で３時間乾燥後空気中
400℃で２時間焼成して白金として２重量％を担
持せしめた。 実施例 ２ 実施例１と同様の担体にジニトロジアンミン白
金と硝酸パラジウムを含有する水溶液に３分間浸
漬した。次いで、この担体を150℃で２時間乾燥
後空気中450℃で２時間焼成し、白金として0.8重
量％、パラジウムとして0.8重量％を担持せしめ
た。 実施例 ３ 平均繊維径約2μｍ、比表面積95m²／ｇを有し、
シリカ15重量％およびアルミナ85重量％よりなる
無機質繊維状担体を硝酸ニツケルと硝酸マンガン
を含有する水溶液に浸漬し、この担体を80℃で15
時間乾燥した後、600℃で２時間空気中で焼成し
た。次いで、ジニトロジアンミン白金を含有する
水溶液に浸漬し、150℃で２時間乾燥後空気中400
℃で２時間焼成して白金として0.8重量％、酸化
ニツケル（NiO）として0.5重量％、酸化マンガ
ン（MnO₂）として0.5重量％担持せしめた。 実施例 ４ 平均繊維径約6μｍ、比表面積120m²／ｇを有す
るシリカ繊維にアルミナゾルを塗布し、150℃で
３時間乾燥後、600℃で２時間空気中で焼成して
アルミナとして８重量％被覆せしめた。次いで、
硝酸パラジウムと硝酸ロジウムを含有する水溶液
に浸漬して実施例２と同様にしてパラジウムとし
て1.9重量％、ロジウムとして0.1重量％を担持せ
しめた。 比較例 １ シリカ５重量％を含有する比表面積150m²／ｇ
の活性アルミナ粉末を３mm径、長さ３mmのタブレ
ツトに打錠成型し、このペレツトを80℃の塩化白
金酸を含有する水溶液に浸漬した。次いで実施例
１と同様にして白金として２重量％を担持せしめ
た。 実施例 ５ 実施例１〜４、比較例１で得られた各触媒につ
き、次にような方法でオゾン分解率を求めた。 内径20mmのパイレツクス製反応管に触媒12.4ml
を充填し、オゾンを10ppm含有する空気を0.25N
m³／hrの流速（空間速度20000Hr^-1）で触媒層に
導入し、反応温度20〜100℃におけるオゾン分解
率を求めた。 オゾン分解率は次式により算出した。 オゾン分解率（％）＝ （１−触媒層出口オゾン濃度／触媒入口オゾン濃度）
×100 得られた結果を表−１に示す。表−１より本発
明による触媒は20℃の室温でオゾン分解率95％以
上あり低温活性に非常に優れているが、比較例１
のペレツト型触媒は20℃でのオゾン分解率が54％
であり、本発明の繊維状触媒に比較して低温活性
が劣つている。 実施例 ６ 実施例１〜２で得られた触媒につき実施例５と
同様の方法で100時間の耐久試験を行なつた。得
られた結果を表−２に示す。表−２より本発明に
よる触媒は100時間の耐久実験経過後もオゾン分
解率は反応初期と同じであり、耐久性の優れた触
媒であることがわかる。

【表】

【表】 実施例 ７ 平均繊維径約3μｍ、比表面積150m²／ｇを有
し、シリカ５重量％およびアルミナ95重量％より
なる無機質繊維を、シリカゾルをバインダーとし
て用いて外形が縦50mm、横50mm、長さ100mmのコ
ルゲート状に成型し、150℃で５時間乾燥して、
その後450℃で２時間空気雰囲気下で焼成した。
次いで、得られた成型体に硝酸マンガン水溶液を
含浸せしめ、120℃で３時間乾燥し、次いで450℃
で３時間焼成して、二酸化マンガンとして18重量
％を担持せしめた。 上記のようにして、得られた触媒を用いて以下
のような方法でオゾン分解率を求めた。 パイレツクス反応管にコルゲート状触媒250c.c.
を充填し、オゾンを10ppm含有する空気を5N
m³／hrの流速（空間速度20000Hr^-1）で触媒層に
導入し、反応温度２℃および20℃におけるオゾン
分解率を求めた。 反応温度（℃） オゾン分解率（％） ２ 92 20 97

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マンガン（Mn）、ニツケル（Ni）、白金
   （Pt）、パラジウム（Pd）、およびロジウム（Rh）
   よりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素の
   金属、酸化物または複合酸化物からなるオゾン分
   解能を有する触媒物質を担体に直接担持せしめて
   なるオゾン分解触媒において、該担体が90m²／ｇ
   以上の比表面積を有するアルミナ、シリカ、チタ
   ニア、およびアルミナーシリカよりなる群から選
   ばれた少なくとも一種の無機質繊維状担体である
   ことを特徴とするオゾン分解触媒。