JPH06312132A - 炭化水素の吸着剤及び吸着除去方法 - Google Patents
炭化水素の吸着剤及び吸着除去方法Info
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- JPH06312132A JPH06312132A JP5102188A JP10218893A JPH06312132A JP H06312132 A JPH06312132 A JP H06312132A JP 5102188 A JP5102188 A JP 5102188A JP 10218893 A JP10218893 A JP 10218893A JP H06312132 A JPH06312132 A JP H06312132A
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Abstract
着除去方法に関する。 【構成】 銀を担持してなる分子篩構造をもつ結晶性シ
リケートよりなり、かつ分子篩構造をもつ結晶性シリケ
ートが脱水された状態において酸化物のモル比で表わし
て、 (1±0.6)R2 O・〔aM2 O3 ・bAl2 O3 ・
cMeO〕・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族金属、希土類金属、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群から選ばれた1種以上の金属、Meはアルカリ土類金
属、a≧0,b≧0,c≧0,a+b=1,y/c>1
2,y>12)の化学式を有し、かつ本文で詳記する表
Aに示されるX線回折パターンを有する結晶性シリケー
トである炭化水素の吸着剤。
Description
される炭化水素(以下、HCと略称)を浄化する吸着剤
及びHCの吸着除去方法に関する。
ソリン自動車からの排ガスはますます浄化される方向に
ある。しかし、触媒が作用する温度は200℃以上の高
温であり、始動時などの低温時では内燃機関から発生す
る未燃のHCなどがそのまま大気中に排出される問題は
依然として残っている。
時で発生するHCなどを吸着剤を用いて吸着除去する試
みはこれまで多くの研究機関にて実施されてきた。例え
ば、活性炭を吸着剤として用いた場合、低温域では未燃
のHCを多く吸着するが高温域では活性炭そのものに酸
化作用がないため、吸着したHCがそのまま脱離して大
気中に放出されてしまう問題点がある。さらに活性炭は
有機系吸着剤であるので高温域で活性炭自身が燃焼発火
してしまう危険が残っている。一方、無機系の吸着剤と
してはアルミナ、シリカなどがあげられるが、HCを吸
着する容量が少ないため多量の吸着剤を必要とする不具
合が生じている。そのため、低温にてHCを多量に吸着
し、高温にて吸着したHCを燃焼除去して自己再生する
ことが可能な吸着剤の適用が待ち望まれていた。
Cを多量に吸着し、高温にて吸着したHCを燃焼除去し
て自己再生することが可能な吸着剤及びそれらの吸着剤
を用いて内燃機関などから発生するHCを吸着除去しう
る方法を提供しようとするものである。
前記目的に合った吸着剤の開発の検討を行ってきたとこ
ろ、銀を担持した特殊の分子篩構造をもつ結晶性シリケ
ートが好ましい吸着剤であることを見い出し、本発明を
完成するに至った。
ートよりなり、かつ分子篩構造をもつ結晶性シリケート
が脱水された状態において酸化物のモル比で表わして、 (1±0.6)R2 O・〔aM2 O3 ・bAl2 O3 ・
cMeO〕・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族金属、希土類金属、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群から選ばれた1種以上の金属、Meはアルカリ土類金
属、a≧0,b≧0,c≧0,a+b=1,y/c>1
2,y>12)の化学式を有し、かつ下記で詳記する表
Aに示されるX線回折パターンを有する結晶性シリケー
トであることを特徴とする炭化水素の吸着剤 (2)分子篩構造をもつ結晶性シリケートが予め合成し
た結晶性シリケートを母結晶とし、その外表面に母結晶
と同一の結晶構造を有するSiとOよりなる結晶性シリ
ケートを成長してなり、かつ本文で詳記する表Aに示さ
れるX線パターンを有する層状複合結晶性シリケートで
あることを特徴とする上記(1)記載の炭化水素の吸着
剤、 (3)分子篩構造をもつ結晶性シリケートがY型ゼオラ
イト、モルデナイト、L型ゼオライト、クリノプチロラ
イト、A型ゼオライト、フェリエライト、ZSM−5型
ゼオライトであることを特徴とする上記(1)記載の炭
化水素の吸着剤、 (4)上記(1)〜(3)いずれかの銀を担持してなる
分子篩構造をもつ結晶性シリケートに、さらにコバル
ト、ニッケル、クロム、鉄、マンガン、イリジウム、
金、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム及びバナ
ジウムからなる群から選ばれた1種以上の金属を担持し
てなることを特徴とする炭化水素の吸着剤、 (5)内燃機関などの起動時における排ガス中の炭化水
素を除去するにあたり、低温時の排ガスを上記(1)〜
(4)いずれかの炭化水素の吸着剤と接触させて該排ガ
ス中の炭化水素を吸着除去させ、その後該吸着剤を高温
条件にして吸着炭化水素を燃焼除去すると共に、吸着剤
を再生することを特徴とする炭化水素の吸着除去方法、 (6)炭化水素の吸着剤の内部を切り抜き、切り抜き箇
所に切り換え弁を設置し、低温時の排ガス中の炭化水素
を吸着剤に吸着させる場合は該切り換え弁を閉めて排ガ
スと吸着剤を接触させて吸着剤に炭化水素を吸着させ、
吸着炭化水素を燃焼除去する場合は切り換え弁を開けて
高温排ガスを切り抜き箇所を通してパージさせて吸着剤
を高温条件にすることを特徴とする上記(5)記載の炭
化水素の吸着除去方法、である。
ートは前記表Aで示されるX線回折パターンを有し、脱
水された状態において酸化物のモル比で表わして (1±0.6)R2 O・〔aM2 O3 ・bAl2 O3 ・
cMeO〕・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族元素、希土類元素、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群より選ばれた少なくとも1種以上の金属、Meはマグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムのア
ルカリ土類金属、a≧0,b≧0,c≧0,a+b=
1,y/c>12,y>12)なる化学式を有する結晶
性シリケートがあげられる。
記結晶性シリケートを母結晶とし、その母結晶の外表面
に母結晶と同一の結晶構造を有するSiとOよりなる結
晶性シリケートを成長させた層状複合結晶性シリケート
であり、耐熱、耐スチーム安定性を高めた結晶性シリケ
ートでもよく、さらに結晶性シリケートがY型ゼオライ
ト、モルデナイト、L型ゼオライト、クリノプチロライ
ト、A型ゼオライト、フェリエライト、ZSM−5型ゼ
オライトでも十分吸着剤として有効である。
属として銀のみ、または銀とコバルト、ニッケル、クロ
ム、鉄、マンガン、イリジウム、金、白金、パラジウ
ム、ルテニウム、ロジウム及びバナジウムからなる群か
ら選ばれた1種以上の金属を担持共存させた吸着剤を用
いてHCの吸着力、酸化力を制御させることもできる。
を含有させる方法としては硝酸銀などの水溶液を用いて
イオン交換法あるいは含浸法を用いて担持する方法が好
ましい。
鉄、マンガン、イリジウム、金、白金、パラジウム、ル
テニウム、ロジウム、バナジウムを結晶性シリケートに
担持させる方法としては、各金属の硝酸塩などの水溶液
を用いて共イオン交換法あるいは共含浸法によって行う
方法があげられる。
三元触媒(通常、Pt,Rh系の貴金属を含有した触媒
で、理論空燃比付近でNOx,CO,HCを同時に除去
できる触媒)の後流に据え付ける場合、起動時の排ガス
の温度は通常室温〜約100℃であり、この温度域にて
多量のHCを吸着することができる。三元触媒が作用す
る温度は約200℃以上であり、排ガス温度が250℃
以上ではHCは三元触媒によって除去できる。そこで三
元触媒の後流に本発明HC吸着剤を設置し、三元触媒が
作用しない200℃以下でのHCを吸着させて系外への
HCの排出を防ぐ。暖気が進み、吸着剤の温度が約15
0℃以上になると吸着したHCが燃焼されてH2 O,C
O2 となり、脱離されてHC吸着剤は再生され、再び低
温域にて未燃のHCを吸着するようになる。
を吸着除去するシステムを考える場合、ガス量の大小に
よる圧力損失を考慮に入れる必要がある。通常、低温起
動時はガス量が少ないため、HCを含有する排ガスを全
量HC吸着剤に流通させてもよいが、高温時ではガス量
も多くなるので、吸着剤に全量ガスを流して吸着したH
Cを燃焼除去してHC吸着剤を再生させると、圧損失や
吸着剤寿命に影響を与えることもある。この場合、HC
吸着剤の内部を切り抜き、この切り抜き場所に弁を設置
し、低温時でHCを吸着させる時は弁を閉め、HC吸着
剤にHCを含むガスを流してHCを吸着させ、一方、高
温時でガス量が多い時は圧力損失を少なくするため、弁
を開け排ガスをそのままパージする方法をとり、この場
合、吸着したHCはHC吸着剤の酸化作用により燃焼除
去されるが、生じたCO2 ,H2Oは自己拡散によりパ
ージされ系外へ排出され、HC吸着剤が再生される方法
を採用することが好ましい。
16gを水:5429gに溶解し、この溶液を溶液Aと
する。一方、水:4175gに硫酸アルミニウム:71
8.9g、塩化第二鉄:110g、酢酸カルシウム:4
7.2g、塩化ナトリウム:262g、濃塩酸:202
0gを溶解し、この溶液を溶液Bとする。溶液Aと溶液
Bを一定割合で供給して沈殿を生成させ、十分攪拌して
pH=8.0のスラリを得る。このスラリを20リット
ルのオートクレーブに仕込み、さらにテトラプロピルア
ンモニウムブロマイドを500g添加し、160℃にて
72時間水熱合成を行い、合成後水洗して乾燥させ、さ
らに500℃、3時間焼成させ結晶性シリケート1を得
る。この結晶性シリケートは酸化物のモル比で(結晶水
を省く)下記の組成式で表され、結晶構造はX線回折で
前記表Aにて表示されるものである。 0.5Na2 O・0.5H2 O・〔0.8Al2 O3 ・
0.2Fe2 O3 ・0.25CaO〕・25SiO2
4M硝酸銀水溶液に浸漬して、24時間攪拌してAgイ
オン交換を実施した。洗浄後乾燥して粉末吸着剤1を得
た。
てバインダとしてアルミナゾル3部、シリカゾル55部
(SiO2 :20%)に水を200部加え、充分攪拌を
行いウォッシュコート用スラリとした。次にコージェラ
イト用モノリス基材(400セルの格子目)を上記スラ
リに浸漬し、取り出した後余分なスラリを吹きはらい2
00℃で乾燥させた。コート量は基材1リットルあたり
200g担持し、このコート物をハニカム吸着剤1とす
る。
の合成において、塩化第二鉄の代わりに塩化コバルト、
塩化ルテニウム、塩化ロジウム、塩化ランタン、塩化セ
リウム、塩化チタン、塩化バナジウム、塩化クロム、塩
化アンチモン、塩化ガリウム及び塩化ニオブを各々酸化
物換算でFe2 O3 と同じモル数だけ添加した以外は結
晶性シリケート1と同様の操作を繰り返して結晶性シリ
ケート2〜12を調製した。これらの結晶性シリケート
の結晶構造はX線回折で前記表Aに表示されるものであ
り、その組成は酸化物のモル比(脱水された形態)で表
わして0.5Na2 O・0.5H2 O・〔0.2M2 O
3 ・0.8Al2 O3 ・0.25CaO〕・25SiO
2 である。ここでMはCo,Ru,Rh,La,Ce,
Ti,V,Cr,Sb,Ga,Nbで結晶性シリケート
2〜12である。
酢酸カルシウムの代わりに酢酸マグネシウム、酢酸スト
ロンチウム、酢酸バリウムを各々酸化物換算でCaOと
同じモル数だけ添加した以外は結晶性シリケート1と同
様の操作を繰り返して結晶性シリケート13〜15を調
製した。これらの母結晶の結晶構造はX線回折で前記表
Aにて表示されるものであり、その組成は酸化物のモル
比(脱水された形態)で表わして0.5Na2 O・0.
5H2 O・〔0.2Fe2 O3 ・0.8Al2O3 ・
0.25MeO〕・25SiO2 である。ここでMeは
Mg,Sr,Baである。
と同様な方法でAgイオン交換し粉末吸着剤2〜15を
得、さらに上記粉末吸着剤を実施例1と同様にハニカム
化し、ハニカム吸着剤2〜15を得た。
ート1の1000gを母結晶とし、これを水:2160
gに添加し、さらにコロイダルシリカ(SiO2 :20
%):4590gを添加して十分攪拌を行い、この溶液
を溶液aとする。一方、水:2008gに水酸化ナトリ
ウム:105.8gを溶解させ溶液bを得る。溶液aを
攪拌しながら溶液bを徐々に滴下し、沈殿を生成させて
スラリを得る。このスラリをオートクレーブに入れ、テ
トラプロピルアンモニウムブロマイド:568gを水:
2106gに溶解させた溶液を上記オートクレーブに添
加する。このオートクレーブで160℃、72時間水熱
合成を行い(200rpm にて攪拌)、攪拌後、洗浄して
乾燥後、500℃、3時間焼成を行い層状複合結晶性シ
リケート1を得る。この表層の層状シリケートはシリカ
ライトと呼ばれる。
1と同様にAgイオン交換及びハニカム化し、粉末吸着
剤16及びハニカム吸着剤16を得た。
iO2 /Al2 O3 比:5)、モルデナイト(SiO2
/Al2 O3 比:15)、L型ゼオライト(SiO2 /
Al2 O3 比:6)、クリノプチロライト(SiO2 /
Al2 O3 比:5)、A型ゼオライト(SiO2 /Al
2 O3 比:1)、フェリエライト(SiO2 /Al2 O
3 比:5)、ZSM−5型ゼオライト(SiO2 /Al
2 O3 比:30)のゼオライトを実施例1の結晶性シリ
ケート1と同様にAgイオン交換及びハニカム化し、粉
末吸着剤17〜23及びハニカム吸着剤17〜23を得
た。
ート1を(0.04M硝酸銀+0.04M硝酸コバル
ト)水溶液、(0.04M硝酸銀+0.04M硝酸ニッ
ケル)水溶液、(0.04M硝酸銀+0.04M硝酸第
二鉄)水溶液、(0.04M硝酸銀+0.04M硝酸マ
ンガン)水溶液、(0.04M硝酸銀+0.01Mバナ
ジン酸アンモニウム)水溶液に浸漬攪拌し、各々共イオ
ン交換を実施例1と同様に実施し、粉末吸着剤24〜2
8を得、さらにハニカム吸着剤24〜28を得た。
て塩化イリジウム、塩化金酸、塩化白金酸、塩化パラジ
ウム、塩化ルテニウム、塩化ロジウムの各水溶液を含浸
させ、粉末吸着剤あたりIr,Au,Pt,Pd,R
u,Rhを約1%担持させて、蒸発乾固させて粉末吸着
剤29〜34を得た。さらに、これらの粉末吸着剤をウ
ォッシュコートしてハニカム吸着剤29〜34を得た。
性シリケート1を実施例5と同様の方法で(0.04M
硝酸銀+0.04M硝酸コバルト)水溶液、(0.04
M硝酸銀+0.04M硝酸ニッケル)水溶液、(0.0
4M硝酸銀+0.04M硝酸第二鉄)水溶液、(0.0
4M硝酸銀+0.04M硝酸マンガン)水溶液、(0.
04M硝酸銀+0.01Mバナジン酸アンモニウム)水
溶液に浸漬攪拌し、共イオン交換法により粉末吸着剤3
5〜39、さらにハニカム吸着剤35〜39を得た。
/Y型ゼオライト)に対して、塩化イリジウム、塩化金
酸、塩化白金酸、塩化パラジウム、塩化ルテニウム、塩
化ロジウムの各水溶液を含浸させ粉末吸着剤あたりI
r,Au,Pt,Pd,Ru,Rhを0.6wt%担持さ
せて、蒸発乾固後、粉末吸着剤40〜45を得、さら
に、ハニカム40〜45を得た。
たγ−Al2 O3 (Ag2 O:10wt%)をウォッシュ
コート法によりハニカム基材にコートし、実施例1と同
様な方法で比較ハニカム吸着剤46、47を得た。
吸着剤1〜47を後記表Bにまとめる。
1〜47を吸着塔に設置し、炭化水素の吸着試験を実施
した。試験条件は下記のとおりである。 ○ ガス組成 C2 H4 : 2000ppm C3 H6 : 2000ppm (THC=10,000ppm ) O2 : 5% CO2 : 10% H2 O : 10% NO : 50ppm N2 : 残 ○ GHSV : 30,000h-1 ○ 吸着温度 : 50℃ ○ 脱離温度 : 150℃
度パターンを図2に示す。吸着したHCはFID計で検
出する。なお、脱離温度150℃に設定した場合、HC
を除き、その他のガスはそのまゝ供給させた。上記ガス
組成にて吸着温度と脱離温度を交互に繰り返しながら平
衡になった時のHCの吸着量及び脱離量を下記表Cに示
す。
〜45を用いることにより、50℃において相当量のH
Cを吸着し、150℃において吸着したHCが燃焼除去
されるためHCは排出されず、繰り返し実施しても安定
な吸着挙動を示すことがわかった。一方、活性炭(ハニ
カム吸着剤46)はある程度50℃で吸着するものの1
50℃においては吸着したHCがそのまま脱離し、Ag
を担持したγ−Al2 O3(ハニカム吸着剤47)は5
0℃においてもほとんど炭化水素を吸着しない。ことが
わかった。
て、ハニカム吸着剤1を図3のように設置し、中間部を
切り抜き、該切り抜き部後方に切り換え弁を設けた。ガ
ス組成は実験例1と同様であるが、吸着温度50℃はG
HSV:30,000h-1、脱離温度150℃はGHS
V:100,000h-1において実施した。前述した図
1の試験装置方法ではGHSV:100,000h-1の
脱離条件では圧力損失が大となる不具合点が生じるが、
図3のように中間部をそのまま通過させることにより、
脱離条件の時は全く圧力損失がかからない。脱離条件の
時はハニカム吸着剤1の中へは殆んどガスは流れない
が、吸着したHCは150℃で十分燃焼除去され、生成
したH2 O,CO2 は自己拡散によりパージされるの
で、再生も安定にできることがわかった。
し、高温域では吸着HCが速かに燃焼除去されるHCの
吸着剤が提供され、該吸着剤を使用することによって排
ガス中のHCが有効に除去できるようになり、その効果
は工業的に顕著なものである。
図。
化のパターンを示す図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】 銀を担持してなる分子篩構造をもつ結晶
性シリケートよりなり、かつ分子篩構造をもつ結晶性シ
リケートが脱水された状態において酸化物のモル比で表
わして、 (1±0.6)R2 O・〔aM2 O3 ・bAl2 O3 ・
cMeO〕・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族金属、希土類金属、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群から選ばれた1種以上の金属、Meはアルカリ土類金
属、a≧0,b≧0,c≧0,a+b=1,y/c>1
2,y>12)の化学式を有し、かつ本文で詳記する表
Aに示されるX線回折パターンを有する結晶性シリケー
トであることを特徴とする炭化水素の吸着剤。 - 【請求項2】 分子篩構造をもつ結晶性シリケートが予
め合成した結晶性シリケートを母結晶とし、その外表面
に母結晶と同一の結晶構造を有するSiとOよりなる結
晶性シリケートを成長してなり、かつ本文で詳記する表
Aに示されるX線パターンを有する層状複合結晶性シリ
ケートであることを特徴とする請求項1記載の炭化水素
の吸着剤。 - 【請求項3】 分子篩構造をもつ結晶性シリケートがY
型ゼオライト、モルデナイト、L型ゼオライト、クリノ
プチロライト、A型ゼオライト、フェリエライト、ZS
M−5型ゼオライトであることを特徴とする請求項1記
載の炭化水素の吸着剤。 - 【請求項4】 請求項1〜3いずれかの銀を担持してな
る分子篩構造をもつ結晶性シリケートに、さらにコバル
ト、ニッケル、クロム、鉄、マンガン、イリジウム、
金、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム及びバナ
ジウムからなる群から選ばれた1種以上の金属を担持し
てなることを特徴とする炭化水素の吸着剤。 - 【請求項5】 内燃機関などの起動時における排ガス中
の炭化水素を除去するにあたり、低温時の排ガスを請求
項1〜4いずれかの炭化水素の吸着剤と接触させて該排
ガス中の炭化水素を吸着除去させ、その後該吸着剤を高
温条件にして吸着炭化水素を燃焼除去すると共に、吸着
剤を再生することを特徴とする炭化水素の吸着除去方
法。 - 【請求項6】 炭化水素の吸着剤の内部を切り抜き、切
り抜き箇所に切り換え弁を設置し、低温時の排ガス中の
炭化水素を吸着剤に吸着させる場合は該切り換え弁を閉
めて排ガスと吸着剤を接触させて吸着剤に炭化水素を吸
着させ、吸着炭化水素を燃焼除去する場合は切り換え弁
を開けて高温排ガスを切り抜き箇所を通してパージさせ
て吸着剤を高温条件にすることを特徴とする請求項5記
載の炭化水素の吸着除去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05102188A JP3137497B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 炭化水素の吸着剤及び吸着除去方法 |
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JP05102188A JP3137497B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 炭化水素の吸着剤及び吸着除去方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06312132A true JPH06312132A (ja) | 1994-11-08 |
JP3137497B2 JP3137497B2 (ja) | 2001-02-19 |
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ID=14320695
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JP05102188A Expired - Lifetime JP3137497B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 炭化水素の吸着剤及び吸着除去方法 |
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