JPH0780304A - オゾン分解用触媒 - Google Patents

オゾン分解用触媒

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JPH0780304A
JPH0780304A JP5225978A JP22597893A JPH0780304A JP H0780304 A JPH0780304 A JP H0780304A JP 5225978 A JP5225978 A JP 5225978A JP 22597893 A JP22597893 A JP 22597893A JP H0780304 A JPH0780304 A JP H0780304A
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JP
Japan
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manganese oxide
ozone
weight
manganese
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP5225978A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiji Sasaoka
英司 笹岡
Masashi Kaneshima
昌司 兼島
Tadao Nakatsuji
忠夫 仲辻
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Sakai Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Sakai Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱天秤による重量変化測定において、室温か
ら600℃まで昇温したときに重量が初期重量に対して
10%以上減少する特性を有する酸化マンガンまたはそ
の焼成物を主成分とするオゾン分解用触媒である。前記
酸化マンガンは、例えばマンガン塩水溶液をオゾンで酸
化して得られる。 【効果】 オゾンの除去能力に優れていると共に、耐久
性にも優れ長期間の使用が可能であり、しかも湿度の影
響が極めて小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高湿度の気体の中など
に含まれるオゾンを分解除去するためのオゾン分解用触
媒に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、気体中に含まれる有害成分である
オゾンを除去する方法として、活性炭、ゼオライト等の
多孔質物質を用いる吸着法、あるいはMnO2 などの触
媒を用いることによる酸化分解法等が行われてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
オゾンの除去方法はいずれも充分に満足のいく方法であ
るとは言い難い。すなわち、吸着法には、吸着剤が吸着
能力を発揮する期間が有限であるため、再生や交換が必
要であるため、除去装置のメンテナンスに多大の労力及
び費用が必要になるという問題がある。
【0004】また、触媒を用いるオゾンの酸化分解法に
は、上記のような問題はないものの、現状では触媒性能
上充分に満足のいくものであるとは言い難く、また初期
性能は良くても、反応中に経時的に劣化するという問題
があった。また、湿度の影響が大きく、高湿度下ではオ
ゾン分解率が低下するという問題点もあった。本発明
は、従来のオゾン除去方法が有していたこれらの問題を
解決するためになされたものであって、その目的とする
ところは、従来方法に比べてオゾンの除去能力に優れて
いると共に、耐久性に優れ長期間の使用が可能であり、
しかも湿度の影響が極めて小さいオゾン分解触媒を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するためのこの発明のオゾン分解用触媒は、熱天秤に
よる重量変化測定において、室温から600℃まで昇温
したときに重量が初期重量に対して10%以上減少する
特性を有する酸化マンガンまたはその焼成物を主成分と
するものである。
【0006】より詳しくは、本発明のオゾン分解用触媒
は、マンガン塩水溶液をオゾンで酸化してえられる酸化
マンガンまたはその焼成物を主成分とするものである。
本発明における酸化マンガンまたはその焼成物は、一般
式:MnOx(ただし、xは1.5〜3、好ましくは
1.5〜2.5である)で表される。前記一般式に包含
される酸化マンガンおよびその焼成物には、例えばMn
2 3 、MnO2、MnO3 が含まれるが、これらの各
化合物の中間に属するものもあるため、これらの化合物
のみに限定されるものではない。
【0007】本発明における酸化マンガンは、例えば、
下記の方法で製造される。まず、マンガンの硝酸塩(M
n(NO3)2 ),硫酸塩(MnSO4 ),炭酸塩(Mn
CO3 ),塩化物(MnCl2 ),酢酸塩(Mn(CH
3 COO)2),リン酸塩(Mn(H2 PO4)2 )等の水
溶性マンガン塩を水に溶解して、濃度が約0.3〜30
重量%の水溶液とする。ついで、O3 とO2 の混合ガス
をO3 濃度0.3〜5容量%程度でマンガン塩水溶液約
400mlに対し80ml/分で40時間吹き込み、反
応を行わせる。ここで、マンガン塩水溶液に対するO3
の吹き込み量は、マンガン塩1モルに対してO3 が0.
3〜35モル、好ましくは4〜12モルとなるように調
整される。また、反応温度は6〜25℃程度が適当であ
る。前記O3 とO2 の混合ガスは、通常のオゾン発生器
に酸素を通じることによって得られるが、O3 ガスを単
独で使用してもよい。
【0008】上記反応により得られた沈澱物を水で洗浄
し、洗浄液が中性になるまで洗浄を続ける。得られた固
体の反応生成物を10〜110℃で1〜50時間乾燥を
行い、酸化マンガンを得る。また、乾燥物を空気流10
〜1000cm3 /分で500〜650℃で1〜10時
間焼成してもよい。かかる焼成によって、例えば前記反
応によって得られたMnO2 に近い組成の酸化マンガン
を、Mn2 3 に近い組成の酸化マンガンに変換するこ
とができる。
【0009】前記反応によって得られる酸化マンガン
(乾燥物)の特性は、後述の実施例1〜4で得られた酸
化マンガンの試験結果を示す図1によって容易に理解で
きる。すなわち、図1に示すように、熱天秤による重量
変化測定において、室温から600℃まで昇温したとき
に重量が初期重量に対して10%以上減少する特性を有
する。乾燥物の重量は、通常、初期重量に対して10〜
30%程度減少する。600℃以上では重量はほぼ一定
となり、大きな変化はなくなる。
【0010】これに対して、従来のアルカリ沈澱法によ
って得られる酸化マンガンは、後述の比較例で得られた
酸化マンガンの特性を示す図2に示すように、600℃
近くで、初期重量を超える重量増が観察される。従っ
て、本発明における酸化マンガンの前記特性は、本発明
に特有のものであり、かかる特性を有する酸化マンガン
またはその焼成物を使用することにより、従来方法に比
べてオゾンの除去能力および耐久性に優れ、湿度の影響
が極めて小さいオゾン分解触媒を提供することが可能と
なる。
【0011】本発明に係る触媒の具体的製法は特に限定
されるものではなく、例えばTiO 2 ,Al2 3 ,T
iO2 −SiO2 等の担体を酸化マンガン製造時に存在
させても良く、あるいは製造された酸化マンガンを担体
に担持させても良く、さらに担体を使用せずに酸化マン
ガンをそのままオゾン分解用触媒として使用してもよ
い。
【0012】本発明の触媒の形状は特に限定されず、例
えばハニカム状、ペレット状、円柱状、板状、パイプ状
等、種々の形状のものを用いることができる。これらは
混練法、含浸法、ウォッシュコート法などによって製造
することができる。押出成形する場合、賦形性を与える
ために成形助剤を添加したり、機械強度等を向上させる
ために無機繊維等の補強剤、有機バインダー等を適宜添
加しても良い。また、必要に応じて他の活性成分を添加
しても良い。
【0013】触媒に含まれる酸化マンガンの量はMnで
10重量%以上が好ましく、10重量%未満では活性が
低くなる。本発明のオゾン分解用触媒は、高湿度条件下
においてもオゾン分解能を低下させないため、相対湿度
が60%以上の湿度条件下における使用に最適である。
また、本発明における触媒は、常温ではオゾン濃度が1
0ppm以上の高濃度オゾンの処理ではそのオゾン分解
能を低下させるため、10ppm以下のオゾンを含有す
るガスの処理に最適である。しかし、オゾンの分解処理
が連続でない場合には、停止期間中にその触媒活性を復
活させることができるため、本発明にかかる触媒の使用
は可能である。
【0014】オゾン分解の際の反応温度は、0〜40
℃、とくに10〜30℃が好ましい。これは、0℃未満
では反応速度が遅くなり、40℃を越える場合には新た
に昇温のための熱エネルギーを必要とし不経済であるた
めである。また、触媒と反応ガスとの接触は、5〜70
の面積速度(AV:area velocity)で行
うことが好ましい。これは、面積速度が5未満であると
触媒が多く必要になるからであり、面積速度が50を越
えると効率が低く所定の分解率が得られないからであ
る。ここで、面積速度とは、空間速度(1/Hr)を単
位容積当たりのガス接触面積(m2 /m3 )で除した値
である。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。但し、本発明は下記の実施例のみに限定されるも
のではない。 実施例1 Mn(NO3)2 を水に溶解して3%硝酸マンガン水溶液
を約400ml調製した。この水溶液に無声放電式オゾ
ン発生器に酸素を通じて得た3容量%のオゾンを含有し
た酸素ガスを流量80cc/分で40時間通じた。この
とき、水溶液の温度を15℃に保った。得られた沈澱物
をイオン交換水にて洗浄液が中性になるまで洗浄した。
【0016】ついで、ろ過を行い、110℃で25時間
乾燥を行った後、得られた乾燥物を空気流通下(300
ml/分)、550℃にて3時間焼成し、酸化マンガン
粉を得た。 実施例2 実施例1において硝酸マンガンに代えて、硫酸マンガン
を用いたほかは、実施例1と同様にして酸化マンガン粉
を得た。 実施例3 実施例1において硝酸マンガンに代えて、炭酸マンガン
を用いたほかは、実施例1と同様にして酸化マンガン粉
を得た。 実施例4 実施例1において3%硝酸マンガン水溶液を用いる代わ
りに、10%硝酸マンガン水溶液を用いたほかは、実施
例1と同様にして酸化マンガン粉を得た。
【0017】実施例1〜4で得た各乾燥物の熱天秤によ
る重量変化を測定した。その結果を図1に示す。なお、
測定条件は以下のとおりである。 サンプル量:100mg 代表粒径:0.5mm(−28/+35) ガス組成:20%O2 −N2 ガス総流量:200cm3 /分 昇温速度:10℃/分 実施例5 実施例1と同様にして得た乾燥物を空気流通下(300
ml/分)、500℃にて3時間焼成し酸化マンガン粉
を得た。 実施例6 実施例1と同様にして得た乾燥物を空気流通下(300
ml/分)、450℃にて3時間焼成し酸化マンガン粉
を得た。 比較例1 実施例4で用いたと同じ硝酸マンガン水溶液に充分な攪
拌下で、7重量%のNH3 を理論量の120%過剰に加
え、25℃で0.1時間反応させた。反応後、沈澱物を
充分に水洗し、ろ過して、110℃で25時間乾燥を行
った。得られた乾燥物を空気流通下(300ml/
分)、550℃にて3時間焼成し酸化マンガン粉を得
た。 比較例2 比較例1において7重量%のNH3 に代えて、7重量%
のKOH水溶液を用いたほかは、比較例1と同様にして
酸化マンガン粉を得た。 比較例3 比較例1において7重量%のNH3 に代えて、7重量%
のNaOH水溶液を用いたほかは、比較例1と同様にし
て酸化マンガン粉を得た。
【0018】比較例1〜3で得た各乾燥物について、実
施例1〜4と同様にして同じ条件で熱天秤による重量変
化を測定した。その結果を図2に示す。 (触媒反応)実施例1〜6および比較例1で得た各酸化
マンガン粉(代表粒径0.5mm)を担体なしで常圧流
通式充填層反応装置内に充填し、入口オゾンガス濃度2
35ppm、H2 O2.35%、O2 18.2%、N2
バランス、SV320,000H-1、総流量160cm
3 /分、触媒充填体積0.03cm3 、30℃の反応条
件下でオゾン分解を行い、オゾン分解率を次式から求め
た。
【0019】オゾン分解率(%)=〔(入口オゾン濃度
−出口オゾン濃度)/入口オゾン濃度〕×100 試験結果を図3(実施例1〜4および比較例1)、図4
(実施例5,6)に示す。図3および図4から、各実施
例で得た酸化マンガン粉は、比較例1に比べて高湿度下
で高いオゾン分解率を示すことがわかる。 実施例7〜9 実施例1〜3で得た未焼成の乾燥物である酸化マンガン
粉(代表粒径0.5mm)をそれぞれ用いて、前記と同
様にして触媒反応を行わせ、オゾン分解率を測定した。
その結果を図5に示す。なお、各実施例で使用した原料
金属塩は以下のとおりである。
【0020】実施例7 ─ 硝酸マンガン 実施例8 ─ 硫酸マンガン 実施例9 ─ 炭酸マンガン 図5から、未焼成の酸化マンガン粉であっても、充分に
高いオゾン除去能力を有することがわかる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明のオゾン分解用触
媒は、オゾンの除去能力に優れると共に、耐久性にも優
れ長期間の使用が可能であり、しかも湿度の影響が極め
て小さいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜4で得た酸化マンガン乾燥
物の熱天秤による重量変化の測定結果を示すグラフであ
る。
【図2】本発明の比較例1〜4で得た酸化マンガン乾燥
物の熱天秤による重量変化の測定結果を示すグラフであ
る。
【図3】本発明の実施例1〜4および比較例1で得た酸
化マンガンを使用したオゾン分解反応における反応時間
とオゾン分解率との関係を示すグラフである。
【図4】本発明の実施例5、6で得た酸化マンガンを使
用したオゾン分解反応における反応時間とオゾン分解率
との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の実施例7〜8で得た酸化マンガンを使
用したオゾン分解反応における反応時間とオゾン分解率
との関係を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】オゾン分解率=〔(入口オゾン濃度−出口
オゾン濃度)/入口オゾン濃度 試験結果を図3(実施例1〜4および比較例1)、図4
(実施例5,6)に示す。図3および図4から、各実施
例で得た酸化マンガン粉は、比較例1に比べて高湿度下
で高いオゾン分解率を示すことがわかる。 実施例7〜9 実施例1〜3で得た未焼成の乾燥物である酸化マンガン
粉(代表粒径0.5mm)をそれぞれ用いて、前記と同
様にして触媒反応を行わせ、オゾン分解率を測定した。
その結果を図5に示す。なお、各実施例で使用した原料
金属塩は以下のとおりである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱天秤による重量変化測定において、室温
    から600℃まで昇温したときに重量が初期重量に対し
    て10%以上減少する特性を有する酸化マンガンまたは
    その焼成物を主成分とするオゾン分解用触媒。
  2. 【請求項2】マンガン塩水溶液をオゾンで酸化して得ら
    れる酸化マンガンまたはその焼成物を主成分とするオゾ
    ン分解用触媒。
JP5225978A 1993-09-10 1993-09-10 オゾン分解用触媒 Pending JPH0780304A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7322682B2 (en) 2003-09-25 2008-01-29 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet recording apparatus including pump, method for controlling the ink-jet recording apparatus and method for controlling the pump
US7360878B2 (en) 2003-10-31 2008-04-22 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Inkjet printer and method of controlling the inkjet printer
US7588432B2 (en) 2003-03-05 2009-09-15 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Pump and inkjet printer

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