JPH08108043A - 窒素酸化物の除去方法 - Google Patents

窒素酸化物の除去方法

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JPH08108043A
JPH08108043A JP6246328A JP24632894A JPH08108043A JP H08108043 A JPH08108043 A JP H08108043A JP 6246328 A JP6246328 A JP 6246328A JP 24632894 A JP24632894 A JP 24632894A JP H08108043 A JPH08108043 A JP H08108043A
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JP
Japan
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zeolite
transition metal
catalyst
exhaust gas
nitrogen oxides
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JP6246328A
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English (en)
Inventor
Takaharu Yoshimura
敬治 吉村
Yasunobu Hosose
泰伸 細瀬
Senji Kasahara
泉司 笠原
Kazuhiko Sekizawa
和彦 関沢
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素
過剰の排ガスに一種以上の遷移金属を含有するSiO2
/Al23モル比が15以上のゼオライトに、Mn及び
Mn以外の金属元素からなる複合酸化物を混合してなる
触媒を接触させて、排ガスから窒素酸化物を除去する方
法。 【効果】 アンモニア等の還元剤を使用することな
く、SOx共存下でも比較的低温から効率良く窒素酸化
物を除去することができ、自動車等、特にディーゼルエ
ンジンより排出される酸素過剰の排ガスから窒素酸化物
をより効率的に除去する方法として好適である

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラー、自動車エン
ジン等から排出される窒素酸化物を含有する酸素過剰の
排ガスを触媒を用いて処理する方法に関し、更に詳細に
は、硫黄酸化物(以下、SOxという)共存下において
も活性、特に低温活性の優れた触媒を用いて窒素酸化物
を除去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボイラー、自動車エンジン等から排出さ
れる排ガス中の窒素酸化物を除去する方法として、触媒
の存在下でアンモニアを用いる選択的接触還元法、ま
た、排ガスを触媒に通し、未燃焼の一酸化炭素及び炭化
水素により還元する非選択的接触還元法等が実用化され
ている。
【0003】例えば、特開昭60−125250号公報
には、還元剤非共存下で窒素酸化物を直接接触分解でき
る触媒として、銅イオン交換したゼオライトが提案され
ている。
【0004】また、ディーゼルエンジン、低燃費化を目
的とした希薄燃焼エンジンの排ガス浄化用に、酸素過剰
下でも、未燃焼の一酸化炭素,炭化水素等の還元成分に
より窒素酸化物を選択的に還元できる触媒として、卑金
属をゼオライト等に含有させた触媒が提案されている
(例えば、特開昭63−100919号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の提案されている触媒は、活性、特に低温での活性が不
十分であり、実用化されるに至っていない。
【0006】本発明の目的は、アンモニア等の還元剤を
使用することなく、SOx共存下でも低温から脱硝性能
に優れた触媒を用いて、自動車等、特にディーゼルエン
ジンより排出される酸素過剰の排ガスから窒素酸化物を
より効率的に除去する方法を提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
について鋭意検討した結果、遷移金属を含有するゼオラ
イトにMn及びMn以外の金属元素からなる複合酸化物
を混合した触媒を用いることにより、低温から効率よく
排ガス浄化できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0008】すなわち本発明は、窒素酸化物及び炭化水
素を含有する酸素過剰の排ガス中から窒素酸化物を除去
する方法において、一種以上の遷移金属を含有するSi
2/Al23モル比が15以上のゼオライトに、Mn
及びMn以外の金属元素からなる複合酸化物を混合して
なる触媒を、窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過
剰の排ガスに接触させることを特徴とする、窒素酸化物
を除去する方法を提供するものである。
【0009】以下、本発明をより詳細に説明する。
【0010】本発明の方法において用いられる触媒は、
SiO2/Al23モル比が15以上のゼオライトに遷
移金属を導入し、これにMn及びMn以外の金属元素を
含む複合酸化物を混合させた触媒である。
【0011】本発明において用いられるゼオライトのS
iO2/Al23モル比は、15以上である。SiO2
Al23モル比の上限は限定されるものではないが、1
5〜200であれば、十分な耐熱性、耐久性をもった実
用触媒を得ることができる。
【0012】また、ゼオライトの種類は特に限定されな
いが、例えば、モルデナイト、フェリエライト、ゼオラ
イトβ、ZSM−5、ZSM−8、ZSM−11、ZS
M−12、ZSM−20、ZSM−22、ZSM−3
5、ZSM−57等のゼオライトが使用できる。その中
でもZSM−5が好適に用いられる。またこれらのゼオ
ライトの製造方法は限定されるものではない。またゼオ
ライトY、ゼオライトL等のゼオライトを脱アルミニウ
ムしたものであってもよい。
【0013】ゼオライトは、合成品あるいはそのか焼品
等が用いられるが、ゼオライト中のNa等のイオンをア
ンモニウム塩あるいは鉱酸等で処理し、H型あるいはア
ンモニウム型として用いることもできる。更には、K,
Cs,Ba等でイオン交換して用いることもできる。
【0014】ゼオライトは、一種以上の遷移金属を含有
することが必須である。遷移金属種としては通常排ガス
浄化に使用される遷移金属であれば良く、例えば、C
u,Ag,Au等のIb族、Fe,Co,Ni,Ru,
Rh,Pd,Pt等のVIII族、Cr,Mo等のVI
a族、あるいは、Mn等のVIIa族が用いられる。特
に好ましくはCuである。
【0015】遷移金属を含有させる方法は特に限定され
ず、含浸担持法、蒸発乾固法、イオン交換法等の手法を
用いることができる。遷移金属はゼオライトのイオン交
換サイトに存在する場合に、より高活性となるために、
イオン交換法で遷移金属を導入することが好ましい。イ
オン交換は、ゼオライトを、遷移金属の塩を含む水溶液
中に混合し、撹拌、洗浄して行われる。
【0016】遷移金属の塩としては、遷移金属の塩化
物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の塩が好適に用いられ
る。また、遷移金属のアンミン錯塩等も好適に用い得
る。
【0017】イオン交換の際の遷移金属の添加量、濃
度、交換温度、時間等は特に限定されず、一般的に行わ
れている方法で良い。遷移金属の添加量は、十分な活性
を持たせるためには、ゼオライト中のAlに対し、原子
比で0.2〜20が好ましい。また、イオン交換のスラ
リー濃度は、通常行われる5〜50重量%が好ましい。
また、イオン交換温度、時間は、十分な活性を持たせる
ために、室温〜100℃の温度、5分〜3日の時間であ
ることが好ましい。また、必要に応じて、イオン交換操
作を繰り返し行うこともできる。
【0018】遷移金属を含有したゼオライトは、Mn及
びMn以外の金属元素を含む複合酸化物を混合させるこ
とが必須である。ここでいう複合酸化物とは2種類以上
の金属と酸素の化合物あるいは2種類以上の金属酸化物
の混合された状態をいう。
【0019】Mn以外の金属元素種としては特に制限さ
れないが、例えば、Mg,Ca,Sr,Ba等のIIa
族、Sc,Y,希土類金属等のIIIa族、Ti,Zr
等のIVa族、Cr,Mo等のVIa族、Fe,Co,
Ni,Ru,Rh,Pd,Pt等のVIII族、Zn,
Cd等のIIb族、あるいは、Ge,Sn等のIVb族
が用いられる。特に好ましくはSn,Zr,Znであ
る。
【0020】Mn及びMn以外の金属元素を含む複合酸
化物の製造方法は特に限定されないが、Mn塩及びMn
以外の金属元素の塩を含有する水溶液を蒸発乾固し焼成
する方法、あるいは、Mn塩及びMn以外の金属塩を混
合し共沈させ焼成する方法、あるいは、Mn酸化物及び
Mn以外の金属酸化物を混合し焼成する方法等が使用で
きる。また、Mn塩及びMn以外の金属塩を含有する水
溶液のpHを調整し共沈させ焼成することもできる。焼
成は、100〜1500℃好ましくは300〜1000
℃、時間は、5min〜100hrで空気中で行うこと
ができる。
【0021】複合酸化物の組成は特に限定されないが、
(Mn以外の金属元素)/Mnの原子比が0.01〜1
00が好ましい。更に好ましくは、0.1〜10であ
る。
【0022】本発明で用いられる触媒は、遷移金属を含
有するゼオライトと、Mn及びMn以外の金属元素を含
む複合酸化物を混合することよりなる。ここで、混合と
は2種類以上の物質を共存させた状態である。その均一
性は特に限定されないが、より高活性とするためには、
均一に混合することが望ましい。混合方法は特に限定さ
れないが、ゼオライトと複合酸化物を粉末状で混合、あ
るいは、スラリー状態で均一に混合後、固液分離し乾燥
する等の方法で調製することができる。また、遷移金属
含有ゼオライト共存下での蒸発乾固法、共沈法等により
複合酸化物を混合することもできる。
【0023】以上のようにして、本発明で用いられる排
ガス浄化触媒を調製することができる。
【0024】本発明で用いられる排ガス浄化用触媒は、
粘土鉱物等のバインダーと混合し成形して使用すること
もできる。成形する際に用いられるバインダーとして
は、カオリン、アタパルガイト、モンモリロナイト、ベ
ントナイト、アロフェン、セピオライト等の粘土鉱物で
ある。また、コージェライト製あるいは金属製のハニカ
ム状基材に本発明で用いられる排ガス浄化用触媒をウォ
ッシュコートして用いることもできる。
【0025】このようにして調製された排ガス浄化用触
媒は、窒素酸化物及び炭化水素を含む酸素過剰の排ガス
と接触させ、窒素酸化物除去を行う。本発明で用いられ
る排ガスは、窒素酸化物及び炭化水素を含み酸素過剰で
あることが重要であるが、二酸化硫黄,一酸化炭素,水
素等が含まれている場合にも有効である。酸素過剰の排
ガスとは、排ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、
水素を完全に酸化するのに必要な酸素量よりも過剰な酸
素が含まれていることを示す。例えば、自動車等の内燃
機関から排出される排ガスの場合には、空燃比が大きい
状態(リーン領域)である。
【0026】又、対象となる排ガスは必要に応じてガソ
リン、軽油等の燃料油、あるいは、セタン、オクタン等
の炭化水素を添加したものであっても良い。
【0027】排ガス中の各成分の濃度としては特に限定
はされないが、NO=0.005〜1mol%、炭化水
素:THC=0.01〜3mol%、O2=2〜15m
ol%、H2O=0〜15mol%、SOx=0〜0.
1mol%が好ましい。ここで、THCとはメタンに換
算した時の濃度である。
【0028】窒素酸化物を除去する際の空間速度、温度
等は特に限定されないが、空間速度100〜50000
0hr-1、温度100〜800℃であることが好まし
い。
【0029】
【実施例】以下、実施例において本発明を更に詳細に説
明する。しかし、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。
【0030】製造例1 アンモニウム型ZSM−5ゼオライト(SiO2/Al2
3モル比が41):100gを0.07mol/lの
酢酸銅水溶液1000ccに添加し、アンモニア水によ
りpH=10.5に調整し、室温で20時間撹拌した
後、洗浄し、Cuイオン交換操作を行った。この操作を
2回繰返した後、乾燥してCuイオン交換ゼオライトを
得た。化学分析の結果、その組成は無水ベースにおける
酸化物のモル比で表して次の組成を有していた。
【0031】1.05CuO,Al23,41SiO2 製造例2 塩化第二スズ52gと硝酸マンガン6水和物90gとを
水500gに溶解し、撹拌しながら2.5%アンモニア
水を滴下してMnとSnとの複合化合物を共沈させた。
得られた複合化合物を空気中550℃で3時間焼成し、
Mn・Sn複合酸化物を得た。化学分析の結果、その組
成はSn/Mnの原子比で表して0.57であった。
【0032】製造例3 塩化第二スズ74gと硝酸マンガン6水和物65gとを
水500gに溶解し、撹拌しながら2.5%アンモニア
水を滴下してMnとSnとの複合化合物を共沈させた。
得られた複合化合物を空気中550℃で3時間焼成し、
Mn・Sn複合酸化物を得た。化学分析の結果、その組
成はSn/Mnの原子比で表して1.37であった。
【0033】製造例4 塩化第二スズ120gと硝酸マンガン6水和物26gと
を水500gに溶解し、撹拌しながら2.5%アンモニ
ア水を滴下してMnとSnとの複合化合物を共沈させ
た。得られた複合化合物を空気中550℃で3時間焼成
し、Mn・Sn複合酸化物を得た。化学分析の結果、そ
の組成はSn/Mnの原子比で表して3.59であっ
た。
【0034】製造例5 硝酸ジルコニル2水和物40gと硝酸マンガン6水和物
46gとを水1kgに溶解し、撹拌しながら2.5%ア
ンモニア水を滴下してMnとZrとの複合化合物を共沈
させた。得られた複合化合物を空気中550℃で3時間
焼成し、Mn・Zr複合酸化物を得た。化学分析の結
果、その組成はZr/Mnの原子比で表して0.98で
あった。
【0035】製造例6 硝酸亜鉛6水和物93gと硝酸マンガン6水和物90g
とを水1kgに溶解し、これを撹拌しながら2.5%ア
ンモニア水を滴下してMnとZnとの複合化合物を共沈
させた。得られた複合化合物を空気中550℃で3時間
焼成し、Mn・Zn複合酸化物を得た。化学分析の結
果、その組成はZn/Mnの原子比で表して1.29で
あった。
【0036】製造例7 製造例2において、塩化第二スズを添加しなかったこと
以外は製造例2と同様にして、酸化マンガンを調製し
た。
【0037】実施例1 製造例1で得られたCuイオン交換ゼオライト10g及
び製造例2で得られたMn・Sn複合酸化物10gを乳
鉢で混合し、触媒1を調製した。
【0038】実施例2 製造例1で得られたCuイオン交換ゼオライト10g及
び製造例3で得られたMn・Sn複合酸化物10gを乳
鉢で混合し、触媒2を調製した。
【0039】実施例3 製造例1で得られたCuイオン交換ゼオライト10g及
び製造例4で得られたMn・Sn複合酸化物10gを乳
鉢で混合し、触媒3を調製した。
【0040】実施例4 製造例1で得られたCuイオン交換ゼオライト10g及
び製造例5で得られたMn・Zr複合酸化物10gを乳
鉢で混合し、触媒4を調製した。
【0041】実施例5 製造例1で得られたCuイオン交換ゼオライト10g及
び製造例6で得られたMn・Zn複合酸化物10gを乳
鉢で混合し、触媒5を調製した。
【0042】比較例1 製造例1において調製したCuイオン交換ゼオライトを
比較触媒1とした。
【0043】比較例2 製造例7で調製した酸化マンガン10gと製造例1で得
られたCuイオン交換ゼオライト10gを乳鉢で混合し
比較触媒2を得た。
【0044】実施例1〜5、比較例1〜2で得られた触
媒1〜5および比較触媒1〜2を用いて活性評価を行っ
た。各触媒をプレス成形した後粉砕して12〜20メッ
シュに整粒した。その3ccを常圧固定床流通式反応管
に充填し、ディーゼルエンジンの排ガスを模擬したガス
(表1)を空間速度45,000/hrで流しながら5
50℃で30分の前処理を行なった後、各温度での定常
浄化活性を測定した。定常浄化活性は、各温度で30分
間保持した後の転化率とした。得られた結果を表2に示
す。
【0045】
【表1】
【0046】
【表2】
【0047】
【発明の効果】本発明の方法によれば、アンモニア等の
還元剤を使用することなく、SOx共存下でも比較的低
温から効率良く窒素酸化物を除去することができ、自動
車等、特にディーゼルエンジンより排出される酸素過剰
の排ガスから窒素酸化物をより効率的に除去する方法と
して好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 29/46 ZAB A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素
    過剰の排ガス中から窒素酸化物を除去する方法におい
    て、一種以上の遷移金属を含有するSiO2/Al23
    モル比が15以上のゼオライトに、Mn及びMn以外の
    金属元素からなる複合酸化物を混合してなる触媒を、窒
    素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過剰の排ガスに接
    触させることを特徴とする窒素酸化物の除去方法。
JP6246328A 1994-10-12 1994-10-12 窒素酸化物の除去方法 Pending JPH08108043A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6770251B2 (en) 2000-06-28 2004-08-03 Ict. Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6770251B2 (en) 2000-06-28 2004-08-03 Ict. Co., Ltd. Exhaust gas purifying catalyst

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