JPH0824580A - 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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JPH0824580A
JPH0824580A JP6167958A JP16795894A JPH0824580A JP H0824580 A JPH0824580 A JP H0824580A JP 6167958 A JP6167958 A JP 6167958A JP 16795894 A JP16795894 A JP 16795894A JP H0824580 A JPH0824580 A JP H0824580A
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JP
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zeolite
catalyst
aqueous solution
phosphorus compound
exhaust gas
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JP6167958A
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Hiroshi Miura
比呂志 三浦
Senji Kasahara
泉司 笠原
Shoji Adachi
昭二 足達
Kazuhiko Sekizawa
和彦 関沢
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 可溶性リン化合物で処理されたSiO2
/Al23モル比が少なくとも15以上のゼオライト
に、CuおよびAgを含有させた触媒を、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て窒
素酸化物を除去する方法。 【効果】 触媒が高温で使用された後にも、効率よ
く窒素酸化物を除去することができる。

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、活性及び耐久性の非常に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】特開昭60−125,250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63−100,919号公報)。
【0005】また、酸素過剰下での窒素酸化物の還元触
媒として例えば、特開平5−317725号公報、EP
−A−0585025にはCuおよびPを含むゼオライ
トが提案されている。
【0006】しかしながら、これらの提案されている触
媒は、特に高温での耐久性に問題があり、実用化される
に至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アン
モニア等の特定な還元剤を使用することなく、自動車等
の内燃機関から排出される、特に酸素過剰の排ガスを、
効率よく浄化し、且つ、水蒸気の存在する高温での耐久
性に優れる排ガス浄化用触媒を用いて排ガスを浄化する
方法を提供するものである。
【0008】
【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、可溶性リン化合物で処理さ
れたゼオライトに、CuおよびAgを含有させた触媒を
用いることにより、高温で使用された後も効率よく排ガ
ス浄化できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0009】すなわち本発明は、可溶性リン化合物で処
理されたSiO2/Al23モル比が少なくとも15以
上のゼオライトに、CuおよびAgを含有させた触媒を
用いて、窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過剰の
排ガスから窒素酸化物を除去する方法を提供するもので
ある。
【0010】以下、本発明をより詳細に説明する。
【0011】本発明で用いられる触媒は、可溶性リン化
合物で処理されたSiO2/Al23モル比が少なくと
も15以上のゼオライトにCuおよびAgを含有させた
触媒である。
【0012】本発明において用いられる原料ゼオライト
のSiO2/Al23モル比は、15以上であることが
必須である。また、SiO2/Al23モル比はその上
限が限定されるものではない。SiO2/Al23モル
比が15未満であると、十分な耐久性が得られない。好
ましくは15〜200である。
【0013】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−35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。
【0014】原料ゼオライトは、合成品あるいはそのか
焼品等が用いられるが、原料ゼオライト中の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。
【0015】本発明における可溶性リン化合物とは、水
または有機溶媒に可溶なリン化合物のことを指す。ま
た、可溶性リン化合物によるゼオライトの処理とは、可
溶性リン化合物を溶解させた水溶液または有機溶媒をゼ
オライトと接触させることにより、ゼオライトに可溶性
リン化合物を導入することを指す。
【0016】可溶性リン化合物によるゼオライトの処理
方法は、可溶性リン化合物を溶解させた水溶液または有
機溶媒をゼオライトと接触させる方法であれば、特に限
定はされないが、水溶液、有機溶媒を使用した通常の含
浸担持法、蒸発乾固法により導入することができる。可
溶性リン化合物の導入に使用できる可溶性リン化合物の
種類は特に限定されないが、リン酸二水素アンモニウ
ム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸水素二カリウム
等の可溶性のリン酸塩およびオルトリン酸、ピロリン
酸、メタリン酸などのリン酸が好適に用いられる。ま
た、可溶性リン酸塩やリン酸の代わりに亜リン酸トリメ
チルなどの亜リン酸エステルを用いてもよい。また可溶
性リン化合物の導入量は特に限定されないが、ゼオライ
ト中のAl原子のモル数に対するP原子のモル数で0.
01〜10倍が好ましく、さらには0.10〜1.00
倍がより好ましい。可溶性リン化合物で処理されたゼオ
ライトは安定化するために100℃〜900℃、好まし
くは300〜800℃で熱処理を行なってもよい。熱処
理の雰囲気は特に限定されないが、真空、空気、水蒸気
等の雰囲気が挙げられる。
【0017】可溶性リン化合物で処理されたゼオライト
は、活性金属種としてCuおよびAgが導入される。
【0018】触媒へのCuの導入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。Cuはゼオライトのイオン交換サ
イトに存在する場合に、高温でより高耐久性となるため
に、イオン交換法でCuを導入することが好ましい。イ
オン交換は、可溶性リン化合物で処理されたゼオライト
をCuの塩を含む水溶液中に混合し、攪拌、洗浄して行
われる。Cuの塩としては塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢
酸塩等の塩が好適に用いられる。また、Cuのアンミン
錯塩等も好適に用い得る。イオン交換の際のCu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よい。Cuの添加量は、十分な活
性、耐久性を持たせるためには、ゼオライト中のAl原
子のモル数に対し、0.25〜20倍が好ましい。ま
た、イオン交換のスラリ−濃度は、通常行われる5〜5
0%が好ましい。また、イオン交換温度、時間は、十分
な活性、耐久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。
【0019】触媒へのAgの導入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。この中でも、触媒を可溶性Ag塩
の水溶液に投入した後、このAg水溶液スラリ−を攪
拌、蒸発乾固もしくは攪拌、濾過洗浄、乾燥させる方法
が好適に用いられる。この時、Ag水溶液スラリ−をア
ンモニア水等のアルカリ性水溶液によりpH7〜pH1
0に調整するとより好ましい。使用する可溶性Ag塩に
は特に制限はないが、硝酸塩または酢酸塩等の塩が好適
に用いられる。可溶性Ag塩の水溶液濃度、スラリ−濃
度、および攪拌条件、蒸発乾固条件、乾燥条件は特に限
定されず、一般的に行われている方法でよい。Agの添
加量はゼオライト中のAl原子のモル数に対して0.0
1〜10倍が好ましく、さらには0.10〜1.5倍が
より好ましい。
【0020】本発明において導入されるCuおよびAg
の活性金属は高分散であることが望ましい。そのため触
媒への可溶性リン化合物による処理と活性金属の導入と
を同時に行う調製法は、活性金属と可溶性リン化合物と
が反応して不溶性のリン酸銀またはリン酸銅を副生する
ため、活性金属の分散性が低下して耐久性が低下する。
よって本発明においては、あらかじめ可溶性リン化合物
で処理されたゼオライトへの活性金属導入が必須であ
る。なお、導入順序については特に制限はなく任意の順
序でよい。
【0021】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。また、予め可溶性リン化合物で処理されたゼ
オライト、もしくは可溶性リン化合物で処理された後一
つの活性金属種を導入したゼオライトを成形し、その成
形体に残りの活性金属種を導入させることもできる。ゼ
オライトを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。あるいは、バインダーを用いずに成形体を直接合
成したバインダレスゼオライト成形体であってもよい。
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。
【0022】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
あることが必須であるが、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。
【0023】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200〜800℃であることが好まし
い。
【0024】
【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。
【0025】実施例1 アンモニウム型−ZSM−5ゼオライト(含有するSi
とAlの組成は酸化物のモル比で表してAl23:Si
2=1:41)10gを0.6wt%のリン酸水素二
アンモニウム水溶液70cm3に浸漬した後、乾燥し
た。次いで、空気流通下で550℃、5時間焼成してリ
ン処理ゼオライトを得た。
【0026】このリン処理ゼオライトを、0.1mol
/l酢酸銅水溶液41cm3に添加し、アンモニア水に
よりpH=10.5に調整し、室温で20時間攪拌した
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−リン処理ゼオライトを
得た このCu−リン処理ゼオライトを0.021mol/l
酢酸銀水溶液100cm3に添加し、減圧下60℃で攪
拌し蒸発乾固させ触媒1を得た。
【0027】触媒1のX線回折測定の結果、ゼオライト
以外のピ−クは観測されなかった。また、化学分析の結
果、触媒1の組成は無水ベ−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。
【0028】1.05CuO,0.38Ag2O,0.
29P25,Al23,41SiO2 実施例2 0.021mol/lの酢酸銀水溶液の代わりに、0.
085mol/lの酢酸銀水溶液100cm3を使用し
たこと以外は、実施例1と同様に行い触媒2を調製し
た。触媒2のX線回折測定の結果、ゼオライト以外のピ
−クは観測されなかった。また、化学分析の結果、触媒
2の組成は無水ベ−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。
【0029】1.05CuO,1.22Ag2O,0.
30P25,Al23,41SiO2 実施例3 0.6wt%のリン酸水素二アンモニウム水溶液の代り
に0.3wt%のリン酸水素二アンモニウム水溶液70
cm3を使用したことと、0.021mol/lの酢酸
銀水溶液の代わりに、0.042mol/lの酢酸銀水
溶液100cm3を使用したこと以外は、実施例1と同
様に行い触媒3を調製した。触媒3のX線回折測定の結
果、ゼオライト以外のピ−クは観測されなかった。ま
た、化学分析の結果、触媒3の組成は無水ベ−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。
【0030】1.25CuO,0.56Ag2O,0.
15P25,Al23,41SiO2 実施例4 0.6wt%のリン酸水素二アンモニウム水溶液の代り
に1.2wt%のリン酸水素二アンモニウム水溶液70
cm3を使用したことと、0.021mol/lの酢酸
銀水溶液の代わりに、0.042mol/lの酢酸銀水
溶液100cm3を使用したこと以外は、実施例1と同
様に行い触媒4を調製した。触媒4のX線回折測定の結
果、ゼオライト以外のピ−クは観測されなかった。ま
た、化学分析の結果、触媒4の組成は無水ベ−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】1.02CuO,0.58Ag2O,0.
56P25,Al23,41SiO2 実施例5 実施例1において、0.021mol/lの酢酸銀水溶
液の代りに、0.064mol/lの硝酸銀水溶液10
0cm3を使用したことと、Cu−リン処理ゼオライト
を硝酸銀水溶液に添加した後アンモニア水によりpH=
8.0に調整し、減圧下60℃で攪拌し蒸発乾固させた
ことを除き、実施例1と同様に行い触媒5を得た。触媒
5のX線回折測定の結果、ゼオライト以外のピ−クは観
測されなかった。また、化学分析の結果、触媒5の組成
は無水ベ−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。
【0032】1.09CuO,0.88Ag2O,0.
25P25,Al23,41SiO2 実施例6 0.6wt%のリン酸水素二アンモニウム水溶液の代り
に1.9wt%のオルトリン酸水溶液33cm3を使用
したことと、0.021mol/lの酢酸銀水溶液の代
わりに、0.042mol/lの酢酸銀水溶液100c
3を使用したこと以外は、実施例1と同様に行い触媒
6を調製した。触媒6のX線回折測定の結果、ゼオライ
ト以外のピ−クは観測されなかった。また、化学分析の
結果、触媒6の組成は無水ベ−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。
【0033】0.88CuO,0.57Ag2O,0.
39P25,Al23,41SiO2 実施例1〜6で得られた触媒1〜6を用いて耐久性評価
を行った。各触媒をプレス成形した後粉砕して12〜2
0メッシュに整粒した。その2cm3を常圧固定床流通
式反応管に充填し、リーンバーンエンジンの排ガスを模
擬したガス(表1)を空間速度120,000/hrで
流しながら800℃で5時間耐久処理した。その後、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1時間
保持した後の転化率とした。得られた結果を表2に示
す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】比較例1 実施例1において、リンおよびAgの担持を行わなかっ
たこと以外は実施例1と同様にして、Cu型ZSM−5
(比較触媒1)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わして次の組成を
有していた。
【0037】1.03CuO,Al23,41SiO2 比較例2 実施例4において、Agの担持を行わなかったこと以外
は実施例4と同様にして、Cu−リン処理ZSM−5
(比較触媒2)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わして次の組成を
有していた。
【0038】1.05CuO,0.41P25,Al2
3,41SiO 比較例3 実施例4において、リンの担持およびCuのイオン交換
を行わなかったこと以外は実施例4と同様にして、Ag
型ZSM−5(比較触媒3)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わし
て次の組成を有していた。
【0039】 0.60AgO,Al23,41SiO2 比較例4 実施例4において、1.2wt%のリン酸水素二アンモ
ニウム水溶液の代りに0.7wt%のリン酸水素二アン
モニウム水溶液70cm3を使用したことと、Cuのイ
オン交換を行わなかったこと以外は実施例4と同様にし
て、Ag−リン処理ZSM−5(比較触媒4)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
のモル比で表わして次の組成を有していた。
【0040】0.60Ag2O,0.50P25,Al2
3,41SiO2 比較例5 実施例4において、リンの担持を行わなかったこと以外
は実施例4と同様にして、Ag−Cu型ZSM−5(比
較触媒5)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わして次の組成を有し
ていた。
【0041】1.08CuO,0.64Ag2O,Al2
3,41SiO2 比較例6 実施例1と同様にして得たアンモニウム型ゼオライト1
0gを0.050mol/lの酢酸銀水溶液142cm
3に添加して撹拌した。そこに0.016mol/lの
リン酸二水素アンモニウム水溶液142cm3を滴下
し、リン酸銀を沈殿させ、洗浄し、乾燥した。次いで、
空気流通下で500℃、5時間焼成してリン酸銀含有ゼ
オライトを得た。このリン酸銀含有ゼオライトのX線回
折測定の結果、ゼオライト以外にリン酸銀の構造を示す
ピ−クが観測された。
【0042】このリン酸銀含有ゼオライトを実施例1と
同様な方法でCuイオン交換を行い、Cu−リン酸銀副
生ZSM−5(比較触媒6)を調製した。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
わして次の組成を有していた。0.92CuO,0.5
3Ag2O,0.10P25,Al23,41SiO2
較例1〜6で得られた比較触媒1〜6を用いて、実施例
6と同様にして触媒耐久性評価を行った。得られた結果
を表3に示す。
【0043】
【表3】
【0044】
【発明の効果】表2および表3より明らかなように、本
発明の方法によれば、触媒が高温で使用された後にも、
効率よく窒素酸化物を除去することができる。
【0045】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可溶性リン化合物で処理されたSiO2
    /Al23モル比が少なくとも15以上のゼオライト
    に、CuおよびAgを含有させた触媒を、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。
JP6167958A 1994-07-20 1994-07-20 窒素酸化物の除去方法 Pending JPH0824580A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013509344A (ja) * 2009-10-30 2013-03-14 中国石油天然ガス股ふん有限公司 改善された熱水安定性を有するニ成分修飾モレキュラーシーブ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013509344A (ja) * 2009-10-30 2013-03-14 中国石油天然ガス股ふん有限公司 改善された熱水安定性を有するニ成分修飾モレキュラーシーブ

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