JPH09187656A - 窒素酸化物浄化方法及び脱硝用触媒 - Google Patents

窒素酸化物浄化方法及び脱硝用触媒

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JPH09187656A
JPH09187656A JP8003643A JP364396A JPH09187656A JP H09187656 A JPH09187656 A JP H09187656A JP 8003643 A JP8003643 A JP 8003643A JP 364396 A JP364396 A JP 364396A JP H09187656 A JPH09187656 A JP H09187656A
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JP
Japan
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catalyst
nitrogen oxides
rare earth
exhaust gas
earth phosphate
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JP8003643A
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Shigeru Nojima
野島  繁
Kozo Iida
耕三 飯田
Hisashi Tamai
久司 玉井
Hajime Yasuda
源 安田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素酸化物を含有するガスから窒素酸化物を
浄化する窒素酸化物浄化方法及び脱硝用触媒を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、Pdを担持した有機高分子微
粒子を、希土類塩及び次亜リン酸塩水溶液に懸濁させて
30〜90℃で処理・焼成して得た希土類リン酸塩より
なる触媒を用い、窒素酸化物を含有するガスと250〜
900℃の条件下において接触させることにより脱硝す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物を含有
するガスから窒素酸化物を浄化する窒素酸化物浄化方法
及び脱硝用触媒に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
等の車両から排出される燃焼排ガス中の窒素酸化物は、
光化学スモッグの発生原因ともなる物質であり、環境保
全の立場からその除去方法の開発は重大且つ緊急の社会
的課題である。とりわけ、トラック等のディーゼルエン
ジンから排出される窒素酸化物は実用的な触媒が無いた
め、そのまま大気中に放出されているのが現状である。
【0003】また、トラック等のディーゼルエンジンか
らの排ガス組成はガソリン車に比べて、未燃料炭化水
素,未燃一酸化炭素量が少ない、排ガス中の酸素濃度
が高い、排ガス中にSOX が多く存在する、排ガス
温度が200〜700℃と幅広い等の様々な要因がある
ため、現状のガソリン車に設置されている三元触媒やリ
ーンバーン(理論空燃費よりも薄い混合気による燃焼)
エンジン用に検討されているゼオライト系触媒等を用い
ることは、性能面及び耐久性の面で劣るため、適用でき
ないという問題がある。
【0004】一方、ディーゼルエンジンからの排ガスか
ら窒素酸化物を除去するためには、下記「化1」に示す
化学反応を促進する触媒が必要であるとされている。
【化1】 2NO→N2 +O2 ・・・(1)
【0005】上記反応式(1)は窒素酸化物(NO)の
直接分解反応である。上記反応式(1)を促進する触媒
としては、これまで希土類金属を含有したペロブスカイ
ト系(ABO3 系)触媒等を用いることが提案されてい
るが、従来のものでは、耐熱性は有しているものの比表
面積が小さく触媒に適用する場合は、性能の面から十分
満足するものではなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来合成する
ことが困難であった高比表面積を有する微粒子状希土類
リン酸塩よりなる触媒を検討し、該触媒が上述した窒素
酸化物の除去反応を促進することを見出し、有益な脱硝
触媒として好適であることを見出した。本発明により高
比表面積を有する希土類リン酸塩を触媒として窒素酸化
物の処理に適用することにより、各種燃料を燃焼させる
ボイラ、ガスタービン、焼却炉及びディーゼルエンジン
等からの排ガスの脱硝性能が飛躍的に向上することとな
る。
【0007】前記課題を解決する本発明にかかる窒素酸
化物浄化方法は、窒素酸化物を含有するガスを浄化する
方法において、排ガスを250〜900℃の条件下にお
いて、希土類リン酸塩よりなる触媒と接触させることを
特徴とする。
【0008】また、上記窒素酸化物浄化方法において、
上記希土類リン酸塩よりなる触媒が比表面積10m2
g以上であることを特徴とする。
【0009】また、上記窒素酸化物浄化方法において、
上記希土類リン酸塩よりなる触媒が、LaPO4 ,Ce
PO4 ,PrPO4 ,NdPO4 ,SmPO4 ,EuP
4,GdPO4 ,TbPO4 ,DyPO4 ,HoPO
4 ,ErPO4 ,TmPO4,YbPO4 ,LuPO4
であることを特徴とする。
【0010】また、本発明にかかる脱硝用触媒は、Pd
を担持した有機高分子微粒子を、希土類塩及び次亜リン
酸塩水溶液に懸濁させて30〜90℃で処理し、焼成し
てなり、窒素酸化物を含有するガスと250〜900℃
の条件下において接触させることにより脱硝することを
特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0012】ここで、本発明で用いる希土類リン酸塩よ
りなる触媒は、Pdを担持した有機高分子微粒子を、希
土類塩及び次亜リン酸塩水溶液に懸濁させて30〜90
℃で処理し、焼成してなるものである。この希土類リン
酸塩よりなる触媒の製造は、以下の工程により合成する
ことができるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【0013】(第1工程)金属イオン交換能あるいは金
属錯体形成能を有する有機高分子微粒子にパラジウム
(Pd)を担持させる。 (第2工程)Pdを担持した有機高分子微粒子を希土類
と次亜リン酸塩水溶液に懸濁させ、30〜90℃に保持
する。 (第3工程)上記第2工程の懸濁液を濾過し、水洗した
後、空気中で焼成して、有機高分子を除去する。
【0014】上記工程により合成された希土類リン酸塩
よりなる触媒は、その比表面積が10m2 /g以上の高
比表面積のものが得られるものとなる。
【0015】ここで、本発明で上記第1工程の有機高分
子微粒子としては、少なくとも1つの官能基を有する
α,β−不飽和単量体(以下、「単量体A」という)の
単独重合体、共重合体および単量体Aと1つの官能基も
有しないα,β−不飽和単量体(以下、「単量体B」と
いう)との共重合体微粒子である。上記単量体Aとして
は、例えば、アクリル酸,メタクリル酸,スチレンスル
ホン酸,ビニルスルホン酸,2−アクリルアミド−2−
メチルプロパンスルホン酸,マレイン酸,フマル酸,イ
タコン酸およびそれらの塩;アクリルニトリル,メタク
リルニトリル,アクリルアミド,メタアクリルアミド,
アクリロイルモルホリン,ジメチルアミノエチルメタク
リート,ジメチルアミノエチルアクリレート,アミノエ
チルメタクリレート,ビニルピロリドン,ビニルピリジ
ン,ビニルイミダゾールなどが挙げられるが、本発明は
これらに限定されるものではない。上記単量体Bとして
は、例えば、スチレン,酢酸ビニル,プロピオン酸ビニ
ル,アクリル酸メチル,アクリル酸エチル,アクリル酸
ブチル,アクリル酸オクチル,アクリル酸ドデシルなど
のアクリル酸エステル類;メタクリル酸メチル,メタク
リル酸エチル,メタクリル酸ブチル,ルメタクリル酸オ
クチル,メタクリル酸ドデシルなどのメタクリル酸エス
テルなどがが挙げられるが、本発明はこれらに限定され
るものではない。
【0016】また、用いる有機高分子微粒子の大きさ
は、直径0.1〜1.0μmの範囲のものが好ましい。
【0017】有機高分子微粒子にパラジウム(Pd)を
担持させる方法としては、先ずSnCl2 水溶液で処理
した後、PdCl2 水溶液で処理する方法、或いは先に
PdCl2 水溶液で処理後、NaBH4 等の還元剤で処
理する方法を適用することができるが、本発明はこれに
限定されるものではない。
【0018】上記第2の工程で使用する希土類塩として
は、硝酸塩又は塩化物のいづれを用いてもよい。
【0019】本発明の希土類リン酸塩の製造において
は、Pdを担持した有機高分子微粒子のPdの触媒作用
によって、次亜リン酸イオンをリン酸イオンに酸化し、
作成したリン酸イオンを希土類金属イオンが反応し薄膜
状態に有機高分子微粒子上に析出する。このことがその
後の焼成工程を経た後、高比表面積の希土類リン酸塩の
生成に寄与するものと思われる。
【0020】上記得られた希土類リン酸塩よりなる触媒
は、無機化合物の性質と高分子の性質とを兼ね備える微
粒子として、高温用燃焼触媒等の耐熱触媒担体として利
用されるだけではなく、窒素酸化物の除去触媒としても
利用できるものである。
【0021】ここで、窒素酸化物の除去反応は、以下
「化2」に示す反応となる。
【化2】 (1) 窒素酸化物(NO)の直接分解反応 2NO→N2 +O2 ・・・(1) さらに、触媒の微粒子化により、活性比表面積が増大
し、窒素酸化物の除去反応も顕著となると考えられる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の効果を示す実施例について詳
細に説明する。
【0023】(実施例1)直径が0.4μmのスチレン
/アクリル酸共重合体10gを0.1Nの水酸化ナトリ
ウム水溶液200mlで処置した後、水洗し、0.2N
のSnCl2 水溶液で1時間処理した後、濾過し水洗し
た。得られた粒子を0.01mol/lのPdCl2
溶液200mlで3時間処理した後、よく水洗をした。
この得られたPdを担持した有機高分子粒子を8g/
l、及びNaH2 PO20.01mol/l、Pr(N
3 3 0.01mol/lの濃度のスラリー水溶液と
し、攪拌しながら90℃で12時間保持した。その後、
濾過し水洗し、 空気中900℃で1時間焼成し、粒子
サイズの均一なPrPO4 の中空微粒子を得た。この得
られた生成物を「触媒−1」とする。
【0024】(実施例2〜14)上記実施例1におい
て、Pr(NO3 3 の代わりに、他の希土類の硝酸塩
として、La(NO3 3 ,Ce(NO3 3 ,Nd
(NO3 3 ,Sm(NO33 ,Eu(NO3 3
Gd(NO3 3 ,Tb(NO3 3 ,Dy(NO3
3 ,Ho(NO3 3 ,Er(NO3 3 ,Tm(NO
3 3 ,Yb(NO33 及びLu(NO3 3 を各々
用い、実施例1と同様に操作して生成物を得た。この得
られた生成物を各々「触媒−2」〜「触媒−14」とす
る。
【0025】(実施例15)上記実施例1において、
0.1mo/lのPr(NO3 3 水溶液と0.1mo
/lのNa3 PO4 水溶液とを混合して生成する沈澱を
濾過・洗浄し、その後900℃で1時間空気中で焼成
し、PrPO4 粉末を得た。この粉末を「触媒−15」
とする。
【0026】(比較例1)二酸化チタン(TiO2 ;ア
ナターガ型)粉末にパラタングステン酸アンモニウム及
びメタバナジン酸アンモニウムをメチルアミンで溶解さ
せた溶液を含浸させ、蒸発・乾固させ、500℃で5時
間空気中での焼成を行い、TiO2 に対してWO3 を8
wt%,V2 5 を3wt%担持させた粉末(V2 5
−WO3 /TiO2 触媒)を得た。この粉末を「比較触
媒−1」とする。
【0027】〔試験1〕 <NO転化率及び比表面積の測定試験>上記実施例及び
比較例で得られた「触媒−1」〜「触媒−15」及び
「比較触媒−1」をメノウ乳鉢にて粉砕し、その30m
gを内径3mmφの石英ガラス管の常圧固定床流通式反
応管にそれぞれ充填した。触媒を500℃まで昇温し、
NOを200ppm含有するヘリウムガスを12cc/
minの流量(W/F0.15g・sec/cc)で本
触媒充填層を通して反応させ、反応開始2時間後のNO
転化率を求めた。分析は質量分析法を用い、NO(M/
Z(=質量数);30)、N2 (=M/Z;28)、O
2 (=M/Z;32)を連続的に測定した。さらに、6
00℃、700℃のNO転化率の測定を行った。その結
果を、下記「表1」に示す。また、上記触媒の比表面積
も測定し、同表に示した。
【0028】
【表1】
【0029】上記「表1」の結果より明らかなように、
本実施例の触媒−1〜触媒−15の希土類リン酸塩触媒
は、NOの直接分解反応を示し、さらに触媒1〜15の
全てにおいて、2NO→N2 +O2 の反応が生じてお
り、副反応が生じていないことを質量分析計で確認し
た。一方、一般の脱硝触媒に使用されている「比較触媒
−1」である「V2 5 −WO3 /TiO2 触媒」は全
くNOの直接分解反応を示さないことが判明した。
【0030】
【発明の効果】以上、実施の形態及び実施例と共に述べ
たように、本発明によれば、比表面積の大きな微粒子状
の希土類リン酸塩を窒素酸化物浄化用触媒として用いる
ことにより、これまで例のないNO分解活性を安定に得
ることができ、各種燃料を燃焼させるボイラ、ガスター
ビン、焼却炉等の排ガス処理用の選択的接触還元用触媒
として、さらにトラック等のディーゼルエンジン及びリ
ーンバーン(理論空燃費よりも薄い混合気による燃焼)
エンジン等の脱硝触媒として利用が期待でき、新規な窒
素酸化物の除去方法として期待される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素酸化物を含有するガスを浄化する方
    法において、 排ガスを250〜900℃の条件下において、希土類リ
    ン酸塩よりなる触媒と接触させることを特徴とする窒素
    酸化物浄化方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の窒素酸化物浄化方法にお
    いて、 上記希土類リン酸塩よりなる触媒が比表面積10m2
    g以上であることを特徴とする窒素酸化物浄化方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の窒素酸化物浄化方
    法において、 上記希土類リン酸塩よりなる触媒が、LaPO4 ,Ce
    PO4 ,PrPO4 ,NdPO4 ,SmPO4 ,EuP
    4 ,GdPO4 ,TbPO4 ,DyPO4 ,HoPO
    4 ,ErPO4 ,TmPO4 ,YbPO4 ,LuPO4
    であることを特徴とする窒素酸化物浄化方法。
  4. 【請求項4】 Pdを担持した有機高分子微粒子を、希
    土類塩及び次亜リン酸塩水溶液に懸濁させて30〜90
    ℃で処理し、焼成してなり、窒素酸化物を含有するガス
    と250〜900℃の条件下において接触させることに
    より脱硝することを特徴とする脱硝用触媒。
JP8003643A 1996-01-12 1996-01-12 窒素酸化物浄化方法及び脱硝用触媒 Withdrawn JPH09187656A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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