JPH10109030A - 触媒担体用擬べーマイト及びその製造方法 - Google Patents
触媒担体用擬べーマイト及びその製造方法Info
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Abstract
ことなく解膠性の良好な触媒担体製造用の擬ベーマイト
を製造する。 【解決手段】 アルミニウム塩水溶液とアルミン酸アル
カリ水溶液を温度が10〜40℃、pHが4.0〜1
1.0の条件で混合し、得られた沈殿を温度が70〜9
0℃、pHが8.0〜11.0の条件で熟成し、洗浄後
の沈殿物を50〜100℃で乾燥して擬ベーマイトを製
造する。得られた擬ベーマイトの示差熱分析における吸
着水分脱離温度は100〜135℃である。
Description
ための擬ベーマイトに関し、さらに詳細には細孔径分布
の制御が容易な触媒担体用擬ベーマイトに関する。
して多孔性アルミナが使用されている。かかる多孔性ア
ルミナ担体は、触媒活性を向上するために細孔径分布が
特定の範囲に存在し且つシャープである方がよいとされ
ている。このような担体を製造するためのアルミナ原料
については、種々の報告がなされており、例えば、特公
昭56−35893号公報には、結晶子径が40〜80
オングストロームの擬ベーマイト型アルミナを用いるこ
とにより、細孔径が700オングストローム以下で且つ
狭い範囲の細孔径分布を有する多孔性アルミナを製造す
ることができることが示されている。この公報では、こ
の擬ベーマイト型アルミナは、pH8〜12、50℃以
上の温度で熟成されている。また、特公昭63−137
27号公報には、上記と同様の熟成処理により擬ベーマ
イト型アルミナの水和水が1.2〜1.5のものを製造
し、この擬ベーマイト型アルミナを用いて多孔性アルミ
ナを製造する方法が開示されている。
造する方法として、解膠性が良好な擬ベーマイト型アル
ミナを原料粉として用いることが知られている。触媒担
体の製造工程の一つである混練時に、アルミナの一部が
解膠することで、アルミナ粒子間が架橋されミクロ細孔
が増加する。この混練条件を変えることで、目的の細孔
径と特定の範囲の細孔容積を大きくするようなシャープ
な細孔径分布を得ることができる。また、これに付随し
てマクロ細孔が減少し、担体の機械強度が増加する。
方法としては、擬ベーマイト粉の混練成形物の焼成温
度、雰囲気を変える方法が知られている。しかしなが
ら、細孔径分布は、原料の擬ベーマイト粉末及び混練成
形物の細孔径分布によってほぼ決定されるため、焼成温
度、焼成雰囲気の変更のみでは特定の細孔径範囲の細孔
容積を大きくするような制御は困難である。
膠性が良くないものがあり、酸やアルカリでは解膠でき
ず、細孔径分布がブロードな担体となってしまうことが
ある。このため、解膠性の良好な擬ベーマイト粉を製造
する試みがなされてきた。例えば、特公平6−8174
号公報には、ヒドロキシカルボン酸の存在下でアルミニ
ウム鉱酸塩水溶液にアルミン酸アルカリ溶液を添加して
スラリーを得た後、さらにアルミニウム鉱酸塩水溶液と
アルミン酸アルカリ溶液を同時に添加して擬ベーマイト
を製造する方法が記載されている。この中和反応時の温
度は、50〜70℃が適当であるとしている。ヒドロキ
シカルボン酸を添加するのは、硫酸アルミニウムとアル
ミン酸ナトリウムを用いたときに生ずる擬ベーマイト粒
子の疎凝集作用によると思われる粒子の不均一性が改良
できる効果であり、これによりシャープな細孔径分布を
有する触媒担体を調製できるとしている。
キシカルボン酸を添加することは、コストを押上げるこ
とになる。また、排水処理において、沈降槽での沈殿生
成を妨害すると共に沈殿の沈降性低下を招く。さらに、
CODの増加を招く等、ヒドロキシカルボン酸を用いる
場合の問題は多い。
るためになされたものであり、その目的はヒドロキシカ
ルボン酸等の添加剤を用いることなく解膠性の良好な擬
ベーマイトを提供することにある。
イトの製造条件と解膠性との関係について研究を進め、
擬ベーマイトの熱分析特性と解膠性について検討したと
ころ、示差熱分析における吸着水分脱離温度が100〜
135℃の範囲にある擬ベーマイトが良好な解膠性を示
すことを見出した。さらに検討を進めた結果、かかる吸
着水分脱離温度を示す擬ベーマイトは、水酸化アルミニ
ウム沈殿生成時の温度を40℃以下とし、熟成・洗浄後
の沈殿物の乾燥温度を100℃以下とし、さらにpH、
熟成条件等を所定の範囲に選択することによって製造す
ることができることを見出した。
示差熱分析における吸着水分脱離温度が100〜135
℃であることを特徴とする触媒担体用擬ベーマイトが提
供される。かかる擬ベーマイトは、本発明の第2の態様
に従い、擬ベーマイトを製造する方法において、アルミ
ニウム塩水溶液とアルミン酸アルカリ水溶液を温度が1
0〜40℃、pHが4.0〜11.0の条件で混合し、
得られた沈殿を温度が70〜90℃、pHが8.0〜1
1.0の条件で熟成し、洗浄後の沈殿物を50〜100
℃で乾燥することを特徴とする擬ベーマイトの製造方法
により得ることができる。
水溶液とアルミン酸アルカリ水溶液の中和による沈殿形
成に用いる原料のアルミニウム塩は通常使用されるもの
を用いることができるが、価格と入手の容易さの点で硫
酸アルミニウムまたは塩化アルミニウムを用いるのが好
ましい。同様にアルミン酸アルカリについても特に制限
はないが、入手の容易さと安価であることからアルミン
酸ナトリウムが好ましい。
にアルミニウム塩溶液を添加してもあるいはその逆でも
構わないが、アルミニウム塩溶液及びアルミン酸アルカ
リ溶液の両者を同時に添加する方法が好ましい。中和沈
殿時には、温度を10〜40℃、好ましくは20〜40
℃とし、pHを4.0〜11.0、好ましくは5.0〜
10.0の範囲に調節する。温度が40℃を超えると、
強固な凝集粒子を形成してしまい、熟成乾燥工程を経て
得られた粉の解膠性が悪くなる。また、10℃未満の温
度では、得られる粉の性状は良好であるものの、通常の
室温より低いため冷却工程が必要であり、凝集性も悪く
なるため実用的でない。pHが4.0未満であると水酸
化アルミニウムの溶解度が高くなり、実質的に沈殿の生
成が困難となる。pHが11.0を超えると、比表面積
の小さいバイヤライトの結晶核が生成し易くなるため好
ましくない。この中和沈澱工程で得られた沈殿物は非晶
質水酸化アルミニウムあるいはX線回折でピークがかす
かに認められる程度の結晶性が非常に低い擬ベーマイト
である。
た沈殿物を、70〜90℃好ましくは75〜85℃に加
熱し、pHを8.0から11.0、好ましくは9.5か
ら10.5の範囲に調整し、該温度に維持して熟成させ
る。この熟成工程で擬ベーマイトの結晶性が向上する。
上記加熱の過程において水酸化アルミニウムスラリーの
pHは低下するため、熟成温度に達した時点で苛性ソー
ダ、アルミン酸アルカリ等のアルカリを適宜添加して前
記pH範囲を維持する必要がある。
ーマイトの結晶化が進み難くなる。また、90℃を超え
ると結晶化速度が90℃の場合と殆ど変わらないため、
これ以上温度を上げることは得策ではない。熟成時のp
Hは、8.0未満になると擬ベーマイトの結晶化が促進
されず、11.0を超えると比表面積の小さいバイヤラ
イト相が析出するため好ましくない。熟成時間は1時間
〜20時間程度が好ましい。熟成時間が短いと十分に擬
ベーマイトへの結晶化が進まず、長すぎると擬ベーマイ
ト粒子が成長しすぎて比表面積が小さくなることがあ
る。
トと水溶液を分離する。分離後、水を用いて擬ベーマイ
ト粒子表面に吸着している硫酸ナトリウム、塩化ナトリ
ウム等の塩を洗浄した後、スプレードライまたはその他
の乾燥装置を用いて乾燥する。乾燥時の温度は50℃以
上100℃以下、好ましくは70℃以上95℃以下であ
る。50℃未満になると乾燥速度が遅すぎ実際的ではな
く、100℃を超えると解膠性の良い粉末が得られな
い。この場合の乾燥温度とは、擬ベーマイト粒子の温度
である。従って、スプレードライヤー等の気流乾燥法で
は、出口温度は50から100℃に範囲に入っているこ
とが必要である。熱風入口温度は特に制限はないが、温
度が高すぎると擬ベーマイト粒子の温度が100℃を超
えることがあり、解膠性が低下する。乾燥粉末の水分量
については特に制限はないが、105℃減量法の値が数
%から25%程度の範囲内で、粉体状態であればよい。
実際には擬ベーマイト粉は吸湿するので、乾燥後の保存
状態で水分量が変化することが多く、正確に規定するこ
とは困難である。乾燥装置としては、上記のスプレード
ライヤー、流動層乾燥機等の通常用いられている装置を
使用することができる。
は、示差熱分析により吸着水の脱離温度を測定すると、
100℃〜135℃の範囲内の温度を示す。示差熱分析
は、昇温速度を10℃/minとし、空気を流動させず
に行い、参照サンプルはα−アルミナを用いた。示差熱
分析において、100℃付近に現れる吸着水の脱離に伴
う吸熱ピークの極小値を吸着水の脱離温度とした。
トの吸着水の吸着力に対応する。すなわち、吸熱ピーク
が高い温度にある場合は、吸着力が強く、低い温度の場
合は吸着力が弱い。水分が強く吸着している擬ベーマイ
ト粉末は酸性条件下において容易に解膠する。この原因
は明らかでないが、水を強く吸着していると粒子間の結
合が水を介しての結合となり、硝酸添加により水素イオ
ンが粒子表面に容易に吸着拡散し、粒子間にも容易に水
素イオンが拡散するために擬ベーマイト粒子表面は正の
電荷を持つことになり、正電荷の反発力により解膠が進
むものと推測される。
施例により具体的に示す。
の中和沈殿槽に、室温の0.5Mのアルミン酸ナトリウ
ム水溶液と0.5Mの硫酸アルミニウム水溶液を同時に
添加した。この時のpHは7.0±0.3となるように
両溶液の添加速度は調節した。反応槽の液温は、28℃
であった。生成した沈殿物を、内容積250lの熟成槽
へ移し、80℃に加温した。加温後10Mの水酸化ナト
リウム水溶液を添加し、スラリーpHが9.5、10.
0、10.5の3つの条件でそれぞれ調整した。このま
ま、攪拌を続け、10時間熟成して得られたスラリーを
濾過洗浄した後、温度80℃の熱風循環式恒温槽で乾燥
して粉末を得た。X線回折により測定した結果、得られ
た粉末は擬ベーマイトであることが確認された。
用いて吸着水分脱離温度を測定した。得られた結果を表
1に示す。得られた粉末をニーダー中で硝酸を添加して
混練し、固形分濃度52%のドウを得た。これを1mm
Φのダイスで2軸押し出し成型器にて成型した後、13
0℃で1晩乾燥し、600℃で1時間焼成してアルミナ
担体を得た。得られた担体性状を表1に示す。中央細孔
径±10オングストロームの特定の細孔容積は、0.4
5から0.52cm3 /gであった。
以外は、実施例1と同様にして沈殿生成及び熟成を行っ
た。得られたスラリーは、実施例1と同様に洗浄後乾燥
してアルミナ粉末とアルミナ担体を得た。粉末性状及び
担体性状を表1に示す。粉末の吸着水分脱離温度は11
8℃であった。
アルミン酸ナトリウム水溶液と0.5Mの硫酸アルミニ
ウム水溶液を同時に添加し、温度を57℃、pHを8.
0±0.3及び9.0±0.3の2つの条件に調整して
それぞれ沈殿を生成した後、80℃まで加温し、10M
の水酸化ナトリウム水溶液を少量添加してpHを9.0
に調整して、10時間熟成した。得られたスラリーは実
施例1と同様に洗浄後乾燥して粉末とアルミナ担体を得
た。粉末性状及び担体性状を表2に示す。粉の吸着水分
脱離温度が75から81℃で、特定の細孔容積は0.3
3から0.35cm3 /gであり、いずれも実施例の結
果よりも小さい値であった。
し、熟成時間を4時間に調整した以外は、実施例1と同
様にして沈澱を生成し、熟成を行った。得られたスラリ
ーは実施例1と同様に洗浄後乾燥してアルミナ粉末とア
ルミナ担体を得た。粉末性状及び担体性状を表2に示
す。得られた粉体にはバイヤライト相が含まれており、
実施例の結果に比べて、担体の比表面積が小さく、特定
の細孔容積も小さい。
様に沈殿生成、熟成洗浄した擬ベーマイトスラリーを3
種の乾燥温度130℃、150℃、190℃でそれぞれ
1晩乾燥して粉末を得た。これらの粉は、混練後の押し
出し成形が難しく、特に190℃で乾燥した粉の混練物
は成形不能であった。粉末性状及び担体性状を表2に示
す。得られた担体の特定の細孔容積は実施例で得られた
担体より小さかった。
リ水溶液とアルミニウム塩の水溶液を使用して、特に添
加物を加えなくとも解膠性に優れた擬ベーマイト粉末を
得ることができる。これにより、混練後の細孔径分布の
制御が容易で特定の範囲の細孔容積が大きな担体を得る
ことが可能となる。従って、本発明で得られた擬ベーマ
イトは優れた活性を有する触媒用担体の製造に極めて有
効な原料である。
Claims (3)
- 【請求項1】 示差熱分析における吸着水分脱離温度が
100〜135℃であることを特徴とする触媒担体用擬
ベーマイト。 - 【請求項2】 アルミニウム塩水溶液とアルミン酸アル
カリ水溶液を、温度10〜40℃、pH4.0〜11.
0の条件で混合し、得られた沈殿を温度70〜90℃、
pH8.0〜11.0の条件で熟成し、洗浄後の沈殿物
を50〜100℃の温度で乾燥することにより製造され
た請求項1に記載の触媒担体用擬ベーマイト。 - 【請求項3】 触媒担体用擬ベーマイトを製造する方法
において、 アルミニウム塩水溶液とアルミン酸アルカリ水溶液を温
度10〜40℃、pH4.0〜11.0の条件で混合
し、得られた沈殿を温度70〜90℃、pH8.0〜1
1.0の条件で熟成し、洗浄後の沈殿物を50〜100
℃の温度で乾燥することを特徴とする触媒担体用擬ベー
マイトを製造する方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28320196A JP3847862B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | 触媒担体用擬べーマイト及びその製造方法 |
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