JPH10305229A - 窒素酸化物除去用触媒及び窒素酸化物除去方法 - Google Patents
窒素酸化物除去用触媒及び窒素酸化物除去方法Info
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- JPH10305229A JPH10305229A JP9130419A JP13041997A JPH10305229A JP H10305229 A JPH10305229 A JP H10305229A JP 9130419 A JP9130419 A JP 9130419A JP 13041997 A JP13041997 A JP 13041997A JP H10305229 A JPH10305229 A JP H10305229A
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- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
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- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/44—Palladium
Abstract
優れた触媒作用を発揮する窒素酸化物除去用触媒を提供
することを主な目的とする。 【解決手段】酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛
及び酸化マグネシウムの少なくとも1種の金属酸化物に
パラジウムが固定されていることを特徴とする窒素酸化
物除去用触媒。
Description
触媒及び窒素酸化物除去方法に関する。
る排気ガス中には、主として窒素酸化物(一酸化窒素、
二酸化窒素、亜酸化窒素等)、不完全燃焼成分(一酸化
炭素、水素、炭化水素等)、水分等が含まれている。こ
の中でも、窒素酸化物は、人体に有害であるばかりでな
く、酸性雨の主な原因物質の一つであるため、その対策
が要望されている。
素酸化物を還元除去するための触媒に関する研究が方々
で行われている。特に、排気ガス中から窒素酸化物を除
去する方法のうち、触媒を用いる技術としてアンモニア
選択還元法と三元触媒法が知られている。
元剤として酸化バナジウムと酸化チタンを基本物質とす
る触媒を用いて窒素酸化物を還元除去する方法である。
ところが、この方法では、アンモニアの取り扱いが難し
いため、使用できる用途、場所等が制約される。
る炭化水素、一酸化炭素等を還元剤として用いて窒素酸
化物を還元除去する方法である。しかし、この方法で
は、排気ガス中に高濃度(約1〜10%)の酸素が存在
すると、還元剤と酸素との反応が還元剤と窒素酸化物と
の反応よりも優先的に進行し、窒素酸化物を有効に還元
除去できないという問題がある。
イオン交換ゼオライト、酸化アルミニウム等を基本活性
物質とする触媒を用い、還元剤として炭化水素を用いる
窒素酸化物の選択還元法が提案されている。この方法に
よれば、酸素が共存していても窒素酸化物を還元除去す
ることが可能となる。
択還元法では、その還元可能な反応温度域が通常400
℃以上と高く、しかも排気ガス中に水分が含まれている
とその除去性能が著しく低下してしまうという問題があ
り、この点において改善すべき余地がある。
及び酸素が存在していも優れた触媒作用を発揮する窒素
酸化物除去用触媒を提供することを主な目的とする。さ
らに、本発明は、上記の触媒を用いた窒素酸化物の除去
方法を提供することも目的とする。
技術の問題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、特定組成の
触媒が優れた触媒窒作用を発揮することを見出し、つい
に本発明を完成するに至った。
去用触媒及び窒素酸化物除去方法に係るものである。
亜鉛及び酸化マグネシウムの少なくとも1種の金属酸化
物にパラジウムが固定されていることを特徴とする窒素
酸化物除去用触媒。
存在下で窒素酸化物含有ガスと接触させることを特徴と
する窒素酸化物除去方法。
ともに説明する。
タン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛及び酸化マグネシウ
ムの少なくとも1種の金属酸化物にパラジウムが固定さ
れていることを特徴とする。
に酸化チタン、酸化チタンと酸化亜鉛を組み合わせた金
属酸化物(これらの混合物、複合酸化物等も含む)を用
いることが好ましい。なお、金属酸化物は、市販のもの
もそのまま使用することができる。
用途等に応じて適宜設定すれば良いが、通常は本発明触
媒中0.01〜30重量%程度、好ましくは0.1〜5
重量%含有されていれば良い。
パラジウムのほかに、本発明の効果を損なわない範囲で
他の成分(例えば、シリカ、シリカゾル、粘土類等の成
型助剤成分等)が含まれていても良い。
は、物理的又は化学的に固定できる限り特に制限されな
いが、例えばパラジウム化合物の溶液(例えば水溶液)
を金属酸化物に含浸させ、得られた含浸体を空気中で焼
成することによって実施することができる。
しては、適当な溶媒に溶解できる限り特に制限されない
が、例えば塩化パラジウム、硝酸パラジウム、酢酸パラ
ジウム、硫酸パラジウム、パラジウムアセチルアセテー
ト、テトラミンジクロロパラジウム等を用いることがで
き、本発明では特に硝酸パラジウム、テトラミンジクロ
ロパラジウム等が好ましい。上記パラジウム化合物の添
加量は、最終的な含有量が前記範囲となるように適宜調
節すれば良い。
接触できる限り、含浸、塗布、噴霧等のいずれの方法に
よっても良い。また、金属酸化物も、上記接触が確実に
できればその形態は特に制限されず、例えば粉末状、粒
状、成形体等として取り扱うことができる。例えば、パ
ラジウム化合物の溶液に金属酸化物の粉末を入れ、40
〜80℃程度の温度下30分〜3時間程度で攪拌すれば
パラジウム化合物を含浸させることが可能である。
要に応じて減圧乾燥することができる。減圧乾燥は、公
知の方法に従えば良く、例えばロータリーエバポレータ
ー等を用いることができる。
用する温度域等に応じて適当に変更することができる
が、通常は200〜700℃程度、好ましくは300〜
500℃とすれば良い。焼成時間も、焼成温度等に応じ
て適宜定めれば良い。焼成雰囲気は、酸化性雰囲気(例
えば大気中)とすれば良い。さらに、必要に応じて、還
元性雰囲気(例えば水素中)で処理を行うこともでき
る。
ウムが固定された本発明触媒を得ることができる。焼成
体は、必要に応じて粉砕、成形等を行い、適当な形状と
することが可能である。また、本発明の触媒は、そのま
まの状態で用いることもできるが、金属系担体及び金属
酸化物系担体の少なくとも1種に担持させることもでき
る。金属系担体としては、例えばアルミニウム、鉄、
銅、ステンレススチール等が挙げられる。金属酸化物系
担体としては、例えば酸化アルミニウム、シリカ、ゼオ
ライト、コージライト、酸化チタン等が挙げられる。こ
れらの中でも、特に酸化アルミニウム、コージライト等
が好ましい。担持量は、最終製品の用途等により適宜変
更すれば良いが、通常は0.1〜30重量%程度、好ま
しくは1〜20重量%とすれば良い。
好ましくは水素の存在下で窒素酸化物含有ガスを接触さ
せることにより実施することができる。
(NOx)をすべて窒素に還元するために必要な量又は
それ以上(好ましくはNOx濃度の3倍以上)を存在さ
せれば良く、この必要量はNOx濃度、用いる触媒、雰
囲気等に応じて適宜設定することができる。なお、NO
xの還元反応は、酸素と水素(還元剤)との競争反応で
あるので、水素濃度は高いほどNOxの還元率を高める
ことができる。
物(NOx)にも適用することができる。また、窒素酸
化物含有ガス又は反応系に水分及び酸素が含まれていて
も、その優れた触媒作用を発揮することができる。反応
温度は、特に制限されないが、本発明では特に400℃
以下、好ましくは300℃以下でも有効に窒素酸化物を
除去することができる。窒素酸化物含有ガスの接触量
(流量)は、ガス中の窒素酸化物の組成等により適宜変
更することができ、例えば窒素酸化物(NO):100
0ppm、水素:3000ppm、酸素:5%、水:1
0%を含む組成であれば、本発明触媒1gあたり300
ml/分程度とすれば良い。
有ガスと水素含有ガスとを本発明触媒に接触させること
によっても実施できる。例えば、図1に示すような二股
管等を用い、別方向から窒素酸化物含有ガスと水素含有
ガスをそれぞれ供給し、両者が触媒上で実質的に合流す
るようにすれば良い。このように、当初から水素を存在
させておくよりも、別途に水素含有ガスとして触媒上に
導入する方がより優れた効果が発揮できる場合がある。
水素含有ガスの水素濃度は、特に制限されないが、通常
はNOx濃度と同等又はそれ以上(好ましくはNOx濃
度の3倍以上)とすれば良い。なお、窒素酸化物含有ガ
スは、前記と同様のものを使用できる。水素含有ガスと
窒素酸化物含有ガスとの割合は、両ガスの濃度等により
適宜設定すれば良いが、流量で通常1:1〜1:100
0程度とすれば良い。但し、水素濃度がNOx濃度と同
等又はそれ以上(好ましくはNOx濃度の3倍以上)と
なる限り上記流量範囲外となっても良い。
ラジウムが固定されているため、特に400℃以下とい
う低温であっても、水素を還元剤として用いることによ
り窒素酸化物を有効に除去することができる。また、従
来の触媒と異なり、水及び酸素が反応系に存在していて
も、その機能が低下することなく、優れた触媒作用を発
揮することができる。なお、水素は、排気ガス中にも存
在するが、電源と水があれば水電解装置により容易かつ
低コストで供給することができる。
xの除去が特に必要とされている自動車、火力発電所、
工場(ボイラ、タービン)、その他各種燃焼機関等の用
途に好適に用いることができる。その中でも、自動車、
火力発電所、コジェネレーションシステム等のように電
源が付近にあって水素も容易に供給できる場合はより最
適である。
徴とするところをより一層明確にする。
・H2O)0.246gを30mlの蒸留水に溶解し、
酸化チタン(TiO2)粉末(「P−25」日本アエロ
ジル製10.0gを入れたナス型フラスコ(容量200
ml)に加えた。
に取り付け、50℃の水浴にて1時間攪拌した後、減圧
下で水分を蒸発させて乾固物を得た。この乾固物を空気
中500℃で5時間焼成することにより、パラジウムが
1重量%固定されたパラジウム固定化酸化チタン触媒
(試料No.1)を得た。
LO−7」触媒学会参照触媒)を用いた以外は、実施例
1と同様にしてパラジウムが1重量%固定されたパラジ
ウム固定化酸化アルミニウム触媒(試料No.2)を得
た。
I製)を用いた以外は、実施例1と同様にしてパラジウ
ムが1重量%固定されたパラジウム固定化酸化亜鉛触媒
(試料No.3)を得た。
宇部興産製)を用いた以外は、実施例1と同様にしてパ
ラジウムが1重量%固定されたパラジウム固定化酸化マ
グネシウム触媒(試料No.4)を得た。
ッシュに篩い分けし、篩い分けした各0.30gを内径
10mmの石英管に充填し、この石英管に試験ガス1
(一酸化窒素:1000ppm、水素:3000pp
m、酸素5%、水:10%を含むヘリウムガス)を10
0ml/分の流速で流通させ、生成した窒素及び亜酸化
窒素の濃度を測定した。測定結果をもとに下記の式によ
り一酸化窒素の窒素への転化率及び一酸化窒素の除去率
を求めた。
窒素濃度(ppm))×2]/触媒層入口の一酸化窒素濃度
(ppm) 一酸化窒素の除去率(%)=[(触媒層出口の窒素濃度
(ppm)+触媒層出口の亜酸化窒素濃度(ppm))×2]/触
媒層入口の一酸化窒素濃度(ppm) これらの結果を表1に示す。なお、比較のため、酸化チ
タン触媒(比較品1)及び酸化アルミニウム(比較品
2)を用いて上記の試験を行った結果も併せて示す。
合、比較品1及び2は50〜400℃では実質的に反応
が起こらず、また試験中の水素濃度の測定結果より20
0〜400℃では水素と酸素との反応が優先して進行す
るため所望の還元反応がほとんど起こらなかったことが
わかる。これに対し、本発明品は、酸素が5%と比較的
多量に存在する場合であっても、優れた還元作用を示す
ことがわかる。
ュに篩い分けし、これら0.30gを図1に示すように
二股石英管の中央部に充填した。この二股石英管の一方
に試験ガス2(一酸化窒素:2000ppm、酸素10
%、水:10%を含むヘリウムガス)を50ml/分の
流速で流通させ、他方より水素含有ガス(水素:600
0ppm、水:10%を含むヘリウムガス)を50ml
/分の流速で流通させ、二股石英管の中央部に位置する
触媒層において上記2種のガスが合流し、混合されるよ
うにした。二股石英管の出口から流出する混合ガス中の
生成した窒素及び亜酸化窒素の濃度を測定し、試験例1
と同様にして一酸化窒素の窒素への転化率及び一酸化窒
素の除去率を求めた。その結果を表2に示す。
No.1及び2)を用いても、二股石英管を用いて一酸
化窒素含有ガスと水素含有ガスを分けて供給する方法の
方がより効率的に窒素酸化物を除去できることがわか
る。
Claims (5)
- 【請求項1】酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛
及び酸化マグネシウムの少なくとも1種の金属酸化物に
パラジウムが固定されていることを特徴とする窒素酸化
物除去用触媒。 - 【請求項2】パラジウムの固定量が、0.01〜30重
量%である請求項1記載の窒素酸化物除去用触媒。 - 【請求項3】金属系担体及び金属酸化物系担体の少なく
とも1種に担持されている請求項1記載の窒素酸化物除
去用触媒。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載の触媒を
水素の存在下で窒素酸化物含有ガスと接触させることを
特徴とする窒素酸化物除去方法。 - 【請求項5】請求項1乃至3のいずれかに記載の触媒
に、水素含有ガスと窒素酸化物含有ガスとを接触させる
ことを特徴とする窒素酸化物除去方法。
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1998
- 1998-04-22 US US09/063,787 patent/US6077493A/en not_active Expired - Lifetime
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