JPH1176806A - No2吸収剤 - Google Patents

No2吸収剤

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JPH1176806A
JPH1176806A JP9238768A JP23876897A JPH1176806A JP H1176806 A JPH1176806 A JP H1176806A JP 9238768 A JP9238768 A JP 9238768A JP 23876897 A JP23876897 A JP 23876897A JP H1176806 A JPH1176806 A JP H1176806A
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JP
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absorbent
manganese
concentration
carrier
porous oxide
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JP9238768A
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English (en)
Inventor
Tomonori Saira
友紀 西良
Masayoshi Ichiki
正義 市来
Atsushi Fukuju
厚 福寿
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 無機多孔質酸化物からなる担体に、必須
成分としてマンガンを担持し、さらにマグネシウム、イ
ットリウムおよびアルミニウムのうち少なくとも一種を
担持してなるNO2 吸収剤である。担体は不燃性繊維プ
レフォーム体に保持されたものでもよい。無機多孔質酸
化物は、アルミナ、ゼオライト、シリカ・アルミナ、チ
タニアおよびジルコニアよりなる群から選ばれた1種ま
たは2種以上の混合物である。 【効果】 低濃度NO2 に対し高い吸収活性を持ち、加
熱空気により簡単に再生を行うことができるNO2 吸収
剤を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は道路トンネルにおけ
る換気ガスのように、1ppm以下の低濃度NO2 が約
10倍のNOと多量の湿分と共存するガスからNO2
効率的に吸収除去するNO2 吸収剤に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】NO2 は酸性ガスであり、アルカリ性の
物質と反応し易い。そこで、上記ような低濃度NO2
高濃度のNOと多量の湿分とを含むガスからNO2 を除
去するには、多孔質担体にカリウム、ナトリウム等のア
ルカリ金属の水酸化物を担持してなるNO2 吸収剤や、
アルカリ強度は劣るが高い比表面積を有する活性炭を用
いたNO2 吸収剤が有効とされ、従来これらが用いられ
て来た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のNO2 吸収剤はつぎのような問題を有し、繰り返し
の使用が困難であった。すなわち、アルカリ金属担持吸
収剤は、これに吸収したNO2 との結合が非常に強く、
400〜500℃の加熱でもNO2 は完全には分解ない
しは脱離しない。したがって、このNO2 吸収剤は、加
熱によっては再生できない。
【0004】そのため、アルカリ金属担持吸収剤を再生
するには水洗による硝酸根の洗い流しが必要であるが、
洗い流しの際に担持金属も共に溶出するので、アルカリ
金属を再担持させる必要がある。
【0005】ところが再生の度に吸収剤は強アルカリ液
に曝されるため、強度が徐々に低下し、やがては使用に
耐えられなくなる。
【0006】一方、活性炭を用いたNO2 吸収剤は可燃
物であるため、空気による加熱再生には安全性に問題が
ある。また空気を制限した加熱処理や水洗処理によって
吸収剤の表面物性が変化し易く、初期の性能が得られな
かったり、吸収剤の減量が起きたりする。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑み、従来のNO2 吸収剤がかかえる再生性の問題を解
決することができるNO2 吸収剤を提供することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるNO2 吸収
剤は、従来のように硝酸塩分解温度の高いアルカリ金属
等の強アルカリ性を示す物質を使用せず、NO2 の結合
力の比較的低い金属を用い、担持法の工夫により、アル
カリ金属に匹敵する吸収能を持ちながら、400℃以下
の空気加熱のみで簡単に再生することができるNO2
収剤である。
【0009】すなわち、本発明によるNO2 吸収剤は、
無機多孔質酸化物からなる担体に、必須成分としてマン
ガンを担持し、さらにマグネシウム、イットリウムおよ
びアルミニウムのうち少なくとも一種を担持してなるも
のである。
【0010】無機多孔質酸化物は、アルミナ、ゼオライ
ト、シリカ・アルミナ、チタニア、ジルコニアなどであ
る。
【0011】無機多孔質酸化物からなる担体は、不燃性
繊維プレフォーム体に保持されていてもよい。この場
合、NO2 吸収剤は板状形態をなす。
【0012】上記構成のNO2 吸収剤は、例えば、無機
多孔質酸化物からなる担体をマンガン塩含有液で含浸
し、焼成する第1工程と、ついで、上記担体をマグネシ
ウム、イットリウムおよびアルミニウムのうち少なくと
も一種を含む金属塩含有液で含浸し、焼成する第2工程
とによって製造することができる。第1工程において、
マンガン塩含有液としては硝酸マンガン水溶液が好まし
く用いられ、マンガン濃度は、好ましくは0.2〜2.
5モル/リットル、より好ましくは0.5〜2.0モル
/リットルである。含浸後の焼成は、好ましくは、空気
中で温度300〜500℃で1時間以上行われる。第2
工程において、金属塩含有液としては硝酸塩水溶液が好
ましく用いられ、金属濃度は上記マンガン塩濃度の0.
1〜2倍であることが好ましい。含浸後の焼成は、好ま
しくは、空気中で温度280〜450℃で1時間以上行
われる。
【0013】上記構成のNO2 吸収剤は、また、無機多
孔質酸化物からなる担体を、マンガン塩と、マグネシウ
ム、イットリウムおよびアルミニウムのうち少なくとも
一種の金属塩とを含む含有液、好ましくは水溶液で含浸
し、焼成することによっても製造することができる。マ
ンガン塩としては硝酸マンガンが好ましく用いられ、マ
ンガン濃度は好ましくは0.01〜2モル/リットルで
ある。金属濃度は上記マンガン塩濃度の0.1〜2倍で
あることが好ましい。含浸後の焼成は、好ましくは、空
気中で温度300〜500℃で1時間以上行われる。
【0014】上記構成のNO2 吸収剤をNOxを含むガ
スに接触させることによってガス中のNO2 を効果的に
吸収除去することができる。
【0015】
【作用】酸化物系のNO2 吸収剤のNO2 吸収反応には
以下の2過程が考えられる。
【0016】
【式1】 つまり、NO2 はどちらの過程で吸収されても、担持金
属が最終的に硝酸塩化することにより、NO2 を安定保
持させることが必須である。
【0017】ここで担持金属(M)が電子供与性の大き
い、たとえばアルカリ金属のような金属であると、中間
体の亜硝酸塩(MNO2 )は比較的安定に存在する。よ
って、担持金属(M)は吸収したNO2 がより安定な硝
酸塩(MNO3 )へ酸化されるまでこれを保持しておく
ことができる。
【0018】しかし、電子供与性の小さい金属の場合、
亜硝酸塩が不安定であるため、加水分解反応を起こし易
く、亜硝酸塩が硝酸塩に酸化される前に以下の反応が起
こる。
【0019】
【式2】 生成したNO2 およびNOは気相へ再び戻り、結果的に
吸収されないことになる。
【0020】従って、担持金属としてアルカリ金属等の
強アルカリ性物質以外のものを使用すれば、NO2 吸収
は起こりにくくなる。
【0021】一方、強アルカリにより生成する硝酸塩は
過度に安定で、前述のように400℃以下の加熱では完
全に分解せず、熱再生が困難である。
【0022】本発明は、アルカリ金属等の強アルカリ性
を持つ物質以外で構成されるNO2吸収剤には2)式の
反応が有利であることを見出してなされたものである。
2)式の反応では、NO2 2モルのうち1モルは中間体
の亜硝酸塩を経ず直接硝酸塩を形成させることができ
る。残りの1モルは亜硝酸塩になるので、強アルカリが
存在しないため不安定であり、3)式のように分解し、
0.5モルのNO2 とNOになるものがある。
【0023】NO2 吸収反応は、上記1)2)式からも
明らかなように、NOx濃度が高いほど進行し易い。本
発明の対象はNO2 濃度が1ppm以下という非常に低
濃度範囲のガスであり、吸収反応は起こりにくい。特に
2 4 の平衡濃度はNO2濃度の2乗に比例するの
で、2)式の反応は非常に不利となる。
【0024】強アルカリ金属を担持した吸収剤を用いた
吸収試験ではNO2 とNOがほぼ1対1で吸収されてお
り、1)式の反応が主である。
【0025】このような状況下で、本発明者らは2)式
の反応を効率よく進めるためには次の2つの性質を吸収
剤に持たせる必要があることを見出した。
【0026】・NO2 の二量体(N2 4 )を吸収・不
均化する反応を起こさせること、 ・不均化で生成する硝酸塩をある程度安定に保持できる
こと。
【0027】さらに本発明者らは以下の事象を見出し
た。
【0028】アルミナ、ゼオライト、シリカ・アルミ
ナ、チタニア、ジルコニアなどの多孔質酸化物担体にマ
ンガン酸化物を担持させたものが、前述の二量体不均化
反応に対し触媒作用を示し、高いNO2 吸収速度が得ら
れる。
【0029】マンガンはの触媒作用を示すが、生成
物である硝酸マンガンが不安定なため、急激な吸収速度
の低下を起こす。
【0030】アルミナ、ゼオライト、シリカ・アルミ
ナ、チタニア、ジルコニアなどの多孔質酸化物担体にマ
グネシウム、イットリウム、アルミニウム等の酸化物を
担持させたものは、NO3 根を安定に保持し、400℃
以下の空気加熱によってNO3根をほぼ完全にNO2
して放出する。しかし、これらの酸化物は強アルカリで
ないため1)式の反応は非常に遅く、また2)式の二量
体不均化反応も殆ど進行しないため、吸収速度は極めて
低い。
【0031】多孔質酸化物担体にマンガン酸化物とマ
グネシウム、イットリウム、アルミニウム等の酸化物の
少なくとも一種を共担持させると、高い吸収速度を長時
間維持することができるNO2 吸収剤が得られる。
【0032】多量のNO2 を吸収したの吸収剤は4
00℃以下の空気加熱でほぼ完全に吸収NO2 を放出す
る。
【0033】の事象はマンガン触媒作用により生
成したNO3 根がの性質を持つマグネシウム、イット
リウム、アルミニウム等の上に移動し固定されることを
示している。
【0034】従ってマグネシウム、イットリウム、アル
ミニウム等はマンガンの近傍に分散担持されていればよ
く、これら金属はマンガン担持後に担持させてもよい
し、マンガンと共担持させてもよい。
【0035】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を幾つか
挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【0036】実施例1 (a) 硝酸塩加水分解法で得られた酸化チタンコロイド溶
液(固形分32wt%)に0.5mm厚さのセラミック
スペーパーを浸漬し、110℃で乾燥し、450℃焼成
して、酸化チタンを160g/m2 保持した板状物を得
た。
【0037】(b) この板状物を1.0モル/リットルの
硝酸マンガン水溶液に6分間浸漬し、110℃で乾燥
し、450℃で3時間空気気流中で焼成した。
【0038】(c) この焼成物を1.0モル/リットルの
硝酸マグネシウム水溶液に30分間浸漬し、110℃で
乾燥し、380℃で3時間空気気流中で焼成し、板状N
2吸収剤を得た。
【0039】実施例2 硝酸マグネシウムを硝酸イットリウムに代えた点を除い
て、実施例1と同様に操作して、板状NO2 吸収剤を得
た。
【0040】実施例3 硝酸マグネシウムを硝酸アルミニウムに代えた点を除い
て、実施例1と同様に操作して、板状NO2 吸収剤を得
た。
【0041】実施例4 実施例1(a) と同様にして得られた酸化チタン保持板状
物を、硝酸マンガンと硝酸マグネシウムをそれぞれ1.
0モル/リットル含む水溶液に30分間浸漬し、110
℃で乾燥し、450℃で3時間空気気流中で焼成し、板
状NO2 吸収剤を得た。
【0042】実施例5 硝酸マグネシウム濃度を2モル/リットルとした点を除
いて、実施例4と同様に操作して、板状NO2 吸収剤を
得た。
【0043】比較例1 実施例1(a) と同様にして得られた酸化チタン保持板状
物に、実施例1(b) と同様にしてマンガンを担持させ、
板状試料を得た。
【0044】比較例2 実施例1(a) と同様にして得られた酸化チタン保持板状
物に、実施例1(c) と同様にしてマグネシウムを担持さ
せ、板状試料を得た。
【0045】比較例3 比較例1で得られたマンガン担持酸化チタン板状試料を
2.0モル/リットルの水酸化カリウム水溶液に30分
間浸漬し、110℃で乾燥し、板状試料を得た。
【0046】性能試験 上記実施例および比較例で得られた板状NO2 吸収剤に
ついて、下記の方法で性能試験を行った。
【0047】NO2 濃度0.08〜0.4ppm、相対
湿度60%の低濃度NO2 含有ガスを空間速度1200
0h-1で、NO2 吸収剤を充填した反応器に通し、一定
通ガス時間おきに反応器入口および出口におけるNO2
濃度を測定し、通ガス時間とNO2 濃度の関係を求め
た。実施例1の低濃度NO2 吸収性を図1、実施例2の
低濃度NO2 吸収性を図2、実施例3の低濃度NO2
収性を図3、実施例4の低濃度NO2 吸収性を図4、比
較例1の低濃度NO2 吸収性を図5、比較例2の低濃度
NO2 吸収性を図6にそれぞれ示す。
【0048】図1からわかるように、実施例1のNO2
吸収剤は、マンガンの不均化触媒反応とマグネシウムの
硝酸根安定保持性との相乗効果によって高い吸収速度が
長時間持続する。
【0049】図2からわかるように、マンガン−イット
リウムの系からなる実施例2の低濃度NO2 吸収剤は、
実施例1のものと同様の効果が得られる。
【0050】図3からわかるように、マンガン−アルミ
ニウムの系からなる実施例3の低濃度NO2 吸収剤は、
実施例1のものと同様の効果が得られる。
【0051】図4からわかるように、同時担持の吸収剤
である実施例4の低濃度NO2 吸収剤は、逐次担持のも
のと同様のNO2 吸収剤性能を示した。したがって、吸
収剤製造において、浸漬、焼成過程を一段階省き、同時
に担持をすることもできる。
【0052】図5からわかるように、比較例1のNO2
吸収剤は、不均化触媒反応により初期は高い吸収速度を
示すが、マンガン上の硝酸根は不安定なため安定保持さ
れない。
【0053】図6からわかるように、比較例2のNO2
吸収剤は、アルカリ金属と同様の吸収性を僅かに示す
が、吸収速度が遅い。
【0054】つぎに、NO100ppmとNO2 100
ppmを含み、相対湿度60%の高濃度NO2 含有ガス
を、空間速度12000h-1で、NO2 吸収剤を充填し
た反応器に通し、高濃度NO2 の吸収処理を行い、通ガ
ス時間とNO2 吸収量の関係を求めた。実施例5と比較
例3のNOx吸収量を図7に示す。
【0055】図7からわかるように、比較例3の吸収剤
では上記1)の反応によってNOxが吸収されるので、
NOx吸収量は処理ガスからのNO2 除去量の約2倍に
なる。他方、実施例5の吸収剤では上記2)の反応によ
ってNO2 が吸収されるので、NOx吸収量は処理ガス
からのNO2 除去量にほぼ等しい。
【0056】NO2 吸収剤を用いて、空間速度6000
-1で、ガス処理を行い、その後の加熱によるNOx脱
離性を調べた。実施例5のNO2 吸収剤の結果を図8、
比較例3のNO2 吸収剤の結果を図9にそれぞれ示す。
これらの図からわかるように、比較例3のNO2 吸収剤
では400℃以下の加熱で半量近いNOxが脱離しない
が、実施例5のNO2 吸収剤では400℃以下の加熱で
保持されたNOxがほぼ完全に脱離する。
【0057】
【発明の効果】本発明によれば、低濃度NO2 に対し高
い吸収活性を持ち、加熱空気により簡単に再生を行うこ
とができるNO2 吸収剤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図2】実施例2の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図3】実施例3の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図4】実施例4の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図5】比較例1の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図6】比較例2の低濃度NO2 吸収性を示すグラフで
ある。
【図7】実施例5と比較例3の高濃度NO2 吸収処理時
のNOx吸収量を示すグラフで
【図8】実施例5のNO2 吸収処理後の加熱によるNO
x脱離性を示すグラフである。
【図9】比較例3のNO2 吸収処理後の加熱によるNO
x脱離性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 20/18 B01J 20/32 Z 20/28 B01D 53/34 129A 20/32

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機多孔質酸化物からなる担体に、必須
    成分としてマンガンを担持し、さらにマグネシウム、イ
    ットリウムおよびアルミニウムのうち少なくとも一種を
    担持してなるNO2 吸収剤。
  2. 【請求項2】 無機多孔質酸化物からなる担体を不燃性
    繊維プレフォーム体に保持させてなり、板状形態をな
    す、請求項1記載のNO2 吸収剤。
  3. 【請求項3】 無機多孔質酸化物が、アルミナ、ゼオラ
    イト、シリカ・アルミナ、チタニアおよびジルコニアよ
    りなる群から選ばれた1種または2種以上の混合物であ
    る、請求項1または2記載のNO2 吸収剤。
  4. 【請求項4】 無機多孔質酸化物からなる担体をマンガ
    ン塩含有液で含浸し、焼成する第1工程と、ついで、上
    記担体をマグネシウム、イットリウムおよびアルミニウ
    ムのうち少なくとも一種を含む金属塩含有液で含浸し、
    焼成する第2工程とからなる、請求項1、2または3記
    載のNO2 吸収剤の製造方法。
  5. 【請求項5】 無機多孔質酸化物からなる担体を、マン
    ガン塩と、マグネシウム、イットリウムおよびアルミニ
    ウムのうち少なくとも一種の金属塩とを含む含有液で含
    浸し、焼成する、請求項1、2または3記載のNO2
    収剤の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1、2または3記載のNO2 吸収
    剤にNOxを含むガスを接触させるNO2 除去法。
JP9238768A 1997-09-04 1997-09-04 No2吸収剤 Withdrawn JPH1176806A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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