JPS58128149A - 疎水性ニツケル−酸化クロム触媒およびその製造法 - Google Patents

疎水性ニツケル−酸化クロム触媒およびその製造法

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JPS58128149A
JPS58128149A JP1125082A JP1125082A JPS58128149A JP S58128149 A JPS58128149 A JP S58128149A JP 1125082 A JP1125082 A JP 1125082A JP 1125082 A JP1125082 A JP 1125082A JP S58128149 A JPS58128149 A JP S58128149A
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JP
Japan
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water
catalyst
nickel
hydrogen
hydrophobic
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JP1125082A
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English (en)
Inventor
Shohei Isomura
磯村 昌平
Toshio Sato
俊夫 佐藤
Sumio Ogoshi
大越 純雄
Tomiki Takahashi
高橋 富樹
Teizo Morishita
森下 諦三
Shigeyuki Noda
野田 茂行
Tsutomu Tan
丹 務
Hiroshi Noguchi
宏史 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Shoko Co Ltd
Show Pla Co Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Shoko Co Ltd
Shoko Tsusho KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本脅明は、水−水嵩系水嵩同位体交換反応に用いる触媒
および七〇ml造#&に関するものCある。
重水減速#Ii鳳子炉に用いる重水O製造中、原子燃料
の再処理工場O排水中からのトリチウムO除去において
、水素同位体OI&縮技術は非常に重畳である。水素同
位体を濃縮する丸めの有力亀方法の一つとしては、白金
等周期律表第を族の金属から選ばれ友活性金属を触媒と
して、水と水素を交換反応させる二重温に交換反応が用
いられJhが、この交換反応においては、IIIIIs
表面が常に新丸な水ないし水蒸気及び水嵩KII触して
いる重畳が参る。とζろが、触、s*mlIc1i相の
水が付着−賀してしまうと触媒lI−へO*aO接触を
訪け↓結果、交換反応触媒として0機能を阻害するはか
pで電く、触媒自体の活性の低下さえまねく事七傘る。
し九がって、水−水嵩畢本**位体交換反応を工業化す
る丸めには、1Ilks付近には常時水を壽11E畜せ
乍ら、しかも嘗に水蒸気および水素を触sK供給し得る
ようti**慟触5oI4弗が必頒畳件となる。このよ
うな条件を備え九従来O練水性触媒としては、発−dI
vテトツフルオルエチレンなどO多孔質の有機樹脂に前
記触媒金属を担持させえもの、或いは多孔質担体に疎水
性O粒状多孔体を綴着しこれに触媒金属を担持させえも
O等が知られている。
ととるが、触媒金属として白金は優れ大活性を有する反
面、貴金属である大め高**ものと1に為欠点がある。
41に重水調造f四セスKl用し丸場舎、大量に触媒を
使用す為良め、重京羨造単@に大島(影響を及ばすla
呆となる。そζで白金にかわ為安価tk触媒金属が求め
bれる。これらの1IIk謀金属として、鉄、ニッケル
、)dルト、りシム等が考えられるが、いずれも#厳活
Ikが低く要用性に欠ける。易ツケルー酸化タ田ム触*
a、)レイル重水プラン)0例で、tbttみように古
くから健Miiれてい良が、轟時紘触sm体に親木性担
体を使用していfIL大め、液体水011在、或い紘飽
橢水瀬気下では、担体の綱孔内に本の凝縮が生じて婚悔
偉化が趨珈値用するF−七一で自なかつえ、4し疎水性
担体にニッケルー酸化クロム触媒を担持し、水O凝縮を
防止することができれば、液体水の存在下、或いは飽和
水蒸気下においても反応を行うことが可能となp1重水
製造プロセス等の反応条件が非常に有利となる。ところ
で、水−水ll系水素同位体交換反応用触触媒して前記
第1族金属とと−K、ニッケルー酸化クロムがある11
1[有効であることが知られてお夛、そOうち第を族金
属を疎水性担体に担持させる試みがなされている。それ
に奄かかわらず、ニッケルー酸化クロムを原本性担体K
m持させる試みは従来全くなされていない、これは、親
木性担体に担持され丸場舎、第を簾金1tK<らべて、
ニッケルー酸化りμムは着しく*謀洒性が低いため、工
業上利用し得るよう傘ものではなかった仁と、および、
ニッケルー酸化りシムを#記疎本性担体に担持する方法
が1崩畜れていなかったことKよる。
本弛−看は、高価謙自金畳の触$llK代わみ一〇とし
て、安atニッケルー駿化クロム触媒に着回し、これを
疎水##姐体に担持させ九触謙およびそO1s造方法に
つき鋭意研究の結果、本発明を完成するに至つ九。
本発明は、架橋性多孔質高分子樹脂から成る疎水性纏体
京大は、竜ツ擢ツタス、金属、グラスナックス等から成
る支持体omitを架橋性多孔質高分子樹脂て被覆して
成る疎水性担体に、ニッケルー酸化りシムが担持されて
いる仁とを特徴とする水−水素系水素同位体交換反応用
疎水性ニッケルー酸化りμム触謙であゐ。
布置WAO触媒担体としては、架橋性多孔質高分子Ii
tMから成る疎水性担体ま九は、賦樹脂を適轟な支持体
に被覆して成る疎水性担体が用いられる。
このような担体0例として嬬、九とえは、轡−喝!J−
104399号記faflQ、 / 00 w+”/ 
f以上O比*iii積を有する多孔IkスチレンージV
エルベン賃ン共重壷体、特Mlflj&−コlりO参号
記−〇ml水性#科よjllLる弛崗体ま九はこれを被
覆して成る支持体11i1KJ”ル臘高分子層を生成せ
しめ大纏体、骨−紹54−94◆7号記@o球相轟直a
sp 、、を壜りし/ Ome@@t)多IL質x f
 v y−ジビニルベンゼン共重合体、および轡腸昭5
6−tyras号公報v4S+書記載0担体をあげるこ
とができる。
架橋性多孔質高分子樹脂としては、上記公知文献−一5
m5−−m−−記lcOスチレンージC二ルペンヤン共
重舎体が最も好ましい。
本発明触媒は、酢酸ニッケルまえは硝酸ニッケhと重p
ロム酸アンモニウムの水−アルー−ル霞液を、架橋性多
孔質高分子樹脂から成る疎水性担体ま九は、竜う建ツク
ス、金属、グラスチツタス等から成る支持体の表面を架
橋性多孔質高分子樹脂で被覆して成る疎水性担体に含浸
させ、椿謀留去後、350℃以下で前記金属塩の分解お
よび還元を行うととによ)製造される。
本弛―触#i0担体威分である架橋性多孔質高分子樹脂
の#熱温度は、従来の無機親水性担体Oそれよ)一般に
絋るかに低い、九とえば、スチレン−ジビニルペンぜン
共重壷体θ′耐熱温度は約sso’Cである。し喪がっ
て本発明触媒成分であるニッケル、酸化クロム01科化
倉智としては、JsO℃よシ低温で分解および還元がで
きるものを選定する必要がある。このような条件を満足
するニッケル化合物としては、ニッケルの酢酸塩、ギ酸
塩、硝酸塩および酸化物があがられるが、担体の分解、
損傷を全く起こさないことおよび得られる触媒活性が高
いという点から、酢酸ニッケルが最もすぐれている。な
お、支持体の表面にスチレンジビニルペン餐ン共重合体
を被覆し九担体の場合KFi、機械的強度は確保される
ので、上記酢酸ニッケルに代えて硝酸ニッケルを用いて
も、すぐれ大触媒活性が得られる。ま九り−ム化合物と
しては、重クロム酸塩、硝酸り四ム等があけられるが同
機の塩山から重クロム酸アンそニクムが最もすぐれてい
る。
触媒を担持させるには、九とえはまず、上記金属塩すな
わち、酢酸ニッケルおよび重クロム−アンモニラ^をそ
れぞれ一定量採堆し、水−アルコールl&液中Kit解
゛L所定渦駅O溶液とする。この8合11&中K、スチ
レン−ジビニルペンぜン共重合体等かbなる練水性担体
を入れ、担体の細孔内に溶液を十分に含浸させる。つい
で#!媒を蒸斃させ丸後、不活性ガス気流中で加熱し、
300℃〜310℃、九とえば、約37θ℃の温度で熱
分解を行い、鹸化ニッケル、酸化クロムを生成させる。
分節終了li同一温度にて水素ガスを流し、酸化ニッケ
ルを還元し活性化させる。R元終了後窒素ガスを流しつ
つ常温に温度を下げる。このようにして本発明による疎
水性ニッケルー酸化クロム触媒を得る仁とができる。
上記酢酸ニッケルと重クロム酸アンモニウムの使用量は
、金属ニッケル対金属クロムの重量比が/対0./〜0
..3114度となるようにすゐOが好ましい。ま九触
媒の担持量は、担体重量に対して金楓ニッケルと金属ク
ロムの和が0.5〜JO重量嚢、好ましくは3#JJf
kと唸るようにするのが望ましい。
上記金属塩のamとして使用される水−アルコール1淑
としては、水とメタノール、水とエタノール家大はこれ
らのamが好ましい、水とアルコールの比はl:コ〜コ
;l(重量比)11mが好事しい。
かくして得られ九本発110触謀は、従来の親水性担体
に担持され九ニッケルー酸化クロム触媒にくらべ著しく
触媒活性が高く、シかもその活性が長時間持続する。ま
九、疎水性担体に担持され九白金触#lO活性値の約h
O値を示し、これは工業的に十分利用可能な値である。
以下に本発明触媒01111例、ならびにその試験例を
示す。
調異例 酢llIニッケル16部、重クロム酸アンモ!りムt1
1を水−エタノールIII[(/+/)に溶解し、43
0部とする。この溶IEit中に紘ニッケルダOwzf
、タ費ム1.4り岬會有す為。
轡m118sb−り44I’Fl記110JFLKL良
#9てつくられ九直@ !r wm O球状に成渥畜れ
九s、o、e(スチレンージ1をニル−4y誓y)担体
40部をzoomto″aルペンに線温、上記酢酸ニッ
ケルと重ター^隊アどJIkニウ^O京−エタノール(
/:/)S諷l−〇都を加え、も0.−縮伸に概透させ
、よく含浸させる。ついで四−タリーエバーレータ−中
、?θ℃の温度で減圧乾燥を行い溶媒を蒸発させる。乾
燥終了後担体を取や出し還元管に移し、窒素気流中にて
750℃の温度で約3峙間加熱し、担体細孔内K11着
残存している**を更に蒸発させ除去する。ついで温度
を310CK上げS時間加熱し、金属塩を熱分解する。
その後窒素ガスを水素ガスに切り替え、岡−温[Kて約
3時間m元を行い触媒を活性化する。還元終了後再び窒
素ガスを流しつつ常温とする。このようにして担体に対
シてニッケルフコ重量/譬−セント、駿化タ四五コ、?
重量/4−セントを担持し九本弗明による馳謀を得え。
本拠施例によ〕製作され九触謀の活性試験抹、下記の方
法にしたがって実施した。
Pi lit J Oam 、高さ一0Q−のステンレ
ス刺反応管の中に、鋏触媒をSO■の高さに充填し一触
謙糸とした。反応1itt−−足に保゛つえめ、反応管
O外管に恒温槽よp送られた一定温度のシリコン油t−
流し丸。反応管O下部よp%本原素ガス共KJモルd−
七ントO重水素を含む水蒸気を飽和蒸気の状態で過多、
触媒jllKmいて水蒸気−水嵩間で同位体交換反応を
行わせえ、触媒、jlを出る水素ガスは、交換反応の結
果水蒸気よp水素ガスへと重水素が移動し、重水素O冨
化し重水素ガスが得られる。
水素ガス中の重水素amを実欄することによ〕、触@0
活性値を求めることができ為、すなわち、触slRに入
る水素および水蒸気中の重水素濃度を寓” e y・と
し、反応後触tsiを出る水素ガス中の重水素装置を真
とすれば、fafiio活性値kQ(mol/hr・m
a )は、単位面積あ九pO水素流量をへ(mole/
hr−調”)  とし、触mho高さをH(ffl) 
 とすれば で求められる。
こζで!、は触媒床効率であり で定義される。xo  は触媒床効率がlとなり九場合
の水素ガス中の重水素平衡譲度であ)から計算できる。
ことでαtは水蒸気−水素間O同位体平衡定数であ〕、
温[Kより^るが、/θO@Cで1.tの値を有する。
ま九Rは水蒸気と水素ガスとの分圧比である。
R= PH/ Pw             ←)! 反応卿の水蒸気、水素、反応後の水素中O重水素濃度を
一定し、(1)式よp(3)式を用いて、触媒の活性値
を求め丸。第1図に試験@果を示す、第1図は反応管の
圧力t30h/am”に保ち、水嵩流量を1.7コX 
/ O’mOl@/br−*”として、温度10℃から
コ00℃まてO@園で触媒の活性値を実橢したもOであ
る。白丸印は、本発明によるニッケルー酸化りμム触謙
の試験#a果である。参JIIIflとして、SDs担
体にニッケルのみを担持し九触謀繻性の実掬値VcJI
丸印で示す0本発明によるニッケルー酸化りμム触謙は
、ニッケル触mに比して、約ダ倍li度活性が高いこと
を示している。
第コwA#i触媒の耐久性を調べた結果を示す。本発明
による疎水性担体(8DB担体)K担持したニッケルー
酸化クロム触媒(白丸印)と、親水性担体(アルξす担
体)K担持したニッケルー酸化りqム触#&(黒丸印)
との耐^性試験を示す、試験条件は、圧力30h/em
−温[コ00℃であ夛、飽和水蒸気下で試験を行った。
図で明らかなように、本発明による疎水性担体で構成し
九触媒は、初期には活性O劣化が認められるが、以後一
定の@性値を細持し安定化する。それに対し、親水性担
体で構成し九触媒は、飽和水蒸気下では担体の細孔内に
水O吸着が起〕、急速に活性の劣化が認められた。
以上0IIIW14から明らかなように、本発明による
、疎水性架橋性多孔質^分子樹脂で構成され九担体に、
触厳威分であるニッケルー酸化タームを担持した触媒株
、水−水素同位体交換反応用触媒として、@−に優れ、
なお且飽和水蒸気圧下でも耐久性が&j)、重本刺造等
のf−セスに充分実用化し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1因は、本発明のニッケルー酸化クロム触媒と従来の
ニッケル触媒の活性値を示すダI)7であり、為−図は
、疎水性担体に相持されたニッケルー酸化タロム触媒と
親水性担体に担持され九ニッケルー駿化りロム触III
&の耐久性を示すグラフである。 ′勢 薯 ≦ (tuu、JL4/elouu) 1(−T4’;jl
:(P・JLI/810山))泰衷 第1頁の続き 0発 明 者 野田成行 東京都中央区銀座4丁目2番11 号光興業株式会社内 0発 明 者 丹務 東京都中央区銀座4丁目2番11 号光興業株式会社内 0発 明 者 野口宏史 東京都中央区銀座4丁目2番11 号光興業株式会社内 ■出 願 人 理化学研究所 和光市広沢2番1号 ■出 願 人 昭光通商株式会社 東京都港区西新橋3丁目8番3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)架橋性多孔質高分子樹脂から成る諌水性担体ま九
    は、セラ建ツタス、金属、プラスチf#^等から成る支
    持体01!−を架橋性多孔質II1分子樹脂で機種して
    成る疎水11!!1体に、ニッケルー酸化タームが担持
    畜れていることを轡黴とす為京−水嵩系水素同位体*換
    反応用疎水性ニッケルー酸化クロム触媒。 (11III記架橋性多孔質高分子樹脂が、スチレンー
    ジVニルペンぜン共重合体で参る特許請求の範囲第11
    )現記l!O触媒。 (2) 酢駿具ツケルま九は@駿ニッケルと重タ■ム酸
    アン4aウムO水−アルコール潜箪を、架橋性多孔質高
    分子樹脂から戚ゐ疎水性担体ま九紘、セラ擢ツタス、金
    属、fラスチツタス勢カラ廖る支持体の表面を畢−悔多
    孔質為分子樹腫で袖機してlILる疎水4I!義体に含
    浸させ、II#lI資膏蕾、3!θ℃以下で前記金属塩
    の分解および還元を行うことを轡黴とする水−水素系水
    素同位体交換反応N11l水性ニツケルー酸化り四五触
    sea造法。 (4)  H1eJl橋性多孔質高分子It jl f
    i 、j’ ? V 3’ −ywsエルペンヤン共重
    舎体でめ為特許請求の範囲第(2)項記載07@。
JP1125082A 1982-01-27 1982-01-27 疎水性ニツケル−酸化クロム触媒およびその製造法 Pending JPS58128149A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08113268A (ja) * 1986-06-23 1996-05-07 Kenji Nakamura 包装体
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