JPS5910244B2 - 窒素酸化物の分解法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、窒素酸化物含有気体にアンモニアとオゾンを
作用させることによって、窒素酸化物を分解する方法に
係り、その目的とするところは、有害な窒素酸化物な分
解して無害な窒素などに変換することにある。

近年、窒素酸化物が大気中にあって、光化学スモッグの
原因となることが明らかになって以来、自動東などの内
燃機関、発電炉や燃焼炉などの外部燃焼器および硝酸関
連工業などで発生する窒素酸化物が問題となっている。

そもそも、大気中への窒素酸化物の放散を防止するため
には、窒素酸化物を発生させない工夫を行なうことが最
も基本的なものであるが、硝酸工業において、あるいは
高温燃焼などを実施せざるを得ない場合においては、何
らかの方法で窒素酸化物を除去することが望まれる。

従前公知の窒素酸化物の除去法としては、一酸化窒素な
どの低次酸化物な酸化して、二酸化窒素へ変換した後に
塩基で中和する酸化中和法、還元して無害な窒素分子に
変換させる還元分解法および吸着や吸収法などがある。

酸化中和法は中和時の塩基の消費および中和生成物の処
理などの問題を含むとされており、吸着法においては脱
着や吸着成分の処理さらには吸着剤の再生などが問題で
ある。

還元分解法は、窒素酸化物を窒素に還元する方法である
ので、前二者のような問題は含まないが還元剤、還元反
応温度や遼元触媒の選択などにおいて高度の技術あるい
は高い経費を必要とする。

本発明者等は、かねてから窒素一水素結合を有する化合
物と窒素酸化物の複分解反応による無害化の研究を行な
っており、すでに内燃機関や外部燃焼器における窒素酸
化物の低減化について成果を挙げている（例；特開昭４
８−４０８０５）。

この方法は、特に９００〜１１００℃の高温度において
著しい効果を発揮するが、最近は２００〜５００℃の温
度において効果を発揮するような固体触媒の開発研究が
行なわれている。

しかしながら、室温乃至２００℃の窒素酸化物含有気体
中の窒素酸化物を対象とする場合には、大量の気体を触
媒の作用温度まで昇温しなげればならず、このことが加
熱のための燃焼による有害成分発生の原因となることが
問題となる。

したがって低温度などの特に加熱することを必要としな
い条件において、窒素酸化物を還元分解する方法を確立
することが最も望ましいのである。

他方、本発明者等は、各種の化合物の光分解反応の研究
を行なっており、これらの研究の発展として、本発明を
行なうに至ったものである。

すなわち、窒素酸化物含有気体に、前記窒素酸化物の等
量以上のアンモニアと、前記窒素酸化物のる量以上のオ
ゾンを作用させることによって、室温以下の低温度にお
いても、還元や中和などの反応を進行せしめ、無害な窒
素と水および硝酸アンモニウムなどの無害物質に変換さ
せることに成功したのである。

本発明における窒素酸化物とは、亜酸化窒素、一酸化窒
素、二酸化窒素などの各種の窒素酸化物の単独および混
合物であり、含有する気体とは、これらを含有する窒素
や炭化水素などの不活性気体および空気や水蒸気あるい
は煙道ガスなどである。

また、窒素酸化物の含有率に制限はないが、１係以下の
低濃度の場合に特にこの方法の適用が他の方法よりも経
済的効果を発揮する。

本発明において添加されるアンモニアは気体状あるいは
水溶液の霧状物が好まれ、その添加量は一酸化窒素と二
酸化窒素の含有量および添加されルオソンの量によって
異るが、窒素酸化物の１．０乃至５モル倍量の範囲で使
用される。

過剰のアンモニアは反応速度を増し、過剰酸化物を中和
する。

本発明において、窒素酸化物とアンモニアの反応の促進
剤として用いるオゾンは、一酸化窒素、二酸化窒素およ
び共存する被酸化性物質の含有量によって異るが、全窒
素酸化物の４乃至３倍量が使用される。

二酸化窒素は、／２量以上のオゾンと反応して五酸化二
窒素などの高次酸化窒素を生じる。

一酸化窒素からこれらの高次酸化窒素を生じるためには
、１．５倍以上が必要である。

本発明における窒素酸化物の分解法は、オゾンによる高
次酸化反応と、ＮＨ３による還元および中和反応より成
ると考えられる。

したがって、窒素酸化物中の二酸化窒素の含有率によっ
ても異るが、窒素酸化物の４ないし３．０倍量のオゾン
が必要である。

しかし、窒素酸化物の除去率は、オゾン添加量と共に増
大するが、過剰量を添加すると、オキシダントとして残
留するので望ましくない。

また、過剰オゾンの分解無害化のために活性炭を共存さ
せることがある。

反応の所要時間は士数分以下で十分である。

本発明の反応は、室温以下の低温度でも、また、２００
℃以上の高温度でも、特に加熱や冷却することなく実施
することが出来る。

このことは、本発明の最も優れた点である。

本発明、すなわち窒素酸化物とアンモニアの反応がオゾ
ンの存在で起こるということは極めて特異的であり、反
応の機構については未だ明らかでない点が多い。

空気中の二酸化窒素に対して２倍量のアンモニアを添加
しても、アンモニアの減少速度は極めて小さいが、二酸
化窒素と等量のオゾンを添加した場合のアンモニアは急
速に減少する。

また、一酸化窒素とオゾンを含有する空気にアンモニア
を添加すると、オキシダント量が急激に減少するなどの
事実から、オゾンが窒素酸化物を酸化し、生成した五酸
化二窒素などの高次酸化状態の窒素酸化物がアンモニア
と反応したものと推察される。

いずれにしても、本発明の方法によって、有害な窒素酸
化物が酸化複分解、中和および還元反応によって無害化
され、他の供雑物も簡単な処理によって除去浄化される
。

以下、本発明を具体的に説明するだめの実施例を示す。

実施例 １〜２ オゾン発生器に空気を通過させて２．０係のオゾンを含
有する空気を得た。

このオゾン含有空気と、普通の空気の適量を混合し、こ
れに一酸化窒素０．１ ２ ４ｍ／（ １ ９０ｐｐｍ
）、二酸化窒素０．００６１ｎｌ（ １ ０ ｐｐｍ
）とアンモニア０． ２ ６ｍｌ （ ４ ０ ０ ｐ
ｐｍ）を加え（ＮＨ３／ＮＯＸモル比＝２．０）、６５
０ｒｎｌの反応容器に充たし、室温で、１０分間反応さ
せたときの窒素酸化物の濃度とオゾンの添加量の関係を
次の表に示した。

上記オゾンを添加しないこと以外は実施例１，２と全く
同じ条件で行った比較例においても、アンモニアの作用
によって窒素酸化物の組成は変化し、一酸化窒素は７
０ ｐｐｍ減少し、二酸化窒素は５ ０ ｐｐｍ増加す
る結果として、全窒素酸化物は２ ０ ｐｐｍ減じた。

この系にオゾンを添加した実施例１および２においては
、オゾン添加量の増加量の増加とともに全窒素酸化物は
著しく減少した。

なお、実施例２の場合には、全窒素酸化物は、ほぼ完全
に消失した。

この際約３ ０ ０ ｐｐｍのオキシダントが生成した
が、それは活性炭を通過させる（ことによって除かれた
。

実施例 ３〜４ 適量のアンモニアを含む空気に、二酸化窒素０． ０
０ ６１Ｉ１ｌ（ １ ０ ｐｐｍ）、一酸化窒素０．
１ ２ ４ｒｒｌｌ（ １ ９ ０ ｐｐｍ）と２係
のオゾンを含む空気６．５ｍｌ（オゾン０．１３０ｍ，
２００ｐｐｍ）を加え（０３／ＮＯＸモル比＝１．０）
、６５０−の反応容器に充たし、室温で１０分間反応さ
せたときの窒素酸化物の濃度とアンモニアの添加量の関
係をつぎの表に示した。

すなわち、窒素酸化物と等量のオゾンを添加すると、ア
ンモニアを添加しない比較例においても一酸化窒素は二
酸化窒素その他の高次酸化物に酸化される。

これに対してＮＨ３ を添加した実施例１，３および４
においては、全窒素酸化物は減少した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 窒素酸化物を含有する気体に、前記窒素酸化物と等
   量以上のアンモニアの共存下で、前記窒素酸化物の ／
   ２量以上のオゾンを作用させることを特徴とする窒素酸
   化物の分解法。