JPS5915025B2 - So↓3/so↓2変換用カ−ボン材料の難燃化処理法 - Google Patents

So↓3/so↓2変換用カ−ボン材料の難燃化処理法

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JPS5915025B2
JPS5915025B2 JP54092894A JP9289479A JPS5915025B2 JP S5915025 B2 JPS5915025 B2 JP S5915025B2 JP 54092894 A JP54092894 A JP 54092894A JP 9289479 A JP9289479 A JP 9289479A JP S5915025 B2 JPS5915025 B2 JP S5915025B2
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JP
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carbon material
conversion
flame retardant
treatment method
gas
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JP54092894A
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真一 小知和
健二 国原
善和 広瀬
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環境大気、排気ガス等、種々の気体中に含有さ
れる503成分を選択的に502に変換する際に還元触
媒として使用される503/502変15換用カーボン
材料の難燃化処理法に関する。
煙道からの燃焼排気ガス、自動車排気ガス等の各種排気
ガスは502、503等のイオウ酸化物(以下、これを
SOxという。)、No、NO2等の窒素酸化物(以下
、これをNOxという。)等、種フ0 種の有害成分を
多く含有するため、これを大気中に無制限に排出したの
では環境大気は増々汚染されることになる。このため、
前記排気ガスを大気中に排出するに当り、現今では大気
汚染防止の立場から厳しい法規制を受けている。このた
め、前フ5 記排気ガスは大気中に排出するに先立つて
502測定器、NO2測定器などの分析計を用いてこれ
ら有害成分量を測定して管理することが必要である。ま
た、環境大気も前述と同様、有害成分量を測定して常に
管理することが必要である。特に503成i0分は共存
する水分と反応して微細な硫酸ミストを形成するが、こ
の硫酸ミストは露点が高くしかも腐食性を有するため、
503成分を含有する気体を各種分析計を用いて測定す
る際に、分析計における配管の腐食および検出部の汚染
による感度低下15等、種々の弊害をひき起こす。この
ため、環境大気、排気ガス等、測定すべき各種気体から
503成分を除去すること、あるいは気体中のSOx成
A、−分ないしはSO3成分を測定することは重要な問
題である。
気体中のSO3成分の除去、すなわち硫酸ミストの除去
に際して、従来、ガラス繊維ろ紙等のフイルタあるいは
パーライト等の吸着剤が利用されているが、微細な硫酸
ミストの完全な除去は不可能であり、また、除去効率を
高めようとすると圧力損失が大きくなり、実用的でなく
なる等の欠点があつた。
また、気体、特に排気ガス中のSOx成分の測定に際し
て、従来、赤外線式のSO2ガス分析計が用いられてい
るが、SOx成分のうち数パーセントを占めるといわれ
ているSO3(大部分は硫酸ミストとして存在するもの
と思われる)の測定は行なうことができないという欠点
がある。
(なお、環境大気中のSO2成分の測定に際しては赤外
線分析法は不適であり、ロザニリン・ホルマリン法等を
用いることになる。)このような欠点を改良するため、
本発明者は環境大気、各種排気ガス等、気体中のSO3
成分を選択的にしかも高効率でSO2に変換して前記気
体からSO3成分の除去、あるいはSOx成分ないしは
SO3成分の測定を行ないうるSO3/SO2変換法を
開発し、本件と同一出願人により特許出願中である。
(特願昭53−105393号(特開昭55−3275
8号公報参照))この先願にかかる発明によれば、SO
3成分を含有する気体を320℃〜500℃の温度に加
熱されたカーボンを主成分とする材料に接触させて該気
体中のSO3成分を選択的に、しかも高効率でSO2に
変換し、これによつて前記気体からSO3成分の除去、
あるいはSOx成分ないしはSO3成分の測定を行なう
ことを特徴とする。
本発明の目的は前述の先願にかかる発明において使用す
るカーボンを主成分とする材料、すなわち、カーボン材
料を高難燃化する処理方法を提供することにある。
いいかえれば、本発明の目的は難燃性の高い、すなわち
耐久性の大きな(寿命の長い)SO3/SO2変換用カ
ーボン触媒を得ることにある。前述の目的を達成するた
め、本発明によれば、SO3/SO2変換用カーボン材
料に次の工程を施すことを特徴とする。
前記カーボン材相にリン酸およびリン酸と反応して高耐
熱性無機化合物を生成しうる水溶性金属塩の混合液を含
浸させ、次いで前記含浸されたカーボン材料を不活性ガ
ス雰囲気中で500℃〜1000℃の温度で加熱処理を
行なう工程。
(難.燃化処理工程)以下、本発明を具体的に詳述する
まず、力ーボン材料を還元触媒として用いたSO3/S
O2変換法を第1図を用いて説明する。第1図は前記S
O3/SO2変換法を実施するための実験装置である。
本装置においてはまず、SO3成分を含有する気体(試
験ガス)を調製し、次いでこの試験ガス中のSO3成分
をSO2に変換する。1はSOV/N2標準混合ガスボ
ンベ、2は酸素ガスボンベ、3は窒素ガスボンベである
これらのボンベからそれぞれSO2/N2標準混合ガス
、酸素ガスおよび窒素ガスを取出して例えば表1に示す
試験ガスを調製し、これを酸化触媒6上に導く。ガス流
量は1.0t/分(0℃)である。窒素ガスは加湿器4
を通過させて加湿窒素ガスとする。5,5′,5″はい
ずれも流量計である。
酸化触媒6は白金/アルミナ触媒(GHSV=20,0
00)であり、電気炉7により650℃前後の温度に加
熱されている。8は熱電対である。
このとき前記試験ガス中のSO2成分の一部は式SO2
+1/202→SO3(1) により酸化されてSO3に変化する。
試験ガスの酸化触媒通過前および通過後の組成を表1に
示す。なお、表1において、酸化触媒通過後のSO3量
はこの酸化触媒通過前のSO2量(200P陣)と通過
後のSO2量(100PI]l)との差から求めた値で
ある。酸化触媒6を通過したSO3成分を含有する前述
の試験ガスを次いで、電気炉7′(変換器)によつて3
20℃〜500℃の温度に加熱されたカーボン材料、例
えば活性炭9上に導いてこれに接触させる。
前記活性炭9として例えば粒径10〜16メツシユの大
きさに破砕された武田薬品(株)製の円柱状活性炭白鷺
を用いることができる。このようなカーボン材料として
活性炭のほかにカーボンブラツク、グラフアイト等、種
々のものが用いられる。このとき試験ガス中のSO3成
分は式の還元反応を起こしてSO2に変換される。
変換されたSO2は残存の他のSO2とともにガラスフ
イルタ10を介してSO2検知管11で定量される。な
お、SO2検知管11の代りに例えば赤外線式SO,分
析計を用いてSO2量を連続分析することもできる。本
発明は、上述したように、前述のSO3/SO2変換法
において使用されるカーボン材料の難燃化処理に関する
ものであり、以下、この処理方法について詳述する。
まず、本発明に用いられるSO3/SO2変換用カーボ
ン材料につ 々のカーボン材料を用いてそのSO3
/SO2活性を測定した結果を第2図〜4図に示し−
2図〜第4図は各種カーボン材料のSO3/ 変換
活性を示すグラフである。なお、第2図〜第4図におい
てA。,Al,A2,BO,Bl,B2およびC,Dは
それぞれ次のカーボン材料を示すものである。AO=カ
ーボンブラツク。A1=AOに還元性ガス雰囲気中で2
300℃〜2400℃の温度で2〜3時間擬グラフアイ
ト化処理を施したもの。
A2=AOに還元性ガス雰囲気中で2900℃〜300
0℃の温度で1〜2時間グラフアイト化処理を施したも
の。
BO=活性炭。
B,=BOに還元性ガス雰囲気中で2300℃〜240
0℃の温度で2〜3時間擬グラフアイト化処理を施した
もの。
B2=BOに還元性ガス雰囲気中で2900℃〜300
0℃の温度で1〜2時間グラフアイト化処理を施したも
の。
C,D=グラフアイト。
第2図〜第4図から次のことがわかる。
カーボン材料の比表面積の大小よりもその結晶形態の方
がSO3/SO2変換活性により大きく影響を与えてい
る。
カーボン材料の改良の方向としては次の点が考えられる
高活性カーボン材料のSO3/SO2変換活性を損わな
い難燃化処理法の開発。
本発明者はこのような指針にもとづき、カーボン材料に
難燃化処理工程を施すことによつて難燃性が高い(耐久
性の大きな)カーボン材料を得ることに成功し、本発明
を完成するに至つた。
なお、SO3/SO2変換活性の定義および第2図〜第
9図での試験条件は以下のとおりである。SO3/SO
2変換活性試験条件:ガス=SO397嘔、SO2lO
3PVB、025容量%、N2残り。
GHS=6,0000 本発明における難燃化処理は前述のカーボン材料にリン
酸およびリン酸と反応して高耐熱性無機化合物を生成し
うる水溶性金属塩の混合液を含浸させ、次いでこの含浸
されたカーボン材料を不活性ガス雰囲気中で500℃〜
1000℃の温度で加熱して行なう。
前述のリン酸と反応して高耐熱性無機化合物を生成しう
る水溶性金属塩は好ましくは硝酸アルミニウム、硫酸ア
ルミニウム等のアルミニウム塩であるが、その他各種の
塩、例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等であつても
よい。
これらの水溶性金属塩とリン酸との混合液はモル比で水
溶性金属塩:リン酸=1:0.5〜1:5の範囲内の混
合水溶液である。このような混合水溶液のカーボン材料
への含浸は、該混合水溶液にカーボン材料を添加し、室
温で約2・時間放置することによつて行なう。また、前
述の加熱処理は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で50
0℃〜1000℃の温度で行なうことが必要である。
500℃以下の温度では得られるカーボン材料のSO3
/SO2変換活性が低下し、また1000℃以上に加熱
してもそれ以上の性能の向上が得られず、経済的に不適
である。
なお、この加熱処理は前述の含浸後、水溶液を口別し、
窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で約150℃の温度で
約3時間乾燥してから行なうことが好ましい。このよう
にしてなる本発明処理方法で処理されたカーボン材料は
SO3/SO2変換活性が高く、かつ難燃性すなわち、
耐久性が大きく、寿命の長いものであり、実用上極めて
有効である。
次に本発明処理方法における難燃化処理の実験例を示す
〔難燃化処理〕
まず市販の試薬および純水を用い、0.5モルのAt(
NO3)3と0.6モルのH,PO4を含む1t水溶液
を調製する。
次いでこの水溶液中に前述のカーボン材料B。を150
1加え、室温で2時間放置して含浸処理を行つた後、該
水溶液を口別する。口別後、次いで、前記カーボン材料
を電気炉に入れ、窒素気流中150℃で3時間乾燥した
後、さらに900℃に昇温し、3時間加熱処理を行ない
、カーボン材料の細孔表面にAtpO4等の耐熱性物質
を析出させ、難燃化する。(B仔)なお、前述のカーボ
ン材料B1についても同様の処理を行ない、難燃化する
(Br)前述のカーボン材料B。
,Blおよびこれらに難燃化処理の施されたカーボン材
料BびおよびBrについてそれぞれSO3/SO2変換
活性および難燃性を測定し、結果を第5図および第6図
に示した。試験条件は前掲のとおりであり、難燃性は変
換器出口のCOx(=CO+CO2)濃度を用いて表わ
した。すなわち、同一温度での変換器出口COx濃度の
低いものほど、より難燃性であるということになる。第
5図および第6図から、この難燃化処理を施こすことに
よりカーボン材料の難燃性の向上はもちろんのこと、活
性化の効果をも有していることがわかる。なお、第5図
および第6図において、特性線イ、口は変換器温度一変
換器出口COx濃度特性、特性線ハ、二は変換器温度−
SO3/SO2変換活性特性をそれぞれ表わしている。
このことは、各特性線イ、口およびハ、二にそれぞれ付
された矢印によつても理解できるようにされている。つ
まり、特性線口を例にとるならば、右向き矢印は縦軸に
ついては右縦軸を見、下向き矢印は横軸を見ることを示
している。
【図面の簡単な説明】
第1図はSO3/SO2変換法を実施するための実験装
置であり、第2図〜第4図は各種カーボン材料のSO3
/SO2変換活性を示すグラフであり、第5図〜第6図
は難燃化処理の施された各種カーボン材料のSO3/S
O2変換活性および難燃性を示すグラフである。 1・・・・・・SO2/N2標準混合ガスボンベ、2・
・・・・・酸素ガスボンベ 3・・・・・・窒素ガスボ
ンベ、6・・・・・・酸化触媒、7・・・・・・電気炉
、7″・・・・・・電気炉(変換器)、8・・・・・・
熱電対、9・・・・・・活性炭、11・・・・・・SO
2検知管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 SO_3/SO_2変換用カーボン材料にリン酸お
    よびリン酸と反応して高耐熱性無機物を生成しうる水溶
    性金属塩の混合液を含浸させ、次いで前記含浸されたカ
    ーボン材料を不活性ガス雰囲気中で500℃〜1000
    ℃の温度で加熱処理を行なうことを特徴とするSO_3
    /SO_2変換用カーボン材料の難燃化処理法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、リ
    ン酸と反応して高耐熱性無機化合物を生成しうる水溶性
    金属塩はアルミニウム塩である処理法。 3 特許請求の範囲第2項に記載の処理法において、ア
    ルミニウム塩は硝酸アルミニウムまたは硫酸アルミニウ
    ムである処理法。 4 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、リ
    ン酸と反応して高耐熱性無機化合物を生成しうる水溶性
    金属塩はカルシウム塩またはマグネシウム塩である処理
    法。 5 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、加
    熱処理はカーボン材料に前記混合液を含浸させた後、乾
    燥してから行なうことを特徴とする処理法。 6 特許請求の範囲第5項に記載の処理法において、前
    記乾燥は不活性ガス雰囲気中で加熱して行なうことを特
    徴とする処理法。
JP54092894A 1979-07-21 1979-07-21 So↓3/so↓2変換用カ−ボン材料の難燃化処理法 Expired JPS5915025B2 (ja)

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