JPS5915026B2 - Processing method of carbon material for SO↓3/SO↓2 conversion - Google Patents

Processing method of carbon material for SO↓3/SO↓2 conversion

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JPS5915026B2
JPS5915026B2 JP54093423A JP9342379A JPS5915026B2 JP S5915026 B2 JPS5915026 B2 JP S5915026B2 JP 54093423 A JP54093423 A JP 54093423A JP 9342379 A JP9342379 A JP 9342379A JP S5915026 B2 JPS5915026 B2 JP S5915026B2
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Japan
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carbon material
treatment
treatment method
acid
temperature
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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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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5 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変換用カーボン
材料の処理法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to carbon for 503/502 conversion, which is used as a reduction catalyst when selectively converting the 503 component contained in various gases such as environmental air and exhaust gas into 502. Concerning material processing methods.

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30下、こ
れをSOxという。
Various exhaust gases such as combustion exhaust gas from a flue and automobile exhaust gas contain sulfur oxides such as 502 and 503 (hereinafter referred to as SOx).

)、No、NO2等の窒素酸化物(以下、これをNOx
という。)等、種々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35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。
), NO, NO2, and other nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx
That's what it means. ), etc., and so if they were released into the atmosphere without limit, the ambient air would become increasingly polluted. For this reason, the discharge of the exhaust gas into the atmosphere is currently subject to strict legal regulations from the standpoint of preventing air pollution. Therefore, before the exhaust gas is discharged into the atmosphere, it is necessary to measure and control the amount of these harmful components using an analyzer such as a 502 meter or a NO2 meter.

また、環境大気も前述と同様、有害成分量を淘淀して常
に管理することが必要である。特にSO3成分は共存す
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、S
O3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
よる感度低下等、種種の幣害をひき起こす。このため、
環境大気、排気ガス等、測定すべき各種気体からSO,
成分を除去すること、あるいは気体中のSOx成分ない
しはSO,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S
Ox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S
O2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SO,成分の測定を行な
いうるSOV/SO2変換法を開発―本件と同一出願人
により特許出願中である。
Furthermore, as mentioned above, it is necessary to constantly control the environmental atmosphere by eliminating the amount of harmful components. In particular, the SO3 component reacts with coexisting moisture to form a fine sulfuric acid mist, but this sulfuric acid mist has a high dew point and is corrosive.
When measuring a gas containing an O3 component using various analyzers, various damages occur, such as corrosion of the pipes in the analyzer and a decrease in sensitivity due to contamination of the detection section. For this reason,
SO from various gases to be measured such as ambient air, exhaust gas, etc.
It is an important problem to remove the SOx component or to measure the SOx component in the gas. Conventionally, filters such as glass fiber filter paper or adsorbents such as perlite have been used to remove the SO3 component in the gas, that is, to remove sulfuric acid mist, but it is impossible to completely remove the fine sulfuric acid mist. In addition, when attempting to increase removal efficiency, pressure loss increases, resulting in disadvantages such as impracticality. In addition, S in gases, especially exhaust gas
Conventionally, infrared SO2 gas analyzers have been used to measure Ox components, but SO3, which is said to account for several percent of the SOx components (most of which is thought to exist as sulfuric acid mist), The disadvantage is that no measurements can be taken. (In addition, S in the environmental atmosphere
Infrared analysis is not suitable for measuring O2 components;
Rosaniline formalin method etc. will be used. ) In order to improve these drawbacks, the present inventors have developed a method for removing SO3 components from gases by selectively and highly efficiently converting SO3 components in gases such as environmental air and various exhaust gases into SO2. Developed a SOV/SO2 conversion method that can measure components or SO components - a patent application is pending by the same applicant as this case.

(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jこ、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〇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および高活性化する
処理方法を提供することにある。
(Patent Application No. 53-105393 (Japanese Unexamined Patent Application No. 55-3275)
(See Publication No. 8)) According to the invention of this earlier application, SO
A gas containing the three components is brought into contact with a carbon-based material heated to a temperature of 320°C to 500°C to selectively remove the SO3 component in the gas and convert SO2 with high efficiency.
The purpose of the present invention is to remove the SO3 component from the gas or measure the SOx component or SO3 component. Materials as ingredients,
That is, the object of the present invention is to provide a processing method for making carbon materials highly flame retardant and highly active.

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)、かつSO3/SO2変
換活性の高い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、SO./SO2変換用カーボン材料に次の(イ)お
よび(口)の二工程を施すことを特徴とする。(イ)前
記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。
In other words, an object of the present invention is to obtain a carbon catalyst for SO3/SO2 conversion that has high flame retardancy, that is, high durability (long life), and high SO3/SO2 conversion activity. In order to achieve the above object, according to the present invention, SO. /SO2 conversion carbon material is subjected to the following two steps (a) and (x). (b) The carbon material is impregnated with a mixture of phosphoric acid and a water-soluble metal salt that can react with the phosphoric acid to produce a highly heat-resistant inorganic compound, and then the impregnated carbon material is placed in an inert gas atmosphere. A process of performing heat treatment at a temperature of 500°C to 1000°C.

(難燃化処理工程)(ロ)前記カーボン材料を酸化性を
有する酸で処理した後、不活性ガス雰囲気中で300℃
〜700℃の温度で加熱処理を行なう工程。
(Flame retardant treatment step) (b) After treating the carbon material with an oxidizing acid, the carbon material is heated to 300°C in an inert gas atmosphere.
A process of performing heat treatment at a temperature of ~700°C.

(活性化処理工程)なお、本発明においては、後で実験
結果を用いて説明するが、難燃化処理を活性化処理の後
で行なつた方が、活性化を損なうことなしに、耐久性を
向上させることができる。
(Activation treatment process) In the present invention, as will be explained later using experimental results, it is better to perform the flame retardant treatment after the activation treatment to increase durability without impairing the activation. can improve sex.

一方、活性化を難燃化の後で行なうと、活性化は向上す
るが、耐久性が損なわれることが判明した。以下、本発
明を具体的に詳述する。
On the other hand, it has been found that when activation is performed after flame retardation, activation is improved but durability is impaired. Hereinafter, the present invention will be specifically explained in detail.

まず、力ーボン材料を還元触媒として用いたSO.V/
SO2変換法を第1図を用いて説明する。第1図は前記
SO3/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SO′へ,標準混合ガスボ
ンペ2は酸素ガスボンベ、3は窒素ガスボンベである。
First, SO. V/
The SO2 conversion method will be explained using FIG. FIG. 1 shows an experimental apparatus for carrying out the SO3/SO2 conversion method. In this device, first, a gas (
A test gas) is prepared, and then the SO3 component in this test gas is converted to SO2. 1 is for SO', standard mixed gas cylinder 2 is an oxygen gas cylinder, and 3 is a nitrogen gas cylinder.

これらのボンベからそれぞれSO/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、これを酸イ日蝶6上に導く。ガス流量
は1.01/分(0゜C)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。5,51,5Iはい
ずれも流量計である。
From these cylinders, SO/N2 standard mixed gas,
Oxygen gas and nitrogen gas are taken out to prepare, for example, the test gases shown in Table 1, which are then introduced onto the oxidizer 6. The gas flow rate was 1.01/min (0°C). Nitrogen gas is humidifier 4
is passed through to produce humidified nitrogen gas. 5, 51, and 5I are all flowmeters.

酸化触媒6は白金/アルミナ触媒(GHS=20.00
0)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。
The oxidation catalyst 6 is a platinum/alumina catalyst (GHS=20.00
0), and is heated to a temperature of around 650° C. by an electric furnace 7. 8 is a thermocouple.

このとき前記試験ガス中のSO2成分の一部は式により
酸化されてSO3に変化する。
At this time, a part of the SO2 component in the test gas is oxidized and changed to SO3 according to the formula.

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(200ppIn)と
通過後のSO2量(100PF)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
にカーボンブラツ久 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。
Table 1 shows the composition of the test gas before and after passing through the oxidation catalyst. In Table 1, the amount of SO3 after passing through the oxidation catalyst is a value determined from the difference between the amount of SO2 before passing through the oxidation catalyst (200 ppIn) and the amount of SO2 after passing (100 PF). The above-mentioned test gas containing the SO3 component that has passed through the oxidation catalyst 6 is then heated through an electric furnace 7' (converter)
It is introduced onto a carbon material heated to a temperature of 20 to 500° C., for example activated carbon 9, and brought into contact therewith. Said activated carbon 9
For example, cylindrical activated carbon Shirasagi manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., which has been crushed to a particle size of 10 to 16 mesh, can be used. In addition to activated carbon, various carbon materials such as carbon graphite can be used as such carbon materials. At this time, the SO3 component in the test gas undergoes the reduction reaction of the formula and is converted to SO2.

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、SO,検知管11の代りに例えば赤外線式SO2分
析計を用いてSO2量を連続分析することもできる。本
発明は前述のSO3/SO2変換法において使用される
カニホン材料の難燃化ならびに活性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SOVSO2変換甲カーボン材料に
ついて種々のカーボン材料を用いてそのSO3/SO2
変換活性を測定した結果を第2図〜4図?こ示した。
The converted SO2 and other remaining SO2 are passed through a glass filter 10 and quantified by an SO2 detection tube 11. Note that, instead of the SO detection tube 11, for example, an infrared SO2 analyzer may be used to continuously analyze the amount of SO2. The present invention relates to a flame retardant and activation treatment for the Kanihon material used in the above-mentioned SO3/SO2 conversion method, and this treatment method will be described in detail below. first,
Regarding the SOVSO2 conversion A carbon material used in the present invention, various carbon materials are used to convert the SO3/SO2
Figures 2 to 4 show the results of measuring conversion activity. I showed this.

第2図〜第4図は各種カーボン材料のSO.7/SO2
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。
Figures 2 to 4 show the SO of various carbon materials. 7/SO2
It is a graph showing conversion activity. In addition, A in FIGS. 2 to 4. , Al, A2, BO, Bl, B2 and C,
D indicates the following carbon materials, respectively. A.O.
= Carbon black.

A1=AOに還元性ガス雰囲気中で2300℃〜24(
1)゜ω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29000C
〜3000℃の温度で1〜2時間グラフアイト化処理を
施したもの〇B0=活性炭〇 B1=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。
A1 = AO at 2300℃~24(
1) A2 = AO subjected to pseudographitization treatment for 2 to 3 hours at ゜ω temperature at 29000C in a reducing gas atmosphere
Graphitized for 1 to 2 hours at a temperature of ~3000°C〇B0 = activated carbon〇B1 = BO in a reducing gas atmosphere at 2300°C ~ 240°C
Pseudographitization treatment was performed at a temperature of 0°C for 2 to 3 hours.

B2二B。B22B.

に還元性ガス雰囲気中で2900℃〜3000℃の温度
で1〜2時間グラフアイト化処理を施したもの〇C,D
=グラフアイト。
〇C, D, which was subjected to graphitization treatment at a temperature of 2900°C to 3000°C for 1 to 2 hours in a reducing gas atmosphere.
= Graphite.

第2図〜第4図から次のことがわかる。The following can be seen from FIGS. 2 to 4.

(1)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SOV/SO2変換活性により大きく影響を与
えている。
(1) The crystalline form of the carbon material has a greater influence on the SOV/SO2 conversion activity than the specific surface area of the carbon material.

(2)カーボン材料の改良の方向としては次の二点が考
えられる。
(2) The following two points can be considered as directions for improving carbon materials.

(A)難燃性カーボン材料の難燃性を損わない活性化処
理法の開発。
(A) Development of an activation treatment method that does not impair the flame retardancy of flame-retardant carbon materials.

03)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。
03) Development of a flame retardant treatment method that does not impair the SO3//SO2 conversion activity of highly active carbon materials.

本発明者はこのような指針にもとずき、カーボン材料に
難燃化処理工程および活性化処理工程の二工程を組み合
わせて施すことによつて難燃性が高く(耐久性の大きな
)かつSOVSO2変換活性の高い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。
Based on these guidelines, the present inventor has developed a carbon material that has high flame retardancy (great durability) and high durability by subjecting the carbon material to a combination of two processes: a flame retardant treatment process and an activation treatment process. We succeeded in obtaining a carbon material with high SOVSO2 conversion activity and completed the present invention.

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。
In addition, the definition of SO3//SO2 conversion activity and Figure 2~
The test conditions in FIG. 9 are as follows.

SO.S//SO2変換活性試験条件:ガス=SO39
7ppm,SO2lO3pp[[1,025容量%、N
2残り。
S.O. S//SO2 conversion activity test conditions: Gas = SO39
7ppm, SO2lO3pp[[1,025% by volume, N
2 left.

GHSV: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。
GHSV: 6,0000 The flame retardant treatment in the present invention involves impregnating the aforementioned carbon material with a mixture of phosphoric acid and a water-soluble metal salt that can react with the phosphoric acid to produce a highly heat-resistant inorganic compound, and then impregnating the carbon material with The processed carbon material is heated to 500℃ in an inert gas atmosphere.
This is done by heating at a temperature of 1000°C.

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5
00℃〜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10000C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。
The water-soluble metal salts that can react with phosphoric acid to produce highly heat-resistant inorganic compounds are preferably aluminum salts such as aluminum nitrate and aluminum sulfate, but various other salts such as calcium salts and magnesium salts may also be used. It's okay to be hot. The mixed solution of these water-soluble metal salts and phosphoric acid is a mixed aqueous solution in which the molar ratio of water-soluble metal salt:phosphoric acid is in the range of 1:0.5 to 1:5. The carbon material is impregnated with such a mixed aqueous solution by adding the carbon material to the mixed aqueous solution and leaving it at room temperature for about 2 hours. Also,
The above heat treatment is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas.
It is necessary to carry out at a temperature of 00°C to 1000°C.
SO3 of carbon material obtained at temperatures below 500℃
/SO2 conversion activity decreases, and even if heated to 10,000C or higher, no further improvement in performance can be obtained, making it economically unsuitable.

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。さらに、
本発明における活性化処理はカーボン材料を酸化性を有
する酸で処理した後、不活性ガス雰囲気中で300℃〜
700℃の温度で加熱して行なう。前述の酸化性を有す
る酸は混酸(硝酸と硫酸の混合物)、硝酸、熱濃硫酸等
である。また、前述の加熱処理は窒素ガス等の不活性雰
囲気中で300℃〜700℃の温度で行なうことが必要
である。300℃以下の温度ではカーボン材料の表面に
SO3H基などが残留し、このSO,H基などの影響に
より活性化への妨害効果が現われるので好ましくなく、
また700℃以上に加熱してもそれ以上の性能の向上が
得られず、経済的に不利である。
Note that this heat treatment involves separating the aqueous solution after the above-mentioned impregnation,
It is preferable to carry out the drying process after drying at a temperature of about 150° C. for about 3 hours in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. moreover,
The activation treatment in the present invention involves treating the carbon material with an oxidizing acid, and then heating the carbon material at 300°C to 300°C in an inert gas atmosphere.
This is done by heating at a temperature of 700°C. The aforementioned acids having oxidizing properties include mixed acids (a mixture of nitric acid and sulfuric acid), nitric acid, hot concentrated sulfuric acid, and the like. Moreover, the above-mentioned heat treatment needs to be carried out at a temperature of 300° C. to 700° C. in an inert atmosphere such as nitrogen gas. At temperatures below 300°C, SO3H groups, etc. remain on the surface of the carbon material, and the effects of these SO, H groups, etc. appear to interfere with activation, which is undesirable.
Further, even if heated to 700° C. or higher, no further improvement in performance can be obtained, which is economically disadvantageous.

なお、この加熱処理はカーボン材料を前記酸化性を有す
る酸で処理した後、純水等で洗浄し、次いで不活性ガス
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。本発明では前述の難燃化処理工程
((イ)の工程)および活性化処理工程((口)の工程
)を組み合わせてカーボン材料の難燃化ならびに活性化
処理を達成する。この組み合わせは、前述のように、ま
ず(イ)の工程、次いで(ロ)の工程の組み合わせであ
ると望ましい。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SOV/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および活性化処理の実験例をそれ
ぞれ示す。
Note that this heat treatment can be carried out after treating the carbon material with the oxidizing acid, washing it with pure water, etc., and then drying it in an inert gas atmosphere at a temperature of about 150°C for about 3 hours. preferable. In the present invention, the above-described flame retardant treatment step (step (a)) and activation treatment step (step (b)) are combined to achieve flame retardant treatment and activation treatment of the carbon material. As mentioned above, this combination is preferably a combination of step (a) first and then step (b). The carbon material treated by the treatment method of the present invention has a high SOV/SO2 conversion activity, is flame retardant, that is, has high durability, and has a long life, and is extremely effective in practice. Next, experimental examples of flame retardant treatment and activation treatment in the treatment method of the present invention will be shown.

〔難燃化処理〕[Flame retardant treatment]

まず市販の試薬および純水を用い、0.5モルのAl(
NO3)3と0.6モルのH3PO4を含む11水溶液
を調製する。
First, using commercially available reagents and pure water, 0.5 mol of Al (
An aqueous solution of 11 containing NO3)3 and 0.6 moles of H3PO4 is prepared.

次いでこの水溶液中に前述のカーボン材料B。を150
9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AlPO4等の耐熱性物質
を析出させ、難燃化する。(BP)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
Next, the above-mentioned carbon material B is added to this aqueous solution. 150
After adding 9 and allowing to stand at room temperature for 2 hours for impregnation treatment, the aqueous solution was separated. After the separation, the carbon material was placed in an electric furnace and dried at 150°C in a nitrogen stream for 3 hours, then further heated to 900°C and heat-treated for 3 hours to form AlPO4 on the pore surface of the carbon material. It precipitates heat-resistant substances such as, making it flame retardant. (BP) Note that the above-mentioned carbon material B1 is also subjected to the same treatment to make it flame retardant.

(BP)前述のカーボン材料B。(BP) Carbon material B mentioned above.

,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ぴおよびB(I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。〔活性化
処理〕まず、市販の試薬を用い、濃硝酸0.51と濃硫
酸0.51の混合液(混酸溶液)を調製する。
, Bl and the carbon materials B and B (I, respectively, SO3//SO2
The conversion activity and flame retardancy were measured and the results are shown in FIGS. 5 and 6. The test conditions were as described above, and flame retardancy was expressed using the COx (=CO+CO2) concentration at the converter outlet. In other words, the lower the COx concentration at the converter outlet at the same temperature, the more flame retardant it is. From FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that by applying this flame retardant treatment, not only the flame retardance of the carbon material is improved but also the effect of activation. [Activation Treatment] First, a mixed solution of 0.51% of concentrated nitric acid and 0.51% of concentrated sulfuric acid (mixed acid solution) is prepared using a commercially available reagent.

次いでこの液中に前述のカーボン材料Bll5O9を攪
拌しながら徐々に添加した後24時間静置する。次に該
液を口別後、純水を用いて充分に洗浄し、上澄液がBa
Cl2溶液を添加してもBasO4による白濁を呈さな
くなるようにする。ろ過後該カーボン材料を電気炉に入
れ、窒素気流150℃の温度で3時間乾燥した後、さら
に600℃に昇温し、3時間加熱処理を行ない、活性化
する。(B′)前述のカーボン材料B1およびこれらに
活性化処理の施されたカーボン材料B′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7図に示した。試験条件は前掲のとおりである
。第7図からこの活性化処理を施こすことにより、多少
難燃性は損なうが、かなりの活性化効果が得られること
がわかる。実施例 カーボン材料B。
Next, the aforementioned carbon material Bll5O9 was gradually added to this liquid while stirring, and the mixture was allowed to stand for 24 hours. Next, after separating the liquid, it was thoroughly washed with pure water, and the supernatant liquid was
Even if a Cl2 solution is added, white turbidity due to BasO4 should not occur. After filtration, the carbon material is placed in an electric furnace and dried under a nitrogen stream at a temperature of 150° C. for 3 hours, then further heated to 600° C. and heat-treated for 3 hours for activation. (B') Measuring the SO3//SO2 conversion activity and flame retardance of the carbon material B1 described above and the activated carbon material B', respectively;
The results are shown in Figure 7. The test conditions are as described above. From FIG. 7, it can be seen that by performing this activation treatment, a considerable activation effect can be obtained, although the flame retardance is somewhat impaired. Example carbon material B.

,Blにます前述の難燃化処理をそれぞれ施し、次いで
前述の活性化処理を続けて施してB舒β,B?βを得る
。また、これとは逆にカーポン材料B。,Blにまず活
性化処理をそれぞれ施し、次いで難燃化処理を続けて施
してB′A,B′。を得る0これらのカーボン材料Br
β,B′(I,B(Iβ,B′。についてSO,/SO
2変換活性および難燃性を測定し、結果を第8図および
第9図に示した。(未処理のカーボン材料B。,Blに
関する測定結果と比較)第8図および第9図から明白な
とおり、両処理の組み合わせによりそれぞれの長所が生
かされ、特に活性化による難燃性の減少という欠点が解
消されることがわかる。
, Bl are first subjected to the above-mentioned flame retardant treatment, and then the above-mentioned activation treatment is successively applied to B?, B? Get β. Also, on the contrary, carbon material B. , Bl were first subjected to activation treatment, and then flame retardant treatment was sequentially applied to B'A and B'. 0 These carbon materials Br
β, B'(I, B(Iβ, B'. SO, /SO
2 conversion activity and flame retardancy were measured and the results are shown in FIGS. 8 and 9. (Comparison with measurement results for untreated carbon materials B., Bl) As is clear from Figures 8 and 9, the combination of both treatments takes advantage of their respective strengths, especially the reduction in flame retardancy due to activation. It can be seen that the defects are resolved.

しかしながら、この実験結果から、同時に、難燃化処理
を活性化処理の後で行なつた方が活性化処理を損なうこ
となしに耐久性を向上させることができるが、一方活性
化処理を難燃化処理の後で行なうと、活性化は向上する
が耐久性が損なわれることが判明した。
However, from this experimental result, it is possible to improve durability without damaging the activation process by simultaneously performing flame retardant treatment after activation treatment; It has been found that if carried out after the oxidation treatment, activation is improved but durability is impaired.

それゆえ、難燃化処理を活性化処理の後で行なうと望ま
しい。このようにして、本発明ではカーボン材料に難燃
化処理および活性化処理を組み合わせて適用することに
よりカーボン材料のSOVSO2変換活性の向上および
難燃性の向上を計ることができる。
Therefore, it is desirable to carry out the flame retardant treatment after the activation treatment. In this way, in the present invention, by applying a combination of flame retardant treatment and activation treatment to the carbon material, it is possible to improve the SOVSO2 conversion activity and flame retardancy of the carbon material.

なお、第5図ないし第9図においては、各図に変換器温
度−SO3/SO2変換活性特性と変換器温度一変換器
出口COx濃度特性と同時に示されているが、この区別
は次のようにしてなされている。すなわち、たとえば第
5図において、下向き矢印と左向き矢印とが付された特
性線B。と、下向き矢印と右向き矢印とが付された特性
線B。とが示されているが、左向き矢印を持つ特性線B
。は変換器温度−SOV/SO2変換活性特性線を示し
、一方右向き矢印を持つ特性線B。は変換器温度一変換
器出口COx濃度特性線である。このことは、他の特性
線について同様である。従つて、第5図ないし第9図に
おいて、左向き矢印を持つ特性線は変換器温度−SOy
/SO2変換活性特性線であり、右向き矢印を持つ特性
線は変換器温度一変換器出口COx濃度特性線である。
In addition, in Figures 5 to 9, converter temperature-SO3/SO2 conversion activity characteristics and converter temperature-converter outlet COx concentration characteristics are shown simultaneously in each figure, but this distinction can be made as follows. It's been made to be. That is, for example, in FIG. 5, the characteristic line B is marked with a downward arrow and a leftward arrow. and a characteristic line B with a downward arrow and a rightward arrow. is shown, but characteristic line B with a leftward arrow
. shows the converter temperature-SOV/SO2 conversion activity characteristic line, while characteristic line B with a right-pointing arrow. is a converter temperature-converter outlet COx concentration characteristic line. This also applies to other characteristic lines. Therefore, in FIGS. 5 to 9, the characteristic line with the leftward arrow represents the converter temperature - SOy
/SO2 conversion activity characteristic line, and the characteristic line with a rightward arrow is a converter temperature-converter outlet COx concentration characteristic line.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はSO3/SO2変換法を実施するための実1験
装置であり、第2図〜第4図は各種カーボン材料のSO
3/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SO./
SO2変換活性および難燃性を示すグラフであり、第7
図は活性化処理の施された各種カーボン材料のSO〆S
O2変換活性および難燃性を示すグラフであり、第8図
〜第9図は難燃化処理および活性化処理の両方が施され
た各種カーボン材料のSO3/SO2変換活性および難
燃性を示すグラフである。 1・・・・・・SO2/N,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
、7t・・・・・電気炉(変換器)、8・・・・・・熱
電対、9・・・・・・活性炭、11・・・・・・SO2
検知管。
Figure 1 shows the experimental equipment for carrying out the SO3/SO2 conversion method, and Figures 2 to 4 show SO of various carbon materials.
FIGS. 5 to 6 are graphs showing 3/SO2 conversion activity.
The figure shows the SO of various carbon materials treated with flame retardant treatment. /
7 is a graph showing SO2 conversion activity and flame retardancy;
The figure shows SO〆S of various carbon materials that have been subjected to activation treatment.
This is a graph showing O2 conversion activity and flame retardancy, and Figures 8 to 9 show SO3/SO2 conversion activity and flame retardancy of various carbon materials that have been subjected to both flame retardant treatment and activation treatment. It is a graph. 1...SO2/N, standard mixed gas cylinder, 2.
... Oxygen gas cylinder, 3 ... Nitrogen gas cylinder, 6 ... Oxidation catalyst, 7 ... Electric furnace, 7t ... Electric furnace (converter) , 8... thermocouple, 9... activated carbon, 11... SO2
Detector tube.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 SO_3/SO_2変換用カーボン材料に次の(イ
)および(ロ)の二工程を施すことを特徴とする前記カ
ーボン材料の難燃化ならびに活性化処理法。 (イ)前記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。 (ロ)前記カーボン材料を酸化性を有する酸で処理した
後、不活性ガス雰囲気中で300℃〜700℃の温度で
加熱処理を行なう工程。2 特許請求の範囲第1項に記
載の処理法において、まず(ロ)の工程で処理した後、
次いで(イ)の工程で処理することを特徴とする処理法
。 3 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。 4 特許請求の範囲第3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。 5 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。 6 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、酸
化性を有する酸は混酸、硝酸、または熱濃硫酸である処
理法。 7 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、前
記(イ)の工程における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。 8 特許請求の範囲第1項に記載の処理法において、前
記(ロ)の工程における加熱処理はカーボン材料を前記
酸化性を有する酸で処理した後、洗浄し、次いで乾燥し
てから行なうことを特徴とする処理法。 9 特許請求の範囲第7項もしくは第8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。
[Scope of Claims] 1. A flame retardant and activation treatment method for a carbon material, which comprises subjecting the carbon material for SO_3/SO_2 conversion to the following two steps (a) and (b). (b) The carbon material is impregnated with a mixture of phosphoric acid and a water-soluble metal salt that can react with the phosphoric acid to produce a highly heat-resistant inorganic compound, and then the impregnated carbon material is placed in an inert gas atmosphere. A process of performing heat treatment at a temperature of 500°C to 1000°C. (b) A step of treating the carbon material with an oxidizing acid and then subjecting it to heat treatment at a temperature of 300°C to 700°C in an inert gas atmosphere. 2. In the treatment method described in claim 1, after first treating in step (b),
A treatment method characterized in that the treatment is then carried out in step (a). 3. The treatment method according to claim 1, wherein the water-soluble metal salt that can react with phosphoric acid to produce a highly heat-resistant inorganic compound is an aluminum salt. 4. The treatment method according to claim 3, wherein the aluminum salt is aluminum nitrate or aluminum sulfate. 5. The treatment method according to claim 1, wherein the water-soluble metal salt that can react with phosphoric acid to produce a highly heat-resistant inorganic compound is a calcium salt or a magnesium salt. 6. The treatment method according to claim 1, wherein the oxidizing acid is a mixed acid, nitric acid, or hot concentrated sulfuric acid. 7. The processing method according to claim 1, wherein the heat treatment in the step (a) is carried out after impregnating the carbon material with the mixed liquid and drying it. 8. In the treatment method according to claim 1, the heat treatment in the step (b) is performed after the carbon material is treated with the oxidizing acid, washed, and then dried. Featured processing method. 9. The processing method according to claim 7 or 8, wherein the drying is performed by heating in an inert gas atmosphere.
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