JPS594176B2 - カンシキダツシヨウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス中の窒素酸化物を無害な窒素に分解する
方法に関するものである。

近年、産業の急速な発展に伴い、大気汚染問題が大きく
クローズアップされ、処理技術の開発が強く望まれてい
る。

本発明は大気汚染のうち特に窒素酸化物を無害なガスに
変えるための新規な触媒を用いた排ガスの浄化方法であ
る。

従来、窒素酸化物の処理法としては主として湿式法が採
用されている。

この一般的な方法は簡単に述べると、まず窒素酸化物を
過酸塩素（ＣＩＱ２）等の酸化性物質で酸化しＮＯ２に
変えた後、苛性ソーダに吸収させてＮａＮＯｓとし、さ
らに亜硫酸ソーダを加え反応させ、最終的に窒素ガスと
するものである。

この方法は薬品類の使用量が大きく、ランニングコスト
が高いという欠点を持っている。

この欠点を除くべく乾式法による処理もい（つか開発さ
れている。

これは排出される窒素酸化物にアンモニア等の還元性ガ
スを加え、加熱した触媒層を通過させ、この間に窒素ガ
スと水などの無害物とに分解するものである。

しかしながら、従来の乾式法は、触媒が排ガス中のダス
トによって不活性化されるという欠点を持っており、こ
のためいったん排ガスを冷却してダストを除いた後、再
び排ガスを加熱し、アンモニアを加え、触媒層に送り込
むという方法を取っており、熱的損失が大きい。

従って、ダストによって不活性化されない触媒が、低価
格で合成されれば、極めて経済的に脱硝を行なうことが
できる。

本発明は、このような要求を満たす、鉄酸化物を主成分
とする触媒を用いた脱硝法に関するものである。

すなわち、ダストによって不活性化されない低価格でか
つ高性能の触媒を用いた乾式脱硝法に関するものである
。

本発明はさらに詳しく述べれば、鉄およびその他の重金
属を含有したスピネル型フェライトを触媒として用い、
これを３００〜６００℃の温度に加熱し、この触媒層内
を、窒素酸化物とこれにほぼ当量のアンモニア等の還元
性ガスを加えた混合ガスを通過させ、通過する間に、該
窒素酸化物を窒素と水に分解する脱硝法である。

すでに述べたように、本発明に用いる触媒はダストによ
って不活性化されないので、排ガスを冷却して、ダスト
を除くという工程は不要である。

したがって、炉等から排出されるガスは、約３００℃で
あるから、そのまま触媒層へ送り込むことができ、熱的
損失が極めて少ない。

本発明に用いる触媒は、鉄を主成分とするスピネル型フ
ェライトであり、鉄以外の重金属、例えばマンガン、ク
ロム、コバルト、ニッケル、亜鉛銅等を含有している。

本触媒と類似したものとしてスピネル型酸化鉄（γ−Ｆ
ｅ２Ｏ３）が知られているが、本触媒の効率は、これを
上まわる。

スピネル型酸化鉄（γ−Ｆｅ２Ｏ３）はマグネタイト（
Ｆｅ３０４）から生成されるものであるが、反応温度を
４００℃まで上げると、スピネル型酸化鉄（γ−Ｆｅ２
Ｏ３）から、さらに変態してヘマタイト（α−Ｆｅ２０
３）になると同時に急激な粒子成長が起こり粒子の比表
面積が著るしく小さくなり、触媒能が著るしく低下する
。

一方、鉄以外の重金属を含有させると、高温雰囲気下で
もスピネル型フェライトとして安定に存在し、前記変如
境象が起こらず、急激な粒子成長も起こらないため粒子
の比表面積が大きく、触媒能が低下しない。

しかし粒子成長面から考えると、触媒能の雰囲気温度は
６００℃以下が好ましい。

含有させる金属としては遷移金属、特にマンガン、クロ
ム、コバルト。

ニッケル、亜鉛、銅等が望ましい。

排ガスに加えるアンモニア−酸化炭素ガス等の還元性ガ
ス量は含まれる窒素酸化物に対して当量付近が最も好ま
しい。

アンモニアおよび一酸化炭素ガスが多すぎると二次公害
を発生する危険がある。

またアンモニアおよび一酸化炭素ガスが少ないと未分解
窒素酸化物が排出される。

触媒の温度は、スピネル型フェライトとして長時間安定
することと、窒素酸化物が充分分解されることのかね合
いから決まり３００〜６００℃でよいが特に４００℃付
近が最も好ましい。

さらに、ここで用いるスピネル型フェライトは、水溶液
中での鉄水酸化物の酸化反応を利用した廃水処理法の副
産物として得られるものであり、この副産物の有効利用
をはかることも本発明の目的の一つである。

この方法は特開昭４９−８３２５７号公報に詳細に説明
されているものである。

この廃水処理法を簡単に述べれば、まず種々の有害重金
属イオンを含む工業廃水に、硫酸第一鉄等の第一鉄塩を
加え、さらにアルカリで中和した後、この液をフェライ
ト生成反応温度に必要とあれば加熱しく２０℃以上）、
空気等の酸化性のガスを吹き込みながら酸化させ、フェ
ライトを生成させ、該重金属イオンを結晶格子中に組み
込むか、または表面に吸着させ、系外に除くものである
。

系外への除去には、フェライトのフェリ磁性を利用して
、磁気的な手段を用屋ることができる。

ここで生成したフェライトは殆んど大部分がスピネル型
フェライトであり、本発明のための触媒として用いるこ
とができる。

生成したフェライトは粒径１８０〜１０００λの微粒子
で、比表面積（１２〜６０ｍ”／Ｐ）が非常に太き（、
著るしい触媒能を有している。

これらの微粒子粉末を脱硝装置内に詰める場合には顆粒
状、ペレット状、円筒状などに加工する必要がある。

以下、実施例により、本発明を説明する。

実施例 １ 窒素酸化物を３００ｐｐｍを含む、３００℃の排ガスの
処理を行なった。

排ガス中には、シリコン、カルシウムの酸化物を主成分
とするダストが約５ ？ ／Ｎｍ’含まれているが、こ
れをそのままガスに１６０ ｐｐｍのアンモニアを加え
、４００℃に加熱し円筒状に成型した触媒層を空間速度
５０００ （Ｖ／Ｖ） ｈｒで通過させた。

用いた触媒はマンガンを１０ｗｔ％含むスピネル型フェ
ライトである。

処理後のガス中の窒素酸化物は５ｐｐｍ以下であった。

排ガス中には硫黄酸化物が約１１０００ｐｐ含まれてい
るが、これによって触媒が失活することはない。

実施例 ２〜６ 実施例１と同じ条件で、触媒だけを変えて実験した結果
を次表に示す。

実施例 ７〜１０ 重金属含有排水を鉄水酸化物の酸化反応を利用して、含
有重金属を除去する処理から生じたフェライトを触媒と
して用いた場合の結果を下表に示す。

触媒以外の条件は全て実施例１と同じである。実施例７
は銅のエツチング液、実施例８はＮｉを含む廃液、実施
例９はアルミのエツチング液、実施例１０はチタン製造
工程で生ずる廃液を処理してできたフェライトを触媒と
して用いた。

実施例 １１ 実施例１と同じ排ガスに対し、還元性ガスとして一酸化
炭素を用いた。

一酸化炭素の添加量は３００ｐｐｍ、触媒としては、ク
ロムを１ｗｔ％含むフェライトを円筒状に成結したもの
を用い、温度、空間速度は実施例１と同じである。

処理後のガス中の窒素酸化物は５ｐｐｍ以下であった。

以上の実施例にも示されるように、本発明による脱硝法
はダストに強く、かつ熱的な損失が少く、経済的に窒素
酸化物を窒素ガス等の無害のガスに分解することができ
る。

本発明による廃水処理からの副生物として温式法によっ
て生成されたフェライトを用いて生成された触媒とフェ
ライト粉末を焼成して生成される乾式法によるフェライ
トを用いて生成された触媒との効果の差異について第１
図を参照して説明する。

第１図において、曲線Ａは本発明によって得られる平均
粒径が３００人のフェライトを用いた触媒を用いて３０
０ ｐｐｍの濃度のＮＯｘを分解した時の温度対分解率
を示し、曲線Ｂは焼成によって得られた平均粒径が２μ
のフェライトを用いた比較例として触媒を用いて３００
ｐｐｍの濃度のＮＯｘを空間速度５０００ （Ｖ／ｖ
） ｈｒ で分解した時の分解率を示すものである。

第１図から明らかなように３００℃附近からＮＯｘの分
解が始まり４００℃以上でほぼ一定となり、７００℃以
上ではやや下がり気味であるが、本発明による触媒では
立上り特性が優れ、すなわち３００〜５００℃の分解率
が比較例のものと比して顕著に優れていることが明らか
である。

このように本願発明は単に副生フェライトを用いたとい
う経済性のみならず、その分解効率においても優れたも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フェライトをペレット状、円筒状あるいは顆粒状に
   成形したものを触媒として用い、３００〜６００℃に加
   熱した該触媒層内を、窒素酸化物および当量付近のアン
   モニア等の還元性ガスとの混合ガスを通過させ、最終的
   に窒素酸化物を窒素に分解する脱硝法において、上述フ
   ェライトはマンガン、クロム、コバルト、ニッケル、亜
   鉛、銅等の有害重金属イオンを含む廃水に硫酸第１鉄等
   の第１鉄塩を加え、さらにアルカリで中和した後、空気
   等の酸化性ガスを吹き込みながら酸化し、水中でスピネ
   ル型フェライトを生成させ、該重金属イオンを結晶格子
   中に組み込むか、または表面に吸着させ、系外に除くと
   いう廃水処理から副生ずるところの粒径が１８０〜１０
   ００人のスピネル型フェライトを含有したフェライトで
   あることを特徴とする乾式脱硝法。