JPH0760068A - 排ガス浄化方法 - Google Patents

排ガス浄化方法

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JPH0760068A
JPH0760068A JP5214016A JP21401693A JPH0760068A JP H0760068 A JPH0760068 A JP H0760068A JP 5214016 A JP5214016 A JP 5214016A JP 21401693 A JP21401693 A JP 21401693A JP H0760068 A JPH0760068 A JP H0760068A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
zeolite
magnesium sulfate
comparative
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JP5214016A
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English (en)
Inventor
Soichiro Samejima
宗一郎 鮫島
Yukio Ito
雪夫 伊藤
Katsumi Kamiyama
克巳 上山
Masao Nakano
雅雄 中野
Kazuhiko Sekizawa
和彦 関沢
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的はアンモニア等の還元剤を使用す
ることなく、自動車等の内燃機関から排出される、特に
酸素過剰の排ガスを効率良く浄化し、且つ、水蒸気の存
在する高温下での耐久性に優れる排ガス浄化用触媒を用
いて排ガスを浄化する方法を提供する。 【構成】窒素酸化物、炭化水素を含む酸素過剰の排気ガ
スから窒素酸化物を除去する方法において、銅及び硫酸
マグネシウムを含有したゼオライトを触媒として用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラー、自動車エン
ジンから排出される窒素酸化物を含有する酸素過剰の排
ガスを触媒を用いて処理する方法に関し、更に詳細に
は、活性及び耐久性の非常に優れた触媒を用いて窒素酸
化物を除去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ボイラー、自動車エンジン等から排出さ
れる排ガス中の窒素酸化物を除去する方法として、触媒
存在下でアンモニアを用いる選択的接触還元法、また、
排ガスを触媒に通し、未燃焼の一酸化炭素及び炭化水素
により還元する非選択的接触還元法が実用化されてい
る。
【0003】特開昭60−125250号公報には、還
元剤非存在下で窒素酸化物を直接接触分解できる触媒と
して銅イオン交換したゼオライトが提案されている。
【0004】また、ディーゼルエンジン、低燃費化を目
的とした希薄燃焼式エンジンの排ガス浄化用に酸素過剰
下でも、未燃焼の一酸化炭素、炭化水素等の還元成分に
より窒素酸化物を選択的に還元できる触媒として、卑金
属をゼオライト等に含有させた触媒が提案されている
(特開昭63−100919号公報)。
【0005】さらに、特開平4−371216号公報で
はゼオライトに第Ib族及び第VIII族から選ばれた
一種以上の活性金属および硫酸根を含有させた触媒を用
いた除去法が提案されている。
【0006】しかしながら、これらの提案されている卑
金属をゼオライトに担持した触媒は、特に高温での耐久
性に問題があり、多くの対策が試みられている。
【0007】たとえば、特開平3−131345号公報
では銅ゼオライトにアルカリ土類金属をイオン交換ある
いは含浸法で担持した触媒が提案されている。
【0008】しかしながら、上記に提案された触媒にお
いても耐久性、耐熱性は不十分で実用化されるに至って
いない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はアンモ
ニア等の還元剤を使用することなく、自動車等の内燃機
関から排出される、特に酸素過剰の排ガスを効率良く浄
化し、且つ、水蒸気の存在する高温下での耐久性に優れ
る排ガス浄化用触媒を用いて排ガスを浄化する方法を提
供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
について鋭意検討した結果、銅及び硫酸マグネシウムを
含有したゼオライトを触媒として用いることにより、高
温で使用された後も効率良く排ガス浄化ができることを
見いだし、本発明を完成するに至った。
【0011】すなわち本発明は、窒素酸化物、炭化水素
を含む酸素過剰の排気ガスから窒素酸化物を除去する方
法において、銅及び硫酸マグネシウムを含有したゼオラ
イトを触媒として用いることを特徴とする排気ガス浄化
方法を提供するものである。
【0012】以下、本発明をより詳細に説明する。
【0013】ゼオライトは数多くの天然および合成ゼオ
ライトが知られているが、本発明に用いられる原料ゼオ
ライトのSiO2/Al23モル比は、15以上である
ことが望ましい。また、SiO2/Al23モル比はそ
の上限が限定されるものではない。SiO2/Al23
モル比が15未満であると、十分な耐久性が得られな
い。また、ゼオライトの種類は特に限定されないが、例
えば、モルデナイト、フェリエライト、ZSM−5、Z
SM−8、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−2
0、ZSM−35等のゼオライトが使用できるが、その
中でもZSM−5が好適に用いられる。またこれらのゼ
オライトの製造方法は限定されるものではない。またゼ
オライトY、ゼオライトL等のゼオライトを脱アルミニ
ウムしたものであっても良い。
【0014】原料ゼオライトは、合成品あるいはそのか
焼品等が用いられるが、原料ゼオライト中のNa等のイ
オンをアンモニウム塩あるいは鉱酸等で処理し、H型あ
るいはアンモニウム型として用いることもできる。更に
は、K、Cs、Ba等でイオン交換して用いることもで
きる。
【0015】ゼオライトへの銅の含有方法は特に限定さ
れず、含浸担持法、蒸発乾固法、イオン交換法等の手法
を用いることができるがイオン交換法が好ましい。
【0016】イオン交換は、原料ゼオライトを銅の塩を
含む水溶液中に混合し、攪拌、洗浄して行われる。
【0017】銅の塩としては、塩化物、硝酸塩、硫酸
塩、酢酸塩等の塩を挙げることができ、銅のアンミン錯
塩等も好適に用い得る。
【0018】イオン交換の際の銅の添加量、濃度、交換
温度,時間等は特に限定されない。銅の添加量は、原料
ゼオライト中のAlに対し、0.5〜20倍当量であれ
ば良い。また、イオン交換のスラリ−濃度は、通常行わ
れる5〜50%であれば良い。イオン交換温度、時間
は、室温〜100℃の温度、数分〜数十時間であれば良
い。さらに、必要に応じて、イオン交換操作を繰り返し
行うこともできる。
【0019】銅の含有量は特に限定されないが、ゼオラ
イト中のアルミナに対する比、すなわち、CuO/Al
23モル比で表して、0.2〜2.5が好ましく、0.
5〜2.0がさらに好ましい。
【0020】硫酸マグネシウムは無水和物、一、六、
七、十二の各安定な水和物等が知られているが、特に限
定されるものではない。
【0021】硫酸マグネシウムの添加法は特には限定さ
れず、粉体または溶液で添加混合して良い。粉体の場
合、ゼオライトに硫酸マグネシウムを添加し、乳鉢等で
物理的に混合すれば良い。また、溶液として添加する場
合はゼオライトに所定量の硫酸マグネシウムを含む水溶
液を吸収させればよい。
【0022】硫酸マグネシウムの含有量は十分な耐熱性
を得るため、ゼオライト中のアルミナに対する比、すな
わちMgSO4/Al23モル比は1.0〜6.0が良
いが、好ましくは3.0〜5.0である。
【0023】銅、あるいは銅及び硫酸マグネシウムを含
有したゼオライトの焼成を行い、銅及び硫酸マグネシウ
ムを安定化することができる。焼成温度は100〜90
0℃が好ましく、300〜800℃がさらに好ましい。
焼成雰囲気は特に限定されないが、空気、水蒸気、真空
等の雰囲気が挙げられる。
【0024】以上の様にして、本発明で用いられる排ガ
ス浄化触媒を調製することができる。
【0025】本発明で用いられる排ガス浄化用触媒は、
粘土鉱物等のバインダーと混合し成形して使用すること
もできる。ゼオライトを成形する際に用いられるバイン
ダーとしては、カオリン、アタパルガイト、モンモリロ
ナイト、ベントナイト、アロフェン、セピオライト等の
粘土鉱物やシリカ、チタニア、ジルコニア等の無機酸化
物を使用することができる。あるいは、バインダーを用
いずに成形体を直接合成したバインダレスゼオライト成
形体であっても良い。また、コージェライト製あるいは
金属製のハニカム状基材に本発明で用いられる排ガス浄
化用触媒をウォッシュコートして用いることもできる。
この様にして調製された排ガス浄化触媒は、窒素酸化物
及び炭化水素を含む酸素過剰の排ガスと接触させ、窒素
酸化物除去を行う。
【0026】本発明で用いられる排ガスは、窒素酸化物
及び炭化水素を含み酸素過剰であることが必須である
が、一酸化炭素、水素、アンモニア等が含まれている場
合にも有効である。酸素過剰の排ガスとは、排ガス中に
含まれる一酸化炭素、炭化水素、水素を完全に酸化する
のに必要な酸素量よりも過剰な酸素が含まれていること
を示す。例えば、自動車等の内燃機関から排出される排
ガスの場合には、空燃比が大きい状態(リーン領域)で
ある。
【0027】窒素酸化物を除去する際の空間速度、温度
等は特に限定されないが、空間速度100〜50000
0hr-1、温度200〜800℃であることが好まし
い。
【0028】
【実施例】以下、実施例において本発明をさらに詳細に
説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。
【0029】実施例1<触媒1の調製> 撹拌状態にある実容積2リットルのオーバーフロータイ
プの反応槽に、珪酸ソーダ水溶液(SiO2;250g
/リットル、Na2O;82g/リットル、Al23
2.8g/リットル)と、硫酸アルミニウム水溶液(A
23;8.8g/リットル、H2SO4;370g/リ
ットル)とをそれぞれ3リットル/hr、1リットル/
hrの速度で連続的に供給した。反応温度は30〜32
℃、排出されるスラリーのpHは6.7〜7.0であっ
た。排出スラリーを固液分離し充分洗浄した後、Na2
O;0.75wt%、Al23;0.77wt%、Si
2;36.1wt%、H2O;62.5wt%の粒状無
定形アルミノ珪酸塩均一化合物を得た。該均一化合物2
860gと3.2wt%のNaOH水溶液6150gと
をオートクレーブに仕込み、160℃で72時間撹拌下
で結晶化した。生成物を固液分離、水洗、乾燥してNa
型ZSM−5を得た。化学分析の結果、その組成は無水
ベースにおける酸化物のモル比で表して次の組成を有し
ていた。
【0030】1.03Na2O・Al23・41SiO2 これを塩化アンモニウム水溶液中でイオン交換して調製
したアンモニウム型ZSM−5を調製した。このゼオラ
イト10gを0.07mol/リットル酢酸銅水溶液1
00mlに添加し、アンモニア水によりpH=10.5
に調整し、室温で20時間攪拌した後、洗浄し、銅イオ
ン交換操作を行った。この操作を2回繰返した後、乾燥
して銅含有ゼオライトを得た。化学分析の結果、その組
成は無水ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の
組成を有していた。
【0031】1.10CuO・Al23・41SiO2 このゼオライト中に含まれるアルミナの4.0倍の硫酸
マグネシウムモル数になるように市販の硫酸マグネシウ
ム七水和物を加え、乳鉢中で混合して触媒1を得た。こ
の触媒を化学分析により調べた結果、無水ベースにおけ
る酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0032】4.0MgO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 実施例2<触媒2の調製> 実施例1において硫酸マグネシウムを飽和水溶液で銅含
有ゼオライトへ添加し乾燥した以外は実施例1と同様に
して触媒2を得た。この触媒を化学分析により調べた結
果、無水ベースにおける酸化物モル比で次の組成を有し
ていた。
【0033】4.0MgO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO 実施例3<触媒3の調製> 実施例1において硫酸マグネシウムの添加量をゼオライ
ト中に含まれるアルミナの2.0倍モルにして調製した
以外は実施例1と同様にして触媒3を得た。この触媒を
化学分析により調べた結果、無水ベースにおける酸化物
モル比で次の組成を有していた。
【0034】2.0MgO・2.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 実施例4<触媒4の調製> 実施例1において硫酸マグネシウムの添加量をゼオライ
ト中に含まれるアルミナの6.0倍モルにして調製した
以外は実施例1と同様にして触媒4を得た。この触媒を
化学分析により調べた結果、無水ベースにおける酸化物
モル比で次の組成を有していた。
【0035】6.0MgO・6.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 実施例5<触媒活性評価試験> 触媒1〜4を各々プレス成形後、粉砕して12〜20メ
ッシュに整粒した。整粒した各触媒2ccを常圧固定床
流通反応管に充填し、リーンバーンエンジン排ガスを模
擬したガス(表1)を空間速度120,000/hrで
流しながら800℃で5時間耐久処理した。その後、5
50℃で30分の前処理を行った後、各温度での定常浄
化活性を測定した。定常浄化活性は各温度で1時間保持
した後の転化率とした。得られた結果を表2に示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】比較例1<比較触媒1の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムを添加しなかった
以外は同様の方法で比較触媒1を得た。この触媒を化学
分析により調べた結果、無水ベースにおける酸化物モル
比で次の組成を有していた。
【0039】1.10CuO・Al23・41SiO2 比較例2<比較触媒2の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに塩化マ
グネシウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒2を得
た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベース
における酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0040】4.0MgO・8.0Cl・1.10Cu
O・Al23・41SiO2 比較例3<比較触媒3の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに硝酸マ
グネシウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒3を得
た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベース
における酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0041】4.0MgO・8.0NO3・1.10C
uO・Al23・41SiO2 比較例4<比較触媒4の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに酢酸マ
グネシウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒4を得
た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベース
における酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0042】4.0MgO・1.10CuO・Al23
・41SiO2 比較例5<比較触媒5の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに硫酸カ
ルシウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒5を得
た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベース
における酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0043】4.0CaO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 比較例6<比較触媒6の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに硫酸ス
トロンチウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒6を
得た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベー
スにおける酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0044】4.0SrO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 比較例7<比較触媒7の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに硫酸バ
リウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒7を得た。
この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベースにお
ける酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0045】4.0BaO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 比較例8<比較触媒8の調製> 実施例1において、硫酸マグネシウムの代わりに酸化マ
グネシウムを用いた以外は同様の方法で比較触媒8を得
た。この触媒を化学分析により調べた結果、無水ベース
における酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0046】4.0MgO・1.10CuO・Al23
・41SiO2 比較例9<比較触媒9の調製> 実施例2において、硫酸マグネシウム水溶液の代わりに
硫酸を用いた以外は同様の方法で比較触媒9を得た。こ
の触媒を化学分析により調べた結果、無水ベースにおけ
る酸化物モル比で次の組成を有していた。
【0047】4.0SO2・1.10CuO・Al23
・41SiO2 比較例10<触媒活性評価試験> 比較例1〜9で得られた比較触媒1〜9を用いて、実施
例5と同様にして触媒耐久評価試験を行った。得られた
結果を表3に示す。
【0048】
【表3】
【0049】実施例6<モノリス触媒の調製> 実施例1で得られた銅含有ゼオライトを湿式粉砕機を用
いて平均粒子径3〜5μになるように粉砕した。この粉
砕した銅含有ゼオライト90重量部、シリカゾル(日産
化学製、SiO2:20wt%)35重量部、水69重
量部を混合、撹拌し、スラリーを調製した。このスラリ
ーを予め吸水処理したコージェライト製ハニカム担体
(日本ガイシ製、30mmφ×50mm)にウォッシュ
コートし、60℃の温風で乾燥後、550℃で5時間焼
成し、コート量256g/リットルのモノリス触媒を得
た。
【0050】コートしたゼオライト中に含まれるアルミ
ナの4.0倍の硫酸マグネシウムモル数になるように、
市販の硫酸マグネシウム七水和物の水溶液をモノリス触
媒に吸収させ、60℃の温風で乾燥後、550℃で5時
間焼成し、触媒6を得た。
【0051】コート層を化学分析により調べた結果、無
水ベースにおける酸化物モル比で次の組成を有してい
た。
【0052】4.0MgO・4.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO2 実施例7<触媒活性評価試験> 触媒6を常圧固定床流通反応管に充填し、リーンバーン
エンジンの排ガスを模擬したガス(表1)をコートした
ゼオライトの体積に対して空間速度120,000/h
rで流しながら800℃で5時間耐久処理した。その
後、550℃で30分の前処理を行った後、各温度での
定常浄化活性を測定した。定常浄化活性は各温度で1時
間保持した後の転化率とした。得られた結果を表4に示
す。
【0053】
【表4】
【0054】比較例11<モノリス触媒の調製> 実施例6において硫酸マグネシウム水溶液をモノリス触
媒に吸収させなかった以外は実施例6と同様にして比較
触媒10を得た。コート層を化学分析により調べた結
果、無水ベースにおける酸化物モル比で次の組成を有し
ていた。
【0055】6.0MgO・6.0SO2・1.10C
uO・Al23・41SiO 比較例12<触媒活性評価> 比較例11で得られた比較触媒11を用いて、実施例7
と同様にして触媒耐久評価試験を行った。得られた結果
を表5に示す。
【0056】
【表5】
【0057】
【発明の効果】表2、表3、表4及び表5より明らかな
ように本発明の方法によれば、触媒が高温で使用された
後でも効率よく窒素酸化物を除去することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0055
【補正方法】変更
【補正内容】
【0055】1.10CuO・Al23・41SiO2 比較例12<触媒活性評価> 比較例11で得られた比較触媒10を用いて、実施例7
と同様にして触媒耐久評価試験を行った。得られた結果
を表5に示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】
【表5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/36 102 H 104 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素酸化物、炭化水素を含む酸素過剰の排
    気ガスから窒素酸化物を除去する方法において、銅及び
    硫酸マグネシウムを含有したゼオライトを触媒として用
    いることを特徴とする排気ガス浄化方法。
JP5214016A 1993-08-30 1993-08-30 排ガス浄化方法 Pending JPH0760068A (ja)

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JP5214016A JPH0760068A (ja) 1993-08-30 1993-08-30 排ガス浄化方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023049914A (ja) * 2021-09-29 2023-04-10 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023049914A (ja) * 2021-09-29 2023-04-10 株式会社キャタラー 排ガス浄化触媒装置

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