JPH0829318B2 - 水に溶解している物質の水素還元反応方法 - Google Patents

水に溶解している物質の水素還元反応方法

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JPH0829318B2
JPH0829318B2 JP1403789A JP1403789A JPH0829318B2 JP H0829318 B2 JPH0829318 B2 JP H0829318B2 JP 1403789 A JP1403789 A JP 1403789A JP 1403789 A JP1403789 A JP 1403789A JP H0829318 B2 JPH0829318 B2 JP H0829318B2
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昭男 古田
正年 山田
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、水に溶解している物質、たとえばメッキ廃
液中の第2鉄イオンFe3+の還元、溶存酸素の還元除去等
に適した、水に溶解している物質の水素還元反応方法に
関するものである。
[従来の技術] 水溶液中の無機イオンや溶存酸素を水素で還元する際
には、PdやPtを活性炭、アルミナ、シリカなど、或はイ
オン交換樹脂に担持させた触媒が用いられている。
これらの担体は親水性であるため、水中で使用すると
活性点が水で覆われ、水素ガスが活性点に到達しにくい
ために活性が不十分で、反応に長時間を要するなどの欠
点があった。
この点を改良するために、表面を疎水性にした担体、
あるいは疎水性の高分子を担体とした触媒が提案されて
いる。
例えば、担体として弗素樹脂を用いた例[松田ら:
「触媒」vol.23,No.4,p293(1981)]がありCu2+やNo3 -
の還元に有効なことが示されているが、弗素樹脂が高価
なこと及び疎水性の担体にPdやPtなどの触媒活性成分を
担持させるにはエタノールやアセトンなどの有機溶媒を
用いる必要があるなどの点で問題がある。
シリカを疎水性シラン化剤で改質したのち活性金属を
担持させる方法も提案されているが、この場合も触媒活
性成分を担持させるにはエタノールやアセトンなどの有
機溶媒を用いる必要があるので、触媒製造の際に用材回
収工程を必要とするため触媒コストが増加し好ましくな
い。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、触媒活性成分を水溶液として担持させるこ
とができるので製造が容易で、しかも使用時には疎水性
となるので水中でも優れた活性を示すパラジウム担持触
媒を使用して、水に溶解している物質を水素還元する反
応方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に関わる水に溶解している物質の水素還元反応
方法は、アミノ基を有するシラン化合物で処理したシリ
カにパラジウム塩の水溶液を含浸・乾燥させた後300〜5
50℃で気相還元したパラジウム触媒の存在下で水素と接
触させることを特徴とする。
担体として使用するシリカは細孔径が大きいほど活性
が高いので好ましく、特に平均細孔径が400Å以上のシ
リカを使用することが望ましい。
アミノ基を有するシラン化合物としては、3−アミノ
プロピルトリアルコキシシラン、N−(2−アミノエチ
ル)−3−アミノプロピルトリアルコキシシランなどが
挙げられる。
シリカ担体とこれらのアミノ基を有するシラン化合物
を水その他の任意の溶媒中で接触させるか、又はシリカ
担体にアミノ基を有するシラン化合物を含浸すると、シ
リカのシラノール基とアミノ基を有するシラン化合物は
反応してシリカ担体は改質される。
この改質シリカにおける有機アミノ基量は、アミノ基
を有するシラン化合物の仕込量によりコントロールす
る。
改質シリカの有機アミノ基量は、目標とするパラジウ
ムの担持量に応じて定めればよいが、0.1〜10重量%の
パラジウムを担持するのに必要な改質シリカ1gあたりの
アミノ基量は0.1〜2.0ミリモル程度である。
ついでパラジウム塩の水溶液と上記改質シリカを接触
させると、パラジウムイオンがイオン交換され有機アミ
ノ基との間で錯体を形成しシリカ担体上に固定される。
このためパラジウムの分散性は良く、また溶液中の大部
分のパラジウムイオンが固定化されるためパラジウムの
ロスを低減できる。
この時点でのパラジウム担持シリカは親水性である
が、これを乾燥させた後300〜550℃で気相還元するとア
ミノ基が分解しシリカは疎水性となる。
気相還元はH2、COなどの気流中で行う通常の方法で行
うことができる。但し300℃〜550℃の温度範囲で行うこ
とが必要で、300℃未満の温度では十分な還元が行われ
ない。また550℃を越える温度ではパラジウムの分散が
著しく悪くなる。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
[実施例1] 平均細孔径40,000Åの担体用シリカ(触媒化成工業
(株)製)200gを、有機アミノ基量が0.3ミリモル/gシ
リカとなる量の3−アミノプロピルトリエトキシシラン
を純水に溶解したものに加えて室温で4時間攪拌してシ
ラン化した。ついで濾過水洗し、110℃で5時間乾燥し
てシラン改質シリカを得た。
このシラン改質シリカ50gに対してパラジウム含有量
が0.5重量%になる量の塩化パラジウム水溶液を加え塩
化パラジウムと有機アミノ基との錯体をシリカ担体上に
形成させ、溶液を濾過したのち110℃で乾燥した。これ
を400℃、500℃又は550℃で水素気流中で気相還元して
水素還元反応用触媒を得た。
200mlのフラスコFe3+濃度4.5g/の硫酸第2鉄水溶液
70mlを入れ、100メッシュ以下に粉砕した上記触媒をPd
として3.5mg分加えて、水素初期圧力900Torr、温度25±
1℃で反応させ、触媒の初期活性を求めた結果を第1図
に○印で示す。第1図において横軸は触媒の還元温度
(℃)、縦軸は触媒の初期活性[(H2mol/g−Pd・min)
×102]を表わす。
[実施例2] 平均細孔径400Åの担体用シリカ(富士デビソン
(株)製:商品名CARIACT)200gを、有機アミノ基量が
0.3ミリモル/gシリカとなる量の3−アミノプロピルト
リエトキシシランを純水に溶解したものに加えて室温で
4時間攪拌してシラン化した。ついで濾過水洗し、110
℃で5時間乾燥してシラン改質シリカを得た。
このシラン改質シリカ50gに対してパラジウム含有量
が0.5重量%になる量の塩化パラジウム水溶液を加え塩
化パラジウムと有機アミノ基との錯体をシリカ担体上に
形成させ、溶液を濾過したのち110℃で乾燥した。これ
を300℃、400℃、500℃又は550℃で水素気流中で気相還
元して水素還元反応用触媒を得た。
200mlのフラスコにFe3+濃度4.5g/の硫酸第2鉄水溶
液70mlを入れ、100メッシュ以下に粉砕した上記触媒をP
dとして3.5mg分加えて、水素初期圧力900Torr、温度25
±1℃で反応させ、触媒の初期活性を求めた結果を第1
図に△印で示す。
[比較例1] 実施例2で使用した平均細孔径400Åの担体用シリカ
にパラジウム含有量が0.5重量%になる量の塩化パラジ
ウム水溶液を含浸担持させ、110℃で乾燥したのち300
℃、400℃又は500℃で水素気流中で気相還元して水素還
元反応用触媒を得た。
200mlのフラスコにFe3+濃度4.5g/の硫酸第2鉄水溶
液70mlを入れ、100メッシュ以下に粉砕した上記触媒をP
dとして3.5mg分加えて、水素初期圧力900Torr、温度25
±1℃で反応させ、触媒の初期活性を求めた結果を第1
図に◇印で示す。
第1図に示されるように、アミノ基を有するシラン化
合物で改質したシリカに担持させたパラジウム触媒を使
用した実施例1及び実施例2の場合は、改質処理をして
いないシリカに担持させたパラジウム触媒を使用した比
較例1の場合に比べて高い初期活性が得られることがわ
かる。
また実施例の触媒自体の還元処理温度は300〜550℃、
特に400〜500℃の範囲が好ましいことがわかる。これに
対し比較例1の触媒では触媒自体の還元処理温度が400
度以上になると初期活性の低下傾向を示している。
[実施例3及び比較例2,3] 200mlのフラスコにFe3+濃度4.5g/の硫酸第2鉄水溶
液70mlを入れ、400℃で還元処理し100メッシュ以下に
粉砕した、実施例2で使用したものと同じ触媒をPdとし
て3.5mg分加えたもの、400℃で還元処理し100メッシ
ュ以下に粉砕した、比較例1で使用したものと同じ触媒
をPdとして3.5mg分加えたもの及び活性炭(二村化学
(株)製)にパラジウム含有量が0.5重量%になる量の
塩化パラジウム水溶液を含浸担持させ、110℃で乾燥し
たのち400℃で水素気流中で気相還元して100メッシュ以
下に粉砕した触媒をPdとして3.5mg分加えたもののそれ
ぞれについて、水素初期圧力900Torr、温度25±1℃で
反応させ、10分後、20分後、30分後及び40分後の水素消
費量(積算値:mモル)を測定した結果を第1表に示す。
実施例の場合は水素消費量が急速に増加して飽和値に
達すること、すなわち反応が急速であることがわかる。
[実施例4] 平均細孔径の異なるシリカを用いて、実施例1記載の
方法で調製し400℃で還元処理した触媒を使用して、実
施例1記載の方法で水溶液中のFe3+還元を行った時の水
素消費量(積算値:mモル)を測定した結果を第2表に示
す。
第2表より担体シリカの細孔径が大きいほど活性が高
く、平均細孔径が400Å以上のシリカを担体として使用
したパラジウム触媒を使用することが好ましいことがわ
かる。
[実施例5及び比較例4,5] 32〜48メッシュに整粒した以外は実施例3で使用し
たものと同じ触媒0.5g、32〜48メッシュに整粒した以
外は比較例2で使用したものと同じ触媒0.5g、及び32
〜48メッシュに整粒した以外は比較例3で使用したもの
と同じ触媒0.5gをそれぞれ内径5mmのガラス管に充填
し、これに室温で溶存酸素5ppmを含むpH7.2の純水をSV
=120h-で、5ml/分の大過剰の水素と共に流し、出口液
の溶存酸素濃度を測定して活性を比較した。
反応開始後数分で出口濃度は安定したので、10分後の
測定値を第3表に示した。
実施例の場合は出口酸素濃度が最も低いことが示され
ている。
[実施例6及び比較例6,7] 200mlのフラスコに濃度0.1モル/の硫酸第2銅水溶
液50mlを入れ、実施例3で使用したものと同じ触媒を
Pdとして2.5mg分加えたもの、比較例2で使用したも
のと同じ触媒をPdとして2.5mg分加えたもの、及び比
較例3で使用したものと同じ触媒をPdとして2.5mg分加
えたもののそれぞれについて、水素初期圧力900Torr、
温度25±1℃で反応させ、10分後、20分後、30分後及び
40分後の水素消費量(積算値:mモル)を測定した結果を
第4表に示す。
実施例の場合は水素消費量が急速に増加して飽和値に
達すること、すなわち反応が急速であることがわかる。
[発明の効果] 水に溶解している物質を効率よく還元することができ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図はシリカ担体の処理条件及び還元温度の異なる触
媒を用いてFe3+イオンの水素還元を行った時の初期活性
を示す図で、○印は実施例1の場合、△印は実施例2の
場合、◇印は比較例1の場合を示し、横軸は触媒の還元
温度(℃)、縦軸は触媒の初期活性[(H2mol/g−Pd・m
in)×102]を表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アミノ基を有するシラン化合物で処理した
    シリカにパラジウム塩の水溶液を含浸・乾燥させた後30
    0〜550℃で気相還元したパラジウム触媒の存在下で水素
    と接触させることを特徴とする水に溶解している物質の
    水素還元反応方法。
JP1403789A 1989-01-25 1989-01-25 水に溶解している物質の水素還元反応方法 Expired - Lifetime JPH0829318B2 (ja)

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