JPH1085587A - NOx吸着剤 - Google Patents

NOx吸着剤

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JPH1085587A
JPH1085587A JP8243469A JP24346996A JPH1085587A JP H1085587 A JPH1085587 A JP H1085587A JP 8243469 A JP8243469 A JP 8243469A JP 24346996 A JP24346996 A JP 24346996A JP H1085587 A JPH1085587 A JP H1085587A
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友紀 西良
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正義 市来
Susumu Hizuya
進 日数谷
Kazuhiro Kondo
一博 近藤
Atsushi Fukuju
厚 福寿
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ルテニウム担持量当たりのNOx吸着能の初期
値を引き上げると同時に、吸着・脱着の繰り返し使用の
おける性能低下を防止する提供する。 【解決手段】 本発明による第1のNOx吸着剤は、酸
化チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンから
なる担体に、ルテニウムとセリウムを担持してなるNO
x吸着剤において、該担体にルテニウムと鉄を担持さ
せ、その後セリウムを担持させて得られることを特徴と
するものである。本発明による第2のNOx吸着剤は、
酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンか
らなる担体に、ルテニウムとセリウムを担持してなるN
Ox吸着剤において、該担体にルテニウムと、鉄、ニッ
ケルおよびクロムのうち少なくとも一種とを担持させ、
その後セリウムを担持させて得られることを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、道路トンネル換気
ガスなどのように、多量の湿分と数ppmの低濃度窒素
酸化物(NOx)が共存するガスからこの低濃度NOx
を効率的に吸着除去するNOx吸着剤に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のような低濃度NOxの吸着
剤としては、アナターゼ酸化チタン担体にルテニウム、
セリウム等を担持してなるNOx吸着剤や、非晶質酸化
チタンの表面改質剤としてマンガン塩を添加してなるM
n−Ti系表面改質酸化チタン担体にルテニウム、セリ
ウムを順次担持し、それに銀、銅、マンガンなどを添加
してなるNOx吸着剤などが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ルテニウムを用いるN
Ox吸着剤のNOx吸着能(NOx吸着速度やNOx吸
着容量等で表される)は、担持ルテニウム粒子表面およ
び/またはルテニウム−他成分界面の増加により向上で
きると考えられる。即ち、吸着剤上でルテニウムの分散
度が一定であれば、NOx吸着能はルテニウム担持量に
比例すると考えられる。
【0004】しかしながら、上述のような従来の担持法
で得られた吸着剤では、図1に示すように、初期のNO
x吸着能は、担体に対する重量比2(wt%)以上のル
テニウム添加量で飽和し、ルテニウム添加量の増加によ
る効果は殆ど認められなくなる。
【0005】また、400℃加熱後のNOx吸着能は全
般に低く、ルテニウム添加量の増加による効果は殆ど認
められない。
【0006】以上の事実より、従来の担持法では、担持
量を増加させるとルテニウムの分散度が低下し、ルテニ
ウム粒子表面および界面がルテニウム担持量に比例せ
ず、そのため初期のNOx吸着能はルテニウム担持量に
比例しない。また、分散度が低下するほど熱凝集が起こ
りやすいため、400℃加熱後のNOx吸着能について
はルテニウム担持量が多いほど劣化幅が大きく、担持量
増加効果が認められなくなったと考えられる。
【0007】本発明は、ルテニウム担持量当たりのNO
x吸着能の初期値を引き上げると同時に、吸着・脱着の
繰り返し使用のおける性能低下を防止することを目的と
するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】ルテニウムの担持量当た
りのルテニウム表面および/または界面を増加させるた
めには、ルテニウム粒子を高い分散度で担持させること
が重要である。
【0009】酸性点を有する多孔質担体を塩化ルテニウ
ム水溶液に浸漬した場合、ルテニウムイオンは担体の酸
性点に吸着されることが知られている。これを乾燥・焼
成すればルテニウムが高分散担持されたNOx吸着剤が
調製できる。しかし、吸着担持されたルテニウム周辺に
空き酸点が残っていたり、吸着担持していないフリーの
ルテニウムが残っていると、ルテニウムイオンは担持表
面を移動しやすく、乾燥・焼成および吸着剤の再生等の
加熱により凝集を来たし、ルテニウムの分散度が低下す
ることが考えられる。
【0010】これを防止するには、安価な他の金属イオ
ンを担体の空き酸点に吸着担持させれば良い(図2参
照)。ここで添加する金属イオン種は担体への吸着性が
ルテニウムと同程度もしくは僅かに弱いものがよい。な
ぜならば、担体への吸着性が強すぎるとルテニウムイオ
ンを排除して添加金属が酸性点を埋めてしまい、逆に弱
すぎると空き酸性点に効果的に吸着されないため、ルテ
ニウムの表面拡散を防止できない。また、他の金属の添
加時期は吸着担持されたルテニウムの凝集が起こる前な
らばいつでも良いが、実用的にはルテニウムの吸着担持
操作と同時に行うのが望ましい。
【0011】本発明者らは、酸性担体への吸着性がルテ
ニウムイオンと同等の金属イオンとして、鉄イオン(F
2+および/またはFe3+)が好適であることを見出し
た。そこで従来のルテニウム担持法に変え、塩化ルテニ
ウムと塩化鉄の混合水溶液を担体に含浸、乾燥・焼成
し、これにセリウムを含浸担持させたNOx吸着剤(試
料A〜D)を製作したところ、これは図3に示すように
従来より高い初期NOx吸着能を示し、ルテニウム担持
量増加効果も高くなることが見出された。
【0012】このことはルテニウム・鉄の混合担持によ
り、担持ルテニウムの分散度が向上したこと、および、
ルテニウム粒子間の酸性点に鉄がよく吸着担持されるた
め、乾燥・焼成時のルテニウム粒子の凝集を防止できた
ことを示している。
【0013】故に、本発明による手法の原理は、酸性点
を持つ担体に少量のイオンを高分散に吸着担持する全て
の場合に有効であると考えられる。
【0014】また、NOx吸着剤が繰り返しの使用に耐
えるためには、吸着剤再生時の加熱によるルテニウム粒
子の凝集を抑えると同時に、ルテニウムと界面を形成し
ている物質の熱変化を抑える必要がある。
【0015】そこで前述の手法で高活性な初期性能を持
つNOx吸着剤を調製した後、さらにマンガンを添加し
た(試料E)ところ、NOx吸着と300℃加熱再生の
繰り返しによる劣化を防止できた(図4参照)。
【0016】マンガンの添加はセリウムの担持までの全
ての工程が完了した後、セリウム原料と同じ硝酸塩で行
うことが望ましい。また、マンガンに代えて、銀、銅、
鉄の硝酸塩を用いることで同等の効果を得た。
【0017】本発明による第1のNOx吸着剤は、酸化
チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンからな
る担体に、ルテニウムとセリウムを担持してなるNOx
吸着剤において、該担体にルテニウムと鉄を担持させ、
その後セリウムを担持させて得られることを特徴とする
ものである。
【0018】本発明による第2のNOx吸着剤は、酸化
チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンからな
る担体に、ルテニウムとセリウムを担持してなるNOx
吸着剤において、該担体にルテニウムと、鉄、ニッケル
およびクロムのうち少なくとも一種とを担持させ、その
後セリウムを担持させて得られることを特徴とするもの
である。
【0019】第1のNOx吸着剤を製造するには、塩化
鉄を0.01〜1(モル/l)、望ましくは0.5〜
0.3(モル/l)含むルテニウム担持用溶液に、酸化
チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンからな
る担体を浸漬し、150〜300℃で焼成し、その後セ
リウムを担持させる方法が好ましい。
【0020】第2のNOx吸着剤を製造するには、鉄、
ニッケルおよびクロムのうち少なくとも一種の塩化物を
合計濃度0.01〜2(モル/l)、望ましくは0.0
5〜0.5(モル/l)で含むルテニウム担持用溶液
に、酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタ
ンからなる担体を浸漬し、150〜300℃で焼成し、
その後セリウムを担持させる方法が好ましい。
【0021】上記第2のNOx吸着剤の製造方法におい
て、酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタ
ンからなる担体に、ルテニウムと、鉄、ニッケルおよび
クロムのうち少なくとも一種とを担持し、得られたルテ
ニウム担持物を、硝酸セリウムを2.0〜3.2(モル
/l)、望ましくは2.8〜3.2(モル/l)含む水
溶液に浸漬し、250〜380℃、望ましくは300〜
350℃で焼成することによってセリウムを担持するの
が好ましい。
【0022】第1または第2のNOx吸着剤において、
Mn−Ti系表面改質酸化チタンからなる担体は、例え
ば、非晶質チタニアにマンガン化合物を添加し焼成する
ことによって得られる。
【0023】第1または第2のNOx吸着剤において、
担体へのルテニウムと鉄の担持は同時であっても逐次で
あってもよい。
【0024】第1または第2のNOx吸着剤は、さらに
銀、マンガン、銅および鉄のうち少なくとも1種を含ん
でいてもよい。
【0025】銀、マンガン、銅および/または鉄を含む
第1または第2のNOx吸着剤を製造するには、酸化チ
タンもしくはMn−Ti系表面改質酸化チタンからなる
担体に、ルテニウムと、鉄、ニッケルおよびクロムのう
ち少なくとも一種とを担持し、得られたルテニウム担持
物を、硝酸セリウムを2.0〜3.2(モル/l)、望
ましくは2.8〜3.2(モル/l)含む水溶液に浸漬
し、250〜380℃、望ましくは300〜350℃で
焼成し、ついで、得られたセリウム担持物を、銀、マン
ガン、銅および鉄のうち少なくとも1種の硝酸塩を0.
3〜1.5(モル/l)、望ましくは0.5〜1.0
(モル/l)含む水溶液に浸漬し、250〜380℃、
望ましくは300〜350℃で焼成する方法が好まし
い。
【0026】第1または第2のNOx吸着剤は、これを
不燃性繊維プレフォーム体に保持してなる板状NOx吸
着剤とすることも好ましい。
【0027】本発明によるNOx吸着剤は、道路トンネ
ル換気ガスなどのように、多量の湿分と数ppmの低濃
度NOxが共存するガスからこの低濃度NOxを効率的
に吸着除去するのに効果的である。
【0028】
【発明の実施の形態】
実施例 試料A〜Eの調製 試料A 硝酸塩加水分解法で得られた酸化チタンコロイド溶液
(固形分32重量部)を0.5mm厚さのセラミックス
ペーパーに含浸保持させ、110℃乾燥して非晶質酸化
チタンを165g/m2 保持した板状物を得た。これを
1.0(モル/l)の硝酸マンガン水溶液に6分間浸漬
し110℃で乾燥した。この板状物を450℃で3時間
空気気流中で焼成し、表面改質板状酸化チタン担体を得
た。
【0029】この板状担体をルテニウム17(g/
l)、鉄4(g/l)の塩化ルテニウム・塩化鉄(II)
混合水溶液に5分間浸漬し、110℃で乾燥した後、2
30℃で1時間焼成した。さらにこれをセリウム400
(g/l)の硝酸セリウム水溶液に10分間浸漬し、1
10℃で乾燥した後、330℃で3時間焼成し、試料A
を調製した。
【0030】試料B 試料Aの浸漬液のルテニウム濃度を12(g/l)とし
た以外、試料Aと同様にして試料Bを調製した。
【0031】試料C 試料Aの浸漬液のルテニウム濃度を7(g/l)とした
以外、試料Aと同様にして試料Cを調製した。
【0032】試料D 試料Aの浸漬液のルテニウム濃度を3(g/l)とした
以外、試料Aと同様にして試料Dを調製した。
【0033】試料E 試料Cと同様の条件で調製したものをさらに0.5(モ
ル/l)の硝酸マンガン水溶液に10分間浸漬し、11
0℃で乾燥した後330℃で3時間焼成して試料Eを調
製した。
【0034】試料A〜Eの担持物組成、および、200
ppmのNOを含むガス中でのNOx飽和吸着量(初
期)を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】比較例 試料A' 〜D' の調製 試料A' 資料Aで用いたものと同様の表面改質板状酸化チタン担
体をルテニウム17(g/l)の塩化ルテニウム水溶液
に5分間浸漬し、110℃で乾燥した後、230℃で1
時間焼成した。これをセリウム400(g/l)の硝酸
セリウム水溶液に10分間浸漬し、110℃で乾燥した
後330℃で3時間焼成し、試料A' を調製した。
【0037】た。
【0038】試料B' 試料A' の浸漬液のルテニウム濃度を12(g/l)と
した以外、試料Aと同様にして試料B' を調製した。
【0039】試料C' 試料A' の浸漬液のルテニウム濃度を7(g/l)とし
た以外、試料Aと同様にして試料C' を調製した。
【0040】試料D' 試料A' の浸漬液のルテニウム濃度を3(g/l)とし
た以外、試料Aと同様にして試料D' を調製した。
【0041】試料A' 〜D' の担持物組成、および、2
00ppmのNOを含むガス中でのNOx飽和吸着量
(初期および400℃10時間加熱後)を表2に示す。
【0042】
【表2】
【0043】
【発明の効果】図4から明らかなように、本発明の手法
によって担体にルテニウムを高分散状態に担持させ、マ
ンガンで構造の安定化を図ったNOx吸着剤は従来法に
よるものと比べ、高い活性と安定性を示すことがわか
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来NOx吸着剤のルテニウム添加効果を示す
グラフである。
【図2】ルテニウム凝集防止イメージを示す概略図であ
る。
【図3】NOx吸着剤のルテニウム添加効果の比較を示
すグラフである。
【図4】耐久性の比較を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 日数谷 進 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立 造船株式会社内 (72)発明者 近藤 一博 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立 造船株式会社内 (72)発明者 福寿 厚 大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立 造船株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改
    質酸化チタンからなる担体に、ルテニウムとセリウムを
    担持してなるNOx吸着剤において、該担体にルテニウ
    ムと鉄を担持させ、その後セリウムを担持させて得られ
    ることを特徴とするNOx吸着剤。
  2. 【請求項2】 酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改
    質酸化チタンからなる担体に、ルテニウムとセリウムを
    担持してなるNOx吸着剤において、該担体にルテニウ
    ムと、鉄、ニッケルおよびクロムのうち少なくとも一種
    とを担持させ、その後セリウムを担持させて得られるこ
    とを特徴とするNOx吸着剤。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のNOx吸着剤
    に、さらに銀、マンガン、銅および鉄のうち少なくとも
    1種を加えてなるNOx吸着剤。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載のNO
    x吸着剤が不燃性繊維プレフォーム体に保持されてなる
    ことを特徴とする板状NOx吸着剤。
  5. 【請求項5】 塩化鉄を0.01〜1(モル/l)含む
    ルテニウム担持用溶液に、酸化チタンもしくはMn−T
    i系表面改質酸化チタンからなる担体を浸漬し、150
    〜300℃で焼成し、その後セリウムを担持させること
    を特徴とするNOx吸着剤の製造法。
  6. 【請求項6】 鉄、ニッケルおよびクロムのうち少なく
    とも一種の塩化物を合計濃度0.01〜2(モル/l)
    で含むルテニウム担持用溶液に、酸化チタンもしくはM
    n−Ti系表面改質酸化チタンからなる担体を浸漬し、
    150〜300℃で焼成し、その後セリウムを担持させ
    ることを特徴とするNOx吸着剤の製造法。
  7. 【請求項7】 酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改
    質酸化チタンからなる担体に、ルテニウムと、鉄、ニッ
    ケルおよびクロムのうち少なくとも一種とを担持し、得
    られたルテニウム担持物を、硝酸セリウムを2.0〜
    3.2(モル/l)含む水溶液に浸漬し、250〜38
    0℃で焼成することを特徴とするNOx吸着剤の製造
    法。
  8. 【請求項8】 酸化チタンもしくはMn−Ti系表面改
    質酸化チタンからなる担体に、ルテニウムと、鉄、ニッ
    ケルおよびクロムのうち少なくとも一種とを担持し、得
    られたルテニウム担持物を、硝酸セリウムを2.0〜
    3.2(モル/l)含む水溶液に浸漬し、250〜38
    0℃で焼成し、ついで、得られたセリウム担持物を、
    銀、マンガン、銅および鉄のうち少なくとも1種の硝酸
    塩を0.3〜1.5(モル/l)含む水溶液に浸漬し、
    250〜380℃で焼成することを特徴とするNOx吸
    着剤の製造法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜4いずれか1項記載のNOx
    吸着剤にNOxを含むガスを接触させることにより、該
    ガス中のNOxを吸着させることを特徴とするNOx除
    去法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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