JPS5810135B2 - ハイガスジヨウカヨウシヨクバイタイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は排ガス、特に一酸化炭素および炭化水素の浄化
に用いる固型触媒体に関するもので、耐摩耗性寿命等に
優れた安価な触媒体を提供するものである。

従来の排ガス浄化用触媒体は大部分がアルミナボールあ
るいはガラス繊維を担体とし、これに水に可溶性の触媒
金属塩を含浸させ、熱分解によって担体に触媒を被着さ
せる方法によって製造されている。

このような従来の方法によって得られる触媒体は担体の
アルミナあるいはガラス繊維が高価であることから不経
済であるばかりでなく、触媒の担体への含浸がきわめて
困難であるので振動による耐摩耗性が弱く、したがって
触媒の寿命も短かく、また耐熱性が弱い等の欠点があっ
た。

本発明は上記のような従来の欠点を除き、排ガス浄化能
力に優れ、安価で品質の一定した触媒体を提供しようと
するものである。

すなわち本発明は二酸化マンガンをケイ酸石灰（ｍｃａ
ｏ・ｎ５ｉ０２）により結合固化せしめたことを特徴と
する排ガス浄化用触媒体である。

この触媒体を製造するには、二酸化マンガンとケイ酸石
灰との混合物に、これを成形するに足るだけの水分を添
加して湿式混合し、成形した後その形状を維持するに足
るだけの硬度となるよう一次養生し、次いで水分を添加
して完全に養生固化させる方法が好適である。

結合剤としてのケイ酸石灰はポルトランドセメントとし
て市販されているものはすべて用いることが可能である
。

主触媒としての二酸化マンガンはマンガン塩の水溶液を
電解して得られる電解二酸化マンガンが用いられるが、
天然産の二酸化マンガン鉱および化学処理二酸化マンガ
ンでもよい。

しかし触媒性能の均一性の面から電解二酸化マンガンを
用いるのが好ましい。

また二酸化マンガンのｐＨ値もかなり重要で、２０％の
ＮＨ４Ｃｌで測定して、ｐＨ値は４．０〜８．０の範囲
が適当である。

その理由は結合剤としての石灰分（Ｃａｂ）と電解二酸
化マンガン中の酸とが反応して、結合剤の結合力に影響
をおよぼすからであり、二酸化マンガンのｐＨ値が４．
０以下では結合力は弱くなる。

二酸化マンガンの粒度は触媒の活性表面および成形品の
機械的強度に影響するので平均粒径３〜３０ミクロンの
範囲のものが適当である。

次に助触媒であるが本発明の目的の一つは安価な触媒体
をうることにあり、主触媒として安価な二酸化マンガン
を選び、結合剤としてのケイ酸石灰は助触媒をも兼ねて
いる。

しかしその他の助触媒を添加して、さらに低温での一酸
化炭素浄化能を改善したり、一酸化炭素転換率を改善さ
せることも可能である。

助触媒としてＮｉＯ，ＣｕＯ。Ｖ２Ｏ５，Ｃｏ３ ｏ、
ｌ ｐｂｏ ｌ ＴｉＯ２等目的に応じて任意に選択
して添加することができる。

第１表は本発明に用いる材料の好ましい配合割合（重量
比）を示す。

結合剤としてのケイ酸石灰は１０重量％以下でも製造不
能ではないが成形品の機械的強度が弱くなるので１０〜
８０重量％程度がよい。

水は成形に必要な量で多すぎると成形困難となる。

少なすぎると成形品に亀裂が生じ、また成形困難となる
。

水分は成形性を最も重視して最適値を設定する。

この成形最適値の水分量では養生時の結合水としては不
足なため、完全養生時には、再び水分を添加する。

したがって第１表の水分は成形性からみた量を意味する
。

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

第２表はポルトランドセメントと二酸化マンガンとを用
いたもの、およびさらに助触媒として酸化銅を加えたも
のの配合例を示す。

第２表に示す配合割合で水を除いたものを充分乾式混合
した後、水を添加して湿式混合を行なう。

その後押し出し成形機で径３〜５ｍｍの棒状体の成形品
を得る。

この成形品は相互に結合しないように表面のみを乾燥す
る。

その後成形品がある程度の機械的強度を有するまで放置
して一次養生を行なう。

その後第２表に示した水分では完全養生になお不足なた
め、打ち水するか水中、温湯水あるいは水蒸気中で完全
養生を行なう。

このようにして得られた固型触媒は排気ガス浄化に極め
て効果的である。

なお二酸化マンガンを排ガスの浄化に使用して、一酸化
炭素を炭酸ガスに反応させたり、炭化水素を水と炭酸ガ
スに反応させる反応はいずれも発熱反応であるため温度
が上昇する。

また後述のように自動車の排ガス浄化等に用いる場合は
高温にさらされることになる。

二酸化マンガンはこのような熱により次のような熱変態
を行なう。

２６０℃ ６５０℃ ９５０°ＣＭｎＯ２
→β−Ｍｎ０２→Ｃｔ−Ｍｎ２Ｏ３→Ｍｎ３Ｏ４なおＭ
ｎ２Ｏ３やＭｎ３ Ｏ４を原料として用いることも可能
であるが、これらは塩基性酸化物であってＭｎＯ２より
化学的に不安定であるほか、１結合剤の比率を大きくし
ないと結合強度が弱くなる。

２原料として高価である、３ Ｍｎ ０２．を用い使用
時に変態させた方が触媒性能が安定で、寿命が長い、な
どの理由により、二酸化マンガンを用いるのが有利であ
る。

このようにして得られた触媒体を触媒活性能を試験する
ためにＪＡＲＩ型（日本自動車研究協会）気相接触方式
の装置を用い試験を行なった。

試験条件として一酸化炭素５％、残余窒素のガスを使用
して２１／分の流量で送り、同時に乾燥空気を０．５１
／分の流量で送り上記触媒５ｇを用い、気相接触加熱方
式にて触媒能を試験した。

第３表は触媒温度５００℃における一酸化炭素を二酸化
炭素に変換した場合の実測値を示したものである。

なお上側では自動車の排気ガスの試験方法に基づき測定
を行なったが同じ触媒と、対流型石油ストーブの炎の上
部５ｃｍのところに約１１の上記触媒を設け、一酸化炭
素の二酸化炭素への触媒能を測定したところ、触媒なし
で５５ｐｐｍであったものが触媒を通すと５〜８ ｐｐ
ｍ に減少した。

なお上記触媒は触媒体の造粒法あるいは成形法を変える
ことにより各種石油ストーブ、各種ガス燃焼器具、各種
エンジン等の燃焼ガス中の一酸化炭素および炭化水素を
炭酸ガスおよび水に浄化するのに用いることができる。

本発明の排ガス浄化用触媒体は上記のように二酸化マン
ガンをケイ酸石灰により結合固化せしめたものであるか
ら、望みのしかも一定の形状組成の触媒体を容易に得る
ことができる。

したがって用途に応じて粒状、ハニカム構造等望みの形
状の触媒体の量産に適する。

さらにまたケイ酸石灰を結合剤としているので極めて経
済的で、たとえば表面が摩耗しても次に露出する部分は
組成が一定であるからガス浄化能は常に一定である等の
特徴を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二酸化マンガンをケイ酸石灰により結合固化せしめ
   たことを特徴とする排ガス浄化用触媒体。