DE2062056C3 - Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen - Google Patents

Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen

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DE2062056C3
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Harutoki Toyonaka Nakamura (Japan)
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

uie Erfindung betrifft einen kobaiioxid- und gegebenenfalls ehromoxidhaltigen Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen, hergestellt durch Tränken eines Stapelglasfaserbündels, dessen Fäden Durchmesser von 6 bis 13μπι aufweiten, mit einer wäßrigen, kobaltsalz- und gegebenenfalls chromsal/haltigen Lösung und anschließendes Glühen unter Entfernung der entstehenden Gase.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen solchen Kaialysalor zur Entgiftung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen aus einem Träger aus Glas- oder Quar/fasergewebe mit einer darauf abgelagerten katalytisch wirkenden Substanz hcr/.ustellen (DE-PS 20 42 645). Dabei wird das Gewebe mit einer 15 bis 40"/oigen Losung aus Nickel- oder Kobaltcarbonatlösung und Chrom- oder Mangansäure im Molverhältnis I bis 25 : 100 imprägniert. Die Carbonate können auch durch SaI/ einer wasserlöslichen organischen Carbon saure erset/i sein. Das imprägnierte Gewebe wird anschließend I h bei 100"C getrocknet, dann i h bei 500 bis 800 C in reduzierender Atmosphäre geicmpcrt und schließlich 1 häuf 1000" C erhitzt.
Dieses Verfahren des Aufbringens katalytisch aktiver Substanzen auf Glasfasern. Oiurzfascrn oder Faserge weben aus diesen Werkstoffen ist auch aus dem Stand der Technik bekannt (DEPS 7 16852 und DEAS 11 41 483). Im Hinblick auf ihre katalytische Aktivität vermögen die bekannten Katalysatoren jedoch nicht, die gestiegenen Anforderungen an Katalysatoren für die Entgiftung von Autoabgasen zu erfüllen, und zwar weder im Hinblick auf die kalalytische Aktivität noch im Hinblick auf die mechanische Festigkeit und das Slromung'.verhjlten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund'.·, einen Tr.igcrkatalysator der genannten Art /\\ schaffen, der cinftii h und billig herstellbar ist. bei geringer Dichte eine hohe k.iialvtische Aktivität je Volumencinhcil aufweist und dem Abgas einen mogluhst geringen Strömlings widerstand entgegensetzt
Zur Losung dieser Aufgabe wird ein Kaialysalor der eingangs beschriebenen Art Vorgeschlagen, der OrNndungsgcmäß dadurch gekennzeichnet, is(t daü zum Tränken eine gesättigte Lösung verwendet wird, die auf 100 Gew.-Teile Kobaltsalz zusätzlich bis zu 60 C3ew.· Feile eines Chromsalzes oder bis zu 60 Gcw.-Teilc eines Kupfersalzcs oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Gemisches aus einem Chrom· und einem Kupfersalz enthält.
Ein Trägerkatalysator dieser Art weist auf Glasfasern der genannten Stärke eine so hohe Aktivität auf, daß die Fasern relativ locker angeordnet werden können und dadurch bei gleicher katalytischer Leistung ein wesentlich geringerer Strömungswiderstand und bei gleichem Strömungswiderstand eine wesentlich höhere katalytische Leistung als für die Katalysatoren nach dem Stand der Technik erzielbar ist.
ίο Der Katalysator der Erfindung dient der oxidativen. Abgasreinigung von Autoabgasen, bei der am Katalysator vor allem Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert werden.
ι5 Zur Herstellung des Katalysatorträgers werden Glasfäden mit einem Durchmesser von 6 bis 13 μπι verwendet. Mehrere Hundert dieser Einzelfäden werden miteinander zu einem Zwirnsfaden v^-iwirnt. Mehrere Zehnerbündel dieser Zwirne werden zu einem kontinuierlichen Glasfaserbündel zusammengefaßt. Dieses Glasfaserbündel kann als »Stapelglasseide« bezeichnet werden. Die so zusammengefaßten Glasfasern werden oberflächlich mit einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise mit Aceton oder Trichloräthyien. gewaschen und anschließend getrocknet.
Das so vorbehandelte Bündel wird mit einer Verweilzeit von mehreren Stunden in eine wäßrige Lösung von Metallsalzen eingetaucht, deren Kationen die Metalle der aktiven Katalysatorkomponente sind.
Μ Als Wasser wird ein im Ionenaustauscher deionisiertes Wasser verwendet.
Das so imprägnierte Glasfaserbündel wird anschließend zwei bis rei Stunden bei 100 bis 105° C im Heißluftstrom getrocknet. Anschließend wird bei 400°C weiter erhitzt. Bei der Verwendung von Nitraten in der Lösung ist darauf zu achten, daß die unter diesen Temperaturbedingungen durch Zersetzung der Nitrate gebildeten Stickoxide mit einem ausreichend starken Spülgasstrom entfernt werden. Der Volumenstrom des Spülgases wird auf 50 bis 100 l/min eingestellt. Als Spülgas können Luft. Inerigase. wie beispielsweise Stickstoff, oder reduzierende Gase verwendet werden, die die gebildeten Stickoxide reduzieren. Bei der Verwendung von Nitraten zum Aufbringen der
*"> Mctallknmponcntc auf den Glasfasern ist eine ausreichende Spülung bei der thermischen Zersetzung der Nitrate entscheidend für die Aktivität und die Standzeit des Katalysators.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschriebe!:
Beispiel 1
Das in der zuvt.r beschriebenen Weise hergestellte und vorbehandelte Glasfaserbündel wird in eine
^ gesättigte wäßrige Losung getaucht, die je 100 (ic* feile Koballnitral 45 Clew. Teile Chromnitrat enthalt. Das Wasser ist cm im Ionenaustauscher deinmsicrics Wasser. Is wird wie zuvor beschrieben getrocknet und erhitzt Dabei wird ein Irägerkalalysa
w) tnr erhallen, der auf den Glasfaseroherflikhcn eine KdtiilyiiUlorsuiiLht aus Kubaliuxid und Chromoxid trägt,
Mit zunehmender Konzentration des ChromsalZcs relativ zum Kobaltsalz sinkt für den Katalysator die
'»"> untere Temperatur, bei der die Aktivität einzusetzen beginnt. Hei einem Anteil von über 60 Gew.-Tcilcn Chromsalz je 100 Gew.-Teile Kobultsulz sinkt der kiilalylische Umwandlungsgrad insbesondere der Koh-
lenmonoxidoxidation jedoch rasch ab.
Als Metallsalze werden statt der Nitrate quch Azetate erfolgreich eingesetzt. Es ist jedoch darauf zu achten, daß in den wäßrigen Lösungen Meiallsazle mit gleichen Anionen verwendet werden, da bei gleichzeitiger Verwendung von verschiedenartigen Metallsalzen keine befriedigenden katalytischen Aktivitäten erhalten werden.
Beispiel 2
Das in der eingangs beschriebenen Weise hergestellte und vorbereitete Glasfaserbündel wird in eine gesättigte wäßrige Lösung von 100 Gew.-Teilen Kobaltnitrat (Reinheit 99%) und 30 Gew.-Teilen Kupfernilrat eingetaucht und in der zuvor beschriebenen Weise behandelt. Als Wasser wird wiederum ein Ionenaustauscher deionisiertes Wasser verwendet
Der auf diese Weise erhaltene Katalysator trägt auf den Glasfaseroberflächen eine aus Kobaltoxid und Kupferoxid bestehende Katalysatorschicht.
Die Einsatztempera'ur der katalytischen Aktivität des so erhaltenen Katalysators nimmt mit der Menge an Kupfersalz, das dem Kobaltsalz in der Lösung zugesetzt wird, ab. Bei einem Zusatz von über 60 Gew.-Teilen Kupfersalz je 100 Gew.-Teile Kobaltsalz nimmt jedoch wie auch im Fall des Zusatzes von Chromsalz die katalytische Aktivität merklich ab.
Auch bei der Verwendung von Kupfersalzen können statt des Nitrats vorzugsweise Azetate verwendet werden, wobei jedoch, wie zuvor im Zusammenhang mit den Chromsalzen beschrieben, von einer Verwendung von Salzen mit unterschiedlichen Anionen abzusehen ist.
Wichtig ist weiterhin die eingangs beschriebene Reinigung der Glasfaseroberf!äch\,n mit organischen Lösungsmitteln. Die katalylische Aktivität "ird spürbar beeinträchtigt, wenn diese Reinigung unterbleibt.
Als Haftmittel beim Aufbringen der aktiven Katalysatorkomponenten wird vorzugsweise eine Organochromverbindung verwendet. Dabei wird auch bei Verwendung sehr geringer Mengen der Organochromverbindung eine Wirkung der im Beispiel I beschriebenen Art erzielt.
Beispiel 3
Die in der eingangs beschriebenen Art hergestellten Glasfaserbündel werden locker zu einer zylindrischen Röhre mit einem Durchmesser von 25 mm und einigen zehn Metern Länge mit netzartiger Wandung verwoben. Das Gewebe wird nach dem Behandeln mit dem organischen Lösungsmittel bei 100 bis 105°C getrocknet und anschließend auf 300 bis 350°C vorerwärmi. Dadurch werden die leichter flüchtigen Bestandteile an der Glasoberfläche entfernt und die Wörniebeständigkeit des Glasfaserbündels erhöht. Die so behandelte Röhre wird in eine gesättigte wässrige Lösung getaucht, die je 100 Gew.-Teile Kobaltnitrat 35 Gew.-Teile Kupfernitrat und 2 Gew.-Teile Chromnitrat enthält. Als Wasser dient ein im Ionenaustauscher deionisiertes
to Wasser. Nach ausreichendem Tränken wird die Röhr» im Heißluftstrom bei 100 bis 105°C getrocknet und anschließend im Ofen auf 4000C erhitzt. Dabei wird in der beschriebenen Weise mit einem Spülglas gespült. Der erhaltene Rohrnetzkatalysator zeigt eine hohe katalytische Aktivität bei geringem Strömungswiderstand.
Beispiel 4
Das im Beispiel 3 beschriebene Herstellungsverfah-
3(1 ren wird mit einer Abänderung der Trägerkonstruktion wiederholt. Als Grundmaterial und Stützmaterial für den Glasfaserträger dient ein Drahtnetz aus Edelstahl oder rostfreiem Stahl. Dieses Drahtnetz dient als Träger oder Substrat für die in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise zu einem Gewebe verarbeiteten Glasfaserbündel. Die aus dem Stahldrahtnetz und dem Glasfasernetz bestehende doppelwandige Netzstruktur wird zu einer zylindrischen Röhre ausgeformt. Diese Röhre wird in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise vorbehandelt, imprägniert, getrocknet und erhitzt. Bei dieser Behandlung wird ein Katalysator erhalten, bei dem die Katalysalorschicht nicht nur auf den Glasfaseroberflächen. sondern auch auf der Stahldrahioberfläche niedergeschlagen ist.
Der auf diese Weise erhaltene frägerkalalysator
zeigt bei hoher katalytischer Aktivität und geringem Strömungswiderstand eine sehr hohe mechanische und thermische Festigkeit.
Auch bei der Verwendung von Kupfersalzen und
■to Chromsalzen in Verbindung mit dem K'ibaltsalz im Imprägnierbad ist darauf zu achten, daß Salze mit gleichen Anionen verwendet werden. Der zuvor beschriebene Trägerkatalysator weist also folgende Vorteile auf: F.r kann billig, einfach und kontinuierlich
■15 hergestellt werden, er besitzt eine geringe effektive Dichte und, bezogen auf die Volumeneinheit, eine besonders hohe Aktivität. Die Herstellung des erfin dungsgemäß verwendeten Katalysators wird nicht beansprucht.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen, hergestellt durch Tränken eines Stapelglasfaserbündels, dessen Fäden Durchmesser von 6 bis 13 μπι aufweisen, mit einer wäßrigen, kobaltsalz- und gegebenenfalls chromsalzhaltigen Lösung und anschließendes Glühen unter Entfernung der entstehenden Gase, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tränken eine gesättigte Lösung verwendet wird, die auf 100 Gew.-Teile Koballsalz zusätzlich bis zu 60 Gew.-Teile eines Chromsalzes oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Kupfersalzes oder bis zu 60 Gew.-Teile eines Gemisches aus einem Chrom- und einem Kupfersalz enthält.
DE2062056A 1969-12-17 1970-12-16 Kobaltoxid- und gegebenenfalls chromoxidhaltiger Trägerkatalysator zur oxidativen Reinigung von Autoabgasen Expired DE2062056C3 (de)

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JP10229169 1969-12-17
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JP10229269 1969-12-17
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JP10288069A JPS5430994B1 (de) 1969-12-19 1969-12-19

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DE2062056A1 DE2062056A1 (de) 1971-08-12
DE2062056B2 DE2062056B2 (de) 1978-03-09
DE2062056C3 true DE2062056C3 (de) 1979-01-18

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