JP3448246B2 - バグフィルタ及び排ガス浄化方法 - Google Patents
バグフィルタ及び排ガス浄化方法Info
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Landscapes
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Description
却炉,産業廃棄物焼却炉,汚泥焼却炉等の各種焼却炉、
熱分解炉、溶融炉等から排出される排ガスを浄化する技
術に関し、特に排ガス中に含有される窒素酸化物やダイ
オキシン類等のハロゲン化芳香族化合物並びに高縮合度
芳香族炭化水素,環境ホルモンを個別に、又は同時に無
害化するためのバグフィルタ及びバグフィルタを用いた
排ガス浄化方法に関する。
去のために、図2に示すようなバグフィルタを用いて、
除塵している。従来においてはこのバグフィルタに脱硝
触媒を担持させて排ガス中の有害物(煤塵,塩化水素,
硫黄酸化物,窒素酸化物,ダイオキシン,水銀等)を除
去する技術が提案されている(特開平7−204466
号公報参照)。
いた燃料排ガス処理装置の系統図である。図3はバグフ
ィルタの概略図である。図2に示すように、燃焼排ガス
処理装置は、排ガス11に消石灰12をブロワ13aに
より供給する消石灰供給装置13と、該消石灰の中和反
応によって塩化水素,硫黄酸化物等を除去した排ガス1
1に窒素酸化物の還元剤14をポンプ15aにより供給
する還元剤供給装置15と、図3に示す付着層16が形
成される脱硝触媒を担持させたバグフィルタ本体17を
備えた集塵装置19とから構成されている。ここで、上
記バグフィルタ本体17は、図3に示すように、排ガス
11中のダスト成分11a及び消石灰12が付着する結
果、付着層16を形成してダスト成分11aを除去する
ようにしている。そして、図3に示すように、還元剤1
4であるアンモニアが添加された排ガス11を付着層1
6及びバグフィルタ本体17を通過させて排ガス中の窒
素酸化物(NOx)を還元除去し、浄化された排ガス2
0として大気へ放出している。なお、バグフィルタ本体
17に付着したダスト成分は、例えば逆圧力付与、振
動、逆洗浄等によって付着層16を払い落とし、図2に
示す集塵装置19の下部に設けた灰排出装置21から排
出している。
触媒の分解用触媒として、チタニア(TiO2 )を担体
とし、活性成分として五酸化バナジウム(V2 O5 )を
担持したものが使用されている。
下に説明する。先ず、触媒の担体としてのTiO2 の原
料となる硫酸チタン又は塩化チタンの溶液を加熱加水分
解するか又はNH3 等により中和することで、沈殿さ
せ、得られた含水酸化チタンを400〜600℃程度で
熱処理することにより触媒担体となるTiO2 を得る。
次に、活性成分となるV2 O5 のアンモニウム塩等の原
料溶液とTiO2 を混合し、混合後ハニカム状等に成形
して、450〜550℃で焼成する。
が50〜68m2 /g程度と小さく、200℃以下の低
温での活性が著しく低下するため、従来の廃棄物焼却排
ガスの脱硝等においては、排ガスを再度加熱すること
で、バグフィルタ本体に担持した場合でも200℃以上
で分解処理を行っているのが、現状である。
時においては熱分解されるが、ガス冷却装置を通過して
除塵装置で除塵する場合に、400℃以下の低温領域で
はダイオキシン類が再生成される場合があり、問題とな
る。
装置(例えばバグフィルタ)を通した後に、触媒装置を
通過させ、その後に脱硝触媒により別途ダイオキシン類
を除去することとしているが、装置の簡略化の要求があ
り、ダスト成分の除去と共に排ガス中のダイオキシン類
を高効率で除去し、例えば厚生省の排出規制値である
0.1ng−TEQ/Nm3 を確保する技術の開発が望
まれている。
例えばダイオキシン類等の分解において、例えばチタニ
ア(TiO2 )を担体とし、活性成分として五酸化バナ
ジウム(V2 O5 )と三酸化タングステン(WO3 )と
を担持した触媒を用いて排ガスの処理を行うことが提案
されている(特開平2−35914号公報)。
技術は、触媒として酸化チタン担体に五酸化バナジウム
および三酸化タングステンを担持させたもの(TiO2
60重量%、V2 O5 4重量%、WO3 3.5重量%)
についての技術が開示されているが、ダイオキシン類の
分解率が50%以下しかなく、分解効率が悪いものであ
るので、バグフィルタ本体に担持した場合においてもダ
イオキシン類の分解効率が低いものとなり、更なるダイ
オキシン類等の分解効率が高いものが求められている。
(特に150℃以下)の低温域における脱硝活性、ダイ
オキシン類及び高縮合度芳香族炭化水素、環境ホルモン
等の有害物質の分解活性を向上させ、排ガスから煤塵及
び気体状有害物質(例えばダイオキシン類等)を同時に
除去するバグフィルタ及び排ガス浄化方法を提供するこ
とを課題とする。
ための、第一番目 の発明は、排ガス中のダスト成分を浄
化するバグフィルタであって、下記「表3」に示される
X線回折パターンを有し、脱水された状態において酸化
物のモル比で表わして、(1±0.8)R2O・[aM2
O3・bM´O・cAl2O3]・ySiO2(上記式中、
Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イオン、MはVI
II族元素、希土類元素、チタン、バナジウム、クロム、
ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる群より選ばれ
た少なくとも1種以上の元素イオン、M´はマグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムのアルカリ
土類金属イオン、a>0、20>b≧0、a+c=1、
3000>y>11)なる化学式を有する結晶性シリケ
ートに、V,Mn,Co,Fe,Cu,Ag,Pt,P
d,Ru,Ir,Rh,Auからなる群より選ばれた少
なくとも1種以上の金属を担持させてなるダイオキシン
類触媒を担持してなることを特徴とする。
て、上記分解触媒の比表面積が90m2 /g以上である
ことを特徴とする。
を浄化するバグフィルタを用いる排ガス浄化方法であっ
て、化学合成繊維をフェルト状に織り上げたバグフィル
タ本体にダイオキシン類分解触媒を担持し、排ガス中の
ダスト成分の除去と共に、ダイオキシン類の分解並びに
脱硝を行う排ガス浄化方法において、上記触媒が下記
「表4」に示されるX線回折パターンを有し、脱水され
た状態において酸化物のモル比で表わして、(1±0.
8)R2O・[aM2O3・bM´O・cAl2O3]・y
SiO2(上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又
は水素イオン、MはVIII族元素、希土類元素、チタン、
バナジウム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウム
からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の元素イオ
ン、M´はマグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムのアルカリ土類金属イオン、a>0、20
>b≧0、a+c=1、3000>y>11)なる化学
式を有する結晶性シリケートに、V,Mn,Co,F
e,Cu,Ag,Pt,Pd,Ru,Ir,Rh,Au
からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の金属を担
持させてなる触媒であることを特徴とする。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
の一例を示す。図1に示すように、本実施の形態にかか
るバグフィルタ100は、例えば焼却炉,熱分解炉,溶
融炉等から排出される排ガス中のダスト成分を浄化する
バグフィルタであって、化学合成繊維をフェルト状に織
り上げたバグフィルタ本体101にダイオキシン類分解
触媒102を担持してなるものである。
(以下、単に「分解触媒」ともいう。)102として、
以下の触媒を例示することができる。
触媒102は、下記「表5」に示されるX線回折パター
ンを有し、脱水された状態において酸化物のモル比で表
わして、(1±0.8)R2 O・〔aM2 O3 ・bM′
O・cAl2 O3 〕・ySiO2 (上記式中、Rはアル
カリ金属イオン及び/又は水素イオン、MはVIII族元
素、希土類元素、チタン、バナジウム、クロム、ニオ
ブ、アンチモン及びガリウムからなる群より選ばれた少
なくとも1種以上の元素イオン、M′はマグネシウム、
カルシウム、ストロンチウム、バリウムのアルカリ土類
金属イオン、a>0、20>b≧0、a+c=1、30
00>y>11)なる化学式を有する結晶性シリケート
に、V,Mn,Co,Fe,Cu,Ag,Pt,Pd,
Ru,Ir,Rh,Auからなる群より選ばれた少なく
とも1種以上の金属を担持させてなる触媒である。
は、排ガス中に含有される有害物質と接触して分解して
無害化することのできる触媒102を担持させたバグフ
ィルタ本体102を用いる方法であって、上記触媒10
2が、上記「表5」に示されるX線回折パターンを有
し、脱水された状態において酸化物のモル比で表わし
て、(1±0.8)R2 O・〔aM2 O3 ・bM′O・
cAl2 O3 〕・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ
金属イオン及び/又は水素イオン、MはVIII族元素、希
土類元素、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、アン
チモン及びガリウムからなる群より選ばれた少なくとも
1種以上の元素イオン、M′はマグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウムのアルカリ土類金属イオ
ン、a>0、20>b≧0、a+c=1、3000>y
>11)なる化学式を有する結晶性シリケートに、V,
Mn,Co,Fe,Cu,Ag,Pt,Pd,Ru,I
r,Rh,Auからなる群より選ばれた少なくとも1種
以上の金属を担持させてなるものである。
は特に限定されるものではないが、代表例として結晶性
シリケート100重量部に対して、触媒成分(V,M
n,Co,Fe,Cu,Ag,Pt,Pd,Ru,I
r,Rh,Au)によって触媒活性を有するよう適宜調
製すればよい。例えばVを触媒成分とした場合、一成分
系では例えば五酸化バナジウム等が0.001〜5重量
部、二成分以上の系では各々0.00005重量部以上
の配合とすることで十分活性を発現することができる。
るには、触媒粉体を含むスラリーにバグフィルタ用濾布
を浸漬し、該濾布に触媒粉体を担持させ、水切り後、乾
燥、焼成して得られる。
を処理するバグフィルタに担持する触媒で用いる場合に
は、その比表面積は90m2 /g以上、好ましくは90
〜200m2 /gであることが好ましい。これは比表面
積が200m2 /gを超えた場合、排気ガスを処理する
際の200℃温度域において、粒子の成長により比表面
積の減少が起こり、熱安定性に乏しく活性が低下し、長
期間に亙って安定して使用することができないからであ
る。また、比表面積が90m2 /g未満の場合には、従
来と同様に200℃以下での活性が著しく低下し、好ま
しくないからである。
するのがよい。これは、1g/m2未満であるとダイオ
キシン類の分解性能が不十分であり、一方500g/m
2 を超えた場合には排ガスの圧力損失が増加するので好
ましくないからである。バグフィルタ本体に用いられる
化学合成繊維としては、ポリイミド系,ポリフェニレン
サルファイド系,ポリフルオロエチレン系,ポリエステ
ル系のものを用いることができる。また、担持はバグフ
ィルタ本体の内部又は表面に担持することができる。
状,板状,円筒状,コルゲート状,ハニカム状等の一体
成型された任意の形状とすればよい。なお、ガスとの接
触面積を大とすることが好ましいことは当然であるが、
粉体状触媒の充填密度の程度によっては排ガスの流動背
圧が上がり好ましくない。この対策としては通常は粉体
をその比表面積を過度に低下させることなく所定の密度
に圧縮して得た、例えばハニカム状の成型体を使用する
のが特に好ましい。また、バグフィルターに触媒成分を
含有させ、除塵と触媒分解の両方を働かせる場合は、触
媒の粉末成分をバグフィルターにコートする方法も採用
できる。
ス中の有害物質とは、窒素酸化物の他、ダイオキシン類
やPXB(Xはハロゲンを表す。)類に代表される有害
なハロゲン化芳香族化合物、高縮合度芳香族炭化水素等
の有害物質をいうが、本発明の酸化触媒作用により分解
できる排ガス中の有害物質(又は環境ホルモン)であれ
ばこれらに限定されるものではない。
る芳香族ハロゲン系化合物としては、ダイオキシン類や
PCB類に代表される有害な物質(例えば環境ホルモ
ン)であればこれらに限定されるものではない。ここ
で、前記ダイオキシン類とは、ポリハロゲン化ジベンゾ
−p−ダイオキシン類(PXDDs)及びポリハロゲン
化ジベンゾフラン類(PXDFs)の総称であり(Xは
ハロゲンを示す)、ハロゲン系化合物とある種の有機ハ
ロゲン化合物の燃焼時に微量発生するといわれる。ハロ
ゲンの数によって一ハロゲン化物から八ハロゲン化物ま
であり、これらのうち、特に四塩化ジベンゾ−p−ダイ
オキシン(T4 CDD)は、最も強い毒性を有するもの
として知られている。なお、有害なハロゲン化芳香族化
合物としては、ダイオキシン類の他にその前駆体となる
種々の有機ハロゲン化合物(例えば、フェノール,ベン
ゼン等の芳香族化合物(例えばハロゲン化ベンゼン類,
ハロゲン化フェノール及びハロゲン化トルエン等)、ハ
ロゲン化アルキル化合物等)が含まれており、灰中から
除去する必要がある。すなわち、ダイオキシン類とは塩
素化ダイオキシン類のみならず、臭素化ダイオキシン類
等のハロゲン化ダイオキシン類を表す。また、PXB類
(ポリハロゲン化ビフェニル類)はビフェニルにハロゲ
ン原子が数個付加した化合物の総称であり、ハロゲンの
置換数、置換位置により異性体があるが、PCB(ポリ
塩化ビフェニル)の場合では、2,6−ジクロロビフェ
ニル、2,2´−ジクロロビフェニル、2,3,5−ト
リクロロビフェニル等が代表的なものであり、毒性が強
く、焼却した場合にはダイオキシン類が発生するおそれ
があるものとして知られており、灰中から除去する必要
がある。なお、PXB類には当然コプラナーPXBも含
まれるのはいうまでもない。
族化合物の総称であり、単数又は複数のOH基を含んで
もよく、発癌性物質として認められており、排ガス中か
ら除去する必要がある。
加えて、例えばホルムアルデヒド,ベンゼン又はフェノ
ールのような気体状有機化合物を含む排ガスが発生する
こともある。これらの有機化合物もまた、環境汚染物質
であり、人間の健康を著しく損ねるので、排ガスから除
去する必要がある。
は、通常NO及びNO2 の他、これらの混合物をいい、
NOxとも称されている。しかし、該NOxにはこれら
以外に各種酸化数の、しかも不安定な窒素酸化物も含ま
れている場合が多い。従ってxは特に限定されるもので
はないが通常1〜2の値である。雨水等で硝酸、亜硝酸
等になり、またはNOは光化学スモッグの主因物質の一
つであるといわれており、人体には有害な化合物であ
る。
により、上述した有害物質である窒素酸化物,ハロゲン
化芳香族化合物,高縮合度芳香族炭化水素等の有害物質
や気体状有機化合物を接触的に分解して無害化処理する
ことができる。
担持したバグフィルタ本体を備えた集塵装置の前流側に
塩基性物質(例えばアンモニア等)の存在させ、還元反
応により無害化処理が同時に行うことができる。
ガス処理のシステムについて、前述した図2を参照しつ
つ説明する。
る排ガスの温度を100〜200℃に低減させ、消石灰
供給装置13から中和剤として消石灰を必要量供給し、
この消石灰の中和反応により排ガス11中の塩化水素,
硫黄酸化物等の一部が除去される。
等の一部が除去された排ガス11中に、還元剤(N
H3 )14を還元剤供給装置15から必要量供給し、供
給された中和剤、還元剤を含む排ガスはフィルタ型集塵
装置19に導入される。
うに、中和剤及び還元内を含む排ガスが導入され、有害
物質分解触媒を担持したフェルト状のバグフィルタ本体
101の上流側表面上には、煤塵と中和剤とで形成され
る付着層103が形成される。この付着層103を排ガ
ス11が通過する時に、排ガス11中に残留している塩
化水素,硫黄酸化物等は消石灰と反応して、吸収除去さ
れ、煤塵も同時に濾過効果により除去される。このよう
にして付着層103を通過した排ガス11は還元剤であ
るアンモニアと一緒にバグフィルタ本体101に導入さ
れ、排ガスのダイオキシン類はダイオキシン類分解触媒
により分解除去されると共に窒素酸化物は脱硝作用によ
り、アンモニアに還元されて除去され、清浄化された排
ガス20は外部は放出される。
付着した付着層103は徐々に層の厚さが増加していく
ので、厚くなりすぎないように、所定期間毎に適宜逆
圧、逆洗浄、又は振動等の操作により、付着層103を
払い落として集塵装置19の下部に設けた灰排出装置2
1によって排出し、別途処理するようにしている。
繊維をフェルト状に織り上げて構成したバグフィルタ本
体101に有害物質分解触媒を担持しているので、触媒
の保持力が増加し、且つバグフィルタ本体での担持によ
り触媒機能の低下を防止することができる。
状に織り上げた合成繊維で構成されているために、表面
濾過性能が良好であり、且つ圧力損失値が低く、高流速
濾過を行うことが可能である。また、水洗,薬液洗浄に
よるクリーニング及び触媒の再生に当たって、ガラス繊
維を布状に織り上げたもののような目開き等による強度
低下を起こすこともない。よって、本バグフィルタは触
媒性能を長寿命化することができ、且つ長期間再生して
使用することができ、更新コストを大幅に低減すること
ができる。
5429gに溶解し、この溶液を溶液Aとした。一方、
水:4175gに硫酸アルミニウム:718.9g、塩
化第二鉄:110g、酢酸カルシウム:47.2g、塩
化ナトリウム:262g及び濃塩酸:2020gを混合
して溶解し、この溶液を溶液Bとした。溶液Aと溶液B
を一定割合で供給して沈殿を生成させ、十分攪拌してp
H:8.0のスラリを得た。このスラリを20リットル
のオートクレーブに仕込み、さらにテトラプロピルアン
モニウムブロマイドを500gを添加し、160℃にて
72時間水熱合成を行い、合成後水洗して乾燥させ、さ
らに500℃、3時間焼成させ結晶性シリケート1を得
た。この結晶性シリケート1は酸化物のモル比で(結晶
水を省く)0.5Na2 O・0.5H2 O・〔0.8A
l2 O3 ・0.2Fe2 O3 ・0.25CaO〕・25
SiO2 の組成式で表され、結晶構造はX線回折で前記
表5にて表示されるものであった。
l水溶液40℃に3時間攪拌してNH4 イオン交換を実
施した。イオン交換後洗浄して100℃、24時間乾燥
させた後、400℃、3時間焼成してH型の結晶性シリ
ケート1を得た。
ナジン酸アンモニウム水溶液、硝酸マンガン水溶液、硝
酸コバルト水溶液、硝酸銅水溶液硝酸銀、塩化白金酸水
溶液、硝酸パラジウム水溶液、塩化ルテニウム水溶液、
塩化イリジウム水溶液、塩化ロジウム水溶液を含浸し、
蒸発乾固後、500℃×3時間焼成して粉末触媒を得
た。
3wt%、MnO2 を3wt%、Co3 O4 を3wt
%、CuOを3wt%、AgOを3wt%、Ptを1w
t%、Pdを1wt%、Ruを1wt%、Irを1wt
%、Rhを1wt%、各々担持して粉末触媒を得た。
フィルタ本体に担持させてバグフィルタを得た。本実施
例1のバグフィルタは高い効率でダイオキシン類の分解
と共に脱硝ができた。
の除去を行うと同時にダイオキシン類の分解並びに脱硝
ができ、排ガス処理装置の簡略化を図ることができる。
げたバグフィルタ本体に有害物質分解触媒を担持するこ
とにより、触媒性能の長寿命化を図り、水洗,薬液洗浄
及び触媒の再生に際してのバグフィルタ本体の強度低下
を防ぐことができ、長期間に亙って使用して更新コスト
の低減を図ることができる。
用しているために、表面濾過性が良好であり、且つ圧力
損失値が低く、高流速濾過にも対応でき、集塵装置のコ
ンパクト化を図ることができる。
したものと異なり、本発明のバグフィルタ本体に担持し
た触媒はいずれもダイオキシン類の分解効率が低温にお
いても高く、集塵装置の後流側にダイオキシン類等の分
解装置を別途設けることなく、排ガスの浄化を行うこと
ができる。
示す。
統図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 排ガス中のダスト成分を浄化するバグフ
ィルタであって、 下記「表1」に示されるX線回折パターンを有し、脱水
された状態において酸化物のモル比で表わして、 (1±0.8)R2O・[aM2O3・bM´O・cAl2
O3]・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族元素、希土類元素、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群より選ばれた少なくとも1種以上の元素イオン、M´
はマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ムのアルカリ土類金属イオン、a>0、20>b≧0、
a+c=1、3000>y>11)なる化学式を有する
結晶性シリケートに、V,Mn,Co,Fe,Cu,A
g,Pt,Pd,Ru,Ir,Rh,Auからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種以上の金属を担持させてなる
ダイオキシン類触媒を担持してなることを特徴とするバ
グフィルタ。 【表1】 - 【請求項2】 請求項1において、 上記分解触媒の比表面積が90m2 /g以上であること
を特徴とするバグフィルタ。 - 【請求項3】 排ガス中のダスト成分を浄化するバグフ
ィルタを用いる排ガス浄化方法であって、化学合成繊維
をフェルト状に織り上げたバグフィルタ本体にダイオキ
シン類分解触媒を担持し、排ガス中のダスト成分の除去
と共に、ダイオキシン類の分解並びに脱硝を行う排ガス
浄化方法において、 上記触媒が下記「表2」に示されるX線回折パターンを
有し、脱水された状態において酸化物のモル比で表わし
て、 (1±0.8)R2O・[aM2O3・bM´O・cAl2
O3]・ySiO2 (上記式中、Rはアルカリ金属イオン及び/又は水素イ
オン、MはVIII族元素、希土類元素、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニオブ、アンチモン及びガリウムからなる
群より選ばれた少なくとも1種以上の元素イオン、M´
はマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ムのアルカリ土類金属イオン、a>0、20>b≧0、
a+c=1、3000>y>11)なる化学式を有する
結晶性シリケートに、V,Mn,Co,Fe,Cu,A
g,Pt,Pd,Ru,Ir,Rh,Auからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種以上の金属を担持させてなる
触媒であることを特徴とする排ガス浄化方法。 【表2】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28937099A JP3448246B2 (ja) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | バグフィルタ及び排ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP28937099A JP3448246B2 (ja) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | バグフィルタ及び排ガス浄化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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