JPH07275695A - So2吸着剤 - Google Patents

So2吸着剤

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JPH07275695A
JPH07275695A JP6068489A JP6848994A JPH07275695A JP H07275695 A JPH07275695 A JP H07275695A JP 6068489 A JP6068489 A JP 6068489A JP 6848994 A JP6848994 A JP 6848994A JP H07275695 A JPH07275695 A JP H07275695A
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JP
Japan
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adsorbent
adsorption
nox
carrier
anatase
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Withdrawn
Application number
JP6068489A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Ichiki
正義 市来
Akio Iwamoto
皓夫 岩本
Hideji Kobayashi
秀次 小林
Takanobu Watanabe
高延 渡辺
Atsushi Fukuju
厚 福寿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アナターゼ型チタニアから成る担体に、セリ
ウムが担持されている、SO2 吸着剤である。 【効果】 このSO2 吸着剤は、SO2 を可逆吸着し、
再生使用が可能なものであるので、このSO2 吸着剤
を、NOx吸着剤の充填層の前流に充填することによ
り、NOx吸着剤のSO2 による被毒(性能低下)を軽
減し、NOx吸着剤の寿命を延ばすことが可能となり、
より実用的なNOx吸着除去システムが構築できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、各種道路トン
ネル、山岳トンネル、海底トンネル、地下道路、シェル
ター付道路等の各種トンネル(総称して「道路トンネル
等」と呼ぶ)における換気ガス中に含有される低濃度の
窒素酸化物(NOx)を効率よく除去する技術に関し、
より詳細には、NOx吸着剤充填層の前流に充填するこ
とにより、SO2 を可逆吸着し、繰り返し再生使用をな
し得るSO2 吸着剤に関するものである。
【0002】
【発明の背景】道路トンネル等において、特に長大で自
動車交通量の多いものについては、通行者の健康保護や
明視距離の改善を目的に相当量の換気を行う必要があ
る。また、比較的短距離のトンネルでも都市部あるいは
その近郊では、出入口部に集中する一酸化炭素(C
O)、NOx等による大気汚染を防止する方法として、
トンネル内の空気を吸引排気(換気)する方法がある。
【0003】しかしながら、換気ガスをそのまま周囲に
放散したのでは、地域的な環境改善にはならず、特に自
動車排ガスによる汚染が平面的に拡がっている都市部あ
るいはその近郊では高度の汚染地域を拡大させることに
なりかねない。
【0004】道路トンネル等の換気ガス中のNOxは一
般に10ppm以下の濃度であり、その大半がNOで少
量のNO2 ならびにN2 Oなどが含まれている。さらに
数%の湿分と0.1%以下のCO2 、1ppm以下のS
2 、ならびに数ppmの炭化水素類が共存している。
【0005】
【従来の技術】本発明者らは、先に、道路トンネル等の
換気ガスの浄化装置として、TiO2にRu、Ceなど
を担持させた板状吸着剤からなるハニカム構造体のNO
x吸着剤ロータを主体とする回転式NOx吸着(除去)
装置を提案した(特開平3−258324号)。
【0006】しかし、回転式NOx吸着装置には、種々
の問題があり、これらを解決するために、NOx吸着器
をガス流れ方向に複数のゾーンに分割したことを特徴と
する固定床式のNOx吸着装置を提案した(特願平5−
209680)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】固定床式NOx吸着装
置において使用されるNOx吸着剤は、実験により処理
ガス中の50ppmのSO2 により被毒されることが判
明している。したがって、実際の使用条件下(SO2
1ppm以下)でもNOx吸着(除去)性能が徐々に低
下することが予想される。
【0008】NOx吸着(除去)性能の低下速度は処理
ガス中のSO2 濃度の影響を受け、SO2 濃度が低いほ
ど性能低下速度は遅くなることが期待される。
【0009】そのため、NOx吸着の前にSO2 濃度を
低減させることにより、NOx吸着剤の寿命を延ばすこ
とが望まれる。
【0010】処理ガス中のSO2 を除去する手段として
は、いくつかの排煙脱硫方法が知られている。
【0011】排煙脱硫法は湿式法と乾式法に大別され
る。
【0012】湿式法としては、水洗浄、アルカリ洗浄
(アンモニア、カセイソーダなどを含む水溶液)あるい
は亜硫酸ソーダ(Na2 SO3 )溶液への吸収などのプ
ロセスがある。
【0013】湿式法では、廃液処理設備を必要とするた
め、高濃度のSO2 を回収する目的以外では経済的にプ
ロセスが成り立たない。
【0014】特に、NOx吸着装置においては、NOx
吸着剤のNOx吸着(除去)性能が処理ガス中の湿度の
影響を受け、水洗浄等で液と接触させることにより処理
ガスが加湿されることは、NOx吸着装置においては好
ましくない。
【0015】乾式法としては、活性炭や消石灰(Ca
(OH)2 )、炭酸カルシウム(CaCO3 )などに吸
収させるプロセスが知られている。
【0016】これらのSO2 吸収剤は、通常、再生使用
できないため、使い捨てされる。したがって、大量のガ
ス(トンネル換気ガス等)を処理する場合には、SO2
吸収剤の消費量が多量になり、経済的に好ましくない。
【0017】本発明の目的は、上記の諸問題をすべて解
決することができるSO2 吸着剤を提供することにあ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、SO2
可逆吸着し、繰り返し再生使用をなし得るSO2 吸着剤
が見い出せれば、このSO2 吸着剤をNOx吸着剤充填
層の前流に充填することにより、解決できる。
【0019】本発明者らは、上述の課題を解決するため
に鋭意、検討した結果、SO2 を可逆吸着する吸着剤を
見い出し、本発明を完成するに至った。
【0020】すなわち、本発明によるSO吸着剤は、
アナターゼ型チタニアから成る担体に、セリウムが担持
されているものである。
【0021】本発明によるSO吸着剤は、好ましく
は、アナターゼ型チタニアから成る担体に、セリウムと
付加金属とが共担持されたものである。この付加金属
は、白金、パラジウム、ロジウム、銀、バナジウム、マ
ンガン、鉄、コバルト、銅、モリブデン、ビスマスより
成る群から選ばれた少なくとも1つである。
【0022】本発明の好適な実施態様では、アナターゼ
型チタニアから成る担体はセラミックペーパーに保持さ
れている。
【0023】本発明の好適なSO2 の吸着剤は、アナタ
ーゼ型チタニアから成る担体を保持した平板状のセラミ
ックペーパーとアナターゼ型チタニアから成る担体を保
持した波板状のセラミックペーパーとが1枚置きに配さ
れて断面ハニカム状の平板・波板多層構造物が構成さ
れ、上記担体にセリウムが担持されているものである。
【0024】
【実施例】
実施例1 市販のセラミックペーパー(成分;シリカ:アルミナ=
50:50、厚さ;0.25mm、坪量;46g/
2 )を所定の寸法に切断し、アナターゼ型のチタニア
ゾル(TiO2 含有量;約30重量%)に室温で浸漬し
た。
【0025】浸漬後、直ちにこのセラミックペーパーを
平板上に取り出し、ローラー等により余分なチタニアゾ
ルを落とし、均一な厚さとすると同時に、同ペーパーを
熱風により乾燥した。
【0026】こうして成形した平板状チタニアゾル含浸
セラミックペーパーを電気炉に入れ、空気中500℃で
3時間焼成して、平板状のチタニア保持セラミックペー
パーを得た。
【0027】チタニアゾル含浸前の重量と焼成後の重量
との差より、TiO2 保持量を求めた結果、101g/
2 のTiO2 が保持されていた。
【0028】ついで、平板状チタニア保持セラミックペ
ーパーを塩化セリウム(CeCl3)水溶液(Ce濃
度;17重量%)に室温で浸漬した。
【0029】浸漬後、これを約110℃で乾燥後電気炉
に入れ、空気中500℃で3時間焼成してCe担持チタ
ニア保持セラミックペーパーから成るSO2 吸着剤(C
e担持量:30.4重量%)を得た。
【0030】性能試験 この平板状SO2 吸着剤を小片(長さ;50mm、幅;
21mm)に切り、8枚の試験片(吸着剤幾何表面積;
0.0168m2 )を得、これらを内寸22mm角のス
テンレス製反応管に充填した。
【0031】次に、この吸着剤充填層の一端から他端に
向かって調湿空気(湿分;5000ppm)を流通しな
がら(2.8Nリットル/分)、吸着剤を約130℃で
10分間処理した(「予熱操作」と呼ぶ)後、引き続き
約300℃で30分間処理した(「再生操作」と呼
ぶ)。再生操作後、上記とは逆に吸着剤充填層の他端よ
り一端に向かって調湿空気(湿分;5000ppm)を
吸着剤を通して45分間流通(2.8Nリットル/1
分)させて冷却した(「冷却操作」と呼ぶ)。
【0032】放冷後、冷却操作と同じガス流れ方向で、
吸着剤充填層に50ppmのSO2を含む調湿空気(湿
分;5000ppm)を流通した(「吸着操作」と呼
ぶ)。この1回目の吸着操作において、SO2 含有ガス
の流通直後から反応管出口ガス中のSO2 濃度を赤外線
式分析計で測定した。出口ガス中のSO2 濃度の経時変
化を図1に示す。図1中の縦軸には出口ガス中のSO2
濃度を入口ガス中のSO2 濃度で除した値(「破過率」
と呼ぶ)が目盛ってある。
【0033】初期性能(1回目吸着)について見ると、
破過率が0.2に到達するまでの時間は50分であっ
た。
【0034】吸着操作に引き続き、再び予熱操作および
再生操作により、吸着剤に吸着したSO2 を脱離させた
後、冷却操作を行った。冷却操作後、1回目と同様にし
て2回目の吸着操作を行った。
【0035】2回目の吸着性能について見ると、破過率
が0.2に到達するまでの時間は33分であった。
【0036】このように、吸着操作、予熱操作、再生操
作および冷却操作から成る1サイクルの操作を17回繰
り返した。
【0037】この間、6回目の吸着性能について見る
と、破過率が0.2に到達するまでの時間は20分であ
り、10回目の吸着では17分、その後はそれほど変化
せず、18回目の吸着では15分であった。
【0038】つぎに、反応管入口ガス中のSO2 濃度を
20.0ppmに変更して19回目の吸着を行い、同濃
度を4.8ppmに変更して20回目の吸着を行った。
なお、予熱操作、再生操作および冷却操作は、1回目の
操作と同様にして行った。
【0039】測定した破過率を図2に示す。19回目の
吸着操作では破過率が0.2に到達するまでの時間は3
9分であり、20回目の吸着操作では157分であっ
た。
【0040】図3に、18回目から20回目のSO2
着における、反応管入口ガス中のSO2 濃度と、破過率
が0.2に到達するまでに吸着剤に吸着したSO2 吸着
量との関係を示す。
【0041】図3に見られるとおり、SO2 吸着剤への
SO2 吸着量は吸着剤に供給するSO2 濃度に依存しな
いことが判る。
【0042】図2と図3より、このSO2 吸着剤は、吸
着・再生を繰り返した後においても、また低濃度のSO
2 であっても良好な吸着性能を発揮することが判る。
【0043】比較例1 実施例1と同様にして得た、平板状チタニア保持セラミ
ックペーパーを平板状吸着剤とし、実施例1と同様に小
片に切断した後、得られた試験片をステンレス製反応管
に充填し、実施例1と同様の操作(予熱、再生、冷却の
各操作)を行った後、50ppmのSO2 を含む調湿空
気(湿分;5000ppm)を吸着剤充填層に流通し、
吸着操作を行った。
【0044】この吸着剤の初期吸着性能を図4に示す。
なお、図4には比較のために実施例1の1回目吸着時の
結果も合わせて示してある。
【0045】図4から明らかなように、(アナターゼ型
の)チタニア単独では充分な吸着性能は発揮されず、セ
リウムの担持が有効であることが判る。
【0046】本発明のSO2 吸着剤においては、吸着し
たSO2 が吸着剤表面で酸化された後、セリウム硫酸塩
の形態で吸着剤に保持されているものと思われる。
【0047】したがって、SO2 をSO3 に酸化する機
能を有する貴金属等を添加することにより、SO2 吸着
速度を高める効果が期待される。
【0048】また、容易に熱分解する硫酸塩を形成する
金属(V、Feなど)を添加することにより、吸着容量
の増加とSO2 を脱離し、吸着剤を再生し易くする効果
が期待される。
【0049】そこで、上記観点より付加金属の添加効果
について検討を行った。
【0050】実施例2 実施例1と同様にして得たチタニア保持セラミックペー
パーを塩化セリウム水溶液に室温で浸漬し、乾燥後、空
気中500℃で3時間焼成して、Ce担持チタニア保持
セラミックペーパーから成るSO2 吸着剤(Ce担持
量:約30重量%)を準備した。
【0051】この平板状SO2 吸着剤を、白金塩が白金
(Pt)金属として吸着剤中に1重量%担持されるよう
に濃度調整した塩化白金水溶液に室温で浸漬し、乾燥
後、空気中500℃で1時間焼成して、Pt添加Ce担
持チタニア保持セラミックペーパーから成るSO2 吸着
剤(「Ce(30)+Pt(1) /TiO2 」と表わす)を得
た。
【0052】この平板状の白金添加吸着剤を実施例1と
同様にしてステンレス製反応管に充填し、実施例1と同
様の操作により吸着、再生を繰り返し、10回目の吸着
における20%破過時間(破過率が0.2に到達するま
での時間)を測定した。この測定結果を表1に示す。こ
のSO2 吸着剤の破過時間は25分であり、白金の添加
効果が認められる。
【0053】実施例3、4 実施例2と同様、Ce担持チタニア保持セラミックペー
パーから成るSO2 吸着剤を、パラジウム(Pd)塩が
Pd金属として吸着剤に1重量%担持されるように濃度
調整した塩化パラジウム水溶液に室温で浸漬する以外
は、実施例2と同様にして、Pd添加Ce担持チタニア
保持セラミックペーパーから成るSO2 吸着剤(「Ce
(30)+Pd(1) /TiO2 」と表わす)を得た(実施例
3)。同様にして、塩化ロジウム水溶液を用いてRh添
加Ce担持チタニア保持セラミックペーパーから成るS
2 吸着剤(「Ce(30)+Rh(1) /TiO2 )と表わ
す)を得た(実施例4)。
【0054】実施例5〜12 貴金属(Pt、Pd、Ph)以外の付加金属(Ag、
V、Mn、Fe、Co、Cu、MoおよびBi)につい
ては、金属塩が金属として吸着剤に3重量%担持される
ように濃度調整した表1に示す金属塩溶液に、Ce担持
チタニア保持セラミックペーパーから成るSO2 吸着剤
を浸漬する以外は、実施例2と同様にして、実施例5〜
12の吸着剤を得た。
【0055】表1に、実施例3〜12の吸着剤につい
て、実施例1と同様の操作により得た。10回目吸着時
の20%破過時間を示す。
【0056】いずれの吸着剤も実施例1のCe(30) /
TiO2 と比べ吸着性能の向上が認められる。
【0057】
【表1】
【0058】
【発明の効果】本発明によるSO2 吸着剤は、SO2
可逆吸着し、再生使用が可能なものであるので、このS
2 吸着剤を、NOx吸着剤の充填層の前流に充填する
ことにより、NOx吸着剤のSO2 による被毒(性能低
下)を軽減し、NOx吸着剤の寿命を延ばすことが可能
となり、より実用的なNOx吸着除去システムが構築で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸着時間と破過率の関係を示すグラフである。
【図2】吸着時間と破過率の関係を示すグラフである。
【図3】入口SO2 濃度とNOx吸着量との関係を示す
グラフである。
【図4】吸着時間と破過率の関係を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/50 53/81 (72)発明者 渡辺 高延 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アナターゼ型チタニアから成る担体に、
    セリウムが担持されている、SO2 吸着剤。
  2. 【請求項2】 アナターゼ型チタニアから成る担体に、
    セリウムと、白金、パラジウム、ロジウム、銀、バナジ
    ウム、マンガン、鉄、コバルト、銅、モリブデン、ビス
    マスより成る群から選ばれた少なくとも1つの付加金属
    とが共担持されている、SO2 吸着剤。
  3. 【請求項3】 アナターゼ型チタニアから成る担体がセ
    ラミックペーパーに保持されている、請求項1または2
    記載のSO2 吸着剤。
  4. 【請求項4】 アナターゼ型チタニアから成る担体を保
    持した平板状のセラミックペーパーとアナターゼ型チタ
    ニアから成る担体を保持した波板状のセラミックペーパ
    ーとが1枚置きに配されて断面ハニカム状の平板・波板
    多層構造物が構成され、上記担体にセリウムが担持され
    ている、SO2 の吸着剤。
JP6068489A 1994-04-06 1994-04-06 So2吸着剤 Withdrawn JPH07275695A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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