JPH08173761A - 窒素酸化物の除去方法 - Google Patents
窒素酸化物の除去方法Info
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Abstract
する触媒を用いて、内燃機関より排出される酸素過剰の
排ガスから窒素酸化物をより効率的に除去する方法を提
供するところにある。 【構成】 窒素酸化物および炭化水素を含有する酸
素過剰の排ガス中の窒素酸化物を除去する方法におい
て、粒子径が0.1ミクロン未満のゼオライトにCu、
Co、Pt、RhまたはInなどの遷移金属を1種類以
上含有させた触媒を上記排ガスと接触させる。
Description
ら排出される排ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素および
炭化水素を除去する排ガス浄化触媒に関し、更に詳細に
は過剰酸素下の排ガスから窒素酸化物を低減する方法に
関するものである。
排ガスの中で人体に対して有害である窒素酸化物、一酸
化炭素は、白金,ロジウム,パラジウムを担体上に担持
させた三元触媒により除去されている。しかし、ディ−
ゼルエンジン排ガスについては、ガソリンエンジンに比
べて排ガス中の酸素濃度が高いため、三元触媒による還
元脱硝は困難である。
なう低燃費化のため、希薄燃焼方式のガソリンエンジン
が開発されている。しかしながら、この希薄燃焼ガソリ
ンエンジンの排ガスは酸素過剰雰囲気であるため、上記
のような従来の三元触媒での脱硝が困難であり、窒素酸
化物除去に関する技術開発が望まれている。
化物を除去する方法として、アンモニアを還元剤とした
V2O5/TiO2上での選択的接触還元法、アルカリ溶
液への吸収法が知られているが、いずれの場合も使用範
囲が限定され、自動車等の移動発生源への適用は困難で
ある。
が、アンモニア等の選択的還元剤を添加しなくても、酸
素過剰下で排ガス中の窒素酸化物を還元除去できること
が報告されている(例えば、特開昭63−283727
号公報、特開平1−130735号公報等)。
て、これまでに触媒の構成成分であるゼオライトとして
ZSM−5、モルデナイト、フェリエライト、USY、
ゼオライトβ等を使用し、これらのゼオライトにCu,
Co,Fe,Ni等の遷移金属を担持した窒素酸化物の
除去触媒が提案されている。これらのゼオライトの中で
もZSM−5を用いた窒素酸化物除去触媒は触媒活性が
特異的に高く、最も有望な脱硝用触媒として注目されて
いる。
ト触媒は、例えば、特開平5−168863号公報等で
指摘されているような高温による触媒劣化に加えて、低
温活性が低いこと等の問題点を有している。このため、
ガソリンエンジンに比べて排ガス温度が低い、ディ−ゼ
ルエンジンの排ガス浄化に適用するには、更に低温域で
の触媒性能を改善する必要がある。
ラジウム、ロジウム等の貴金属を含有するゼオライト触
媒は、上記遷移金属含有ゼオライト触媒に比べて低温活
性が高く、耐熱性が高い特徴を有している。しかしなが
ら、その活性は十分でなく、活性向上等の性能改善が望
まれている。
関する改良触媒が多く提案されている。例えば、特開平
5−168942号公報にはAuを添加した遷移金属含
有ゼオライト触媒が、特開平5−317720号公報に
はMgを共存させたPt担持ゼオライト触媒が提案され
ている。
果は十分に満足されるほどでなく、低温活性が不十分で
あるため、実用化には至っていない。本発明の目的は、
更に広い温度範囲、特に低温で高い性能を有する触媒を
用いて、内燃機関より排出される酸素過剰の排ガスから
窒素酸化物をより効率的に除去する方法を提供するとこ
ろにある。
状況に鑑み、ゼオライト触媒の酸素過剰の排ガス中の窒
素酸化物除去性能を鋭意検討した結果、粒子径が0.1
ミクロン未満のゼオライトに、1種類以上の遷移金属を
含有した触媒が、これまでに提案されているゼオライト
触媒に比べて、広い温度範囲で優れた窒素酸化物除去能
を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
ン未満のゼオライトに、1種類以上の遷移金属を含有し
た触媒を、窒素酸化物および炭化水素を含有する酸素過
剰の排ガスに接触させることを特徴とする窒素酸化物の
除去方法を提供するものである。
は、その粒子径が0.1ミクロン未満であることが重要
である。ゼオライトの粒子径が0.1ミクロン以上の場
合、十分な性能向上効果が発現しない。好ましくは0.
08ミクロン以下であり、更に好ましくは0.05ミク
ロン以下である。ここで粒子径とはゼオライトの一次粒
子を意味し、通常、電子顕微鏡で確認することができ
る。ゼオライトの構造に関しては特に限定されないが、
例えばZSM−5,−11,−12,−20,モルデナ
イト,フェリエライト,Y型,ゼオライトβ等が挙げら
れる。好ましくはZSM−5,ゼオライトβである。ゼ
オライトの製造方法に関しても特に限定されるものでは
なく、これまでに報告されている既知の方法で製造でき
る。また、ゼオライトの粒子径を制御する方法に関して
も特に限定されない。製造されたゼオライトの粒子径が
0.1ミクロン以上の場合、粉砕処理を施こすことも可
能であるが、粉砕により結晶性が低下し、性能低下を起
こす可能性があるため、製造されたゼオライトで0.1
ミクロン未満のものを使用することが望ましい。
ないが、高耐熱性、高耐久性のものを得る場合にはSi
O2/Al2O3モル比が10〜1000程度のものを用
いることが望ましい。また、このゼオライトは、そのま
まあるいはアンモニウム塩、鉱酸等で処理してNH4型
あるいはH型にイオン交換してから本発明の触媒として
使用することもできる。
種類以上の遷移金属を含有させることにより調製され
る。
ては特に限定されないが、チタン、バナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジ
ルコニウム、モリブデン、白金、ルテニウム、パラジウ
ム、ロジウム、インジウム、金等を使用することができ
る。好ましくは銅、鉄、コバルト、ニッケル、白金、パ
ラジウム、ロジウム、インジウムがよく、更に好ましく
は銅、コバルト、白金、ロジウム、インジウムがよい。
これらの遷移金属は一般に、イオン交換法や含浸担持
法、蒸発乾固法、物理混合法等により含有させることが
できるが、好ましくはイオン交換法がよい。
る方法、例えば、所定の金属を含有する水溶液を用いて
イオン交換する方法を採用することができる。これらの
金属は可溶性の塩の形で使用でき、可溶性の塩として
は、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸塩、塩化物等あるいはアンミ
ン錯体等の錯塩化合物が使用できる。
中のアルミニウムに対して原子比で0.1から10であ
ることが望ましい。金属の添加量が0.1未満である
と、本発明の触媒の金属の含有量が少なくなり、十分な
触媒性能が得られなくなる恐れがあり、また、10を越
えてもそれに見合うだけの効果が得られなくなる恐れが
ある。処理条件については、通常行なわれる室温から1
00℃の温度、数時間から数十時間の時間でよい。ま
た、必要に応じて、イオン交換操作を繰り返し行なうこ
ともできる。また、イオン交換の際、交換母液へアンモ
ニウム水溶液を添加してイオン交換することもできる。
2種類以上の上記遷移金属を含有させる場合は、これら
の金属を順次含有させても、同時に含有させてもどちら
でもよい。
にアルカリ金属およびアルカリ土類金属が含まれてもよ
い。アルカリ金属およびアルカリ土類金属の含有方法は
特に限定されないが、イオン交換法が好ましく、含有さ
せる際にアルカリ金属およびアルカリ土類金属と上記金
属を順次含有させてもよい。好ましくは、先にアルカリ
金属およびアルカリ土類金属を含有させた後、上記金属
を含有させる。
量は特に限定されないが、ゼオライト中のアルミニウム
に対して原子比で0.1から3倍であることが望まし
い。含有金属がゼオライト中のアルミニウムに対して原
子比で0.1未満では十分な触媒性能が得られなくなる
恐れがある。また、3を越えてもそれに見合うだけの効
果が得られない恐れがある。
等のバインダ−と混合し成形して使用することもでき
る。また、予めゼオライトを成形し、その成形体に遷移
金属およびアルカリ金属、アルカリ土類金属を含有させ
ることもできる。ゼオライトを成形する際に用いられる
バインダ−としては、特に制限はないが、カオリン、ア
タパルガイト、モンモリロナイト、ベントナイト、アロ
フェン、セピオライト等の粘土鉱物やシリカ、アルミナ
等が使用できる。あるいは、バインダ−を用いずに成形
体を直接合成したバインダレスゼオライト成形体であっ
てもよい。また、コ−ジェライト製あるいは金属製のハ
ニカム状基材にゼオライトをウォッシュコ−トして用い
ることもできる。
は、上記で説明した排ガス浄化触媒と該排ガスを接触さ
せることにより行うことができる。該排ガスは窒素酸化
物および炭化水素を含むものであり、本発明が対象とす
る酸素過剰の排ガスとは、排ガス中に含まれる炭化水素
を完全に酸化するのに必要な酸素量より過剰な酸素が含
まれている排ガスを指し、このような排ガスとしては例
えば、ディ−ゼルエンジン等の内燃機関から排出される
排ガス、特に空燃比が大きい状態で燃焼された排ガス等
が具体的に例示される。
水素の種類は特に限定されず、パラフィン、オレフィ
ン、芳香族化合物およびそれらの混合物が使用できる。
具体的には、パラフィン、オレフィンとしては炭素数で
1〜20の炭化水素が使用でき、芳香族化合物としては
ベンゼン、ナフタレン、アントラセンおよびそれらの誘
導体が使用できる。また、混合物としては軽油、灯油、
ガソリン等が使用できる。本発明ではゼオライト粒子間
でも触媒反応が生じていると考えられるため、細孔に入
りにくい炭化水素種が共存している場合に一層効果が大
きくなる。ゼオライト細孔に入りにくい炭化水素種とし
ては炭素数で10以上のものであり、例えばペンタデカ
ン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、1−ヘキサデセン等
のパラフィン並びにオレフィン,ナフタレン、アントラ
セン等の芳香族化合物,または軽油、灯油の混合物であ
る。更には、炭化水素として軽油を用いることが好まし
い。
れないが、通常、窒素酸化物が50から2000pp
m、炭化水素が10から10000ppm、酸素が0.
1から20%である。
特に限定されないが、好ましくは空間速度(体積基準)
500から500000hr-1、温度100から800
℃、更に好ましくは、空間速度2000から20000
0hr-1、温度100から600℃である。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
て、ZSM−5型ゼオライトを調製した。無水ベ−スに
おける酸化物のモル比で表して次の組成を有していた。
・Al2O3・45SiO2 (TPA:テトラプロピルアンモニウム) また、このZSM−5型ゼオライトを電子顕微鏡(SE
M)で観察したところ、0.04〜0.045ミクロン
の粒子径を有していた。
4時間焼成することによりテトラプロピルアンモニウム
を除去した。
モニウム;11.5gを含む水溶液500ccに添加
し、60℃にて20時間撹拌した後、洗浄し、アンモニ
ウムイオン交換を行った。この操作を2回繰り返した
後、110℃で20時間乾燥してアンモニウム型ゼオラ
イトを得た。
を、その中に含まれているアルミニウムに対して原子比
で2倍となるように精秤された濃度0.1mol/Lの
酢酸銅水溶液中に添加し、直ちに2.5%−アンモニア
水を加えてスラリ−のpHを10.5とし、室温で20
時間撹拌した。固液分離後、十分洗浄し、110℃で2
0時間乾燥して触媒1を得た。化学分析の結果、触媒1
は無水ベースにおける酸化物のモル比で表して次の組成
を有していた。
を、その中に含まれているアルミニウムに対して原子比
で0.5倍となるように精秤された濃度0.1mol/
Lのテトラアンミン硝酸白金水溶液中に添加し、直ちに
2.5%−アンモニア水を加えてスラリ−のpHを1
0.5とし、室温で20時間撹拌した。固液分離後、十
分洗浄し、110℃で20時間乾燥して触媒2を得た。
化学分析の結果、触媒2は無水ベースにおける酸化物の
モル比で表して次の組成を有していた。
ム;8.08gを水酸化テトラエチルアンモニウム水溶
液(20%水溶液);442gに添加し、完全に溶解さ
せた。これにニップシ−ル(日本シリカ工業製Nip
VN−3);82gを徐々に添加し、30分混合撹拌さ
せた。反応混合物の組成はモル比で表して次に示すとお
りであった。
エチルアンモニウム) Na2O/SiO2=0.09 H2O/SiO2=16.9 該混合物をオ−トクレ−ブに仕込み、150℃で96時
間静置下で結晶化した。生成物を固液分離、水洗、乾燥
した。この生成物をX線回折により、分析したところ、
純粋なゼオライトβであった。化学分析の結果、その組
成は無水ベ−スにおける酸化物のモル比で表して次の組
成を有していた。
・Al2O3・36SiO2 また、ゼオライトβを電子顕微鏡(SEM)で観察した
ところ、0.2〜1ミクロンの粒子径を有していた。
4時間焼成することによりテトラエチルアンモニウムを
除去した。焼成後のゼオライトを3時間のボ−ルミル粉
砕を行った後に、電子顕微鏡で観察したところ、0.0
45〜0.05ミクロンの粒子径を有していた。
ム;11.5gを含む水溶液500ccに添加し、60
℃にて20時間撹拌してアンモニウム交換を行った。こ
の操作を2回繰り返した後、110℃で20時間乾燥し
てアンモニウム型ゼオライトを得た。
を、その中に含まれているアルミニウムに対して原子比
で2倍となるように精秤された濃度0.1mol/Lの
酢酸銅水溶液中に添加し、直ちに2.5%−アンモニア
水を加えてスラリ−のpHを10.5とし、室温で20
時間撹拌した。固液分離後、十分洗浄し、110℃で2
0時間乾燥して、触媒3を得た。化学分析の結果、触媒
3は無水ベ−スにおける酸化物のモル比で表して次の組
成を有していた。
ッシュに整粒した。整粒した各触媒2ccを常圧固定床
流通反応管に充填し、反応に供した。反応前処理とし
て、反応ガスを1000mL/minで流通させながら
550℃まで昇温し、30分保持した。その後、150
〜550℃の間の任意の温度で表1のモデルガスを使用
して触媒定常活性を調べた。この時の空間速度(体積基
準)は、30000hr-1であった。表2には各温度に
おけるNOx除去率を示した。尚、NOx除去率は次式
で表される。
x]out)/[NOx]in}×100 [NOx]in :入口ガスのNOx濃度 [NOx]out:出口ガスのNOx濃度 比較例1<比較触媒1の調製> 撹拌状態にある実容積2Lのオーバフロータイプの反応
槽に、珪酸ソーダ水溶液(SiO2:29.6%,Na2
O:9.35%,Al2O3:0.01%,H2O:6
1.04%)と、硫酸アルミニウム水溶液(Al2O3;
8.8g/L,H2SO4;370g/L)とをそれぞれ
3L/hr,1L/hrの速度で連続的に供給した。反
応温度は30〜32℃、排出されるスラリーのpHは
6.7〜7.0であった。
後、Na2O;0.75wt%,Al2O3;0.77w
t%,SiO2;36.1wt%,H2O;62.5wt
%の粒状無定形アルミノ珪酸塩均一化合物を得た。該均
一化合物;2,860gと3.2wt%のNaOH水溶
液;6,150gとをオートクレーブに仕込み、160
℃で72時間撹拌下で結晶化した。生成物を固液分離、
水洗、乾燥してZSM−5型ゼオライトを得た。化学分
析の結果、その組成は無水ベースにおける酸化物のモル
比で表して次の組成を有していた。
M)で観察したところ、1〜3ミクロンの粒子径を有し
ていた。
を、その中に含まれているアルミニウムに対して原子比
で2倍となるように精秤された濃度0.1mol/Lの
酢酸銅水溶液中に添加し、直ちに2.5%アンモニア水
を加えてスラリ−のpHを10.5とし、室温で20時
間攪拌した。固液分離後、十分洗浄し、110℃で20
時間乾燥して比較触媒1を得た。この比較触媒1の銅イ
オン含有量を化学分析で調べた結果、無水ベースの酸化
物モル比で表して次の組成を有していた。
リウム型ゼオライト;10gを、その中に含まれている
アルミニウムに対して原子比で0.5倍となるように精
秤された濃度0.1mol/Lのテトラアンミン硝酸白
金水溶液中に添加し、直ちに2.5%−アンモニア水を
加えてスラリ−のpHを10.5とし、室温で20時間
撹拌した。固液分離後、十分洗浄し、110℃で20時
間乾燥して比較触媒2を得た。化学分析の結果、比較触
媒2は無水ベースにおける酸化物のモル比で表して次の
組成を有していた。
O3・41SiO2 比較例3<比較触媒3の調製> ボ−ルミル粉砕を行わなかったこと以外は、実施例3と
同様な操作を行って、アンモニウム型のゼオライトβを
調製した。
を、その中に含まれているアルミニウムに対して原子比
で2倍となるように精秤された濃度0.1mol/Lの
酢酸銅水溶液中に添加し、直ちに2.5%−アンモニア
水を加えてスラリ−のpHを10.5とし、室温で20
時間撹拌した。固液分離後、十分洗浄し、110℃で2
0時間乾燥して、比較触媒3を得た。化学分析の結果、
比較触媒3は無水ベ−スにおける酸化物のモル比で表し
て次の組成を有していた。
活性を実施例4と同様な条件で測定した。各温度におけ
るNOx除去率を表2に示す。
酸化物および炭化水素を含有する酸素過剰の排ガスから
窒素酸化物を、更に広い温度域で、より効率的に除去す
ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 窒素酸化物および炭化水素を含有する酸
素過剰の排ガス中の窒素酸化物を除去する方法におい
て、粒子径が0.1ミクロン未満のゼオライトに1種類
以上の遷移金属を含有させた触媒を、窒素酸化物および
炭化水素を含有する酸素過剰の排ガスと接触させること
を特徴とする窒素酸化物の除去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6323090A JPH08173761A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 窒素酸化物の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6323090A JPH08173761A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 窒素酸化物の除去方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08173761A true JPH08173761A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18150969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6323090A Pending JPH08173761A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 窒素酸化物の除去方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08173761A (ja) |
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-
1994
- 1994-12-26 JP JP6323090A patent/JPH08173761A/ja active Pending
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