JPS581976B2 - ガラス繊維強化脱硝触媒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は，排ガス中の窒素酸化物のアンモニアによる
選択的還元用脱硝触媒に関し，さらに詳しくはガラス繊
維製品で強化された脱硝触媒に関する。

本発明者らは，先に、粒状のＴｉＯ２担体を保持する保
持材料としてガラス繊維製品が有効であることを見出し
た（特願昭５４−６３６３４号）。

この発明は上記知見に基づく研究の延長上にあるもので
ある。

上配保持材料に適用されるガラス繊維製品としては，ク
ロス．不織布，ペーパー，マットなどで種々の形態のも
のが考えられるが、そのうち，空隙が多くかつヤーンの
ストレツチング性が低いほど，ＴｉＯ２相体粒子の保持
量および保持能力が大きく，逆に空隙が少なくかつスス
トレツチング性の高いものほど，粒子の保持量および保
持能力の点では劣るが，排ガス中のダストの衝突による
摩耗や排ガスによるＴｉＯ２粒子の飛散、振動による同
粒子の離脱といった問題は少なく，したがってバインダ
ーの使用量も少なくてよいことが知られでいる。

本発明者らは，このような観点から、種々研究を重ねた
結果、特殊加工を施こしたロービングクロスが，前記の
各長所のみを組合せた特性を有することを見出すに至り
．この発明を完成した。

すなわち，この発明は．所望形状の保形用の金属基体と
，金属基体に装着した粉体保持用のガラス繊維製品よ，
ガラス繊維製品に保持したＴｉＯ２担体粒子と，ＴｉＯ
２相体粒子に担持した触媒成分とからなる排ガス中の窒
素酸化物のアンモニアによる選択的還元用脱硝触媒であ
って，ガラス繊維製品としで，ガラス繊維製のロービン
グクロスの片面においてその構成単繊維を毛羽立てて製
作した毛羽付きロービングクロスを用い、これを金属基
体に毛羽面を内側にして装着したことを特徴とするガラ
ス繊維強化脱硝触媒である。

ガラス繊維製のロービングは，多数の連続単繊維を加燃
せずに一束にまとめたものである。

そしで第１図に示すように、ロービングクロス１の縦横
の各ロービング２ ３は太いためにそれぞれ遍平状をな
している。

このロービングクロス１の片面において、第２図，第３
図に示すように，構成単繊維を毛羽立てる。

毛羽立ての手段としては，通常のブラッシング法、ニー
ドリング法などが適宜採用される。

特にニードリング法の場合には、第３図に示すように、
ロービングクロスの縦単繊維４と横単繊維５とが起毛さ
れた毛羽６によって縫い合された状態となり，そのため
クロス切断のさいにクロスが切断面からほつれるのを防
止できて、作業性の向上を果すことができる。

こうして製作した毛羽付きロービングクロス７において
，毛羽部は非常に大きな空隙率を有し、かつストレツチ
ング性をほとんど有しない。

そのためＴ ｉ Ｏ２担体粒子は，後述する浸漬により
多量にかつ容易に毛羽部内に浸入し保持される。

また毛羽部以外のクロス自体は，毛羽立てにより若干機
械的強度が低下するが，実質上他のガラスクロスと有意
の差はない。

そしてクロス自体はストレツチング性が大きく，また単
繊維相互間の結束も維持されているので，粒子保持能力
は小さいが．反応中に排ガス中のダストによるＴｉＯ２
担体粒子の飛散や振動による離脱を避ける作用を果す。

また単繊維間の長さ方向の空隙および毛羽立てによる幅
方向の空隙により．反応ガスはクロス内を容易に拡散し
て少量保持されたＴ ｉＯ０ ２ 担体粒子に接触し．
さらに毛羽部に達して多量保持されたＴ １ ０ ２
担体粒子に接触する。

金属基体としては，管状，平板状．波板状，棒状等，所
望の形状のものが適用可能である。

材質は特に限定されない。

金属基体へのガラス繊維製品の装着は、たとえは次のよ
うになされる。

イ 金続基体が平板状である場合には，第４図に示すよ
うに、金属基体８を上下両面から，各毛羽面を対向させ
た１対の毛羽付きロービングクロス７で挾んでこれら全
体を止め具９で連結する。

こうしてサンドイッチ型の板状の触媒材料１０を形成す
る。

なお，毛羽付きロービングクロス７は金属基体８の片面
のみに装着されていてももちろんよい。

ロ 金属基体が管状ないし棒状である場合には，第５図
に示すように、毛羽付きロービングクロス７を毛羽面を
内側にして管状ないし棒状の金属基体１１の表面にスパ
イラル状に巻装し，上下端面を針金１２その他で固定す
ればよい。

このように、毛羽付きロービングクロスは金属基体に単
に装着されでいるだけであって，固着されていないので
．これらの間に熱膨張率の差があっても触媒製造中にお
ける加熱や反応熱によって触媒の破損をきたすおそれは
全くない。

また手羽付きロービングクロス７は，金属基体に毛羽面
を内側にして装着されているので，排ガスはクロスの外
側を流通し，毛羽部には直接当らない。

そのため排ガス中のダストも毛羽部に衝突せず、ダスト
によってＴｉＯ２担体粒子が飛散したり離脱するおそれ
がない。

したがって粒子固着用のバインダーも必要でない。

ＴｉＯ２相体としては、硫酸チタン、四塩化チタン，テ
トラプロピルチタネート等のチタン塩の加水分解により
形成したアナターゼ型ＴｉＯ２が好ましい。

こうして形成したＴｉ０２はｌ０００Å以上の大きな細
孔を多く有しているため，粉体内での反応ガスの拡散速
度が大きい。

また粉末度は１００メッシュより微細であるのがよい。

ＴｉＯ２保持量は毛羽付きロービングクロス１ｍ２当り
１００〜１０００ｋｇ望ましくは２００〜６００ｋｇで
ある。

毛羽付きロービングクロスへの Ｔ ｉ ０ ２担体粒
子の保持は，同粒子を含む低濃度のスラリーに毛羽付き
ロービングクロスを浸漬し，ついで乾燥する方法が一般
的である。

なお，この浸漬処理は．同クロスの金属基体への装着の
前になされるのが一般的であるが、後でもちろんよい。

触媒成分としては、Ｖ，Ｃｒ ，Ｍｎ ，Ｆｅ ，Ｃｏ
，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｓｂ，．Ｂｉ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｒｈ，Ｐｄその他の金属の化合物が単独でまたは
複数の組合せで用いられる。

担持への触媒成分の相持は、常法による。

一般には触媒基体を触媒成分溶液に浸漬する方法が採ら
れる。

参考例 毛羽立での程度とＴｉＯ２粒子の保持量の関係を調べる
ため，つぎの実験を行った。

径１０〜１２μのＥガラス単繊維よりなるロービングで
平織りクロスを作り、その片面にＮｏ．３２の針でニー
ドリング加工を所定回数施こし，加工後のクロスの見か
けの厚さ、すなわち毛羽立での程度の異なる種々の毛羽
付きロービングクロスを製作した。

これを第１表になお，ロービングクロス以外のガラス繊
維製品であるガラス繊維不織布および通常のガラスクロ
スも，比較のために表１に示す。

ついでこれら各クロスを，２００メッシュ以下のアナタ
ーゼ型Ｔ ｉ Ｏ ２粒子と純水からなる３０重量％Ｔ
ｉＯ２スラリーに浸漬した。

これを取出した後ゴムローラで圧力３０ｋｇ／ｃｍ２で
クロスをしたり乾燥後秤量し、ＴｉＯ２粒子保持量を算
出した。

結果を第６図に示す。同図からわかるように，ニードリ
ング回数が増すほど，すなわち毛羽立での程度が進むほ
ど，Ｔｉｅ２粒子保持量が増大する。

実施例 １ 参考例で製作したクロス，４６４の毛羽付きロービング
クロスから幅２０朋のテープを形成し，これを参考例と
同様ｆこ３０％Ｔｉｅ２スラリー（こ浸漬し，ゴムロー
ラでしぼった。

ついでこのテープを，第５図に示すように，径１８ｍｒ
ｎの鋼棒ｆこ毛羽面を内側（こしてスパイラル状に巻装
し，上下両端を針金で固定した。

乾燥後得られた触媒基体を，１５容量％のモノエタノー
ルアミン水溶液中のメタバナジン酸アンモニウム１モル
／ｌ溶液に浸漬し、増出した後乾燥し，３５０℃で１時
間焼成した。

こうして棒状のバナジウム担持脱硝触媒を得た。

また参考例における他の毛羽付きロービングクロス、毛
羽なしロービングクロス、不織布および通常のガラスク
ロスについても，上記と同様の操作を行ない，各種の棒
状触媒を得た。

各ＴｉＯ２粒子保持量を表３に示す。

つぎに，これら触媒について、内径２２ｍｍのステンレ
ス製流通型反応管を用いてそれぞれアンモニアによる選
択触媒還元脱硝の活性試験を行った。

すなわち触媒を上記反応管にセットし，ついで反応温度
を所定値に制御して，表２に示す組成の試験用調製排ガ
スを反応管に流した。

そして各触媒について、Ｋ＝−（Ａ．Ｖ）×ｌｎ（１
− ｘ）（式中．Ａ．Ｖはいわゆる面積速度であって， 反応ガス流量（Ｎｍ３／ｈ） で定義される値で 触媒の幾何表面積（ｍ２） あり．ＸはＮＯの反応率であり、反応管の入口および出
口のＮＯ濃度の変化量から求められる。

）なる式で反応速度定数Ｋを求めた。

したがってＫ値は，数値が大きければ活性が高いことを
表わす。

各触媒について各反応温度におけるＫ値を表３に示す。

表３からわかるように．毛羽付きロービングクロスを用
いて得た触媒Ｂ，Ｃ，ＥおよびＦは，他のものに比べて
多量のＴｉＯ２粒子を保持することができ，したがって
大きなＫ値を取り得て高い活性を発揮することができる
。

実施例 ２ 参考例で製作したクロスＮｏ．４の毛羽付きロービング
クロスを参考例と同様に３０重量％ＴｉＯ２スラリーに
浸漬し，ゴムローラでしぼった後，このクロスを厚さ１
．５の鋼板に毛羽面を内側にして装着した。

この鋼板を３００℃で１時間焼成し，ついで実施例１と
同様にして担体にバナジウムを相持した。

こうして板状のバナジウム担持脱硝触媒を得た。

また参考例における他の毛羽付きロービングクロス，毛
羽なしロービングクロス．不織布および通常のガラスク
ロスについても，上記と同様の操作を行ない，各種の板
状触奴を得た。

つぎに，これら触媒について、耐摩耗試験を行なった。

すなわち．触媒を３０メッシュの金網でできた径２２０
ｍｍの円形ふるいの上に鋼板側を下にして固定し，ふる
い内に径３ｍｍのａ−アルミナ製球状物を１００ｍｌ入
れ、このふるいを自動ふるい機（振巾３０ｍｍ、振動数
２９０回／分）にかけて４時間振った。

その間適時触媒の重量を測定し，粒子保持量を求めた。

結果を表４に示す。表４からわかるように，毛羽付きロ
ービングクロスを用いて得た触媒Ｊ，Ｋ，ＭおよびＮは
，他のものに比べて，振動に対しても多量の粒子を保持
することができ，優れた耐摩耗性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はロービングクロスの断面図、第２図は毛羽付き
ロービングクロスの断面図，第３図は第２図中のＡ部拡
大図，第４図は板状触媒の断面図，第５図は管状ないし
棒状触媒の断面図、第６図はニードリング回数と粒子保
持量の関係を示すグラフである。 １・・・・・・ロービングクロス，２ ３・・・・・
・ロービング、６・・・・・・毛羽、Ｔ・・・・・・毛
羽付きロービングクロνス，８・・・・・・平板状金属
基体，１１・・・・・・管状ないし棒状の金属基体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所望形状の保形用の金属基体と，金属基体をこ装着
   した粉体保持用のガラス繊維製品とガラス繊維製品に保
   持したＴｉＯ２担体粒子と，ＴｉＯ２担体粒子に担持し
   た触媒成分とからなる排ガス中の窒素酸化物のアンモニ
   アによる選択的還元用税硝触媒であって，ガラス繊維製
   品として，ガラス繊維製のロービングクロスの片面にお
   いてその構成単繊維を毛羽立てて製作した毛羽付きロー
   ビングクロスを用い．これを金属基体に毛羽面を内側に
   して装着したことを特徴とするガラス繊維強化脱硝触媒
   。