JPS589690B2 - 一酸化炭素含有排ガスの処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、各種排ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）
を酸化して無害な炭酸ガス（ＣＯ２）になす排ガスの処
理方法に関する。

触媒反応において、常に問題となるのは触媒の活性およ
び寿命であるが、さらに触媒の形状に起因する圧損失も
大きな問題の一つである。

特に排ガス処理の場合のように、大量のガスを常圧で処
理する場合には、圧損失が大きくなる可能性が高く、ブ
ロア等の消費電力の増大を招き稼動コストが高くなる問
題がある。

この圧損失の問題を解決するため、従来の粒状担体に代
って、セラミック製のハニカム状担体が開発され実際に
使用されつつある。

しかし、この担体は破損しやすいという強度上の欠点が
あり、排ガス処理のような大量の処理には適していない
。

本発明者らは上記の点に鑑み、圧損失の問題を生じるこ
となく、シかも強度的にも優れたＣＯ酸化用触媒を開発
し、この発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、排ガス中の一酸化炭素を接触的に
無害化する排ガスの処理方法において、リング状、ハニ
カム状、プレート状などの所定形状を有する鋼材をＡｌ
メッキ処理し、表面がメッキされた鋼材を熱処理して鋼
材中にＡｌを拡散せしめ、ＡＩ拡散表層を有する鋼材を
ＡＩ可溶性溶液でＡＩ溶出処理して、表層を多孔質化し
、この鋼材を酸化処理し、こうして得られた触媒基材を
、Ｂａ（ＯＨ）２で弱アルカリ性に調整されたＨ２Ｐｔ
Ｃｌ６水溶液に浸漬して触媒基材にＰｔを含有せしめ、
ｐｔ含有触媒基材を乾燥してＣＯ酸化触媒を製造し、こ
の触媒を使用して排ガスの接触反応を行うことを特徴と
するＣＯ含有排ガスの処理方法である。

上記において、リング状、ハニカム状、プレート状など
の所定形状を有する鋼材を用いる理由は、該鋼材が大き
な強度を有し、大量の排ガス処理に際しても圧損失の生
じる恐れが小さいためである。

また、鋼材としては、ステンレス鋼、炭素鋼、純鉄など
が用いられるが、これらに限定されない。

鋼材のＭメツキ処理は、溶融メッキ法、拡散浸透メッキ
法、真空蒸着メッキ法、溶射法などの方法によって行わ
れる。

特に溶融メッキ法は、操作上最も簡単で経済的であるた
め好んで用いられる。

表面がＡＩメッキされた鋼材の熱処理は、ＡＩの融点（
６６０℃）以上の温度好ましくは約８００℃で、数分間
〜数時間好ましくは約１時間行なわれる。

Ａｌの溶出処理は、ＡＩ可溶性溶液に浸漬するか、また
は該鋼材の合金層にＡｌ可溶性溶液をスプレーすること
によって行われる。

ＡＩ可溶性溶液としては、可性ンーダのようなアルカリ
金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属
水酸化物、鉱酸などの水溶液が用いられる。

このＡＩ溶出によって鋼材表層は多孔質化される。

表層が多孔質化された鋼材の酸化処理は、緩和な条件下
で行われるのが好ましい。

処理温度、処理時間、酸素濃度に特に限定はされないが
、通常は、常温〜４００℃において、酸素を０．１〜２
１容量％含む雰囲気中で、０．１〜２時間処理を行う。

こうして、この発明における触媒の基材が形成される。

触媒基材のＨ２ＰｔＣｌ６水溶液への浸漬処理は、Ｂａ
（ＯＨ）２水溶液で弱アルカリ性に調整されかつＰｔＯ
．０１〜１．０重量％を含むＨ２ｐｔＣｌ６水溶液を用
いて行うのが好ましい。

弱アルカリ性として好ましい山値は８〜１０である。

浸漬時間は１０分間〜１時間が好ましい。

この浸漬処理によって触媒基材にＰｔが含有される。

浸漬後、ｐｉ含有触媒基材を溶液から増り出し、約１０
０℃またはこれより若干高温で乾燥する。

こうして得られた触媒はＰｔＯ．０ ０ ０１〜１．０
重量％を含む。

なおＢａ（ＯＨ）２は比較的水に溶けにくい物質である
ため、通常は健和水溶液として用いられる。

たとえば、Ｈ２ＰｔＣｌ６水溶液の弱アルカリ性への調
整は、最終的に調製されるべきＨ２ＰｉＣｌ６水溶液の
１０〜１５倍の濃度のＨ２ＰｔＣｌ６水溶液を用意し、
これにＢａ（ＯＨ）２の飽和水溶液を添加して該水溶液
を弱アルカリ性となし、さらに水を所定量加えることに
よってなされる。

ここで、仮にＢａ（ＯＨ）２で弱アルカリ化していない
Ｈ２Ｐｔｅｌ６水溶液を用いた場合には、該水溶液は強
酸性（ｐＦＩ直１〜２）術ため、触媒基材の腐食を生じ
適当でない。

またｐＨ調整剤としてＢａ（ＯＨ）２の代りにアンモニ
ア水を用いる場合には、ｐＨ＝３〜４においてすでに懸
濁物が生じ、黄色沈澱が生成する。

そのためアンモニア水は使用できない。

また苛性カリを用いた場合には、沈澱は生じないが、完
成触媒のＣＯ酸化活性がほとんどみられない。

そのため苛性カリも好ましくない。

こうして得られた触媒に、ＣＯ含有排ガスを接触通過さ
せる。

その結果、圧損失を少なくして、低温領域においてＣｏ
の完全酸化を達成することができる。

また、排ガス中に二酸化イオウ（Ｓ０２）が共存する場
合においても、触媒はこれによって被毒されずに安定し
た活性を示し、しかもＳＯ２の無水硫酸（ＳＯ３）への
酸化に対しては小さな活性しか示さない。

そして、Ｈ２ＰｔＣｌ６水溶液に添加されたＢａ （Ｏ
Ｈ）２は、ＣＯ酸化触媒の活性に何ら悪影響を与えるこ
となく、得られた触媒は依然として高い活性を有する。

しかも触媒基材は鋼材でできているので、従来のセラミ
クス系の触媒に比較して、その熱伝導性が著しく高い。

したがってこの触媒を用いると、ＣＯの酸化反応のよう
な著しい発熱反応においても、発生した反応熱を容易に
除去することができる。

実施例 １ 触媒の製造 ５０Ｘ２５Ｘ２頷のステンレス鋼ＳＵＳ ３０４（Ｊ
ＩＳ）製プレートを、７００℃の溶融アルミニウム浴に
５分間浸漬し、ついで浴から増り出したプレートを電気
炉内において８００℃で加熱処理した。

冷却後、８０℃の１ ０ ％ＮａＯＨ水溶液にプレート
を３時間浸漬し、これを液から取り出した後水洗した。

さらに、酸素２容量％と残部窒素とからなる気流中に１
００℃にて１時間放置し、次いで酸素１０容量％と残部
窒素とからなる気流中に２００℃にて１時間放置して、
最後に空気中に３００℃にて１時間放置して、プレート
の酸化処理を行い触媒基材を形成した。

他方、Ｐｔｌ重量％を含むＨ２ＰｔＣ７Ｉ６水溶液を１
０ｄ用意し、これにＢａ（ＯＨ）２の飽和水溶液を滴下
して世を８〜９に調整した。

そして、全体が１００１ｄになるように水を添加して浸
漬処理液を調整した。

この溶液は１昼夜放置しても全く沈澱を生じなかった。

そこでこの溶液に先に形成した触媒基材を室温にて１時
間浸漬し、処理品を溶液から増り出した後１１０℃で１
時間乾燥して、触媒を得た。

活性試験 こうして得られた触媒について、ＣＯ酸化率およびＳＯ
Ｊ化率を測定した。

始めに、この試験で用いる石英製流通型反応装置につい
て説明しておく。

第１図において、１は内径３０＋ｍの石英製反応管で、
環状電気炉内にセットされている。

２は多数の通気孔３を有する石英製下部水平板、４は石
英製上部水平板、５は上下１対の水平板２，４にわたっ
て設けられた左右１対の石英製垂直板で、これには板状
触媒を支持する多数の突起６が設けられている。

そして１対の垂直石英板５の間の空隙７は上方に開口し
ていて、ここから板状触媒が充填されるようになされて
いる。

８は温度計保護管である。まず、上記反応装置の空隙７
に触媒Ａを充填し、ついで環状電気炉によって反応温度
を２５０℃から４５０℃に変化させて、表１に示される
組成割合の試験用調製排ガスを、乾燥状態を基準にして
１．２ｌ／分（Ｓ．Ｔ．Ｐ．）の流量で反応管に流した
，ＣＯ酸化率およびＳＯ２酸化率は、次式により求めた
。

試験結果を第２図に示す。

実施例 ２ 実施例１の操作に続いて、４５０℃にて２時間通ガスを
行い、その後再び実施例１と同様の条件で操作を行って
、ＣＯ酸化率およびＳ０２酸化率を測定した。

結果を第２図に示す。実施例 ３ 実施例２の操作に続いて、さらに４５０℃にて２時間通
ガスを行い、ついど実施例１と同様の操作でＣＯ酸化率
を測定した。

結果を同じく第２図に示す。

実施例 ４ Ｐｉ ３重量％を含むＨ２ＰｔＣｄ６水溶液１０ｄを用
意し、これにＢａ（ＯＨ）２の飽和水溶液を滴下して、
川を８〜９に調整した。

そして、全体が１００ｒｒＬｌになるように水を添加し
て浸漬処理液を調製した。

この溶液に実施例１で形成した触媒基材を１時間浸漬し
、処理品を溶液から増り出しだ後１１０℃で１時間乾燥
して、触媒を得た。

この触媒について実施例１と同様の操作によりＣＯ酸化
率およびＳ０２酸化率を測定した。

結果を第３図に示す。

実施例 ５ 実施例の操作に続いて、４５０℃にて２時間通ガスを行
い、ついで実施例１と同様の操作ＣＯ酸化率およびＳ０
２酸化率を測定した。

結果を第３図に示す。

実施例 ６ 実施例５の操作に続いて、さらに４５０℃にて２時間通
ガスを行い、ついで実施例１と同様の操作でＣＯ酸化率
およびＳＱ，酸化率を測定した。

結果を同じく第３図に示す。

比較例 １ ｐｔｉ含有浸漬処理液としてＰｔ１重量％を含むＨ２Ｐ
ｔＣｌ６水溶液を、ｐＨ調整しないでそのまま用い、他
の操作を実施例１と同様に行って触媒を得、ついでこの
触媒について実施例１と同様の操作でＣＯ酸化率および
ＳＱ，酸化率を測定した。

結果を第４図に示す。

比較例 ２ 比較例１の操作に続いて、４５０℃にて２時間通ガスを
行い、ついで実施例１と同様の操作でＣＯ酸化率および
Ｓｏ２酸化率を測定した。

結果を同じく第４図に示す。

比較例 ３ ＰＨ調整剤としてＢａ（ＯＨ）２水溶液の代わりにＫＯ
Ｈ水溶液を用い、他の操作を実施例１と同様に行って触
媒を得、ついでこの触媒について実施例１と同様の操作
でＣＯ酸化率およびＳ０２酸化率を測定した。

結果を第５図に示す。比較例 ４ 実施例３の操作に続いて、４５０℃にて２時間通ガスを
行い、ついで実施例１と同様の操作でＣＯ酸化率および
Ｓ０２酸化率を測定した。

結果を同じく第５図に示す。

比較例 ５ ＰＨ調整剤としてＢ ａ （ＯＨ ）２水溶液の代わり
にＮａＯＨ水溶液を用い、他の操作を実施例１と同様に
行って触媒を得、ついでこの触媒について実施例１と同
様の操作でＣＯ酸化率およびＳｏ２酸化率を測定した。

結果を第６図に示す。第２図および第３図と第４図、第
５図および第６図との比較からわかるように、この発明
の方法によれば、排ガス中のＣｏの酸化を効率よくなし
得、また排ガス中にＳＯ２が共存していても、ＳＯ２の
酸化を極力抑制することができる。

しかも触媒は耐ＳＯ２性に優れているので、これを長期
にわたって安定持続的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性試験用反応装置を示す切欠き斜視図、第２
図から第６図１では各触媒についての反応温度と酸化率
の関係を示すグラフで、第２図は実施例１，２および３
の触媒、第３図は実施例４，５および６の触媒、第４図
は比較例１および２の触媒、第５図は比較例３および４
の触媒、第６図は比較例５の触媒にそれぞれ関するもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排ガス中の一酸化炭素を接触的に酸化無害化する排
   ガスの処理方法において、リング状 ハニカム状、プレ
   ート状などの所定形状を有する鋼材をアルミニウムメッ
   キ処理し、表面がメッキされた鋼材を熱処理して鋼材中
   にアルミニウムを拡散せしめ、アルミニウム拡散表層を
   有する鋼材をアルミニウム可溶性溶液でアルミニウム溶
   出処理して表層を多孔質化し、この鋼材を酸化処理し、
   こうして得られた触媒基材を、水酸化バリウムで弱アル
   カリ性に調整された塩化白金酸水溶液に浸漬して触媒基
   材に白金を含有せしめ、白金含有触媒基材を乾燥して一
   酸化炭素酸化触媒を製造し、この触媒を使用して排ガス
   の接触反応を行うことを特徴とする一酸化炭素含有排ガ
   スの処理方法。