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JPH0334998B2 - - Google Patents
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JPH0334998B2 - - Google Patents

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JPH0334998B2
JPH0334998B2 JP4229288A JP4229288A JPH0334998B2 JP H0334998 B2 JPH0334998 B2 JP H0334998B2 JP 4229288 A JP4229288 A JP 4229288A JP 4229288 A JP4229288 A JP 4229288A JP H0334998 B2 JPH0334998 B2 JP H0334998B2
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JP
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catalyst
component
wastewater
oxide
weight
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JP4229288A
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Japanese (ja)
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Inventor
Kiichiro Mitsui
Tooru Ishii
Kunio Sano
Akira Inoe
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は化学的酸素要求物質(以下COD成分
とする)を含む廃水を触媒の存在下に湿式酸化す
る方法に関する。詳しく述べると、本発明は、
COD成分である有害な被酸化性の有機物または
無機物を含有する廃水を分子状酸素を共存下に接
触湿式酸化することにより、これら有機物質を無
害な炭酸ガス、水、窒素などに変換せしめ、廃水
を無公害化するに有効な方法に関する。 〔従来の技術〕 廃水の処理法には、活性汚泥法と呼ばれる生物
化学的方法とチンマーマン法と呼ばれる湿式酸化
法が知られている。 周知のとおり、活性汚泥法は有機物の分解に長
時間を要し、しかも藻類、バクテリアの生育に適
した濃度に廃水を稀釈することが必要であるため
に、活性汚泥処理施設の設置面積が広大になる欠
点がある。さらに、近年、特に都市部においては
生育した余剰汚泥の取扱いに莫大な処理費を要し
ている。一方、チンマーマン法は高濃度の有機物
を含む水溶液に対して圧力20〜200気圧、温度200
〜370℃で空気を導入し、有機物を酸化分解する
方法であるが、この方法は反応速度が遅く、分解
に長時間を要するために大きな反応器を必要と
し、またその材質に高度な耐久性を要求されるた
めに、装置の設備費および運転費等において経済
的に問題がある。また、この方法において、反応
速度を速めることを目的として、各種の酸化触媒
を使用する方法が提案されている。 従来、接触湿式酸化法に使用される触媒とし
て、パラジウム、白金等の貴金属化合物(特開昭
49−44556号公報)およびコバルト、鉄等の重金
属化合物(特開昭49−94157号公報)が知られて
いる。これらの触媒は球状または円柱状のアルミ
ナ、シリカ・アルミナ、シリカゲル、活性炭等の
担体に上記化合物を担持した触媒である。廃水を
接触湿式酸化する場合、PH9以上で反応に供せら
れることが多く、本発明者らの検討によれば上記
の触媒は長期使用により、強度の低下および破砕
粉化を生じ、さらに担体の溶解を生ずる場合もあ
る。例えば、アルミナ系触媒ではアルミナの溶出
による強度低下を生じやすい。 最近、これらの問題を解決しようとして、チタ
ニアまたはジルコニアを担体として用いる方法が
提案されている(特開昭58−64188号公報)。これ
によると、球状または円柱状のチタニアまたはジ
ルコニアの担体にパラジウム、白金等の貴金属化
合物、鉄、コバルト等の重金属化合物を担持した
触媒が開示されている。その考察によれば確かに
従来の担体とくらべてすぐれた強度が認められ
る。しかしながら、これらの触媒はいずれも触媒
の形状が粒状である。しかも、触媒活性および耐
久性において充分満足できるものでない。例え
ば、チタニア系の触媒ではチタニアの結晶変化に
よる強度低下を起こしやすい。 ところで、廃水を湿式酸化する場合、多量の水
量を処理することが必要である。そのため反応様
式としては、流通系の固定床方式が採られる場合
が多く、また廃水の中には固形物が含まれる場合
も多い。これらの場合、触媒が粒状であれば廃水
の流通による圧力損失が大きくて廃水を高線速で
処理できず、従つて廃水流断面積を大きくとる必
要があり、反応器占有面積が大きくなつてしまう
こと、また固形物を共存する廃水処理の場合、目
詰りにより流通抵抗が増大し、ランニングコスト
の上昇を招き、さらに処理装置の長期運転を不可
能にする等の欠点を有している。すなわち、接触
湿式酸化法による廃水処理においては、高温、高
圧で反応を行なうため、反応器占有面積が大きく
なることは、設備コストの増大を招き、致命的な
問題になる。 また、触媒層による圧力損失を低下する目的で
粉体の触媒を流動させる流動床方式も提案されて
いるが、これは触媒の濃度が薄くなるため広大な
反応器が必要となり、また触媒と処理後の廃水と
の分離が困難であるという欠点を有し実用化に至
つていない。 一方、酸化剤としてオゾンまたは過酸化水素を
用いて、常温、常圧下で廃水中の有機物を酸化分
解する方法もある。例えば、特開昭58−55088号
には、フミン酸等の有機物質を含有する廃水を、
オゾンおよび過酸化水素を用いて、触媒の不存在
下、20℃で常圧下、該有機物を酸化分解する方法
が記載されている。また、特公昭58−37039号に、
芳香族環をもつた有機化合物を含有する廃水に界
面活性剤を加え、さらに遷移金属化合物およびア
ルカリ土類化合物から選ばれた少なくとも1種を
加えて混合したのち、この混合物に常温、常圧下
でオゾンを接触させて、該有機化合物を酸化分解
する方法が記載されている。前者は触媒の不存在
下処理を行なつているので、廃水中の懸濁物等の
酸化されにくい物質を処理することはできない。
後者は遷移金属またはアルカリ土類金属等の金属
イオンを触媒として用いているので、廃水の処理
後、そのまま放出せず金属イオンを回収する必要
があり、後処理工程を要するという欠点を有して
いる。また、両者ともに常温、常圧下で廃水処理
を行なつているために、高価なオゾンを多く必要
とすること、反応速度が遅いこと、有機物の分解
率が低いこと、未反応オゾンが発生するために無
害化処理を必要とすること等の欠点を有してい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従つて、本発明の目的は、廃水を効率よく長期
にわたつて処理する方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、廃水を高線速度で効率よ
く処理する方法を提供することにある。 さらに、本発明の目的は、固形物を含有する廃
水を高線速度で長期にわたつて安定に処理する方
法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 これらの諸目的は、触媒A成分としてチタンお
よびジルコニウムの複合酸化物、触媒B成分とし
てランタノイド元素の酸化物および触媒C成分と
して、マンガン、鉄、コバルト、ニツケル、タン
グステン、銅、銀、金、白金、パラジウム、ロジ
ウム、ルテニウムおよびイリジウムよりなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の金属またはその水に
不溶性または難溶性の化合物を含有してなる触媒
を用い、廃水を370℃以下の温度かつ該廃水が液
相を保持する圧力下に、該廃水中の有機性および
無機性物質を窒素、炭酸ガスおよび水にまで分解
するに必要な理論量の1.0〜1.5倍量の酸素を含有
するガスの供給下に該廃水を湿式酸化するこを特
徴とする廃水の処理方法により達成される。 また、本発明は該触媒が一体構造体である廃水
の処理方法である。さらに、本発明は該触媒が貫
通孔の相当直径が2〜20mm、セル肉厚が0.5〜3
mmおよび開口率が50〜80%の範囲にある形状を有
するハニカム型触媒である廃水の処理方法であ
る。さらに、本発明は、該触媒に廃水を酸素を含
有するガスと共に通す際に、オゾンおおび/また
は過酸化水素を共存させる廃水の処理方法であ
る。 本発明で使用する触媒は、触媒A成分としてチ
タンおよびジルコニウムの複合酸化物、触媒B成
分としてランタノイド元素の酸化物および触媒C
成分として、マンガン、鉄、コバルト、ニツケ
ル、タングステン、銅、銀、金、白金、パラジウ
ム、ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムより
なる群から選ばれた少なくとも1種の金属または
その水に不溶性または難溶性の化合物を含有して
なる触媒である。 本発明にかかる触媒の特徴はチタンおよびジル
コニウムからなる二元系複合酸化物(以下、
TiO2−ZrO2とする)およびランタノイド元素の
酸化物を触媒成分として用いている点にある。 一般に、チタンおよびジルコニウムからなる二
元系複合酸化物は例えば田部浩三、触媒、第17
巻、No.3、72頁(1975年)によつても周知のよう
に、固体酸として知られ、構成するおのおの単独
の酸化物には見られない顕著な酸性を示し高表面
積を有する。 すなわち、TiO2−ZrO2は酸化チタンおよび酸
化ジルコニウムを単に混合したものではなく、チ
タンおよびジルコニウムがいわゆる二元系複合酸
化物を形成することによりその特異な物性を発現
するものと認めることのできるものである。 我々は、この複合酸化物を触媒A成分として用
いると、ペレツト、球状、ハニカム型等に成型し
た場合、その成型性が格段に優れているために、
高温、高圧、アルカリ性、酸性等苛酷な条件が要
求される廃水処理に用いても、長期にわたつて触
媒形状を維持することを知見した。さらに触媒B
成分であるランタノイド元素の酸化物を用いるこ
とにより耐熱水性が格段に向上し、しかも廃水の
処理効率にも優れることを知見した。 本発明者らの検討によれば、チタンおよびジル
コニウムの酸化物の単独、あるいは単なる混合物
では優れた成型性がえられず、例えばハニカム状
に成型できても長期の使用に耐えることができな
いことが知見されたのに対し、これらの元素を複
合酸化物化してはじめて優れた成型性が発揮さ
れ、かつすぐれた耐久性を具有することが認めら
れた。 本発明で使用される触媒を構成してなる触媒A
成分であるTiO2−ZrO2のBET表面積は10m2/g
以上であることが好ましく、特に30m2/g以上で
あることがより好ましい。 触媒A成分の組成はTiO2が20〜90モル%、
ZrO2が10〜80モル%の範囲にあることが耐久性
および触媒活性を維持する上で好ましい結果を与
える。 触媒B成分としては、ランタン、セリウム、プ
ラセオジム、ネオジム、サマリウム等いずれのラ
ンタノイド元素の酸化物の1種又は2種以上が使
用でき、触媒安定性を増加させるが、特にランタ
ン、セリウムまたはネオジムからなる群から選択
された少なくとも1種の酸化物が触媒安定性およ
び触媒活性を高めるのにより効果があるので好ま
しい。また、触媒B成分は触媒A成分と複合酸化
物を形成しうる。 本発明で使用する触媒における各触媒成分の比
率は触媒A成分が酸化物の形で70〜99.45重量%、
触媒B成分が酸化物の形で0.5〜15重量%、触媒
C成分は金属または化合物の形で0.05〜25重量%
の範囲が適当である。好ましくは前記C成分を構
成する元素のうち、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ツケル、タングステン、銅および銀の使用量は、
化合物(例えば酸化物、塩化物、硫化物等)とし
て0〜25重量%であり、白金、金、パラジウム、
ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムの使用量
は金属として0〜10重量%である(ただし、両者
の合計量は0.05〜25重量%である。)。さらに好ま
しくは触媒A成分が酸化物の形で90〜98重量%、
触媒B成分が酸化物の形で1〜9.9重量%、触媒
C成分は金属または化合物の形で0.1〜9重量%
である。好ましくは、触媒C成分を構成する金属
のうち、マンガン、鉄、コバルト、ニツケル、タ
ングステン、銅および銀の使用量は化合物として
0〜9重量%であり、白金、金、パラジウム、ロ
ジウム、ルテニウムおよびイリジウムの使用量は
金属として0〜5重量%(ただし、両者の合計量
は0.1〜9重量%である。)。なお、触媒A成分と
触媒B成分と触媒C成分との合計量は100重量%
である。 触媒C成分が上記範囲外では酸化活性が不充分
であり、また、白金、パラジウムおよびロジウム
等の貴金属の場合、原料コストが高くなり相応し
た充分な効果が発揮できない。また、触媒A成分
およびB成分が上記範囲外では耐熱水性に劣り、
触媒寿命の点で好ましくない。 本発明で使用する触媒は、前記のとおり特定さ
れた組成からなるものが好ましく、触媒形状とし
てはペレツト、球状、リング状、サドル型、粉
体、破砕型、ハニカム等の一体構造等種々のもの
を採用することができる。好ましくはハニカム型
構造体であり、特に好ましくは該構造体におい
て、貫通孔の相当直径が2〜20mm、セル肉厚が
0.5〜3mmおよび開口率が50〜80%の範囲にある
形状を有するものである。ハニカム型触媒はその
孔径(貫通孔相当直径)を大きくすれば流通抵抗
はそれに比例し小さくなり固形物による目詰りも
防止できるが、それと同時に触媒の幾何学的表面
積も小さくなり、ある一定の処理効率を発揮する
には孔径を大きくした分、触媒量を多くする必要
がある。よつて、その孔径は処理効率および触媒
性能との関係から限定される。 前記のハニカム型触媒において貫通孔の相当直
径は2〜20mm、好ましくは4〜12mmの範囲であ
る。相当直径が2mm未満である場合には圧力損失
が大きく、特に廃水中に固形分が含有される場合
には目詰りを生じやすくなり長期に使用すること
が困難となる。相当直径が20mmを越える場合には
圧力損失は小さくなり目詰りの可能性も低くなる
ものの、触媒活性が充分でない。 セル肉厚は0.5〜3mm、好ましくは0.5〜2mmの
範囲である。セル肉厚が0.5mm未満の場合には圧
力損失が小さくなり、触媒を軽量化できるという
利点はあるが、機械的強度が低下するために好ま
しくない。セル肉厚が3mmを越える場合には機械
的強度は充分であるが、圧力損失が大きくなる欠
点を有している。 開口率についても上記の同様の理由から50〜80
%である。 上記の諸事情を考慮した上で、本発明で使用す
る特に好ましいハニカム型触媒としては、貫通孔
の相当直径が2〜20mm、セル肉厚が0.5〜3mmお
よび開口率が50〜80%の範囲である。これらの条
件を具備したハニカム型触媒は、反応温度が100
〜370℃であり、反応圧力が廃水の液相を保持す
る圧力以上である高温高圧の苛酷な反応条件下に
おいても、充分な機械的強度を有しており、しか
も触媒の幾何学的表面積も充分有しているため
に、耐久性に優れ、低圧力損失で高線速度で廃水
を処理することができる。また、廃水中に固形分
が含有されている場合にでも目詰りを生じること
なく長期にわたつて高活性を維持することができ
る。 貫通孔の形としては四角形、六角形、波型等い
ずれの形でもその相当直径が上記の範囲内であれ
ば採用することができる。 本発明においては、酸化剤として分子状酸素と
オゾンおよび/または過酸化水素を用いると、酢
酸のような比較的酸化を受けにくいとされている
有機物も高い効率で分解でき、また比較的低温、
低圧で反応を遂行することができるので好まし
い。さらに、本発明で用いる触媒はオゾンを酸素
にまで分解する能力をも有しているために、廃オ
ゾンを実質的に分解し、系外へ排出させないとい
う利点も有していることも特徴的なことである。 オゾンの使用量は、廃水中の有機性および無機
性物質を、窒素、炭酸ガスおよび水にまで分解す
るに必要な理論酸素量の0.001〜1.2倍モル、好ま
しくは0.003〜0.6倍モルであれば充分である。ま
た、過酸化水素の使用量は、前記理論酸素量の
0.001〜1.8倍モル、好ましくは0.003〜0.2倍モル
であれば充分である。オゾンおよび/または過酸
化水素を分子状酸素と共に併用することによつ
て、反応温度は、廃水の性状、該酸化剤の使用量
等によつて変化するけれども、分子状酸素のみを
用いた場合よりも低下する。例えば、分子状酸素
を用いた場合の反応温度が200℃〜300℃である場
合、該酸化剤を併用すると100℃〜250℃程度とな
る。 本発明において触媒A成分として用いられる、
TiO2−ZrO2を調製するには、まずチタン源とし
て塩化チタン類、硫酸チタンなどの無機性チタン
化合物および蓚酸チタン、テトライソプロピルチ
タネートなどの有機性チタン化合物などから選ぶ
ことができ、またジルコニウム源としてはオキシ
塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジル
コニウムなどの無機性ジルコニウム化合物および
蓚酸ジルコニウムなどの有機性ジルコニウム化合
物のなかから選ぶことができる。そしてこれら原
料中には、微量の不純物、混入物のあるものもあ
るが、えられるTiO2−ZrO2の物性に大きく影響
を与えるものでない限り問題とならない。 そして、好ましいTiO2−ZrO2の調製法として
は、以下の方法が挙げられる。 四塩化チタンをオキシ塩化ジルコニウムと共
に混合し、アンモニアを添加して沈殿を生成せ
しめ、この沈殿を洗滌、乾燥後300〜650℃で焼
成せしめる方法。 四塩化チタンに硝酸ジルコニルを添加し、熱
加水分解反応せしめて沈澱を生成させ、これを
洗滌、乾燥後300〜650℃で焼成せしめる方法。 以上の好ましい方法のうちでもとくにの方法
が好ましく、この方法は具体的には以下のごとく
実施される。すなわち、上記チタン源およびジル
コニウム源の化合物をTiO2とZrO2のモル比が所
定量になるようにとり、酸性の水溶液状態でチタ
ンおよびジルコニウムを酸化物換算して1〜100
g/の濃度として10〜100℃に保つ。この中に
本発明の触媒B成分となるランタノイド元素の化
合物を溶解または懸濁した形で加えておくことも
できる。その中へ撹拌下、中和剤としてアンモニ
ア水を滴下し、10分間ないし3時間PH2〜10に
て、チタンおよびジルコニウムよりなる共沈化合
物を生成せしめ、別し、よく洗滌したのち80〜
140℃で1〜10時間乾燥し、300〜600℃で1〜10
時間焼成してTiO2−ZrO2をえることができる。 上記の方法で調製されたTiO2−ZrO2を用いて、
以下に示す方法により完成触媒がえられる。一例
を示せばTiO2−ZrO2粉体を成型助剤と共に加え、
適量の水を添加しつつ混合、混練し、押し出し成
型機で球状、ペレツト状、板状、ハニカム状等に
成型する。 成型物を50〜120℃で乾燥後、300〜800℃好ま
しくは350〜600℃で、1〜10時間好ましくは2〜
6時間空気流通下で焼成して触媒を得ることがで
きる。 本発明において触媒B成分として用いられるラ
ンタノイド元素の出発原料としては、酸化物、水
酸化物、無機塩類などを挙げられ、例えばセリウ
ムを一例にあげると、原料としては酢酸セリウ
ム、硝酸セリウム、硫酸セリウム、酸化セリウム
などから選ぶことができる。また、これらの
TiO2−ZrO2へ好ましい添加方法としては、以下
のような方法が挙げられる。 チタン塩類とジルコニウム塩類との混合溶液
にランタノイド元素の塩類を溶解またはランタ
ノイド元素の酸化物の微粉末を懸濁させ、これ
にアンモニアを添加して沈澱を生成せしめ、こ
の沈澱を洗滌、乾燥後300〜600℃で焼成せしめ
る方法。 予め共沈させた未焼成TiO2−ZrO2にランタ
ノイド元素の塩類溶液を含浸させた後、乾燥
し、300〜600℃で焼成せしめる方法。 予め焼成したTiO2−ZrO2にランタノイド元
素の塩類溶液を含浸させた後、乾燥し、300〜
600℃で焼成せしめる方法。また、この含浸の
際に触媒C成分の塩類溶液との混合溶液を用い
てもよい。 以上の好ましい方法のうちでもおよびの方
法が好ましい。 また、触媒C成分の出発原料としては、酸化
物、水酸化物、無機酸塩、有機酸塩などが挙げら
れ、例えばアンモニウム塩、蓚酸塩、硝酸塩、硫
酸塩またはハロゲン化物などから適宜選ばれる。 また、触媒A成分と触媒B成分にマンガン、
鉄、ニツケル、コバルト、タングステン、銅、
銀、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ムおよび/またはイリジウムを添加して触媒化す
る場合、上記金属塩の水溶液を触媒A成分と触媒
B成分よりなる成型体に含浸させて担持した後、
乾燥、焼成することにより触媒とすることができ
る。 一方、触媒A成分からなる担体に触媒B成分お
よび触媒C成分のそれぞれ金属塩の混合水溶液を
含浸させて担持した後、乾燥、焼成する方法も用
いられる。 また、別法として触媒A成分と触媒B成分とか
らなる粉体に上記金属塩の水溶液を成型助剤と共
に加え、混練成型する方法も採用できる。 本発明によれば、活性汚泥処理した上澄み水あ
るいは沈降させた活性汚泥、醗酵廃水、有機化合
物重合工程からの廃水、シアン含有廃水、フエノ
ール含有廃水、含油廃水、その他の化学工場廃水
をはじめ食品工場等からの一般産業廃水、さらに
は、し尿、下水、下水汚泥等の被酸化性の有機物
または無機物を含有する廃水を湿式酸化処理する
ことができる。また、本発明でハニカム型触媒を
使用すると、固形物を0.1g/以上含んでいる
廃水でも長期に安定して処理することができる。 本発明における反応条件は、反応温度は370℃
以下、通常100〜370℃、より好ましくは200〜300
℃である。反応系の圧力は反応塔内で廃水が液相
を保つに充分な圧力、すなわち1〜約200Kg/cm2
の圧力であれば良い。送入される分子状酸素含有
ガスは酸化分解するに必要な理論酸素量の1〜
1.5倍量を使用する。触媒の使用量は反応塔の空
間容積の5〜99%程度の量が充填される。廃水は
所定温度の触媒床に滞留時間6〜120分、好まし
くは12〜60分で分子状酸素含有ガスと共に流して
酸化される。 分子状酸素含有ガスとしては空気、酸素と空気
の混合ガス、または通常、酸素富化空気と呼ばれ
ているガスを使用しうる。反応系のPHは酸性側で
もアルカリ性側でも採用できるが、好ましくはPH
が9以下、より好ましくは7以下の範囲である。 分子状酸素と共に酸化剤としてオゾンおよび/
または過酸化水素を併用する場合における反応条
件は、通常100℃〜250℃の温度範囲で、反応圧力
は反応塔内で廃水が液相を保つに充分に圧力、す
なわち1〜200Kg/cm2の圧力、滞留時間は3〜120
分、好ましくは5〜60分が採用される。オゾン使
用量は前記の理論酸素量に対して0.001〜1.2倍モ
ルの範囲である。過酸化水素の使用量は理論酸素
量に対して0.001〜1.8倍モル、好ましくは0.003〜
0.2倍モルの範囲である。 以下に実施例および比較例を用いて本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例
のみに限定されるものではない。 実施例 1 チタン及びジルコニウムからなる複合酸化物を
以下に述べる方法で調製した。チタン源として以
下の組成を有する硫酸チタニルの硫酸水溶液を用
いた。 TiOSO4(TiO2換算) 250g/ 全H2SO4 1100g/ 水100にオキシ塩化ジルコニウム〔ZrOCl2
8H2O〕1.93Kgを溶解させ、上記組成の硫酸チタ
ニルの硫酸水溶液7.7を添加しつつよく混合し
た。これを温度約30℃に維持しつつよく撹拌しな
がらアンモニア水を徐々に滴下し、PHが7になる
まで加え、さらにそのまま放置して15時間静置し
た。 かくしてえられたTiO2−ZrO2ゲルを過し水
洗後200℃で10時間乾燥した。次いで空気雰囲気
下で550℃で6時間焼成した。えられた粉体の組
成はTiO2:ZrO2=4:1(モル比)であり、
BET表面積は140m2/gであつた。ここでえられ
た粉体の以降P−1と呼びこの粉体を用いて以下
に述べる方法で触媒を調製した。 水900mlと前記粉体1500gさらに澱粉75gを加
え、混合しニーダーでよく練り合わせた。さらに
適量の水を加えつつ練つた後、それぞれ孔径(貫
通孔の相当直径)3mmで開孔率64%のハニカム型
に押出成型して120℃で6時間乾燥した後、450℃
で6時間焼成した。 かくしてえられた成型体を塩化白金酸水溶液と
硝酸セリウム水溶液との混合溶液中に含浸し、つ
いで120℃で6時間乾燥した後、400℃で3時間焼
成した。 得られた完成触媒の組成は重量比でP−1:
CeO2:Pt=93:5:2であつた。 実施例 2 水60に硝酸ジルコニル〔ZrO(NO32
2H2O〕1.27Kgと硝酸ランタン〔La(NO33
6H2O〕0.083Kgとを溶解させ、実施例1で用いた
のと同じ組成の硫酸チタニルの硫酸水溶液3.53
を添加しつつよく混合した。これを温度約30℃に
維持しつつよく撹拌しながらアンモニア水を徐々
に滴下し、PHが7になるまで加え、さらにそのま
ま放置して15時間静置した。 かくしてえられたTiO2−ZrO2−La2O3ゲルを
過し水洗後200℃で10時間乾燥した。次いで空
気雰囲気下で550℃で6時間焼成した。えられた
粉体の組成は重量比でTiO2:ZrO2:La2O3
58.9:39.0:2.1であり、この粉体中のTiO2
ZrO2のモル比は7:3であつた。また、この粉
体のBET表面積は150m2/gであつた。ここでえ
られた粉体を以降P−2と呼ぶ。 水550mlと前記粉体1000gさらに澱粉30gを加
え、混合しニーダーでよく練り合わせた。これを
5mm径の円柱状のペレツトに押出成型して乾燥し
た後、450℃で6時間焼成した。 次に塩化白金酸水溶液の代りに硝酸パラジウム
水溶液を用いる以外は実施例1に記載の方法に準
じて重量比でP−2:Pd=96:4の触媒を得た。 実施例 3 実施例1および2でえられた各触媒を用いて、
以下のような方法で、湿式酸化法による廃水処理
を行なつた。ステンレス製反応管に触媒を充填
し、反応管の下部から予熱混合された廃水および
酸素濃度21%の空気を6000時間連続して導入し
て、反応管の入口部と出口部でCOD(Cr)を測定
し、初期と6000時間反応後の除去率を求めた。ま
た、触媒の強度についても初期と6000時間反応後
測定し触媒強度比を求めた。なお、処理に供した
廃水の性状はCOD(Cr)20g/、PH6であつ
た。反応条件は反応温度230℃、反応圧力50Kg/
cm2であり、廃水の空間速度1.2Hr-1(空塔基準)、
空気の空間速度110Hr-1(空塔基準、標準状態)
で反応管に導入した。得られた結果を第1表に示
す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for wet oxidizing wastewater containing chemical oxygen demand substances (hereinafter referred to as COD components) in the presence of a catalyst. Specifically, the present invention includes:
By subjecting wastewater containing harmful oxidizable organic or inorganic substances, which are COD components, to catalytic wet oxidation in the coexistence of molecular oxygen, these organic substances are converted into harmless carbon dioxide, water, nitrogen, etc. Concerning effective methods to make the world pollution-free. [Prior Art] Known wastewater treatment methods include a biochemical method called an activated sludge method and a wet oxidation method called a Zimmermann method. As is well known, the activated sludge method requires a long time to decompose organic matter, and it is also necessary to dilute the wastewater to a concentration suitable for the growth of algae and bacteria, so the installed area of the activated sludge treatment facility is large. There are drawbacks to it. Furthermore, in recent years, especially in urban areas, handling of grown surplus sludge requires enormous processing costs. On the other hand, the Zimmermann method uses pressures of 20 to 200 atm and temperatures of 200 atm for aqueous solutions containing highly concentrated organic substances.
This method introduces air at ~370°C to oxidize and decompose organic matter, but this method requires a large reactor because the reaction rate is slow and decomposition takes a long time, and the material used is highly durable. Because of this, there are economical problems in equipment costs, operating costs, etc. Furthermore, in this method, methods using various oxidation catalysts have been proposed for the purpose of speeding up the reaction rate. Conventionally, noble metal compounds such as palladium and platinum (JP-A-Show) have been used as catalysts for catalytic wet oxidation
49-44556) and heavy metal compounds such as cobalt and iron (Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-94157). These catalysts are catalysts in which the above compound is supported on a spherical or cylindrical carrier such as alumina, silica/alumina, silica gel, or activated carbon. When wastewater is subjected to catalytic wet oxidation, it is often subjected to the reaction at a pH of 9 or higher, and according to the inventors' study, the above catalysts deteriorate in strength and become crushed into powder after long-term use, and furthermore, the catalyst deteriorates. Dissolution may also occur. For example, alumina-based catalysts tend to suffer from a decrease in strength due to elution of alumina. Recently, in an attempt to solve these problems, a method using titania or zirconia as a carrier has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1988-64188). According to this publication, a catalyst is disclosed in which a noble metal compound such as palladium or platinum, or a heavy metal compound such as iron or cobalt is supported on a spherical or cylindrical titania or zirconia carrier. According to this consideration, it is certainly recognized that the material has superior strength compared to conventional carriers. However, all of these catalysts have a granular shape. Moreover, the catalyst activity and durability are not fully satisfactory. For example, titania-based catalysts tend to suffer from a decrease in strength due to titania crystal changes. By the way, when wet oxidizing wastewater, it is necessary to treat a large amount of water. Therefore, as a reaction mode, a fixed bed system with a flow system is often adopted, and solid matter is often contained in the wastewater. In these cases, if the catalyst is granular, the pressure loss due to the flow of the wastewater is large and the wastewater cannot be treated at a high linear velocity. Therefore, it is necessary to have a large cross-sectional area of the wastewater flow, and the area occupied by the reactor becomes large. Furthermore, in the case of wastewater treatment in which solid matter coexists, clogging increases flow resistance, leading to an increase in running costs, and furthermore, there are disadvantages such as making long-term operation of the treatment equipment impossible. That is, in wastewater treatment using the catalytic wet oxidation method, since the reaction is carried out at high temperature and high pressure, an increase in the area occupied by the reactor leads to an increase in equipment cost, which is a fatal problem. In addition, a fluidized bed method has been proposed in which a powdered catalyst is fluidized in order to reduce the pressure loss caused by the catalyst layer, but this method requires a large reactor because the concentration of the catalyst is thin, and the catalyst and treatment It has the disadvantage that it is difficult to separate it from subsequent wastewater, so it has not been put into practical use. On the other hand, there is also a method of oxidizing and decomposing organic matter in wastewater at normal temperature and pressure using ozone or hydrogen peroxide as an oxidizing agent. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-55088, wastewater containing organic substances such as humic acid,
A method for oxidatively decomposing the organic substance using ozone and hydrogen peroxide at 20° C. and normal pressure in the absence of a catalyst is described. Also, in Special Publication No. 58-37039,
A surfactant is added to wastewater containing an organic compound having an aromatic ring, and at least one selected from transition metal compounds and alkaline earth compounds is added and mixed, and then this mixture is heated at room temperature and under normal pressure. A method of oxidatively decomposing the organic compound by contacting with ozone is described. Since the former process is carried out in the absence of a catalyst, it is not possible to treat substances that are difficult to oxidize, such as suspended matter in wastewater.
The latter uses metal ions such as transition metals or alkaline earth metals as catalysts, so it has the disadvantage of requiring a post-treatment process, as it is necessary to recover the metal ions after treatment of the wastewater rather than releasing them as is. There is. In addition, because both wastewater treatment is carried out at room temperature and pressure, a large amount of expensive ozone is required, the reaction rate is slow, the decomposition rate of organic matter is low, and unreacted ozone is generated. It has disadvantages such as requiring detoxification treatment. [Problems to be Solved by the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently treating wastewater over a long period of time. Another object of the present invention is to provide a method for efficiently treating wastewater at high linear velocity. A further object of the present invention is to provide a method for stably treating wastewater containing solids at high linear velocity over a long period of time. [Means for Solving the Problems] These objectives were achieved by using a composite oxide of titanium and zirconium as the catalyst A component, an oxide of a lanthanide element as the catalyst B component, and manganese, iron, cobalt, and nickel as the catalyst C component. , tungsten, copper, silver, gold, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and iridium, or a water-insoluble or sparingly soluble compound thereof. 1.0 to 1.5 times the theoretical amount necessary to decompose the organic and inorganic substances in the wastewater into nitrogen, carbon dioxide, and water at a temperature of 370°C or less and under a pressure that maintains the liquid phase of the wastewater. This is achieved by a method for treating wastewater, which is characterized in that the wastewater is subjected to wet oxidation while being supplied with a quantity of oxygen-containing gas. The present invention also provides a method for treating wastewater in which the catalyst is an integral structure. Furthermore, the catalyst of the present invention has an equivalent diameter of the through hole of 2 to 20 mm and a cell wall thickness of 0.5 to 3 mm.
This is a wastewater treatment method using a honeycomb type catalyst having a shape with mm and aperture ratio in the range of 50 to 80%. Furthermore, the present invention is a method for treating wastewater in which ozone and/or hydrogen peroxide are allowed to coexist when the wastewater is passed through the catalyst together with a gas containing oxygen. The catalyst used in the present invention includes a composite oxide of titanium and zirconium as the catalyst A component, an oxide of a lanthanoid element as the catalyst B component, and a catalyst C.
As a component, at least one metal selected from the group consisting of manganese, iron, cobalt, nickel, tungsten, copper, silver, gold, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and iridium, or a compound thereof that is insoluble or poorly soluble in water. It is a catalyst containing. The catalyst according to the present invention is characterized by a binary composite oxide (hereinafter referred to as
TiO 2 −ZrO 2 ) and lanthanide element oxides are used as catalyst components. In general, binary composite oxides consisting of titanium and zirconium are used, for example, in Kozo Tabe, Catalysts, Vol.
Vol., No. 3, p. 72 (1975), it is known as a solid acid and exhibits remarkable acidity and a high surface area that are not found in the constituent individual oxides. In other words, it can be recognized that TiO 2 -ZrO 2 is not simply a mixture of titanium oxide and zirconium oxide, but that titanium and zirconium express their unique physical properties by forming a so-called binary composite oxide. It is something. We believe that when this composite oxide is used as the catalyst A component, its moldability is significantly superior when molded into pellets, spheres, honeycomb shapes, etc.
It was discovered that the catalyst maintains its shape over a long period of time even when used in wastewater treatment, which requires harsh conditions such as high temperature, high pressure, alkalinity, and acidity. Furthermore, catalyst B
It was discovered that by using the oxide of the lanthanide element as a component, the hot water resistance was significantly improved, and the wastewater treatment efficiency was also excellent. According to the studies of the present inventors, excellent moldability cannot be obtained by using titanium and zirconium oxides alone or simply as a mixture. For example, even if they can be molded into a honeycomb shape, they cannot withstand long-term use. However, it was found that only when these elements were made into a composite oxide, excellent moldability was exhibited and excellent durability was achieved. Catalyst A constituting the catalyst used in the present invention
The BET surface area of the component TiO 2 −ZrO 2 is 10 m 2 /g
It is preferably at least 30 m 2 /g, particularly preferably at least 30 m 2 /g. The composition of catalyst A component is 20 to 90 mol% TiO2 ,
A ZrO 2 content in the range of 10 to 80 mol % gives favorable results in maintaining durability and catalytic activity. As the catalyst B component, one or more oxides of any lanthanide element such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, and samarium can be used to increase the catalyst stability. At least one oxide selected from the group is preferred because it is more effective in increasing catalyst stability and catalyst activity. Further, the catalyst B component can form a composite oxide with the catalyst A component. The ratio of each catalyst component in the catalyst used in the present invention is 70 to 99.45% by weight of catalyst A component in the form of oxide;
Catalyst B component is 0.5-15% by weight in the form of oxide, catalyst C component is 0.05-25% by weight in the form of metal or compound.
A range of is appropriate. Preferably, among the elements constituting the C component, the amounts of manganese, iron, cobalt, nickel, tungsten, copper and silver used are as follows:
0 to 25% by weight as compounds (e.g. oxides, chlorides, sulfides, etc.), including platinum, gold, palladium,
The amount of rhodium, ruthenium and iridium used is 0 to 10% by weight as metals (however, the total amount of both is 0.05 to 25% by weight). More preferably, the catalyst A component is 90 to 98% by weight in the form of an oxide;
Catalyst B component is 1 to 9.9% by weight in the form of an oxide, Catalyst C component is 0.1 to 9% by weight in the form of a metal or compound.
It is. Preferably, among the metals constituting catalyst C component, the amount of manganese, iron, cobalt, nickel, tungsten, copper and silver used as a compound is 0 to 9% by weight, and the amount of manganese, iron, cobalt, nickel, tungsten, copper and silver used is 0 to 9% by weight, and platinum, gold, palladium, rhodium, ruthenium and The amount of iridium used is 0 to 5% by weight as a metal (however, the total amount of both is 0.1 to 9% by weight). The total amount of catalyst A component, catalyst B component, and catalyst C component is 100% by weight.
It is. If the catalyst C component is outside the above range, the oxidation activity will be insufficient, and in the case of noble metals such as platinum, palladium, and rhodium, the raw material cost will be high and a correspondingly sufficient effect cannot be exhibited. In addition, if the catalyst A component and B component are outside the above range, the hot water resistance will be poor,
This is unfavorable in terms of catalyst life. The catalyst used in the present invention preferably has the composition specified above, and the catalyst may have various shapes such as pellets, spheres, rings, saddle shapes, powders, crushed shapes, and integral structures such as honeycombs. can be adopted. Preferably, it is a honeycomb type structure, and particularly preferably, in this structure, the equivalent diameter of the through hole is 2 to 20 mm, and the cell wall thickness is
It has a shape in the range of 0.5 to 3 mm and an aperture ratio of 50 to 80%. For honeycomb catalysts, if the pore diameter (equivalent diameter of through holes) is increased, the flow resistance decreases proportionately and clogging by solids can be prevented, but at the same time, the geometric surface area of the catalyst also decreases, and certain processing In order to achieve efficiency, it is necessary to increase the amount of catalyst as the pore size increases. Therefore, the pore size is limited due to its relationship with processing efficiency and catalyst performance. In the honeycomb catalyst described above, the equivalent diameter of the through holes is in the range of 2 to 20 mm, preferably 4 to 12 mm. If the equivalent diameter is less than 2 mm, the pressure loss will be large, and especially if the wastewater contains solids, clogging will easily occur, making it difficult to use it for a long time. If the equivalent diameter exceeds 20 mm, the pressure loss will be small and the possibility of clogging will be reduced, but the catalyst activity will not be sufficient. The cell wall thickness is in the range of 0.5 to 3 mm, preferably 0.5 to 2 mm. When the cell wall thickness is less than 0.5 mm, there is an advantage that the pressure loss is small and the weight of the catalyst can be reduced, but it is not preferable because the mechanical strength is reduced. When the cell wall thickness exceeds 3 mm, the mechanical strength is sufficient, but the disadvantage is that the pressure loss becomes large. For the same reason as above, the aperture ratio is 50 to 80.
%. Considering the above circumstances, a particularly preferable honeycomb catalyst used in the present invention has an equivalent diameter of through holes of 2 to 20 mm, a cell wall thickness of 0.5 to 3 mm, and an aperture ratio of 50 to 80%. It is. A honeycomb catalyst that meets these conditions has a reaction temperature of 100°C.
~370℃, and has sufficient mechanical strength even under severe reaction conditions of high temperature and pressure, where the reaction pressure is higher than the pressure that maintains the liquid phase of wastewater, and the geometric surface area of the catalyst is also small. Because it has sufficient properties, it has excellent durability and can treat wastewater at high linear velocity with low pressure loss. Further, even when solid content is contained in the wastewater, high activity can be maintained for a long period of time without clogging. As for the shape of the through-hole, any shape such as square, hexagonal, wave-like, etc. can be adopted as long as its equivalent diameter is within the above-mentioned range. In the present invention, by using molecular oxygen, ozone, and/or hydrogen peroxide as oxidizing agents, it is possible to decompose organic substances such as acetic acid, which are said to be relatively resistant to oxidation, with high efficiency.
This is preferred because the reaction can be carried out at low pressure. Furthermore, since the catalyst used in the present invention has the ability to decompose ozone into oxygen, it also has the advantage of substantially decomposing waste ozone and preventing it from being discharged outside the system. That's true. The amount of ozone used is 0.001 to 1.2 times the mole, preferably 0.003 to 0.6 times the theoretical amount of oxygen required to decompose organic and inorganic substances in wastewater into nitrogen, carbon dioxide, and water. That's enough. In addition, the amount of hydrogen peroxide used is based on the theoretical amount of oxygen.
0.001 to 1.8 times the mole, preferably 0.003 to 0.2 times the mole, is sufficient. By using ozone and/or hydrogen peroxide together with molecular oxygen, the reaction temperature will be higher than when using only molecular oxygen, although it will vary depending on the properties of the wastewater, the amount of the oxidant used, etc. also decreases. For example, when the reaction temperature when using molecular oxygen is 200°C to 300°C, when the oxidizing agent is used in combination, the reaction temperature becomes about 100°C to 250°C. Used as catalyst A component in the present invention,
To prepare TiO 2 -ZrO 2 , first, a titanium source can be selected from inorganic titanium compounds such as titanium chlorides and titanium sulfate, and organic titanium compounds such as titanium oxalate and tetraisopropyl titanate. It can be selected from inorganic zirconium compounds such as zirconium oxychloride, zirconium nitrate, and zirconium sulfate, and organic zirconium compounds such as zirconium oxalate. Some of these raw materials contain trace amounts of impurities and contaminants, but this does not pose a problem as long as they do not significantly affect the physical properties of the TiO 2 -ZrO 2 obtained. A preferable method for preparing TiO 2 -ZrO 2 includes the following method. A method in which titanium tetrachloride is mixed with zirconium oxychloride, ammonia is added to form a precipitate, the precipitate is washed, dried, and then calcined at 300 to 650°C. A method in which zirconyl nitrate is added to titanium tetrachloride and subjected to a thermal hydrolysis reaction to form a precipitate, which is washed, dried, and then calcined at 300 to 650°C. Among the above preferred methods, this method is particularly preferred, and this method is specifically carried out as follows. That is, the above-mentioned titanium source and zirconium source compounds are taken so that the molar ratio of TiO 2 and ZrO 2 is a predetermined amount, and titanium and zirconium are mixed in an acidic aqueous solution state in terms of oxides of 1 to 100.
The concentration is maintained at 10-100°C. A compound of a lanthanide element, which is the catalyst B component of the present invention, can also be added in a dissolved or suspended form. Aqueous ammonia was added dropwise as a neutralizing agent into the solution while stirring, and a coprecipitated compound consisting of titanium and zirconium was formed at pH 2 to 10 for 10 minutes to 3 hours. After being separated and thoroughly washed,
Dry at 140℃ for 1-10 hours, dry at 300-600℃ for 1-10 hours
TiO 2 −ZrO 2 can be obtained by firing for hours. Using TiO 2 −ZrO 2 prepared by the above method,
A finished catalyst is obtained by the method shown below. For example, adding TiO 2 −ZrO 2 powder together with molding aids,
Mix and knead while adding an appropriate amount of water, and mold into spheres, pellets, plates, honeycombs, etc. using an extruder. After drying the molded product at 50 to 120°C, it is dried at 300 to 800°C, preferably 350 to 600°C, for 1 to 10 hours, preferably 2 to 200°C.
A catalyst can be obtained by calcination under air flow for 6 hours. In the present invention, starting materials for the lanthanide elements used as catalyst B component include oxides, hydroxides, inorganic salts, etc. For example, taking cerium as an example, raw materials include cerium acetate, cerium nitrate, and cerium sulfate. , cerium oxide, etc. Also, these
Preferred methods of adding TiO 2 -ZrO 2 include the following methods. A salt of a lanthanoid element is dissolved or a fine powder of an oxide of a lanthanoid element is suspended in a mixed solution of titanium salts and zirconium salts, ammonia is added to this to form a precipitate, and this precipitate is washed and dried for 300 min. A method of firing at ~600℃. A method in which pre-coprecipitated unfired TiO 2 -ZrO 2 is impregnated with a salt solution of a lanthanide element, then dried and fired at 300 to 600°C. After impregnating pre-fired TiO 2 −ZrO 2 with a salt solution of lanthanide elements, drying
A method of firing at 600℃. Furthermore, a mixed solution of the catalyst C component and a salt solution may be used during this impregnation. Among the above-mentioned preferred methods, the following methods are preferred. Further, starting materials for the catalyst C component include oxides, hydroxides, inorganic acid salts, organic acid salts, etc., and are appropriately selected from, for example, ammonium salts, oxalates, nitrates, sulfates, and halides. In addition, manganese is added to the catalyst A component and the catalyst B component.
iron, nickel, cobalt, tungsten, copper,
When catalyzing by adding silver, gold, platinum, palladium, rhodium, ruthenium and/or iridium, after impregnating and supporting the molded body consisting of catalyst A component and catalyst B component with an aqueous solution of the metal salt,
It can be made into a catalyst by drying and firing. On the other hand, a method is also used in which a carrier consisting of catalyst A component is impregnated with a mixed aqueous solution of metal salts of catalyst B component and catalyst C component, supported on the carrier, and then dried and calcined. Alternatively, an aqueous solution of the metal salt may be added to a powder consisting of catalyst A component and catalyst B component together with a molding aid, and the mixture may be kneaded and molded. According to the present invention, activated sludge-treated supernatant water or precipitated activated sludge, fermentation wastewater, wastewater from organic compound polymerization processes, cyanide-containing wastewater, phenol-containing wastewater, oil-containing wastewater, and other chemical factory wastewater as well as food factories Wet oxidation treatment can be applied to general industrial wastewater from sources such as the like, as well as wastewater containing oxidizable organic or inorganic substances such as human waste, sewage, and sewage sludge. Furthermore, when a honeycomb type catalyst is used in the present invention, even wastewater containing 0.1 g/or more of solids can be treated stably over a long period of time. The reaction conditions in the present invention are that the reaction temperature is 370°C.
Below, usually 100-370℃, more preferably 200-300℃
It is ℃. The pressure of the reaction system is sufficient to maintain the liquid phase of the wastewater in the reaction tower, that is, 1 to about 200 kg/cm 2
The pressure is fine. The molecular oxygen-containing gas fed is 1 to 1 of the theoretical amount of oxygen required for oxidative decomposition.
Use 1.5 times the amount. The amount of catalyst used is about 5 to 99% of the space volume of the reaction column. The wastewater is oxidized by flowing it with a molecular oxygen-containing gas through a catalyst bed at a predetermined temperature for a residence time of 6 to 120 minutes, preferably 12 to 60 minutes. The molecular oxygen-containing gas may be air, a mixture of oxygen and air, or a gas commonly referred to as oxygen-enriched air. The pH of the reaction system can be either acidic or alkaline, but it is preferable to
is in the range of 9 or less, more preferably 7 or less. Along with molecular oxygen, ozone and/or
Alternatively, when hydrogen peroxide is used in combination, the reaction conditions are usually in the temperature range of 100°C to 250°C, and the reaction pressure is sufficient to maintain the liquid phase of the wastewater in the reaction tower, that is, 1 to 200 kg/ cm2 . Pressure and residence time are 3 to 120
minutes, preferably 5 to 60 minutes. The amount of ozone used is in the range of 0.001 to 1.2 times the mole of the theoretical oxygen amount. The amount of hydrogen peroxide used is 0.001 to 1.8 times the theoretical amount of oxygen, preferably 0.003 to 1.8 times the mole amount.
The range is 0.2 times the mole. The present invention will be explained in more detail below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 A composite oxide consisting of titanium and zirconium was prepared by the method described below. A sulfuric acid aqueous solution of titanyl sulfate having the following composition was used as a titanium source. TiOSO 4 (TiO 2 equivalent) 250g / total H 2 SO 4 1100g / 100% water and zirconium oxychloride [ZrOCl 2 .
8H 2 O] was dissolved and mixed well while adding 7.7 kg of an aqueous sulfuric acid solution of titanyl sulfate having the above composition. While maintaining the temperature at about 30°C and stirring well, ammonia water was gradually added dropwise to the mixture until the pH reached 7, and the mixture was left to stand for 15 hours. The thus obtained TiO 2 -ZrO 2 gel was filtered, washed with water, and then dried at 200°C for 10 hours. Then, it was fired at 550° C. for 6 hours in an air atmosphere. The composition of the obtained powder was TiO 2 :ZrO 2 =4:1 (molar ratio),
The BET surface area was 140 m 2 /g. The powder obtained hereafter will be referred to as P-1, and a catalyst was prepared using this powder by the method described below. 900 ml of water, 1500 g of the above powder, and 75 g of starch were added, mixed, and kneaded well using a kneader. After further kneading with an appropriate amount of water, each was extruded into a honeycomb mold with a pore diameter (equivalent diameter of through holes) of 3 mm and a porosity of 64%, dried at 120°C for 6 hours, and then heated to 450°C.
It was baked for 6 hours. The thus obtained molded body was immersed in a mixed solution of a chloroplatinic acid aqueous solution and a cerium nitrate aqueous solution, dried at 120°C for 6 hours, and then calcined at 400°C for 3 hours. The composition of the finished catalyst obtained was P-1 in weight ratio:
CeO 2 :Pt=93:5:2. Example 2 Zirconyl nitrate [ZrO(NO 3 ) 2 .
2H 2 O〕1.27Kg and lanthanum nitrate〔La(NO 3 ) 3
6H 2 O〕0.083Kg and 3.53 kg of titanyl sulfate aqueous sulfuric acid solution having the same composition as used in Example 1.
was added and mixed well. While maintaining the temperature at about 30°C and stirring well, ammonia water was gradually added dropwise to the mixture until the pH reached 7, and the mixture was left to stand still for 15 hours. The thus obtained TiO 2 -ZrO 2 -La 2 O 3 gel was filtered, washed with water, and then dried at 200°C for 10 hours. Then, it was fired at 550° C. for 6 hours in an air atmosphere. The composition of the obtained powder is TiO 2 :ZrO 2 :La 2 O 3 =
58.9:39.0:2.1, and the TiO2 in this powder and
The molar ratio of ZrO 2 was 7:3. Further, the BET surface area of this powder was 150 m 2 /g. The powder obtained here is hereinafter referred to as P-2. 550 ml of water, 1000 g of the above powder, and 30 g of starch were added, mixed, and kneaded well using a kneader. This was extruded into cylindrical pellets with a diameter of 5 mm, dried, and then calcined at 450°C for 6 hours. Next, a catalyst having a weight ratio of P-2:Pd of 96:4 was obtained in accordance with the method described in Example 1, except that an aqueous palladium nitrate solution was used instead of an aqueous chloroplatinic acid solution. Example 3 Using each catalyst obtained in Examples 1 and 2,
Wastewater treatment was carried out using the wet oxidation method as follows. A stainless steel reaction tube is filled with a catalyst, and preheated mixed waste water and air with an oxygen concentration of 21% are continuously introduced from the bottom of the reaction tube for 6000 hours to reduce COD (Cr) at the inlet and outlet of the reaction tube. was measured, and the removal rate at the initial stage and after 6000 hours of reaction was determined. The strength of the catalyst was also measured at the initial stage and after 6000 hours of reaction, and the catalyst strength ratio was determined. The properties of the wastewater used for treatment were COD (Cr) 20 g/PH and PH 6. The reaction conditions are reaction temperature 230℃, reaction pressure 50Kg/
cm2 , and the space velocity of wastewater is 1.2Hr -1 (sky tower standard),
Space velocity of air 110Hr -1 (sky tower standard, standard condition)
was introduced into the reaction tube. The results obtained are shown in Table 1.

【表】 実施例 4 実施例3において酸素濃度21%の空気の代りに
酸素濃度18%およびオゾン濃度1%からなる混合
ガスを使用し、実施例1で得られた触媒を用い
て、反応温度200℃、反応圧力45Kg/cm2で廃水処
理を500時間行なつた結果COD除去率は95%であ
つた。 実施例 5 実施例4において3%過酸化水素水を空間速度
0.001Hr-1(空塔基準)で混合ガスと共に供給し、
実施例1で得られた触媒を用いて、廃水を500時
間処理した結果COD除去率は96%であつた。
[Table] Example 4 In Example 3, a mixed gas consisting of 18% oxygen concentration and 1% ozone concentration was used instead of air with an oxygen concentration of 21%, and using the catalyst obtained in Example 1, the reaction temperature was After 500 hours of wastewater treatment at 200°C and a reaction pressure of 45 kg/cm 2 , the COD removal rate was 95%. Example 5 In Example 4, 3% hydrogen peroxide solution was added to the space velocity
Supplied with mixed gas at 0.001Hr -1 (sky tower standard),
Using the catalyst obtained in Example 1, wastewater was treated for 500 hours, resulting in a COD removal rate of 96%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 触媒A成分としてチタンおよびジルコニウム
の複合酸化物、触媒B成分としてランタノイド元
素の酸化物および触媒C成分として、マンガン、
鉄、コバルト、ニツケル、タングステン、銅、
銀、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウ
ムおよびイリジウムよりなる群から選ばれた少な
くとも1種の金属またはその水に不溶性または難
溶性の化合物を含有してなる触媒を用い、廃水を
370℃以下の温度かつ該廃水が液相を保持する圧
力下に、該廃水中の有機性および無機性物質を窒
素、炭酸ガスおよび水にまで分解するに必要な理
論量の1.0〜1.5倍量の酸素を含有するガスの供給
下に該廃水を湿式酸化することを特徴とする廃水
の処理方法。 2 触媒A成分が酸化物として70〜99.45重量%
であり、触媒B成分が酸化物として0.5〜15重量
%であり、触媒C成分が金属または化合物として
0.05〜25重量%である触媒を用いる特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3 触媒A成分が酸化物として90〜98重量%であ
り、触媒B成分が酸化物として1〜9.9重量%で
あり、触媒C成分が金属または化合物として0.1
〜9重量%である触媒を用いる特許請求の範囲第
1項記載の方法。 4 触媒A成分がチタニア(TiO2)として20〜
90モル%およびジルコニア(ZrO2)として10〜
80モル%からなるTiO2−ZrO2二元系複合酸化物
である触媒を用いる特許請求の範囲第1項記載の
方法。 5 触媒B成分がランタン、セリウム、ネオジム
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素の
酸化物である触媒を用いる特許請求の範囲第1項
記載の方法。 6 触媒がペレツトまたは球状である触媒を用い
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 触媒が一体構造体である特許請求の範囲第1
項記載の方法。 8 触媒が貫通孔の相当直径が2〜20mm、セル肉
厚が0.5〜3mmおよび開口率が50〜80%の範囲に
ある形状を有するハニカム型触媒である特許請求
の範囲第7項記載の方法。 9 反応温度が100〜370℃の範囲である特許請求
の範囲第1項記載の方法。 10 廃水を、酸素を含有するガスと共に触媒に
通す際、オゾンおよび/または過酸化水素を共存
させる特許請求の範囲第1項記載の方法。 11 オゾンの使用量が廃水中の有機性および無
機性物質を、窒素、炭酸ガスおよび水にまで分解
するに必要な理論酸素量の0.001〜1.2倍モルであ
る特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 過酸化水素の使用量が廃水中の有機性およ
び無機性物質を窒素、炭酸ガスおよび水にまで分
解するに必要な理論酸素量の0.001〜1.8倍モルで
ある特許請求の範囲第10項記載の方法。
[Claims] 1 A composite oxide of titanium and zirconium as the catalyst A component, an oxide of a lanthanide element as the catalyst B component, and manganese, as the catalyst C component.
iron, cobalt, nickel, tungsten, copper,
Wastewater is treated using a catalyst containing at least one metal selected from the group consisting of silver, gold, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and iridium, or a water-insoluble or sparingly soluble compound thereof.
1.0 to 1.5 times the theoretical amount necessary to decompose organic and inorganic substances in the wastewater into nitrogen, carbon dioxide, and water at a temperature of 370°C or less and under a pressure that maintains the liquid phase of the wastewater. A method for treating wastewater, comprising wet oxidizing the wastewater while supplying a gas containing oxygen. 2 Catalyst A component is 70 to 99.45% by weight as an oxide
The catalyst B component is 0.5 to 15% by weight as an oxide, and the catalyst C component is a metal or compound.
2. A method according to claim 1, using a catalyst that is between 0.05 and 25% by weight. 3 The catalyst A component is 90 to 98% by weight as an oxide, the catalyst B component is 1 to 9.9% by weight as an oxide, and the catalyst C component is 0.1% as a metal or compound.
2. A method according to claim 1, using a catalyst that is ~9% by weight. 4 Catalyst A component is titania (TiO 2 ) from 20 to
90 mol% and 10 to 10 as zirconia ( ZrO2 )
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst is a TiO 2 -ZrO 2 binary composite oxide containing 80 mol%. 5. The method according to claim 1, wherein the catalyst B component is an oxide of at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, and neodymium. 6. The method according to claim 1, wherein the catalyst is in the form of pellets or spheres. 7 Claim 1 in which the catalyst is an integral structure
The method described in section. 8. The method according to claim 7, wherein the catalyst is a honeycomb type catalyst having a shape in which the equivalent diameter of the through holes is in the range of 2 to 20 mm, the cell wall thickness is in the range of 0.5 to 3 mm, and the aperture ratio is in the range of 50 to 80%. . 9. The method according to claim 1, wherein the reaction temperature is in the range of 100 to 370°C. 10. The method according to claim 1, in which ozone and/or hydrogen peroxide are allowed to coexist when the wastewater is passed through the catalyst together with the oxygen-containing gas. 11. The method according to claim 10, wherein the amount of ozone used is 0.001 to 1.2 times the mole of theoretical oxygen required to decompose organic and inorganic substances in wastewater into nitrogen, carbon dioxide, and water. Method. 12. Claim 10, wherein the amount of hydrogen peroxide used is 0.001 to 1.8 times the mole of theoretical oxygen necessary to decompose organic and inorganic substances in wastewater into nitrogen, carbon dioxide, and water. the method of.
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