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JP2002136871A - Exhaust gas treatment catalyst and production method thereof - Google Patents

Exhaust gas treatment catalyst and production method thereof

Info

Publication number
JP2002136871A
JP2002136871A JP2000338923A JP2000338923A JP2002136871A JP 2002136871 A JP2002136871 A JP 2002136871A JP 2000338923 A JP2000338923 A JP 2000338923A JP 2000338923 A JP2000338923 A JP 2000338923A JP 2002136871 A JP2002136871 A JP 2002136871A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
peak
exhaust gas
active component
catalytically active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000338923A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Tsuboi
秀行 坪井
Naoki Hatta
直樹 八田
Nobuyasu Kanda
伸靖 神田
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.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2000338923A priority Critical patent/JP2002136871A/en
Publication of JP2002136871A publication Critical patent/JP2002136871A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼却炉等から排出される排ガス中の有害成分を
分解、除去する触媒およびその製法を提供する。 【解決手段】酸化チタンを主成分とする担体に触媒活性
成分を担持させた排ガス中の有害物質を分解する触媒で
あって、触媒の孔径分布のピークが少なくとも3つあ
り、第1のピークが300nm〜450nmの範囲、第
2のピークが50nm〜100nmの範囲、および第3
のピークが30nm以下の範囲にあり、触媒活性成分と
してCr、Co、Fe、CuおよびMnのうちの少なく
とも一つの金属の酸化物を含むことを特徴とする排ガス
処理触媒。
(57) [Problem] To provide a catalyst for decomposing and removing harmful components in exhaust gas discharged from an incinerator and the like, and a method for producing the same. A catalyst for decomposing harmful substances in exhaust gas in which a catalytically active component is supported on a carrier containing titanium oxide as a main component, wherein the catalyst has at least three peaks in the pore size distribution, and the first peak is The second peak ranges from 300 nm to 450 nm, the second peak ranges from 50 nm to 100 nm, and the third peak
The exhaust gas treatment catalyst according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the peak of (i) is in the range of 30 nm or less, and contains an oxide of at least one metal of Cr, Co, Fe, Cu and Mn as a catalytically active component.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は排ガス処理触媒、特
に有機ハロゲン化合物分解触媒に関し、さらに詳しくは
都市ごみ焼却炉、産業廃棄物焼却炉、化学プラント、製
鉄所などから発生する排ガス中に含まれる人体に有害な
有機ハロゲン化合物、特にダイオキシン類、およびハロ
ベンゼン類、ハロフェノール類などのダイオキシン前駆
体等の有機ハロゲン化合物を分解、除去する触媒および
その製法に関する。ここでダイオキシン類とは、ポリハ
ロジベンゾ−パラ−ジオキシンおよびポリハロジベンゾ
フランおよびコプラナ−ポリハロビフェニルの総称であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas treatment catalyst, particularly to a catalyst for decomposing an organic halogen compound, and more particularly to an exhaust gas generated from a municipal waste incinerator, an industrial waste incinerator, a chemical plant, a steel mill, and the like. The present invention relates to a catalyst for decomposing and removing organic halogen compounds harmful to the human body, particularly dioxins and organic halogen compounds such as dioxin precursors such as halobenzenes and halophenols, and a method for producing the same. Here, dioxins are a general term for polyhalodibenzo-para-dioxins, polyhalodibenzofurans, and coplanar-polyhalobiphenyls.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、都市ごみ焼却炉等の排ガスに含有
される有機塩素化合物の処理には、活性炭による吸着除
去や触媒による分解除去が行われている。このうち触媒
による方法では、脱硝触媒の酸化能力を利用して従来の
脱硝触媒をそのまま、または酸化能を調整するなど一部
改良して有機塩素化合物の酸化分解触媒として使用し、
同時脱硝触媒として用いている例が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for the treatment of organic chlorine compounds contained in exhaust gas from municipal waste incinerators and the like, adsorption removal by activated carbon and decomposition removal by a catalyst have been performed. Among these, in the method using a catalyst, a conventional denitration catalyst is used as it is, or the catalyst is used as an oxidation decomposition catalyst for an organic chlorine compound by partially improving the oxidation ability by utilizing the oxidation ability of the denitration catalyst,
An example in which the catalyst is used as a simultaneous denitration catalyst is known.

【0003】また、有機ハロゲン化合物除去用触媒とし
ては、特開平10−235191号公報に触媒成分とし
てチタン酸化物を含有し、0.01μm〜0.05μm
の範囲に孔径分布のピークを有する細孔群と、0.1μ
m〜0.8μmの範囲に孔径分布のピークを有する細孔
群とを含む細孔を有し、触媒成分として酸化バナジウム
および/または酸化タングステンを含む有機ハロゲン化
合物除去用触媒が開示されている。
As a catalyst for removing organic halogen compounds, JP-A-10-235191 contains titanium oxide as a catalyst component and has a thickness of 0.01 μm to 0.05 μm.
Pore group having a pore size distribution peak in the range of 0.1 μm
There is disclosed a catalyst for removing an organic halogen compound having pores including a pore group having a pore diameter distribution peak in a range of m to 0.8 μm and containing vanadium oxide and / or tungsten oxide as a catalyst component.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】触媒を利用した有機ハ
ロゲン化合物の分解処理には、これまでアンモニア等を
還元剤として用いる脱硝触媒をそのまま、または一部改
良して用いて有機ハロゲン化合物とNOxを同時除去す
る方法が知られているが、この場合、触媒自体は、両者
の同時処理を前提に設計、製作されたものであり、有機
ハロゲン化合物の接触酸化分解の目的に必ずしも最適化
されたものではない。
In the decomposition treatment of an organic halogen compound using a catalyst, a denitration catalyst using ammonia or the like as a reducing agent has been used as it is or partially modified to use an organic halogen compound and NOx. A method for simultaneous removal is known, but in this case, the catalyst itself is designed and manufactured on the premise of simultaneous treatment of both, and is always optimized for the purpose of catalytic oxidative decomposition of an organic halogen compound. is not.

【0005】また、前記特開平10−235191号公
報にはダイオキシン類などの有機ハロゲン化合物を対象
にした発明が記載されているが、ダイオキシン類に対す
る効果は0.01μm〜0.05μmの細孔のみが存在
する場合との比較において若干の優位性が見られるもの
の、そのほかのさまざまな細孔分布の形態に対する優位
性は全く示されていない。したがって、ダイオキシン類
等、比較的大きな分子構造を持つ有機ハロゲン化合物に
対して最も有効な触媒の細孔構造はいまだ解明されてい
ないというのが現状である。
The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-235191 discloses an invention directed to organic halogen compounds such as dioxins, but the effect on dioxins is limited to pores of 0.01 μm to 0.05 μm only. Although there is a slight advantage in comparison with the case where is present, no advantage over other various pore distribution morphologies is shown. Therefore, at present, the pore structure of the catalyst most effective for organic halogen compounds having a relatively large molecular structure such as dioxins has not been elucidated.

【0006】また、触媒活性成分としてバナジウム酸化
物およびタングステン酸化物を含むことが開示されてい
るが、その他の元素種と比較してのバナジウム酸化物お
よびタングステン酸化物の優位性は全く示されておら
ず、この点でもダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物
に対して最も有効な触媒活性成分はいまだ明らかにされ
ていないといえる。本発明の課題は、焼却炉等から排出
される排ガス中の有機ハロゲン化合物、特に塩素化およ
び臭素化ダイオキシン類を分解、除去するために好適な
排ガス処理触媒およびその製法を提供することにある。
Further, it is disclosed that vanadium oxide and tungsten oxide are contained as catalytically active components. However, the superiority of vanadium oxide and tungsten oxide as compared with other element species is not shown at all. In this respect, it can be said that the most effective catalytically active component for organic halogen compounds such as dioxins has not been clarified yet. An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment catalyst suitable for decomposing and removing organic halogen compounds, particularly chlorinated and brominated dioxins, in exhaust gas discharged from an incinerator and the like, and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は以下のとおりである。 (1)酸化チタンを主成分とする担体に触媒活性成分を
担持させた排ガス中の有機ハロゲン化合物を分解する触
媒であって、触媒の孔径分布のピークが少なくとも3つ
あり、第1のピークが300nm〜450nmの範囲、
第2のピークが50nm〜100nmの範囲、および第
3のピークが30nm以下の範囲にあり、かつ前記触媒
活性成分としてCr、Co、Fe、CuおよびMnのう
ちの少なくとも一つの金属の酸化物を含むことを特徴と
する有機ハロゲン化合物を含有する排ガス処理触媒。
The invention claimed in the present application is as follows. (1) A catalyst for decomposing an organic halogen compound in an exhaust gas in which a catalytically active component is supported on a carrier containing titanium oxide as a main component, wherein the catalyst has at least three peaks in pore size distribution, and the first peak is Range from 300 nm to 450 nm,
The second peak is in the range of 50 nm to 100 nm, and the third peak is in the range of 30 nm or less, and an oxide of at least one metal of Cr, Co, Fe, Cu and Mn is used as the catalytically active component. An exhaust gas treatment catalyst containing an organic halogen compound, comprising:

【0008】(2)前記3つのピークに対応する細孔容
積の比率が全細孔容積に対して、第1のピークが10%
〜60%、第2のピークが10%〜60%、第3のピー
クが30%〜80%の範囲にあることを特徴とする
(1)記載の排ガス処理触媒。 (3)触媒活性成分が触媒全体の1重量%以上含まれる
ことを特徴とする(1)または(2)記載の排ガス処理
触媒。 (4)チタニア原料として粒径が5nm〜600nmの
チタニア粒子を作製し、これに触媒の目標とする孔径以
上の粒径を有する熱分解性物質を多孔化剤として混練、
焼成して、前記孔径分布の第1のピークを形成し、その
他の孔径の細孔は前記チタニア粒子間のすき間として形
成するとともに、前記触媒作製時のいずれかの段階で触
媒活性成分を添加することを特徴とする(1)〜(3)
記載の排ガス処理触媒の製法。
(2) The ratio of the pore volume corresponding to the three peaks is 10% with respect to the total pore volume.
(2) The exhaust gas treatment catalyst according to (1), wherein the second peak is in the range of 10% to 60%, and the third peak is in the range of 30% to 80%. (3) The exhaust gas treatment catalyst according to (1) or (2), wherein the catalyst active component is contained in an amount of 1% by weight or more of the whole catalyst. (4) A titania particle having a particle size of 5 nm to 600 nm is prepared as a titania raw material, and a thermally decomposable substance having a particle size equal to or larger than a target pore size of the catalyst is kneaded as a porosifying agent,
Calcination to form the first peak of the pore size distribution, pores of other pore sizes are formed as gaps between the titania particles, and a catalytically active component is added at any stage during the preparation of the catalyst. (1)-(3)
A method for producing the exhaust gas treatment catalyst described in the above.

【0009】本発明の処理対象は、都市ごみ焼却炉等か
ら発生する有機塩素化合物、有機臭素化合物等の有機ハ
ロゲン化合物含有排ガス、特に塩素化および臭素化ダイ
オキシン類、およびハロベンゼン類、ハロフェノール類
などのダイオキシン類前駆体等の分子量50〜650程
度の有機ハロゲン化合物を含有する排ガスである。特に
分子量100〜450程度の有機ハロゲン化合物に対し
ては高い分解性能があり、分子量300〜400程度の
有機ハロゲン化合物に対してはさらに高い分解性能が得
られる。この範囲外の分子量の場合には触媒の細孔構造
が好適ではないため反応分子の拡散が促進されにくく、
充分な触媒性能が得られない。
The subject of the present invention is an exhaust gas containing an organic halogen compound such as an organic chlorine compound and an organic bromine compound generated from a municipal solid waste incinerator or the like, particularly chlorinated and brominated dioxins, and halobenzenes and halophenols. It is an exhaust gas containing an organic halogen compound having a molecular weight of about 50 to 650, such as a dioxin precursor. In particular, it has high decomposition performance for organic halogen compounds having a molecular weight of about 100 to 450, and higher decomposition performance can be obtained for organic halogen compounds having a molecular weight of about 300 to 400. If the molecular weight is out of this range, the diffusion of the reaction molecules is difficult to promote because the pore structure of the catalyst is not suitable,
Sufficient catalytic performance cannot be obtained.

【0010】本発明の触媒は、上記ダイオキシン類程度
の大きさの分子の細孔内拡散抵抗を低減し、触媒性能を
向上させるために、触媒の孔径部分が少なくとも3つの
ピークを有し、第1のピークが300nm〜450n
m、好ましくは350nm〜450nm(さらに好まし
くは380nm〜420nm)の範囲、第2のピークが
50nm〜100nm、好ましくは75nm〜100n
m(さらに好ましくは90nm〜100nm)の範囲、
および第3のピークが30nm以下、好ましくは20n
m以下の範囲を有するようにしたものである。なお、本
発明における触媒の孔径分布は、水銀圧入法で測定し、
微分細孔容積分布図から読み取った値である。
The catalyst of the present invention has at least three peaks in the pore diameter portion of the catalyst in order to reduce the diffusion resistance of molecules having a size of the above-described dioxins in the pores and improve the catalytic performance. 1 peak is 300 nm to 450 n
m, preferably in the range of 350 nm to 450 nm (more preferably 380 nm to 420 nm), and the second peak is 50 nm to 100 nm, preferably 75 nm to 100 n.
m (more preferably 90 nm to 100 nm),
And the third peak is 30 nm or less, preferably 20 n
m. Incidentally, the pore size distribution of the catalyst in the present invention was measured by a mercury intrusion method,
This is a value read from the differential pore volume distribution diagram.

【0011】一般的に、触媒性能は比表面積が大きい触
媒のほうが活性点数が増えるため有利であり、そのため
触媒の細孔構造の観点からはなるべく小さい細孔(本発
明の場合には第3のピークに相当する)が多く存在する
触媒が有利である。しかしながら、単に小さな細孔のみ
からなる比表面積が大きい(したがって活性点数が多
い)触媒を作製しても、触媒外部の気相中の反応分子が
触媒外表面から拡散して触媒内部の活性点まで到達しな
いと触媒性能は向上しない。本発明の第1のピークに相
当する大きな径の細孔の存在は、反応分子の拡散を促進
するために、すなわち拡散抵抗の低減に非常に有効に作
用する。当然のことながら大孔径の細孔の存在比が大き
くなれば、触媒の体積当たりの有効利用の観点からも空
隙部分が増えるため無駄な空間ができるとともに、結果
として比表面積が減少することになり、全体の触媒性能
としては不利となる。したがって、中程度の細孔(本発
明における第2のピークに相当する細孔)を設けること
により、触媒中の無駄な空隙部分が充填され、比表面積
的に有利になるとともに反応分子を大細孔から小細孔へ
導く通路としての役割も担うことができるので、触媒性
能としては非常に有利になり、触媒の高性能化が期待で
きる。
In general, a catalyst having a large specific surface area is more advantageous in terms of catalytic performance because the number of active points is increased. Therefore, from the viewpoint of the pore structure of the catalyst, the pores are as small as possible (the third pores in the present invention). (Corresponding to peaks) are preferred. However, even when a catalyst having only a small pore and a large specific surface area (and thus a large number of active points) is produced, reactive molecules in the gas phase outside the catalyst diffuse from the outer surface of the catalyst to the active points inside the catalyst. Otherwise, the catalyst performance will not improve. The presence of large-diameter pores corresponding to the first peak of the present invention works very effectively to promote the diffusion of reactive molecules, that is, to reduce the diffusion resistance. Naturally, if the abundance ratio of the large-diameter pores increases, the void portion increases from the viewpoint of effective utilization per volume of the catalyst, so that useless space is created, and as a result, the specific surface area decreases. However, this is disadvantageous as a whole catalyst performance. Therefore, by providing medium-sized pores (pores corresponding to the second peak in the present invention), useless voids in the catalyst are filled, which is advantageous in terms of specific surface area and reduces the size of reactive molecules. Since it can also play a role as a passage leading from the pores to the small pores, the catalyst performance becomes very advantageous, and a higher performance of the catalyst can be expected.

【0012】第1のピークに好適範囲が存在する理由
は、第1のピークに相当する細孔が広すぎると反応分子
の拡散速度が飽和するとともに触媒全体の比表面積が小
さくなるので触媒性能としては不利となり、また第1の
ピークに相当する細孔が狭すぎると反応分子の拡散が充
分でなくなり、やはり触媒性能として不利になるためと
考えられる。第2のピークは第1のピークと第3のピー
クの間で比表面積と反応分子の拡散が最もバランスした
配置が好適範囲となっていると考えられる。第3のピー
クの好適範囲は、第3のピークに相当する細孔は触媒の
比表面積に最も寄与する細孔なので、反応分子が充分侵
入できる範囲であれば細孔径は狭い方が表面積的に有利
であるためと考えられる。
The reason why the first peak has a suitable range is that if the pores corresponding to the first peak are too wide, the diffusion rate of the reaction molecules becomes saturated and the specific surface area of the entire catalyst becomes small. Is considered to be disadvantageous, and if the pores corresponding to the first peak are too narrow, the diffusion of the reaction molecules becomes insufficient, which is also considered to be disadvantageous in terms of catalytic performance. It is considered that the arrangement of the second peak, in which the specific surface area and the diffusion of the reactive molecule are most balanced between the first peak and the third peak, is a preferable range. The preferable range of the third peak is that the pore corresponding to the third peak most contributes to the specific surface area of the catalyst. It is considered to be advantageous.

【0013】上記第1のピークの触媒孔径分布は、ダイ
オキシン類の触媒内部での拡散抵抗を減ずる作用があ
り、また第2のピークの触媒孔径分布は、第1のピーク
と併存するほか、第1のピークの孔径を経て接近したダ
イオキシン類を第3のピークの孔径分布に誘導する働き
があり、第3のピークの孔径分布は、第1、第2のピー
クと併存するほかに、第1および第2のピークの孔径分
布で捕捉されなかったダイオキシン類を最終的に捕捉す
る作用をする。
The first peak catalyst pore size distribution has an effect of reducing the diffusion resistance of dioxins inside the catalyst, and the second peak catalyst pore size distribution coexists with the first peak. It has the function of inducing dioxins approaching via the pore size of the first peak to the pore size distribution of the third peak. The pore size distribution of the third peak coexists with the first and second peaks and the first peak. And acts to finally capture dioxins not captured by the pore size distribution of the second peak.

【0014】本発明の触媒においては、担体が酸化チタ
ンで、触媒活性成分がCr、Co、Fe、CuおよびM
nのうちの少なくとも1つの酸化物であるが、上記活性
成分が触媒全重量の1重量%以上、好ましくは5重量%
以上、さらに好ましくは10重量%以上含まれる。触媒
活性成分が1重量%未満であると充分な触媒性能が得ら
れない。ただし、触媒活性成分の含有率の増加とともに
触媒性能は飽和する傾向があることから、必ずしも触媒
活性成分が過剰に存在する(例えば50重量%以上)場
合に有利になるとは限らない。ここで担体とは、触媒成
分の特性(触媒の活性、選択性、寿命、機械強度など)
を高める作用を持ち、かつ担体自体は活性を示さないか
少なくとも触媒成分よりも活性が低い成分である(触媒
学会編「触媒講座第5巻、触媒設計」、1985、講談
社)。また、触媒成分、担体は、後述の触媒調製法の如
何によらず、調製された触媒におけるそれぞれの構成化
学種の機能、含有量、分布状態などに基づいて区別され
る。
In the catalyst of the present invention, the carrier is titanium oxide and the catalytically active components are Cr, Co, Fe, Cu and M.
n is an oxide of at least 1% by weight of the total weight of the catalyst, preferably 5% by weight of the total weight of the catalyst.
The content is more preferably 10% by weight or more. If the amount of the catalytically active component is less than 1% by weight, sufficient catalytic performance cannot be obtained. However, since the catalytic performance tends to be saturated with an increase in the content of the catalytically active component, it is not always advantageous when the catalytically active component is excessively present (for example, 50% by weight or more). Here, the carrier refers to the characteristics of the catalyst component (catalytic activity, selectivity, life, mechanical strength, etc.)
The carrier itself has no activity or is at least lower in activity than the catalyst component ("Catalyst Lecture Vol. 5, Catalyst Design", edited by the Catalysis Society of Japan, 1985, Kodansha). Further, the catalyst component and the carrier are distinguished based on the function, content, distribution state, and the like of each constituent chemical species in the prepared catalyst irrespective of the catalyst preparation method described later.

【0015】本発明における触媒の比表面積は50m2
/g以上、好ましくは75m2 /g以上、さらに好まし
くは100m2 /g以上である。比表面積が50m2
g未満では単位体積当たりの触媒性能が充分でなくな
る。
The specific surface area of the catalyst in the present invention is 50 m 2.
/ G or more, preferably 75 m 2 / g or more, more preferably 100 m 2 / g or more. The specific surface area is 50m 2 /
If it is less than g, the catalyst performance per unit volume will not be sufficient.

【0016】本発明の触媒の製法としては、チタニア原
料として粒径が5nm〜600nmの、1種または2種
以上のチタニア粒子(この場合、チタニア粒子は単結晶
または緻密な多結晶粒から構成される一次粒子である
か、または実質的に一次粒子から構成される二次粒子で
ある)と、多孔化剤(例えば粒径が50nm〜1000
nmの易熱分解性化合物)と、触媒活性成分(Cr、C
o、Fe、Cu、Mnのうちの少なくとも一つの酸化
物)を混練し、成形したのち焼成する方法、上述と同じ
ように粒径が5nm〜600nmの、1種または2種以
上の粒径のチタニア粒子(この場合、チタニア粒子は単
結晶または緻密な多結晶粒から構成される一次粒子であ
るか、または実質的に一次粒子から構成される二次粒子
である)を担体原料として、多孔化剤(例えば粒径が5
0nm〜1000nmの易熱分解性化合物)とともに混
練、成形、焼成したのち触媒活性成分を含浸法により担
持焼成する方法などがある。なお、上記活性成分は、上
記チタニア粒子の作製時に共沈法等により担持させても
よい。原料チタニア粒子の粒径は5nm〜600nmの
範囲であるが、好ましくは50nm〜400nm、さら
に好ましくは100nm〜200nmである。チタニア
粒子の粒径が上記範囲外であると第2のピークに相当す
る細孔または第3のピークに相当する細孔の形成が困難
となる。
As a method for producing the catalyst of the present invention, one or more kinds of titania particles having a particle size of 5 nm to 600 nm as a titania raw material (in this case, the titania particles are composed of single crystals or dense polycrystalline particles) Primary particles or secondary particles substantially composed of primary particles) and a porogen (for example, having a particle size of 50 nm to 1000
nm easily thermally decomposable compound) and a catalytically active component (Cr, C
o, Fe, Cu, Mn), a method of kneading, shaping and shaping the mixture, in the same manner as described above, having one or more particle diameters of 5 nm to 600 nm. Titania particles (in this case, the titania particles are primary particles composed of a single crystal or a dense polycrystalline particle, or secondary particles composed substantially of a primary particle) are used as a carrier material to form a porous material. Agent (e.g. particle size 5
Kneading, shaping, and sintering together with a readily thermally decomposable compound having a thickness of 0 nm to 1000 nm, and then supporting and sintering a catalytically active component by an impregnation method. The active ingredient may be supported by a coprecipitation method or the like at the time of producing the titania particles. The particle size of the raw material titania particles is in the range of 5 nm to 600 nm, preferably 50 nm to 400 nm, and more preferably 100 nm to 200 nm. If the particle size of the titania particles is out of the above range, it becomes difficult to form pores corresponding to the second peak or pores corresponding to the third peak.

【0017】[0017]

【作用】上記のような触媒を用いることにより、有機ハ
ロゲン化合物、特に有機塩素化合物であるダイオキシン
類の分子、またはダイオキシン類生成の前駆体であるハ
ロフェノール、ハロベンゼン等の分子に対して触媒内部
での細孔内拡散の抵抗を低減することができ、これによ
り触媒の有機塩素化合物の分解効率を向上させることが
できる。すなわち、有機ハロゲン化合物分子(反応分
子)は触媒外表面近傍の境膜を通過したあと、触媒内部
へ拡散する段階でいきなり微細な細孔に入っていくので
はなく、大中小の細孔を有する場合には比較的大きな気
孔から中間段階の広さの細孔を経て最後に最も小さな細
孔にまで順次拡散していくことにより容易に触媒内部ま
で拡散することができるので、有機ハロゲン化合物分子
(反応分子)は触媒内部の表面に存在する活性点に容易
に到達することができ、このため触媒内部の活性点が有
効に使われ、触媒全体の性能が向上するものと考えられ
る。
The use of the above-mentioned catalyst allows the inside of the catalyst to react with an organic halogen compound, particularly a dioxin molecule which is an organic chlorine compound, or a molecule such as halophenol or halobenzene which is a precursor of dioxin formation. Can be reduced in the pores, thereby improving the efficiency of the catalyst for decomposing organic chlorine compounds. In other words, the organic halogen compound molecules (reactive molecules) have large, medium, and small pores instead of suddenly entering fine pores at the stage of diffusing into the catalyst after passing through the boundary film near the outer surface of the catalyst. In such a case, the organic halogen compound molecules can be easily diffused into the catalyst by sequentially diffusing from relatively large pores to pores having an intermediate size and finally to the smallest pores. The reactive molecules can easily reach active points existing on the surface inside the catalyst, and therefore, the active points inside the catalyst are effectively used, and it is considered that the performance of the entire catalyst is improved.

【0018】さらに、触媒活性成分をダイオキシン類分
解に最も高活性なものを選択することにより、ダイオキ
シン類分解効率をさらに向上させることができる。ま
た、以上のことから、反応分子の触媒内部拡散の効果を
評価するには触媒内部表面の有効利用率を評価すること
が適当であり、このためには単なる分解率または反応速
度ではなく、比表面積あたりを基準とした指標を用いる
方が適切であると考えられる。すなわち、単なる分解率
または反応速度を指標とする場合には、内部拡散の効果
の良否でなく、単に比表面積が大きいだけの触媒を高性
能であると評価してしまう危険性がある。本願発明で
は、比表面積当たりの反応速度で比べることにより触媒
の内部表面の有効利用率を比較した。
Further, by selecting a catalyst active component having the highest activity for decomposing dioxins, the efficiency of decomposing dioxins can be further improved. In view of the above, it is appropriate to evaluate the effective utilization rate of the internal surface of the catalyst in order to evaluate the effect of the internal diffusion of the reaction molecule in the catalyst. It is considered more appropriate to use an index based on the surface area. That is, when a mere decomposition rate or reaction rate is used as an index, there is a risk that a catalyst having only a large specific surface area may be evaluated as having high performance, not only whether the effect of internal diffusion is good or bad. In the present invention, the effective utilization rate of the internal surface of the catalyst was compared by comparing the reaction rates per specific surface area.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の触媒の製法において、多
孔化剤としては、焼成温度以下(およそ400℃〜80
0℃)で熱分解し易い物質、例えばメタクリル樹脂のほ
かアクリル樹脂、アセタール樹脂、フェノール樹脂など
の樹脂が用いられる。多孔化剤の粒径は、作製したい孔
径よりも大きい粒径のものを使用する。例えば400n
mの気孔を開ける場合には400nm以上の粒径の多孔
化剤を用いる。およその目安は作製したい孔径の1.2
〜1.5倍程度であるが、この値は、多孔化剤自体の
(上記の樹脂の種類による)物性を考慮して決定する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the process for producing a catalyst according to the present invention, the porogen is a calcination temperature or lower (about 400 ° C. to 80 ° C.).
(0 ° C.), a substance which is easily thermally decomposed, for example, a resin such as an acrylic resin, an acetal resin, and a phenol resin in addition to a methacrylic resin. The particle size of the porous agent is larger than the pore size to be produced. For example, 400n
In the case of opening m pores, a porogen having a particle diameter of 400 nm or more is used. A rough guide is 1.2 of the hole diameter to be produced.
The value is determined by taking into account the physical properties (depending on the type of the resin) of the porogen itself.

【0020】また、第2、第3のピークは、粒径が5n
m〜600nmのチタニア粒子(この場合チタニア粒子
は、単結晶または緻密な多結晶粒から構成される1次粒
子であるか、または、実質的に一次粒子から構成される
二次粒子である)のすき間としてパッキング密度を制御
することにより形成することができる。
The second and third peaks have a particle diameter of 5n.
m to 600 nm of titania particles (in this case, the titania particles are primary particles composed of single crystals or dense polycrystalline grains, or secondary particles composed substantially of primary particles). The gap can be formed by controlling the packing density.

【0021】その他、第2のピークである50nm〜1
00nmの範囲のピークを得るには、例えば上記原料チ
タニアとして粒径5nm〜600nmの二次粒子を用
い、これを混練、焼成することによっても得ることがで
きる。二次粒子の大きさは作製時の温度、pH、界面活
性剤の使用により制御することができる。また、サンド
ミルで高分散処理を行うことによっても制御することが
できる。さらに、第3のピークである30nm以下の範
囲のピークも、チタニアの一次粒子間のすき間として形
成することができる。この一次粒子のすき間は、一次粒
子自体の粒径や二次粒子の作製条件を、目標とする孔径
になるように適宜選択することにより形成することがで
きる。
In addition, the second peak of 50 nm to 1 nm
In order to obtain a peak in the range of 00 nm, for example, secondary particles having a particle size of 5 nm to 600 nm can be used as the raw material titania, and can be obtained by kneading and firing. The size of the secondary particles can be controlled by the temperature, pH, and use of a surfactant during the preparation. Further, it can also be controlled by performing a high dispersion treatment with a sand mill. Further, the third peak, that is, a peak in the range of 30 nm or less, can also be formed as a gap between primary particles of titania. The gap between the primary particles can be formed by appropriately selecting the particle size of the primary particles themselves and the production condition of the secondary particles so as to obtain a target pore size.

【0022】触媒の細孔はチタニア担体の作製時に形成
されるので、触媒活性成分の担持については、混練法、
含浸法または共沈法のいずれでもよい。混練法等の場合
は、担体作製(細孔作製)と同時に活性成分を担持する
ことになり、また含浸法等の場合は担体作製後(細孔作
製後)、活性成分を担持することになる。共沈法の場合
は担体作製前(細孔作製前)のチタニア原料に活性成分
を担持する。
The pores of the catalyst are formed during the production of the titania carrier.
Either the impregnation method or the coprecipitation method may be used. In the case of the kneading method or the like, the active component is supported at the same time as the carrier preparation (pore formation), and in the case of the impregnation method or the like, the active component is supported after the carrier preparation (after pore preparation). . In the case of the coprecipitation method, the active ingredient is supported on the titania raw material before the preparation of the carrier (before the preparation of the pores).

【0023】混練法では、触媒活性成分としてCr、C
o、Fe、CuおよびMnのうちの少なくとも一つの金
属の酸化物を混入する場合と、焼成時に酸化物に変化す
るような原料物質、例えばこれらの金属(または金属酸
イオン)の水酸化物、ハロゲン化物、アンモニウム塩、
硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、アルコキシド、アセチルアセ
トナート等の錯化合物ほかを混入する場合がある。
In the kneading method, Cr and C are used as catalytically active components.
o, an oxide of a metal of at least one of Fe, Cu and Mn, and a raw material that changes to an oxide during firing, such as a hydroxide of these metals (or metal oxide ions); Halides, ammonium salts,
Complex compounds such as sulfate, carbonate, acetate, alkoxide, acetylacetonate and the like may be mixed.

【0024】含浸法の場合には、酸化チタン担体(粉
末、粒状、板状、棒状、ハニカム状ほか)に触媒活性成
分としてCr、Co、Fe、CuおよびMnのうちの少
なくとも一つの金属の酸化物を担持させる。酸化チタン
が粉末またはスラリの場合には、Cr、Co、Fe、C
u、Mnの金属(または金属酸イオン)の水酸化物、ハ
ロゲン化物、アンモニウム塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸
塩、アルコキシド、アセチルアセトナート等の錯化合物
などの溶液に混ぜて活性金属成分を含浸させる。酸化チ
タンが成形体の場合には、そのままCr、Co、Fe、
Cu、Mnの金属(または金属酸イオン)の水酸化物、
ハロゲン化物、アンモニウム塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸
塩、アルコキシド、アセチルアセトナート等の錯化合物
などの溶液中に投じて活性成分を含浸させる。含浸の順
序は、チタン酸化物に触媒活性成分を1種のみまたは1
種ずつ複数種を担持する方法、酸化チタンに複数の触媒
活性成分を同時に含浸させる方法などがある。
In the case of the impregnation method, at least one metal selected from the group consisting of Cr, Co, Fe, Cu and Mn is used as a catalytically active component on a titanium oxide carrier (powder, granule, plate, rod, honeycomb, etc.). An object is supported. When the titanium oxide is powder or slurry, Cr, Co, Fe, C
The active metal component is mixed with a solution of a complex compound such as a hydroxide, halide, ammonium salt, sulfate, carbonate, acetate, alkoxide, acetylacetonate or the like of a metal (or metal acid ion) of u or Mn. Impregnate. When titanium oxide is a molded body, Cr, Co, Fe,
Hydroxide of metal of Cu, Mn (or metal acid ion),
The active ingredient is impregnated by throwing into a solution of a complex compound such as a halide, ammonium salt, sulfate, carbonate, acetate, alkoxide, acetylacetonate or the like. The order of impregnation is such that only one type or one type of the catalytically active component is added to the titanium oxide.
There are a method in which a plurality of kinds are supported by each kind, and a method in which a plurality of catalytically active components are simultaneously impregnated in titanium oxide.

【0025】共沈法の場合には、水溶性チタン化合物
(例えば硫酸チタニル)と触媒活性成分金属種の水溶性
化合物の水溶液をつくり、これをpHが中性付近になる
ように適当な溶液で調製しながら、また過度に発熱しな
いように注意しながら沈澱物を得る。この沈澱物を濾過
し、洗浄(水洗い)ののち、乾燥、焼成して触媒を得
る。この方法で一つの触媒活性成分を担持し、のちに別
の方法で別の触媒活性成分を担持することもできる。
In the case of the coprecipitation method, an aqueous solution of a water-soluble titanium compound (for example, titanyl sulfate) and a water-soluble compound of a catalytically active metal species is prepared, and this is mixed with an appropriate solution so that the pH becomes near neutral. A precipitate is obtained during preparation and with care to avoid excessive heat generation. The precipitate is filtered, washed (washed with water), dried and calcined to obtain a catalyst. It is also possible to carry one catalytically active component in this way and then carry another catalytically active component in another way.

【0026】さらに、触媒活性成分および/または担体
成分を、単独または同時にゾル−ゲル法を利用して調製
することもできる。ゾル−ゲル法では、それぞれの成分
の金属アルコキシド、またはアセチルアセトナートなど
の錯体を所定有機溶媒に所定量溶かしたゾル状溶液に、
所定量の酸またはアルカリ、および水を添加してゲル状
高分子を形成させ、これを成形後焼成して目的酸化物を
調製する。本触媒調製に当たっては、触媒活性成分およ
び/または担体成分を、ゾル状溶液段階において所定割
合で予め混合しておき、これをゲル化成形、焼成する方
法や、前者のゾル状混合溶液を担体成分に含浸させてか
らゲル化、焼成する方法、ゾル−ゲル法によってそれぞ
れの酸化物微粒子を単独に調製し、これらを混練、成
形、焼成する方法などがある。以下、実施例により本発
明をさらに詳細に説明する。
Furthermore, the catalytically active component and / or the carrier component can be prepared singly or simultaneously using a sol-gel method. In the sol-gel method, a metal alkoxide of each component or a complex such as acetylacetonate is dissolved in a predetermined amount in a predetermined organic solvent in a sol-like solution.
A predetermined amount of acid or alkali and water are added to form a gel polymer, which is molded and fired to prepare a target oxide. In preparing the present catalyst, a catalytically active component and / or a carrier component are preliminarily mixed at a predetermined ratio in a sol-like solution stage, and the mixture is gelled and calcined. And then gelling and baking, and a method of individually preparing each oxide fine particle by a sol-gel method, kneading, molding and baking them. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0027】[0027]

【実施例】原料粉末として表1に示すようなチタニア粉
末90gを用い、成形性を向上させるためシランカップ
リング剤(信越シリコーン社製KBM603)で表面処
理を行った。調製に用いたチタニア粉末の粒径およびサ
ンドミルによる高分散処理の有無、その他については同
様に表1に示した。多孔化剤としてポリメタクリル酸ビ
ーズを10g、バインダーとしてメチルセルロース5
g、可塑剤グリセリンを7g、滑剤としてステアリン酸
エマルジョンを1g、これに蒸留水11g〜15gを用
いた。成形、焼成の手順は、まず酢酸、アンモニア水に
よって所定のpHに調製した水溶液にシランカップリン
グ剤を入れて撹拌し、その後24時間室温下で静置す
る。この静置した液と粒度配合したチタニア粉末をホモ
ジナイザーで混合し、混合液を80℃で水分がなくなる
まで乾燥させる。その後、粉砕分級してからバインダ
ー、多孔化剤、蒸留水など各種添加剤と混合し、さらに
活性金属である酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸
化銅または酸化マンガンおよび比較例として酸化バナジ
ウム(酸化チタンTiO2 は和光純薬社製:型番207
−11121アナターゼ型、酸化コバルトCo3 4
関東化学社製:型番08120−08、酸化鉄Fe2
3 は関東化学社製:型番20074、酸化銅CuOは関
東化学社製:型番07503−08、酸化マンガンMn
2 は和光純薬社製:型番135−09685、酸化バ
ナジウムV2 5 は和光純薬社製:型番226−001
25)をあわせてさらに混練し、静置した。一定時間静
置した後さらに再度混練し、成形した。成形は押出し治
具を用いてヌードル状(ペンシル状)に成形した。成形
後、再び乾燥させた後、500℃酸素雰囲気下で3時間
焼成させて本発明の触媒を調製した。
EXAMPLE 90 g of titania powder as shown in Table 1 was used as a raw material powder, and a surface treatment was carried out with a silane coupling agent (KBM603 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) in order to improve moldability. Table 1 similarly shows the particle size of the titania powder used in the preparation, the presence or absence of high dispersion treatment by a sand mill, and the like. 10 g of polymethacrylic acid beads as a porosifying agent and methylcellulose 5 as a binder
g, a plasticizer 7 g, a stearic acid emulsion 1 g as a lubricant, and 11 g to 15 g of distilled water. The molding and baking procedures are as follows. First, a silane coupling agent is put into an aqueous solution adjusted to a predetermined pH with acetic acid and aqueous ammonia, stirred, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours. The left standing liquid and the titania powder having the particle size blended are mixed with a homogenizer, and the mixed liquid is dried at 80 ° C. until there is no more water. Then, after pulverizing and classifying, it is mixed with various additives such as a binder, a porosifying agent, and distilled water, and further, active metals such as chromium oxide, cobalt oxide, iron oxide, copper oxide or manganese oxide, and vanadium oxide (oxidized oxide) as a comparative example. Titanium TiO 2 manufactured by Wako Pure Chemical Industries: Model number 207
-11121 anatase type, cobalt oxide Co 3 O 4 manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Model No. 08120-08, iron oxide Fe 2 O
3 is manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Model No. 20074, copper oxide CuO is manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Model No. 07503-08, manganese oxide Mn
O 2 is manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Model No. 135-09685, and vanadium oxide V 2 O 5 is manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Model No. 226-001
25), and the mixture was further kneaded and allowed to stand. After standing for a certain period of time, the mixture was kneaded again and molded. Molding was performed in a noodle shape (pencil shape) using an extrusion jig. After being molded, dried again, and calcined in an oxygen atmosphere at 500 ° C. for 3 hours to prepare a catalyst of the present invention.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】以上のようにして得られた触媒の性能を下
記のように評価した。固定床マイクロリアクタ装置を用
い、反応温度200℃、W/F0.017(g・min /
ml)、反応ガスは指標物質濃度300ppm 、酸素濃度1
0%、窒素バランスとして有機ハロゲン化合物の分解に
対する触媒の性能評価試験を行った。ここでは、有機ハ
ロゲン化合物の一例として、ダイオキシン類の代替指標
物質となるo−クロロフェノール(実施例A、B)およ
びo−ブロモフェノール(実施例C)を用いた。用いた
指標物質については、稲葉ら:第8回廃棄物学会研究発
表会講演論文集p558、神田ら:平成9年度触媒学会
研究発表会講演予稿集p114、田中ら:日本機会学会
第8回環境工学総合シンポジウム’98講演論文集p1
82などの研究から、ダイオキシン類と分解特性が類似
することが明らかになっている。また、触媒の比表面積
は窒素吸着による多点BET法により測定した。細孔分
布は水銀圧入式ポロシメータで測定し、微分細孔容積分
布図から読み取った。
The performance of the catalyst obtained as described above was evaluated as follows. Using a fixed-bed microreactor, the reaction temperature was 200 ° C., and the W / F was 0.017 (g · min /
ml), the reaction gas has an indicator substance concentration of 300 ppm and an oxygen concentration of 1
A test for evaluating the performance of the catalyst with respect to the decomposition of the organic halogen compound was performed at a nitrogen balance of 0%. Here, as examples of the organic halogen compound, o-chlorophenol (Examples A and B) and o-bromophenol (Example C), which are alternative indicators of dioxins, were used. Regarding the indicator substances used, see Inaba et al .: Proceedings of the 8th Annual Meeting of the Society of Waste Management, p558, Kanda et al .: Proceedings of the 1997 Annual Conference of the Catalysis Society of Japan, p114, Tanaka et al .: The 8th Annual Meeting of the Japan Opportunity Society Engineering Symposium '98 Lecture Papers p1
Studies such as 82 have shown that the decomposition properties are similar to those of dioxins. The specific surface area of the catalyst was measured by a multipoint BET method using nitrogen adsorption. The pore distribution was measured with a mercury intrusion porosimeter and read from a differential pore volume distribution diagram.

【0030】実施例A:細孔分布および触媒活性成分の
効果 比較例A1〜A3および実施例A1〜A5の触媒活性お
よび細孔分布測定結果を表2に示す。触媒活性は比表面
積当たりを基準とし、指標物質o−クロロフェノールの
分解反応速度定数(反応次数を1次と仮定して算出)を
用い、比較例A3の場合を基準とした比較値で示した
(表中のK/K0)。なお、触媒活性成分の担持量はい
ずれも10wt%である。
Example A: Effect of pore distribution and catalytically active components Table 2 shows the results of measurement of catalytic activity and pore distribution of Comparative Examples A1 to A3 and Examples A1 to A5. The catalytic activity was expressed on the basis of the specific surface area, using the decomposition reaction rate constant of the indicator substance o-chlorophenol (calculated assuming that the order of the reaction was 1st order), and expressed as a comparative value based on the case of Comparative Example A3. (K / K0 in the table). The amount of the catalytically active component carried was 10 wt%.

【0031】[0031]

【表2】 [Table 2]

【0032】比較例A1は細孔構造が2ピークのもの、
比較例A3および実施例A1〜A5は細孔構造が3ピー
クの試料である。表2から比較例A1と比較例A3およ
び実施例A1〜A5を比較すると、2ピークの細孔構造
よりも3ピークの細孔構造を持つ触媒のほうが高活性で
あることがわかる。比較例A2は細孔構造が3ピークで
あるが、大細孔が100nm〜300nmの間にピーク
を持つ試料、比較例A3および実施例A1〜A5は大細
孔が300nm〜450nmの間にピークを持つ試料で
ある。表2から比較例A2と比較例A3および実施例A
1〜A5を比較すると、大細孔が300nm〜450n
mの間にピークを持つ試料のほうが高活性であることが
わかる。
Comparative Example A1 has a two-pore structure.
Comparative Example A3 and Examples A1 to A5 are samples having three peaks in the pore structure. Table 2 shows that a comparison between Comparative Example A1, Comparative Example A3, and Examples A1 to A5 shows that the catalyst having the three-peak pore structure has higher activity than the two-peak pore structure. Comparative Example A2 has three peaks in the pore structure, whereas a large pore has a peak between 100 nm and 300 nm. Comparative Example A3 and Examples A1-A5 have a large pore having a peak between 300 nm and 450 nm. It is a sample having. From Table 2, Comparative Example A2, Comparative Example A3 and Example A
When comparing 1 to A5, the large pores are 300 nm to 450 n
It can be seen that the sample having a peak between m is more active.

【0033】比較例A3は触媒活性成分が酸化バナジウ
ムの場合、実施例A1〜A5は触媒活性成分がそれぞれ
酸化クロム、酸化コバルト、酸化鉄、酸化銅、酸化マン
ガンの場合で、いずれもほぼ同じ細孔構造を有する試料
である。比較例A3と実施例A1〜A5を比較するとい
ずれの場合も実施例A1〜A5のほうが高活性であるこ
とがわかる。
In Comparative Example A3, the catalytically active component was vanadium oxide, and in Examples A1 to A5, the catalytically active components were chromium oxide, cobalt oxide, iron oxide, copper oxide, and manganese oxide. This is a sample having a pore structure. Comparison of Comparative Example A3 with Examples A1 to A5 shows that Examples A1 to A5 have higher activity in all cases.

【0034】実施例B1:触媒活性成分の効果(酸化ク
ロム)、指標物質:o−クロロフェノール 触媒活性成分として酸化クロムを触媒全体の0.1wt
%〜50wt%含む触媒を調製し、o−クロロフェノー
ルの分解試験を行った結果を表3に示す。触媒活性は比
表面積当たりを基準としたo−クロロフェノールの分解
反応速度定数を用い、実施例B1−2の場合を基準とし
た比較値で示した(表中のK/K0の欄)。この結果か
ら活性成分が触媒全重量の5重量%以上の場合に活性が
高く、特に10重量%以上であると非常に高活性である
ことがわかる。また、1重量%以下であると充分な活性
が得られないことがわかる。
Example B1: Effect of catalytically active component (chromium oxide), indicator: o-chlorophenol Chromium oxide as catalytically active component 0.1 wt% of the entire catalyst
% To 50 wt% of the catalyst was prepared and the decomposition test of o-chlorophenol was performed. The results are shown in Table 3. The catalytic activity was shown as a comparative value based on the case of Example B1-2 using the rate constant of the decomposition reaction of o-chlorophenol on the basis of the specific surface area (K / K0 column in the table). From these results, it can be seen that the activity is high when the active component is at least 5% by weight of the total weight of the catalyst, and particularly high when the active component is at least 10% by weight. Further, it is found that sufficient activity cannot be obtained when the content is 1% by weight or less.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】実施例B2:触媒活性成分の効果(酸化コ
バルト)、指標物質:o−クロロフェノール 触媒活性成分として酸化コバルトを触媒全体の0.1w
t%〜50wt%含む触媒を調製し、o−クロロフェノ
ールの分解試験を行った結果を表4に示す。触媒活性は
比表面積当たりを基準としたo−クロロフェノールの分
解反応速度定数を用い、実施例B2−2の場合を基準と
した比較値で示した(表中のK/K0の欄)。この結果
から活性成分が触媒全重量の5重量%以上の場合に活性
が高く、特に10重量%以上であると非常に高活性であ
ることがわかる。また、1重量%以下であると充分な活
性が得られないことがわかる。
Example B2: Effect of catalytically active component (cobalt oxide), indicator: o-chlorophenol Cobalt oxide as catalytically active component was 0.1 w of the entire catalyst.
Table 4 shows the results of preparing a catalyst containing t% to 50 wt% and performing an o-chlorophenol decomposition test. The catalytic activity was represented by a comparative value based on the case of Example B2-2 using the rate constant of decomposition reaction of o-chlorophenol on the basis of the specific surface area (K / K0 column in the table). From these results, it can be seen that the activity is high when the active component is at least 5% by weight of the total weight of the catalyst, and particularly high when the active component is at least 10% by weight. Further, it is found that sufficient activity cannot be obtained when the content is 1% by weight or less.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】実施例B3:触媒活性成分の効果(酸化
鉄)、指標物質:o−クロロフェノール 触媒活性成分として酸化鉄を触媒全体の0.1wt%〜
50wt%含む触媒を調製し、o−クロロフェノールの
分解試験を行った結果を表5に示す。触媒活性は比表面
積当たりを基準としたo−クロロフェノールの分解反応
速度定数を用い、実施例B3−2の場合を基準とした比
較値で示した(表中のK/K0の欄)。この結果から活
性成分が触媒全重量の5重量%以上の場合に活性が高
く、特に10重量%以上であると非常に高活性であるこ
とがわかる。また、1重量%以下であると充分な活性が
得られないことがわかる。
Example B3: Effect of catalytically active component (iron oxide), indicator substance: o-chlorophenol Iron oxide as catalytically active component is 0.1 wt% or more of the whole catalyst.
Table 5 shows the results of preparing a catalyst containing 50 wt% and performing an o-chlorophenol decomposition test. The catalytic activity was shown as a comparative value based on the case of Example B3-2 using the rate constant of decomposition reaction of o-chlorophenol on the basis of the specific surface area (column of K / K0 in the table). From these results, it can be seen that the activity is high when the active component is at least 5% by weight of the total weight of the catalyst, and particularly high when the active component is at least 10% by weight. Further, it is found that sufficient activity cannot be obtained when the content is 1% by weight or less.

【0039】[0039]

【表5】 [Table 5]

【0040】実施例B4:触媒活性成分の効果(酸化
銅)、指標物質:o−クロロフェノール 触媒活性成分として酸化銅を触媒全体の0.1wt%〜
50wt%含む触媒を調製し、o−クロロフェノールの
分解試験を行った結果を表6に示す。触媒活性は比表面
積当たりを基準としたo−クロロフェノールの分解反応
速度定数を用い、実施例B4−2の場合を基準とした比
較値で示した(表中のK/K0の欄)。この結果から活
性成分が触媒全重量の5重量%以上の場合に活性が高
く、特に10重量%以上であると非常に高活性であるこ
とがわかる。また、1重量%以下であると充分な活性が
得られないことがわかる。
Example B4: Effect of catalytically active component (copper oxide), indicator substance: o-chlorophenol Copper oxide as catalytically active component was 0.1 wt% or more of the whole catalyst.
Table 6 shows the results of preparing a catalyst containing 50 wt% and performing an o-chlorophenol decomposition test. The catalytic activity was shown as a comparative value based on the case of Example B4-2 using the rate constant of decomposition reaction of o-chlorophenol on the basis of the specific surface area (K / K0 column in the table). From these results, it can be seen that the activity is high when the active component is at least 5% by weight of the total weight of the catalyst, and particularly high when the active component is at least 10% by weight. Further, it is found that sufficient activity cannot be obtained when the content is 1% by weight or less.

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】実施例B5:触媒活性成分の効果(酸化マ
ンガン)、指標物質:o−クロロフェノール 触媒活性成分として酸化マンガンを触媒全体の0.1w
t%〜50wt%含む触媒を調製し、o−クロロフェノ
ールの分解試験を行った結果を表7に示す。触媒活性は
比表面積当たりを基準としたo−クロロフェノールの分
解反応速度定数を用い、実施例B5−2の場合を基準と
した比較値で示した(表中のK/K0の欄)。この結果
から活性成分が触媒全重量の5重量%以上の場合に活性
が高く、特に10重量%以上であると非常に高活性であ
ることがわかる。また、1重量%以下であると充分な活
性が得られないことがわかる。
Example B5: Effect of catalytically active component (manganese oxide), indicator: o-chlorophenol Manganese oxide as catalytically active component 0.1 w of the entire catalyst
Table 7 shows the results of preparing a catalyst containing t% to 50 wt% and performing an o-chlorophenol decomposition test. The catalytic activity was represented by a comparative value based on the case of Example B5-2 using the rate constant of decomposition reaction of o-chlorophenol on the basis of the specific surface area (K / K0 column in the table). From these results, it can be seen that the activity is high when the active component is at least 5% by weight of the total weight of the catalyst, and particularly high when the active component is at least 10% by weight. Further, it is found that sufficient activity cannot be obtained when the content is 1% by weight or less.

【0043】[0043]

【表7】 [Table 7]

【0044】実施例C:触媒活性成分の効果、指標物
質:o−ブロモフェノール 触媒活性成分として酸化クロム、酸化コバルト、酸化
銅、酸化鉄、酸化マンガンを触媒全体の10wt%含む
触媒(先の実施例A1〜A5に用いたもの)を用い、o
−ブロモフェノールの分解試験を行った結果を表8に示
す。触媒活性は比表面積当たりを基準としたo−ブロモ
フェノールの分解反応速度定数を用い、比較例C6の場
合を基準とした比較値で示した(表中のK/K0の
欄)。比較例C6の試料は、比較例A3と同じものであ
る。試験結果から、実施例C1〜C5の各触媒とも比較
例C6のバナジウムの場合に比べ高活性であることがわ
かる。したがって、指標物質がo−ブロモフェノールの
場合においても、すべての実施例において高い分解性能
を示し、本発明は有機臭素化合物の分解にも有効である
ことがわかった。
Example C: Effect of catalytically active component, indicator substance: o-bromophenol A catalyst containing chromium oxide, cobalt oxide, copper oxide, iron oxide and manganese oxide as a catalytically active component in an amount of 10% by weight of the whole catalyst Examples A1 to A5) and o
Table 8 shows the results of the bromophenol decomposition test. The catalytic activity was represented by a comparative value based on the case of Comparative Example C6 using the decomposition reaction rate constant of o-bromophenol on the basis of the specific surface area (K / K0 column in the table). The sample of Comparative Example C6 is the same as Comparative Example A3. From the test results, it can be seen that each of the catalysts of Examples C1 to C5 has higher activity than the case of vanadium of Comparative Example C6. Therefore, even when the indicator substance was o-bromophenol, all of the examples exhibited high decomposition performance, and it was found that the present invention was also effective for decomposing organic bromine compounds.

【0045】[0045]

【表8】 [Table 8]

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、触媒の孔径分布と同時
に触媒活性成分を最適化したことにより、焼却炉等から
排出される排ガス中の有機ハロゲン化合物、特にそのう
ちのダイオキシン類を分解、除去する触媒およびその製
法を提供することができる。本発明は、特に都市ごみ焼
却炉などの排ガス中に含まれる有機塩素化合物(塩素化
ダイオキシン類、塩素化ベンゼン類、塩素化フェノール
類)、家電製品などの廃プラスチックの焼却処理設備排
ガスに含まれる有機臭素化合物(臭素化ダイオキシン
類、臭素化ベンゼン類、臭素化フェノール類)の無害化
処理に有効な技術である。
According to the present invention, by optimizing the catalyst active component simultaneously with the pore size distribution of the catalyst, organic halogen compounds, particularly dioxins thereof, in the exhaust gas discharged from an incinerator or the like are decomposed and removed. And a method for producing the same. The present invention is particularly included in the exhaust gas from incineration treatment equipment for waste plastics such as organic chlorine compounds (chlorinated dioxins, chlorinated benzenes, and chlorinated phenols) contained in exhaust gas from municipal waste incinerators and the like, and household electric appliances. This is an effective technique for detoxifying organic bromine compounds (brominated dioxins, brominated benzenes, and brominated phenols).

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 23/75 C07B 35/06 35/04 37/06 35/10 301 C07D 319/24 C07B 35/06 B01D 53/36 ZABG 37/06 B01J 23/74 301A // C07D 319/24 311A (72)発明者 神田 伸靖 千葉県市原市八幡海岸通1番地 三井造船 株式会社千葉事業所内 Fターム(参考) 4D048 AA11 AB03 BA07X BA25X BA28X BA35X BA36X BA37X BA41X BB06 4G069 AA02 AA08 BA04A BA04B BA22C BB04A BB04B BC31A BC31B BC58A BC58B BC62A BC62B BC66A BC66B BC67A BC67B CA02 CA10 CA19 DA05 EA06 EB18X EC03Y EC04Y EC05Y EC18X EC22Y FA01 FB04 FB08 FB13 FB67 FC03 4H006 AA05 AC13 AC26 BA05 BA14 BA16 BA19 BA20 BA30 BA55 BA56 BA81 BA85 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) B01J 23/75 C07B 35/06 35/04 37/06 35/10 301 C07D 319/24 C07B 35/06 B01D 53/36 ZABG 37/06 B01J 23/74 301A // C07D 319/24 311A (72) Inventor Nobuyasu Kanda No. 1, Yawata Kaigandori, Ichihara-shi, Chiba F-term (reference) 4D048 AA11 AB03 BA07X BA25X BA28X BA28X BA35X BA36X BA37X BA41X BB06 4G069 AA02 AA08 BA04A BA04B BA22C BB04A BB04B BC31A BC31B BC58A BC58B BC62A BC62B BC66A BC66B BC67A BC67B CA02 CA10 BA19 BA05 BA30 BA05 BA18 BA18 BA18 BA55 BA56 BA81 BA85

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化チタンを主成分とする担体に触媒活
性成分を担持させた排ガス中の有機ハロゲン化合物を分
解する触媒であって、触媒の孔径分布のピークが少なく
とも3つあり、第1のピークが300nm〜450nm
の範囲、第2のピークが50nm〜100nmの範囲、
および第3のピークが30nm以下の範囲にあり、かつ
前記触媒活性成分としてCr、Co、Fe、Cuおよび
Mnのうちの少なくとも一つの金属の酸化物を含むこと
を特徴とする有機ハロゲン化合物を含有する排ガス処理
触媒。
1. A catalyst for decomposing an organic halogen compound in an exhaust gas in which a catalytically active component is supported on a carrier containing titanium oxide as a main component, wherein the catalyst has at least three peaks in pore size distribution, and 300 nm to 450 nm peak
, The second peak is in the range of 50 nm to 100 nm,
And an organic halogen compound characterized by having a third peak in the range of 30 nm or less, and containing an oxide of at least one metal of Cr, Co, Fe, Cu and Mn as the catalytically active component. Exhaust gas treatment catalyst.
【請求項2】 前記3つのピークに対応する細孔容積の
比率が全細孔容積に対して、第1のピークが10%〜6
0%、第2のピークが10%〜60%、第3のピークが
30%〜80%の範囲にあることを特徴とする請求項1
記載の排ガス処理触媒。
2. The ratio of the pore volume corresponding to the three peaks is 10% to 6% with respect to the total pore volume.
2. The method according to claim 1, wherein the second peak is in the range of 10% to 60%, and the third peak is in the range of 30% to 80%.
An exhaust gas treatment catalyst according to the above.
【請求項3】 触媒活性成分が触媒全体の1重量%以上
含まれることを特徴とする請求項1または2記載の排ガ
ス処理触媒。
3. The exhaust gas treatment catalyst according to claim 1, wherein the catalytically active component is contained in an amount of 1% by weight or more of the whole catalyst.
【請求項4】 チタニア原料として粒径が5nm〜60
0nmのチタニア粒子を作製し、これに触媒の目標とす
る孔径以上の粒径を有する熱分解性物質を多孔化剤とし
て混練、焼成して、前記孔径分布の第1のピークを形成
し、その他の孔径の細孔は前記チタニア粒子間のすき間
として形成するとともに、前記触媒作製時のいずれかの
段階で触媒活性成分を添加することを特徴とする請求項
1〜3記載の排ガス処理触媒の製法。
4. A titania raw material having a particle size of 5 nm to 60 nm.
A titania particle of 0 nm is prepared, and a thermally decomposable substance having a particle size equal to or larger than a target pore size of the catalyst is kneaded as a porosifying agent, followed by firing to form a first peak of the pore size distribution. The method for producing an exhaust gas treatment catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the pores having a pore diameter of (i) are formed as gaps between the titania particles, and a catalytically active component is added at any stage during the preparation of the catalyst. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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