脱臭触媒及びその製造方法
【課題】臭気成分又は有害ガス成分を低温でも効率良く酸化分解させることができる触媒を提供する。
【解決手段】ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物を担体とし、これに触媒成分としてＭｎを担持させる。
【解決手段】ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物を担体とし、これに触媒成分としてＭｎを担持させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、店舗、家庭、オフィスなどで発生し空気中に存在する体臭、建築臭、ペット臭、たばこ臭、その他の臭気成分、又は一酸化炭素、その他の有害ガス成分を分解除去するための脱臭触媒及びその製造方法に関するものであり、空気清浄装置、エアコンディショナー、生ごみ処理機、排気処理機などに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、高気密・高断熱性の住宅やビルディングに代表されるように、建物の機密性が高くになるつれて悪臭や有害ガス成分が問題となることが多く、臭気や有害ガスの除去に対する関心が高くなっている。すなわち、除去対象となるガス成分は、暮らしの４大悪臭であるアンモニア、アセトアルデヒド、トリメチルアミン、メチルメルカプタンをはじめとして、一酸化炭素、ホルムアルデヒドのような有害ガス成分も含まれる。
【０００３】
これらの臭気や有害ガスの除去には、活性炭やゼオライトなどの吸着剤がよく用いられるが、吸着した臭気成分等を処理する有効な手段がないため、吸着剤自体の寿命の点で問題がある。一方、臭気成分等を触媒によって酸化分解して無害なものにする方法は、所謂クリーンな処理であり、かつ長寿命になる点から注目されており、種々の検討が行われている。例えば、特許文献１には臭気成分を触媒によって高温で酸化分解する方法が記載されている。また、低温での触媒による分解についても提案されているが、多種の臭気成分等を満足できる程度に十分に分解除去するには時間がかかり、その酸化分解速度に問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の触媒では、臭気成分又は有害ガス成分を短時間で酸化分解除去する、という要求を満足するには、高温条件で触媒を働かせ、しかも多量の触媒を用いる量が必要である。そこで、本発明は、このような能力不足、装置の構成及び上限温度制約の問題、コスト高などの課題を解決する触媒及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
生活空間等に存在する上述の如き臭気成分又は有害ガス成分を酸化分解させるための触媒の構成に関し、その触媒金属成分、担体成分、添加成分、製造方法を次に述べる。
【０００６】
すなわち、触媒金属成分はＭｎ金属、該金属を含有する合金もしくは該金属の酸化物、又は該金属、合金及び金属酸化物のうちから選ばれた２種以上の混合物の形態とすることができ、さらにはこれらとＣｏ、Ｎｉ等と混合して用いることもできる。
【０００７】
担体成分としては、ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物とし、これに上記触媒成分を担持させることになる。添加成分としては、Ｐｒ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ等を採用することができる。
【０００８】
このような触媒は、共沈法、析出沈殿法等を利用して調製することができる。すなわち、共沈法を利用する場合は、上記複合酸化物担体を形成するための金属の化合物と、上記触媒成分を形成するための金属の化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記担体を形成するための金属を該担体の前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、上記触媒成分を形成するための金属を該触媒成分の前駆体である水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を乾燥・焼成すればよい。また、焼成後に必要に応じて当該触媒の還元処理を施すようにすることもできる。
【０００９】
上記添加成分については、上記共沈と同時に水酸化物として沈澱させることによって添加し、あるいは当該共沈後に水酸化物として添加して、上記焼成等を施せばよい。
【００１０】
また、析出沈澱法を利用する場合は、上記複合酸化物担体を分散させ、且つ上記触媒成分を形成するための金属の化合物を溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記複合酸化物担体の上に上記触媒成分の金属をその前駆体である水酸化物として沈殿させ、得られた固形分を乾燥・焼成し、必要に応じて還元処理を施すようにすればよい。
【００１１】
この析出沈澱法による場合、上記添加成分については、触媒成分の析出沈澱と同時に水酸化物として沈澱させることによって添加することができ、あるいは上記複合酸化物担体に添加成分を析出沈澱法によって担持させ、若しくは含浸法によって担持させた後に、これに上記触媒成分を析出沈澱法によって担持させることもできる。
【００１２】
また、上記触媒成分は一度に担持せず２回に分けて担持させるようにすることができる。すなわち、その方法は、上記複合酸化物担体を形成するための金属の化合物と、上記触媒成分を形成するためのＰｄ金属の化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記担体を形成するための金属を該担体の前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、Ｐｄ水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を乾燥・焼成し、得られた焼成物に、Ｐｄ金属と同一又は異なる第２の触媒成分を形成するための金属を含浸法又は析出沈澱法によって担持させる、というものである。この場合も、その後に還元処理を施すようにすることができる。
【００１３】
上記触媒の比表面積に関しては、上記共沈法の条件の調整により、あるいは高比表面積な担体を用いることにより、１００ｍ２／ｇ以上の高比表面積にすることが好適であり、このことが臭気成分や有害ガス成分の酸化分解反応において低温でも高活性を得るうえで有利になる。
【００１４】
触媒金属成分の重量比は０．１〜３０ｗｔ％の範囲であればよく、さらに望ましくは、性能などの点から２〜１５ｗｔ％の範囲がよい。
【００１５】
このようにして製造された脱臭触媒は、空気清浄装置、エアコンディショナー、生ごみ処理機、排気処理機などで特に有効に利用することができ、例えば、本発明触媒に対し、基材としてハニカム形状、粒子形状、繊維形状等のものを用い、さらにヒーターと組み合わせて、触媒構造体を作製し、上記空気清浄装置等に設置することにより低温加熱付与のみで触媒表面上で臭気成分等の酸化分解作用を発現させ、生活空間の脱臭が可能となる。また、吸着剤に臭気成分等を吸着させた後に、これを加熱することによって、吸着成分を脱離させて吸着剤を再生する一方、この脱離した臭気成分等を当該触媒によって酸化分解させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る触媒によれば、ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物担体に、触媒成分としてＭｎを担持させてなるから、臭気成分又は有害ガス成分を低温でも効率良く酸化分解させることができ、触媒の高性能化が図れるとともに、触媒の劣化が少なくなってその長寿命化が図れる。
【００１７】
また、本発明に係る触媒の製造方法によれば、上述の如き優れた特性を有する触媒を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施例と比較例との比較によって説明する。
【００１９】
＜触媒の種類＞
実施例は次の発明触媒であり、比較例は次の比較触媒１〜３の３種類である。ここに、下記の各触媒において、「／」の左側は触媒成分を示し、右側は担体成分を示す。
【００２０】
発明触媒 Ｍｎ／ＣｅＯ２−Ｆｅ３Ｏ４
比較触媒１ Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３
比較触媒２ Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３
比較触媒３ Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３
【００２１】
＜触媒の調製＞
発明触媒
マンガン化合物として硝酸マンガンの水溶液を準備し、これにセリウム化合物として硝酸セリウムを加え、さらに所定量の硝酸鉄を加えてＡ液とした。一方、沈殿試薬としてアルカリ溶液を水に溶かしたＢ液を作製した。そして、このＢ液を撹拌しながら、これに上記Ａ液に流し込むことによって、共沈物を生成させた。その後、１時間の熟成、洗浄、乾燥、焼成、還元の工程を経て、Ｍｎが主としてＭｎＯ２の形態で担体に担持されてなる当該触媒を完成した。
【００２２】
比較触媒１、２、３
比較触媒１については、含浸法により酸化アルミニウム粉末の上に硝酸ニッケルの水溶液を用いてニッケルを付着させ、熟成、乾燥、洗浄、焼成、還元の工程を経て当該触媒を完成した。
【００２３】
また、比較触媒２については、硝酸銀を用いて比較触媒１と同様にして調製した。また、比較触媒３については、塩化ルテニウムを用いて比較触媒１と同様にして調製した。
【００２４】
＜触媒の評価＞
上記発明触媒及び比較触媒１〜３の各触媒を固定床流通式反応装置に組み込み、この触媒に水素還元処理を施した後、トリメチルアミン２００ｐｐｍを含む、酸素２０％とヘリウム８０％の混合ガスを２００℃、空間速度３００００ｍｌ／ｈ／ｇで通し、生成物を測定することにより、各触媒の臭気酸化分解特性を評価した。結果は、表１に記されている。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１によれば、発明触媒はその活性が非常に高いことがわかる。また、いずれの触媒についてもＣＯ２、Ｎ２、Ｎ２Ｏの３種類の無害なガスのみが生成し、有害ガスの出ないクリーンな酸化反応が起こっていることを確認した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、店舗、家庭、オフィスなどで発生し空気中に存在する体臭、建築臭、ペット臭、たばこ臭、その他の臭気成分、又は一酸化炭素、その他の有害ガス成分を分解除去するための脱臭触媒及びその製造方法に関するものであり、空気清浄装置、エアコンディショナー、生ごみ処理機、排気処理機などに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
近年、高気密・高断熱性の住宅やビルディングに代表されるように、建物の機密性が高くになるつれて悪臭や有害ガス成分が問題となることが多く、臭気や有害ガスの除去に対する関心が高くなっている。すなわち、除去対象となるガス成分は、暮らしの４大悪臭であるアンモニア、アセトアルデヒド、トリメチルアミン、メチルメルカプタンをはじめとして、一酸化炭素、ホルムアルデヒドのような有害ガス成分も含まれる。
【０００３】
これらの臭気や有害ガスの除去には、活性炭やゼオライトなどの吸着剤がよく用いられるが、吸着した臭気成分等を処理する有効な手段がないため、吸着剤自体の寿命の点で問題がある。一方、臭気成分等を触媒によって酸化分解して無害なものにする方法は、所謂クリーンな処理であり、かつ長寿命になる点から注目されており、種々の検討が行われている。例えば、特許文献１には臭気成分を触媒によって高温で酸化分解する方法が記載されている。また、低温での触媒による分解についても提案されているが、多種の臭気成分等を満足できる程度に十分に分解除去するには時間がかかり、その酸化分解速度に問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−８１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の触媒では、臭気成分又は有害ガス成分を短時間で酸化分解除去する、という要求を満足するには、高温条件で触媒を働かせ、しかも多量の触媒を用いる量が必要である。そこで、本発明は、このような能力不足、装置の構成及び上限温度制約の問題、コスト高などの課題を解決する触媒及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
生活空間等に存在する上述の如き臭気成分又は有害ガス成分を酸化分解させるための触媒の構成に関し、その触媒金属成分、担体成分、添加成分、製造方法を次に述べる。
【０００６】
すなわち、触媒金属成分はＭｎ金属、該金属を含有する合金もしくは該金属の酸化物、又は該金属、合金及び金属酸化物のうちから選ばれた２種以上の混合物の形態とすることができ、さらにはこれらとＣｏ、Ｎｉ等と混合して用いることもできる。
【０００７】
担体成分としては、ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物とし、これに上記触媒成分を担持させることになる。添加成分としては、Ｐｒ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ等を採用することができる。
【０００８】
このような触媒は、共沈法、析出沈殿法等を利用して調製することができる。すなわち、共沈法を利用する場合は、上記複合酸化物担体を形成するための金属の化合物と、上記触媒成分を形成するための金属の化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記担体を形成するための金属を該担体の前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、上記触媒成分を形成するための金属を該触媒成分の前駆体である水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を乾燥・焼成すればよい。また、焼成後に必要に応じて当該触媒の還元処理を施すようにすることもできる。
【０００９】
上記添加成分については、上記共沈と同時に水酸化物として沈澱させることによって添加し、あるいは当該共沈後に水酸化物として添加して、上記焼成等を施せばよい。
【００１０】
また、析出沈澱法を利用する場合は、上記複合酸化物担体を分散させ、且つ上記触媒成分を形成するための金属の化合物を溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記複合酸化物担体の上に上記触媒成分の金属をその前駆体である水酸化物として沈殿させ、得られた固形分を乾燥・焼成し、必要に応じて還元処理を施すようにすればよい。
【００１１】
この析出沈澱法による場合、上記添加成分については、触媒成分の析出沈澱と同時に水酸化物として沈澱させることによって添加することができ、あるいは上記複合酸化物担体に添加成分を析出沈澱法によって担持させ、若しくは含浸法によって担持させた後に、これに上記触媒成分を析出沈澱法によって担持させることもできる。
【００１２】
また、上記触媒成分は一度に担持せず２回に分けて担持させるようにすることができる。すなわち、その方法は、上記複合酸化物担体を形成するための金属の化合物と、上記触媒成分を形成するためのＰｄ金属の化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、この原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記担体を形成するための金属を該担体の前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、Ｐｄ水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を乾燥・焼成し、得られた焼成物に、Ｐｄ金属と同一又は異なる第２の触媒成分を形成するための金属を含浸法又は析出沈澱法によって担持させる、というものである。この場合も、その後に還元処理を施すようにすることができる。
【００１３】
上記触媒の比表面積に関しては、上記共沈法の条件の調整により、あるいは高比表面積な担体を用いることにより、１００ｍ２／ｇ以上の高比表面積にすることが好適であり、このことが臭気成分や有害ガス成分の酸化分解反応において低温でも高活性を得るうえで有利になる。
【００１４】
触媒金属成分の重量比は０．１〜３０ｗｔ％の範囲であればよく、さらに望ましくは、性能などの点から２〜１５ｗｔ％の範囲がよい。
【００１５】
このようにして製造された脱臭触媒は、空気清浄装置、エアコンディショナー、生ごみ処理機、排気処理機などで特に有効に利用することができ、例えば、本発明触媒に対し、基材としてハニカム形状、粒子形状、繊維形状等のものを用い、さらにヒーターと組み合わせて、触媒構造体を作製し、上記空気清浄装置等に設置することにより低温加熱付与のみで触媒表面上で臭気成分等の酸化分解作用を発現させ、生活空間の脱臭が可能となる。また、吸着剤に臭気成分等を吸着させた後に、これを加熱することによって、吸着成分を脱離させて吸着剤を再生する一方、この脱離した臭気成分等を当該触媒によって酸化分解させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る触媒によれば、ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物担体に、触媒成分としてＭｎを担持させてなるから、臭気成分又は有害ガス成分を低温でも効率良く酸化分解させることができ、触媒の高性能化が図れるとともに、触媒の劣化が少なくなってその長寿命化が図れる。
【００１７】
また、本発明に係る触媒の製造方法によれば、上述の如き優れた特性を有する触媒を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施例と比較例との比較によって説明する。
【００１９】
＜触媒の種類＞
実施例は次の発明触媒であり、比較例は次の比較触媒１〜３の３種類である。ここに、下記の各触媒において、「／」の左側は触媒成分を示し、右側は担体成分を示す。
【００２０】
発明触媒 Ｍｎ／ＣｅＯ２−Ｆｅ３Ｏ４
比較触媒１ Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３
比較触媒２ Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３
比較触媒３ Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３
【００２１】
＜触媒の調製＞
発明触媒
マンガン化合物として硝酸マンガンの水溶液を準備し、これにセリウム化合物として硝酸セリウムを加え、さらに所定量の硝酸鉄を加えてＡ液とした。一方、沈殿試薬としてアルカリ溶液を水に溶かしたＢ液を作製した。そして、このＢ液を撹拌しながら、これに上記Ａ液に流し込むことによって、共沈物を生成させた。その後、１時間の熟成、洗浄、乾燥、焼成、還元の工程を経て、Ｍｎが主としてＭｎＯ２の形態で担体に担持されてなる当該触媒を完成した。
【００２２】
比較触媒１、２、３
比較触媒１については、含浸法により酸化アルミニウム粉末の上に硝酸ニッケルの水溶液を用いてニッケルを付着させ、熟成、乾燥、洗浄、焼成、還元の工程を経て当該触媒を完成した。
【００２３】
また、比較触媒２については、硝酸銀を用いて比較触媒１と同様にして調製した。また、比較触媒３については、塩化ルテニウムを用いて比較触媒１と同様にして調製した。
【００２４】
＜触媒の評価＞
上記発明触媒及び比較触媒１〜３の各触媒を固定床流通式反応装置に組み込み、この触媒に水素還元処理を施した後、トリメチルアミン２００ｐｐｍを含む、酸素２０％とヘリウム８０％の混合ガスを２００℃、空間速度３００００ｍｌ／ｈ／ｇで通し、生成物を測定することにより、各触媒の臭気酸化分解特性を評価した。結果は、表１に記されている。
【００２５】
【表１】
【００２６】
表１によれば、発明触媒はその活性が非常に高いことがわかる。また、いずれの触媒についてもＣＯ２、Ｎ２、Ｎ２Ｏの３種類の無害なガスのみが生成し、有害ガスの出ないクリーンな酸化反応が起こっていることを確認した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臭気成分又は有害ガス成分を分解するための脱臭触媒であって、
ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物担体に、触媒成分としてＭｎが担持されていることを特徴とする脱臭触媒。
【請求項２】
請求項１に記載されている脱臭触媒の製造方法であって、
Ｃｅ化合物とＦｅ化合物とＭｎ化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、
上記原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記Ｃｅ及びＦｅをその前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、上記Ｍｎをその前駆体である水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を焼成することを特徴とする脱臭触媒の製造方法。
【請求項１】
臭気成分又は有害ガス成分を分解するための脱臭触媒であって、
ＣｅＯ２とＦｅ３Ｏ４との複合酸化物担体に、触媒成分としてＭｎが担持されていることを特徴とする脱臭触媒。
【請求項２】
請求項１に記載されている脱臭触媒の製造方法であって、
Ｃｅ化合物とＦｅ化合物とＭｎ化合物とを溶媒に溶かしてなる原料溶液を調製し、
上記原料溶液とアルカリ溶液とを混合することによって、上記Ｃｅ及びＦｅをその前駆体である水酸化物として沈殿させると同時に、上記Ｍｎをその前駆体である水酸化物として共沈させ、得られた沈澱物を焼成することを特徴とする脱臭触媒の製造方法。
【公開番号】特開２００７−１３０６３４（Ｐ２００７−１３０６３４Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４５６７（Ｐ２００６−３４４５６７）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【分割の表示】特願平９−１１２１７７の分割
【原出願日】平成９年４月３０日（１９９７．４．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【分割の表示】特願平９−１１２１７７の分割
【原出願日】平成９年４月３０日（１９９７．４．３０）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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