酸化触媒、排ガス処理方法及び排ガス処理装置
【課題】ハロゲン等を含む含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合や、酸性ガスの共存下で有機ガスを酸化分解する場合であっても、触媒活性を長期にわたって維持しうる酸化触媒を提供する。
【解決手段】Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とする。マグネシウムフェライトは、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と反応しない。このため、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。
【解決手段】Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とする。マグネシウムフェライトは、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と反応しない。このため、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化触媒、排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関する。本発明は、例えば、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中の有害な有機ガスを酸化分解する際に好適に利用することができる。また、本発明の酸化触媒は、薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用触媒にも好適に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車や自動車のエンジンから排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）などが含まれており、この排ガスによる環境汚染の問題は都市部を中心に深刻化している。
【０００３】
近年、大気汚染防止法に基づき、炭化水素や窒素酸化物の大幅な削減を目標とした新しい基準が、告示されている。これによれば、例えば、四輪車に比べて安価で、手軽な交通手段として広く利用されている自動二輪車は、車両全体に占める排出寄与度も高く、排ガス規制が大幅に強化される予定である。具体的には、２００６〜２００７年以降に販売される自動二輪車は、現行値比で、炭化水素については７５〜８５％の低減率、窒素酸化物については５０％の低減率、一酸化炭素については８５％の低減率という、厳しいレベルの目標値が要求される。
【０００４】
こうした状況下、四輪車用の触媒を二輪車に使用することが種々検討されているが、白金等の高価な貴金属を触媒成分として用いる四輪車用触媒を二輪車に利用することは割高感が強い。このため、より安価な二輪車用排ガス浄化触媒の開発が切望されている。
【０００５】
ここに、貴金属触媒と比べて安価でかつ酸化触媒としての利用が可能なものとして、無機化合物よりなる活性酸素発現物質が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この活性酸素発現物質は、活性酸素種を内包する１２ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 化合物であり、カルシウムとアルミニウムとを１２：１４の原子当量比で混合した原料粉末を用いて、酸素分圧１０4 Ｐａ以上、好ましくは１０5 Ｐａ以上、水素分圧１Ｐａ以下に厳密に制御された乾燥酸化雰囲気で、焼成温度１２００℃以上、好ましくは１３００℃の高温度の条件下で固相反応させることにより製造される。
【０００７】
このような活性酸素発現物質については研究例が種々報告されているが、さらに実用価値の高い新しい活性酸素発現物質の開発が強く要請されていた。
【０００８】
そこで、本発明者等は、新規な活性酸素発現物質の開発を目的として鋭意研究を重ねた結果、活性酸素であるスーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 - ）を構造中に内包した、Ａ2 Ｂ2 Ｏ5 （Ａ：アルカリ又はアルカリ土類元素、Ｂ：遷移元素）の組成式を有する無機化合物が、高い活性酸素発現能力を有して酸化触媒として有用であることを見出し、さらに研究を重ねて先に発明している（特許文献２参照）。
【０００９】
この活性酸素発現物質として、具体的にはＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式を有するカルシウムフェライトが挙げられており、これはＣａＣＯ3 とＦｅ2 Ｏ3 とを２：１のモル比で混合した原料粉末を酸素雰囲気で８００℃以上に加熱することにより製造される。
【特許文献１】特開２００２−３２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようなＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式を有するカルシウムフェライトは有機ガスに対し高い触媒活性を示し、酸化触媒としての利用が大きく期待できる。
【００１１】
しかし、例えばフロン、ハロンやダイオキシン等の、ハロゲンを含む含ハロゲン有機ガスを酸化分解するためにカルシウムフェライトを用いた場合、以下に示すような問題のあることが本発明者により明らかとなった。
【００１２】
すなわち、カルシウムフェライトは、反応開始時においては含ハロゲン有機ガスの酸化に対して高い触媒活性を示すが、反応開始から例えば１時間程度経過した後においては含ハロゲン有機ガスの酸化に対する触媒活性が大きく低下することが、本発明者により明らかとなった。
【００１３】
このように、ハロゲンを含む含ハロゲン有機ガスの酸化に対して、カルシウムフェライトの触媒活性が時間の経過により低下するのは、カルシウムフェライトによる含ハロゲン有機ガスの酸化分解により、塩化水素、フッ化水素や臭化水素等の酸性ガスとしてのハロゲンガスが生成し、その分解生成物たる酸性ガスがカルシウムフェライトと容易に反応して、カルシウムフェライトを分解させてしまうためである。例えば、カルシウムフェライトにより含ハロゲン有機ガスが酸化分解されれば、分解生成物としての塩化水素が生成し、この場合は下記（１）式の反応により、カルシウムフェライトと塩化水素とが反応して、塩化カルシウム、酸化鉄及び水が生成される。
Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ＋４ＨＣｌ→２ＣａＣｌ2 ＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋２Ｈ2 Ｏ …（１）
【００１４】
ここに、カルシウムフェライトにより酸化分解されることで酸性ガスを分解生成物として生成するような有機ガスにおいても、上述した含ハロゲン有機ガスと同様の問題が発生すると考えられる。すなわち、ハロゲンの代わりに硫黄や窒素を含む有機ガスがカルシウムフェライトにより酸化分解されれば、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスが分解生成物として生成されるが、その分解生成物たるＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスがカルシウムフェライトと容易に反応して、カルシウムフェライトを分解させてしまう。このため、硫黄や窒素を含む有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解する場合も、含ハロゲン有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解する場合と同様に、カルシウムフェライトの触媒活性低下の問題が発生すると考えられる。
【００１５】
また、ハロゲン、硫黄や窒素を含まない、炭化水素等の有機ガスを酸化分解する場合であっても、ＳＯｘやＮＯｘ等の酸性ガスが共存する下で炭化水素等の有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解すれば、酸性ガスによるカルシウムフェライトの触媒活性低下の問題が同様に発生すると考えられる。
【００１６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ハロゲン等を含む含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合や、酸性ガスの共存下で有機ガスを酸化分解する場合であっても、触媒活性を長期にわたって維持しうる酸化触媒を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する本発明の酸化触媒は、Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
この酸化触媒では、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトが、カルシウムフェライトと同等の高い触媒活性（酸化分解活性）を示す。
【００１９】
また、カルシウムフェライトは、触媒活性の発現する温度域において、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と容易に反応して、分解してしまう。その点、マグネシウムフェライトは、触媒活性の発現する温度域においても、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と反応しない。これは、カルシウムフェライトの構成元素たるカルシウムが酸性ガスと容易に反応するのに対し、マグネシウムフェライトの構成元素たるマグネシウムが酸性ガスと反応しないからである。
【００２０】
このため、本発明の酸化触媒により、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００２１】
また同様に、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスの共存下で、含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する場合であっても、共存する酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがない。したがって、酸性ガスの共存下においても、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００２２】
本発明の排ガス処理方法は、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガス中にて、請求項１記載の酸化触媒により、該含ハロゲン等有機ガス又は該有機ガスを酸化分解する触媒工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
ここに、前記含ハロゲン等有機ガスとは、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する有機ガス（ガス状有機化合物）のことをいう。この含ハロゲン等有機ガスには、例えば、ハロン、フロン、ＰＣＢやダイオキシン等の、いわゆる含ハロゲン有機ガスの他に、硫黄を含有するメチルメルカプタンや窒素を含有するピリジン、アニリンやアゾ染料等が含まれる。
【００２４】
また、前記酸性ガスには、例えば、塩化水素や臭化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物が含まれる。
【００２５】
この排ガス処理方法では、触媒工程で、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。
【００２６】
本発明の排ガス処理装置は、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、請求項１記載の酸化触媒が設置された酸化処理部と、前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設されて該酸化処理部からの排ガスが導入され、該排ガス中に含まれる酸性ガスを除去する酸性ガス除去部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２７】
この排ガス処理装置では、酸化処理部で、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、この酸化処理部では、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。また、この酸化処理部よりも排ガス下流側に配設された酸性ガス除去部では、酸化処理部で発生した酸性ガスや、排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去することができる。
【００２８】
したがって、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることができるとともに、排ガス中の酸性ガスを有効に除去することができる。
【発明の効果】
【００２９】
こうして本発明の酸化触媒並びに排ガス処理方法及び排ガス処理装置によれば、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合や、あるいは酸性ガスの共存した有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物等としての酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがないので、含ハロゲン等有機ガスや酸性ガス共存下における有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の酸化触媒は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。
【００３１】
前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するものであれば、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯを構成元素とする複合酸化物（Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物）であっても、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯとこれら以外の元素を構成元素とする複合酸化物（Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物において、Ｍｇ及びＦｅの少なくとも一方の一部を他の元素で置換した複合酸化物）であっても、何れでもよい。すなわち、前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相のみからなるものであってもよく、また、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相以外に、例えば、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯの組成比が異なるＭｇ及びＦｅの複合酸化物の結晶相を有するものや、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯの少なくとも一種の一部が他の元素で置換された複合酸化物の結晶相を有するものであってもよい。さらに、前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相以外に、非晶相を有するものであってもよい。
【００３２】
また、本発明の酸化触媒は、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトのみからなるものであっても、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトとそれ以外のもの（例えば、触媒担体や他の種類の酸化触媒）とからなるものであっても、何れでもよい。
【００３３】
本発明の酸化触媒の使用形態としては特に限定されない。例えば、粉末からなる酸化触媒、粉末を所定形状に成形した成形体からなる酸化触媒、あるいは担体とこの担体上に担持された触媒粉末とからなる酸化触媒として、本発明の酸化触媒を使用することができる。そして、本発明の酸化触媒は、使用形態における構成要素の少なくとも一部に、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。すなわち、本発明の酸化触媒は、酸化触媒として使用に供される際の使用形態において、構成要素の少なくとも一部に、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。
【００３４】
例えば、粉末からなる酸化触媒として使用に供される場合は、該粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様とすることができる。
【００３５】
なお、本願明細書でいう混合粉末とは、単一の結晶相よりなる粉末と、他の単一の結晶相よりなる他の粉末とが混合しているもの以外に、単一の結晶相よりなる粉末と他の単一の結晶相よりなる他の粉末とが付着することにより、見かけ上は１個の粉末となっているようなものも含む意味である。
【００３６】
粉末を所定形状に成形した成形体からなる酸化触媒として使用に供される場合も同様に、該粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様とすることができる。
【００３７】
担体とこの担体上に担持された触媒粉末とからなる酸化触媒として使用に供される場合は、該触媒粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該触媒粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様としたり、あるいは該担体が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む態様としたりすることができる。
【００３８】
成形体の形状は、使用目的に併せて任意に決定され、顆粒、平板、柱状、円筒管、中空糸、モノリスやハニカムなどが例示される。また、成形時には形状とともに成形体の緻密さ、あるいは多孔質化が求められ、これらはその使用目的等に応じて、任意に設計することができる。成形方法としては、セラミックス成形体の製造において使用される通常の方法を用いることができ、例えば、鋳込み成形、加圧成形、乾式ＣＩＰ成形、射出成形、シート成形などを使用することができる。
【００３９】
本発明の酸化触媒は、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトの他に、例えば、Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式やＣａＦｅ2 Ｏ4 の組成式等を有するカルシウムフェライト、Ｆｅ2 Ｏ3 及びＣａＯ等の他の酸化触媒成分の少なくとも一種をさらに含んでいてもよい。また、場合によっては、白金やパラジウム等の貴金属粉末と同時に使用に供されてもよい。
【００４０】
このように、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む本発明の酸化触媒は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相のマグネシウムフェライトが示す高い触媒活性により、大きな酸化触媒機能を発揮する。このＭｇＦｅ2 Ｏ4 相のマグネシウムフェライトが高い触媒活性を示すメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように考えることができる。
【００４１】
すなわち、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相は、結晶構造やＦｅの酸化還元に起因して生成する活性酸素を構造中に内包する。そして、このようにＭｇＦｅ2 Ｏ4 相中に内包された活性酸素が外部に放出されると、高い触媒活性を示して大きな酸化触媒機能を発揮する。活性酸素を放出したＭｇＦｅ2 Ｏ4 相には外部からの酸素が構造中に取り込まれる。そして再びＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の構造中の酸素が不安定になり、活性酸素として外部に放出される。このようにＭｇＦｅ2 Ｏ4 相は、構造中で不安定となって生成した活性酸素を外部に放出し、外部から酸素を構造中に取り込み、そして再び活性酸素として外部に放出することを繰り返して、大きな酸化触媒機能を発揮すると考えられる。
【００４２】
また、本発明の酸化触媒に含まれうるＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式やＣａＦｅ2 Ｏ4 の組成式を有するカルシウムフェライトも、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトと同様のメカニズムによって、極めて高い触媒活性を示し、極めて大きな酸化触媒機能を発揮する。
【００４３】
そして、本発明の酸化触媒では、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトが、塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物といった酸性ガスと反応しない。
【００４４】
このため、本発明の酸化触媒により、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００４５】
また同様に、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスの共存下で、本発明の酸化触媒により含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを酸化分解する場合であっても、共存する酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、酸性ガスの共存下において有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００４６】
本発明の酸化触媒は、好適には、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで含む混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱する焼成処理によって、製造することができる。すなわち、本発明の酸化触媒は、好適には、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで含む混合原料を得る混合原料準備工程と、該混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程と、を備えた製造方法により製造することができる。
【００４７】
前記マグネシウム化合物としては特に限定されず、酸化マグネシウム、マグネシウムの水酸化物、マグネシウムの炭酸化物、マグネシウムの硝酸塩及び水和物、マグネシウムの酢酸塩及び水和物等から適宜選択して１種又は複数種を用いることができる。また、フェライト源も特に限定されず、酸化鉄、鉄の水酸化物、鉄の炭酸化物、鉄の硝酸塩及び水和物、鉄の酢酸塩及び水和物等から適宜選択して１種又は複数種を用いることができる。
【００４８】
また、これらマグネシウム化合物及びフェライト源の原料は、低負荷環境材料でありため、環境に優しく、かつ、貴金属と比べて安価であり、さらに廃棄物からの供給も可能であるためより安価である。
【００４９】
そして、前記混合原料準備工程における前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅと、前記焼成工程における焼成温度とを適切に設定することで、所望の組成比を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５０】
前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅは、０．１〜０．９程度の範囲内で適宜設定可能であるが、０．３≦Ｍｇ／Ｆｅ≦０．７であることが好ましく、０．４≦Ｍｇ／Ｆｅ≦０．６であることがより好ましい。例えば、前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅが０．５未満になると、焼成温度にもよるが、焼成後においても原料としてのフェライト源が未反応のまま残る。一方、前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅが０．５を超えると、焼成温度にもよるが、焼成後においても原料としてのマグネシウム化合物が未反応のまま残る。
【００５１】
具体的には、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合した混合粉末を８００〜９００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物よりなるマグネシウムフェライト粉末と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とを得ることができる。なお、このＦｅ2 Ｏ3 粉末は、原料としての酸化鉄粉末が未反応のまま残ったものである。
【００５２】
また、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５３】
さらに、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．２５となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物よりなるマグネシウムフェライト粉末と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とを得ることができる。なお、このＦｅ2 Ｏ3 粉末は、原料としての酸化鉄粉末が未反応のまま残ったものである。
【００５４】
また、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５〜２．００となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５５】
このような本発明の酸化触媒は、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中に含まれる含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを酸化分解するための酸化触媒として、あるいは薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用の酸化触媒として好適に利用することができる。
【００５６】
すなわち、本発明の排ガス処理方法は、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中にて本発明の酸化触媒により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したり、あるいは含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にて本発明の酸化触媒により該有機ガスを酸化分解したりする触媒工程を備えている。
【００５７】
この触媒工程では、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。
【００５８】
なお、この触媒工程には、酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する場合も含まれる。
【００５９】
したがって、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中に含まれる含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解することができる。
【００６０】
前記触媒工程における反応温度（排ガス温度等）や反応時間は、酸化触媒やその対象となる有機ガスの種類に応じて、本発明の酸化触媒による触媒活性が高く維持されるように適宜設定することができる。
【００６１】
また、本発明の排ガス処理装置は、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、本発明の酸化触媒が設置された酸化処理部と、前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設されて該酸化処理部からの排ガスが導入され、該排ガス中に含まれる酸性ガスを除去する酸性ガス除去部と、を備えている。
【００６２】
酸化処理部には本発明の酸化触媒が設置される。酸化処理部における本発明の酸化触媒の態様は特に限定されず、種々の態様を採用することができる。この酸化処理部に、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガスが導入されれば、本発明の酸化触媒により含ハロゲン等有機ガスが酸化分解される。この含ハロゲン等有機ガスの酸化分解により、分解生成物としての酸性ガスが生成するが、本発明の酸化触媒は酸性ガスによって触媒活性が失活するようなことがない。また、この酸化処理部に、含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスと酸性ガスとを含む排ガスが導入されれば、酸性ガスの共存下で本発明の酸化触媒により有機ガスが酸化分解される。
【００６３】
なお、本発明の排ガス処理装置においては、含ハロゲン等有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが酸化処理部に導入される場合も含まれる。
【００６４】
本発明の排ガス処理装置では、この酸化処理部よりも排ガス下流側に酸性ガス除去部が配設されている。このため、酸化処理部で発生した酸性ガスや排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを、酸性ガス除去部で確実に除去することができる。したがって、酸性ガスが大気中に放出されたりする等の不都合を回避できる。
【００６５】
酸性ガス除去部の具体的態様としては特に限定されず、酸性ガスの種類や量等に応じて適宜設定可能である。
【００６６】
したがって、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることができるとともに、排ガス中の酸性ガスを有効に除去することができる。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００６８】
（実施例１）
以下に示すように、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで混合して混合原料を得る混合原料準備工程と、この混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程とを実施することにより、実施例１の酸化触媒を製造した。
【００６９】
＜混合原料準備工程＞
マグネシウム化合物としてのＭｇＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＭｇＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７０】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して実施例１に係る触媒試料、ＭｇＦｅ2 ０4 を得た。
【００７１】
（比較例１）
以下に示すように、カルシア源とフェライト源とを所定の混合モル比Ｃａ／Ｆｅで混合して混合原料を得る混合原料準備工程と、この混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程とを実施することにより、比較例１の酸化触媒を製造した。
【００７２】
＜混合原料準備工程＞
カルシア源としてのＣａＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＣａ／Ｆｅ＝１．０となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＣａＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７３】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して比較例１に係る触媒試料、Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 を得た。
【００７４】
（比較例２）
以下に示すように、混合原料準備工程で混合モル比Ｃａ／Ｆｅを変更すること以外は、前記比較例１と同様にして、比較例２の酸化触媒を製造した。
【００７５】
＜混合原料準備工程＞
カルシア源としてのＣａＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＣａ／Ｆｅ＝０．５となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＣａＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７６】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して比較例２に係る触媒試料、ＣａＦｅ2 Ｏ4 を得た。
【００７７】
（触媒活性評価）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、小型固定床流通式反応装置を用いて、以下のようにしてベンゼン酸化に対する触媒活性と、クロロベンゼン酸化に対する触媒活性とを調べた。
【００７８】
まず、乳棒及び乳鉢を用いて触媒試料を微細化して、粒径が１００μｍ未満の触媒粉末とし、触媒層の充填高さが１０ｍｍとなるように内径４ｍｍの反応管に触媒粉末を充填した。そして、サンプルガスとしてのベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ：１０００ｐｐｍ）を、空間速度が触媒層体積基準で約９５００／ｈとなるように、乾燥空気（Ｏ2 ：１０ｖｏｌ％）と共に２０ミリリットル／ｍｉｎの流量で反応管に流通させた。このときの反応温度を電気炉で３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃に調整し、各温度で１時間サンプルガスを流通させてから、反応管の出口ガスに含まれるベンゼン濃度をＦＴＩＲ（製品名「ＩＲ ｐｒｅｓｔａｇｅ２１」。島津製作所製）により測定した。そして、次式によりベンゼンの酸化による分解率を求めた。
（分解率）［％］＝｛１−（ベンゼンの触媒層出口濃度）／（ベンゼンの触媒層入口濃度）｝×１００
【００７９】
また、サンプルガスとしてのクロロベンゼン（Ｃ6 Ｈ5 Ｃｌ）についても、ベンゼンと同様にして、次式によりクロロベンゼンの酸化による分解率を求めた。
（分解率）［％］＝｛１−（クロロベンゼンの触媒層出口濃度）／（クロロベンゼンの触媒層入口濃度）｝×１００
【００８０】
これらの結果を図１に示す。また、比較のため、触媒試料を入れなかった場合のデータも併せて図１に示す。なお、図１において、■及び実線で示すデータがＭｇＦｅ2 ０4 触媒のベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものであり、▲及び実線で示すデータがＭｇＦｅ2 ０4 触媒のクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものあり、●及び点線で示すデータがＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 触媒のベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものであり、◆及び点線で示すデータがＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 触媒のクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものである。また、図１において、○及び点線で示すデータが触媒試料を入れていない場合のベンゼン分解率を示すものであり、◇及び点線で示すデータが触媒試料を入れていない場合のクロロベンゼン分解率を示すものである。
【００８１】
図１に示されるように、塩素を含まないベンゼンの酸化分解に対しては、５００℃においてはＭｇＦｅ2 ０4 の触媒活性よりもＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の触媒活性の方が高く、また、４００℃以下及び６００℃以上においては両者の触媒活性がほぼ同じであった。一方、塩素を含むクロロベンゼンの酸化分解に対しては、６００℃以下においては両者の触媒活性がほぼ同じであるが、７００℃以上においてはＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の触媒活性よりもＭｇＦｅ2 ０4 の触媒活性の方が高く優れていた。これは、ＣａＯと塩素との反応は容易に起こるのに対し、ＭｇＯと塩素との反応は平衡論的に高温ほど起こり難いためと考えられる。
【００８２】
（ＨＣｌガスとの反応実験）
そこで、触媒の結晶構造に及ぼす塩素分の影響を確認するために、ＨＣｌガスに暴露した触媒のＸＲＤ測定を行った。
【００８３】
すなわち、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）、前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件でＨＣｌガス処理し、ＨＣｌガス処理後の結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
試料量 ：１．０ｇ
反応温度 ：７００℃
ＨＣｌ濃度：３４００ｐｐｍ
ガス流量 ：５０ｍｌ／ｍｉｎ
反応時間 ：６時間
【００８４】
なお、Ｘ線回折分析は、粉末Ｘ線回折装置（製品名「ＲＩＮＴ−２６００ＴＴＲ」、理学電機社製）を用いて、以下に示す手順により行った。
【００８５】
まず、乳鉢を用いて触媒試料を十分に微細化した。そして、触媒試料を測定用サンプル皿（ガラス製、深さ０．２ｍｍ）に適量とり、ガラス板を押し付けてセル上の粉体表面を平らにした。このサンプル皿をＸ線回折装置にセットし、触媒試料表面にＣｕＫα線（管電圧５０ｋＶ、管電流１００ｍＡ）を照射してＸ線回折パターンを測定した。なお、ゴニオメーターの走査範囲は２θ＝１０．０〜６０．０°、スキャンスピードは１．０°／ｍｉｎとした。また、結晶相の同定はＪＣＰＤＳカードを用いて行った。
【００８６】
その結果を表１並びに図２及び図３に示す。なお、図２は、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）についてのＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンを示し、図３は、前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）についてのＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンを示す。
【００８７】
【表１】
【００８８】
これらの結果から、ＣａフェライトはＨＣｌガスと容易に反応してＣａＣｌ2 とＦｅ2 Ｏ3 に分解するのに対し、ＭｇフェライトはＨＣｌガスに対して安定であることがわかる。
【００８９】
なお、塩素化したＣａ成分を含む結晶相（ＣａＣｌ2 ）については、潮解により、図３において回折線が確認できなかった。
【００９０】
（クロロベンゼン酸化反応による触媒活性劣化試験）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、以下の実験条件で、クロロベンゼン（Ｃ6 Ｈ5 Ｃｌ）酸化反応における触媒活性の劣化を評価した。
クロロベンゼン濃度：６１ｐｐｍ
反応温度 ：７００℃
空間速度 ：９５００／ｈ
その結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
表２より、クロロベンゼンの酸化分解生成物であるＨＣｌに対して、Ｍｇフェライトは反応せずに安定した触媒活性を維持することができた。一方、Ｃａフェライトは、ＨＣｌとの反応により触媒活性が失活した。
【００９３】
（プロピレン酸化反応による触媒活性評価試験）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件で、プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）酸化反応における触媒活性を評価した。
プロピレン濃度：１０００ｐｐｍ
反応温度 ：４００、５００、６００℃
空間速度 ：９５００／ｈ
【００９４】
また、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件でＨＣｌガス処理した後に、上記と同様の実験条件で、プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）酸化反応における触媒活性を評価した。
試料量 ：１．０ｇ
反応温度 ：７００℃
ＨＣｌ濃度：３４００ｐｐｍ
ガス流量 ：５０ｍｌ／ｍｉｎ
反応時間 ：６時間
これらの結果を表３に示す。
【００９５】
【表３】
【００９６】
表３より、Ｍｇフェライト（ＭｇＦｅ2 ０4 ）は、ＨＣｌガス処理の前後において触媒活性が変化せず、ＨＣｌによって活性劣化しなかった。一方、Ｃａフェライト（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）は、ＨＣｌガス処理により、著しく活性が劣化した。
【００９７】
（Ｍｇ／Ｆｅ混合比とＸＤＲパターンとの関係）
前記実施例１において、混合原料準備工程で混合モル比Ｍｇ／Ｆｅを０．２５、０．５０、１．００、２．００と種々変更して触媒試料を製造し、各触媒試料について前記と同様にして、結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
【００９８】
その結果を図４に示すように、混合モル比が、０．２５≦Ｍｇ／Ｆｅであれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相が得られ、また、０．５≦Ｍｇ／Ｆｅであれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相のみが得られた。なお、Ｍｇ／Ｆ＝０．２５であるときは、余分のＦｅ2 Ｏ3 が未反応まま残っていた。
【００９９】
（焼成温度とＸＤＲパターンとの関係）
前記実施例１において、焼成工程で焼成温度を８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃と種々変更して触媒試料を製造し、各触媒試料について前記と同様にして、結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
【０１００】
その結果を図５に示すように、焼成温度が８００℃以上であれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相が得られ、また、焼成温度が１０００℃以上であれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相のみが得られた。なお、焼成温度が８００〜９００℃であるときは、未反応のＦｅ2 Ｏ3 が残っていた。
【０１０１】
（実施例２）
以下に示す実施例は、本発明の酸化触媒、排ガス処理方法及び排ガス処理装置を廃棄物の焼却処理に適用したもので、焼却炉で発生した排ガス中の含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するとともに、該排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関するものである。
【０１０２】
この実施例に係る排ガス処理装置は、図６に模式的に示されるように、焼却炉１と、酸化処理部２と、冷却部３と、酸性ガス除去部４と、吸着部５と、触媒部６とを備えている。
【０１０３】
焼却炉１は、焼却用バーナ（図示せず）を備えている。この焼却炉１では、例えば、塩素等のハロゲン、硫黄や窒素を含有する廃棄物や都市ゴミが焼却用バーナで焼却される。焼却炉１から排出される排ガス中には、例えば、塩素やフッ素等のハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガス、炭化水素ガス（ＨＣ）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）や亜硫酸ガス（ＳＯ2 ）等の酸性ガスが含まれうる。
【０１０４】
酸化処理部２には、前記実施例１で得られた酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末が所定の管内に充填されて設置されている。酸化処理部２には、焼却炉１で発生した排ガスが導入される。
【０１０５】
この酸化処理部２に、焼却炉１で発生した、塩素や硫黄等を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガスが導入されると、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスが酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解され、分解生成物としての酸性ガスが生成される。例えば、塩素を含有する含塩素有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含塩素有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としての塩化水素ガスが生成される。また、硫黄を含有する含硫黄有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含硫黄有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としてのＳＯｘが生成される。また、窒素を含有する含窒素有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含窒素有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としてのＮＯｘが生成される。
【０１０６】
また、酸化処理部２に、焼却炉１で発生した、炭化水素ガスと、塩化水素ガス（ＨＣｌ）や亜硫酸ガス（ＳＯ2 ）等の酸性ガスとを含む排ガスが導入されると、排ガス中の炭化水素ガスが酸性ガスの共存下で酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解される。
【０１０７】
冷却炉３は、ダイオキシンの生成を抑えるべく、排ガスを急冷するためのものである。
【０１０８】
酸性ガス除去部４は、酸化処理部２で発生した酸性ガスや排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去するためのものである。この酸性ガス除去部における酸性ガスの除去手段としては、例えば消石灰を噴霧したり、アルカリ性水溶液を噴射したりして塩化水素ガスを吸収、除去する等の手段を採用することができる。
【０１０９】
吸着部５は、排ガス中に含まれるダイオキシンを吸着、除去するためのものである。ダイオキシンの吸着、除去手段としては、例えば活性炭を採用することができる。
【０１１０】
触媒部６は、排ガス中に含まれているかもしれないダイオキシンを酸化除去するためのものである。この触媒部６には、例えば酸化バナジウム触媒を設置することができる。
【０１１１】
ここに、この排ガス処理装置における排ガス温度としては、例えば、焼却炉１で発生する排ガス温度が６００〜７００℃程度、酸化処理部２での排ガス温度が５００〜６００℃程度、冷却部３で急冷された後の排ガス温度が３００〜５００℃程度、酸性ガス除去部４での排ガス温度が１５０〜２００℃程度、吸着部５での排ガス温度が５０〜１００℃程度、触媒部６での排ガス温度が２００〜３００℃程度である場合を想定することができる。
【０１１２】
かかる構成の排ガス処理装置によれば、酸化処理部２において、焼却炉１で発生し含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したり、焼却炉１で発生し炭化水素ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により炭化水素ガスを酸化分解したり、あるいは焼却炉１で発生し含ハロゲン等有機ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したりすることができる。そして、ＭｇＦｅ2 ０4 粉末によれば、酸性ガスによって触媒活性が失活することがない。このため、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスや炭化水素を長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【０１１３】
したがって、酸化処理部２においてＭｇＦｅ2 ０4 粉末を長期にわたって有効に使用することができるので、酸化触媒の使用量を削減することが可能となり、低コスト化等に寄与しうる。
【０１１４】
また、この排ガス処理装置によれば、酸化処理部２よりも排ガス下流側に配設された酸性ガス除去部４において、酸化処理部２で発生した酸性ガスや、焼却炉１で発生した排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、ベンゼン及びクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示す図である。
【図２】実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）について、ＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図３】比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、ＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図４】実施例１において、混合原料準備工程で混合モル比Ｍｇ／Ｆｅを０．２５、０．５０、１．００、２．００と種々変更して得た各触媒試料について、結晶組成をＸ線回折分析により評価した結果を示す図である。
【図５】実施例１において、焼成工程で焼成温度を８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃と種々変更して得た各触媒試料について、結晶組成をＸ線回折分析により評価した結果を示す図である。
【図６】実施例２に係る排ガス処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…焼却炉 ２…酸化処理部
３…冷却部 ４…酸性ガス除去部
５…吸着部 ６…触媒部
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸化触媒、排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関する。本発明は、例えば、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中の有害な有機ガスを酸化分解する際に好適に利用することができる。また、本発明の酸化触媒は、薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用触媒にも好適に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
自動二輪車や自動車のエンジンから排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）などが含まれており、この排ガスによる環境汚染の問題は都市部を中心に深刻化している。
【０００３】
近年、大気汚染防止法に基づき、炭化水素や窒素酸化物の大幅な削減を目標とした新しい基準が、告示されている。これによれば、例えば、四輪車に比べて安価で、手軽な交通手段として広く利用されている自動二輪車は、車両全体に占める排出寄与度も高く、排ガス規制が大幅に強化される予定である。具体的には、２００６〜２００７年以降に販売される自動二輪車は、現行値比で、炭化水素については７５〜８５％の低減率、窒素酸化物については５０％の低減率、一酸化炭素については８５％の低減率という、厳しいレベルの目標値が要求される。
【０００４】
こうした状況下、四輪車用の触媒を二輪車に使用することが種々検討されているが、白金等の高価な貴金属を触媒成分として用いる四輪車用触媒を二輪車に利用することは割高感が強い。このため、より安価な二輪車用排ガス浄化触媒の開発が切望されている。
【０００５】
ここに、貴金属触媒と比べて安価でかつ酸化触媒としての利用が可能なものとして、無機化合物よりなる活性酸素発現物質が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この活性酸素発現物質は、活性酸素種を内包する１２ＣａＯ・７Ａｌ2 Ｏ3 化合物であり、カルシウムとアルミニウムとを１２：１４の原子当量比で混合した原料粉末を用いて、酸素分圧１０4 Ｐａ以上、好ましくは１０5 Ｐａ以上、水素分圧１Ｐａ以下に厳密に制御された乾燥酸化雰囲気で、焼成温度１２００℃以上、好ましくは１３００℃の高温度の条件下で固相反応させることにより製造される。
【０００７】
このような活性酸素発現物質については研究例が種々報告されているが、さらに実用価値の高い新しい活性酸素発現物質の開発が強く要請されていた。
【０００８】
そこで、本発明者等は、新規な活性酸素発現物質の開発を目的として鋭意研究を重ねた結果、活性酸素であるスーパーオキサイドアニオン（Ｏ2 - ）を構造中に内包した、Ａ2 Ｂ2 Ｏ5 （Ａ：アルカリ又はアルカリ土類元素、Ｂ：遷移元素）の組成式を有する無機化合物が、高い活性酸素発現能力を有して酸化触媒として有用であることを見出し、さらに研究を重ねて先に発明している（特許文献２参照）。
【０００９】
この活性酸素発現物質として、具体的にはＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式を有するカルシウムフェライトが挙げられており、これはＣａＣＯ3 とＦｅ2 Ｏ3 とを２：１のモル比で混合した原料粉末を酸素雰囲気で８００℃以上に加熱することにより製造される。
【特許文献１】特開２００２−３２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようなＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式を有するカルシウムフェライトは有機ガスに対し高い触媒活性を示し、酸化触媒としての利用が大きく期待できる。
【００１１】
しかし、例えばフロン、ハロンやダイオキシン等の、ハロゲンを含む含ハロゲン有機ガスを酸化分解するためにカルシウムフェライトを用いた場合、以下に示すような問題のあることが本発明者により明らかとなった。
【００１２】
すなわち、カルシウムフェライトは、反応開始時においては含ハロゲン有機ガスの酸化に対して高い触媒活性を示すが、反応開始から例えば１時間程度経過した後においては含ハロゲン有機ガスの酸化に対する触媒活性が大きく低下することが、本発明者により明らかとなった。
【００１３】
このように、ハロゲンを含む含ハロゲン有機ガスの酸化に対して、カルシウムフェライトの触媒活性が時間の経過により低下するのは、カルシウムフェライトによる含ハロゲン有機ガスの酸化分解により、塩化水素、フッ化水素や臭化水素等の酸性ガスとしてのハロゲンガスが生成し、その分解生成物たる酸性ガスがカルシウムフェライトと容易に反応して、カルシウムフェライトを分解させてしまうためである。例えば、カルシウムフェライトにより含ハロゲン有機ガスが酸化分解されれば、分解生成物としての塩化水素が生成し、この場合は下記（１）式の反応により、カルシウムフェライトと塩化水素とが反応して、塩化カルシウム、酸化鉄及び水が生成される。
Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ＋４ＨＣｌ→２ＣａＣｌ2 ＋Ｆｅ2 Ｏ3 ＋２Ｈ2 Ｏ …（１）
【００１４】
ここに、カルシウムフェライトにより酸化分解されることで酸性ガスを分解生成物として生成するような有機ガスにおいても、上述した含ハロゲン有機ガスと同様の問題が発生すると考えられる。すなわち、ハロゲンの代わりに硫黄や窒素を含む有機ガスがカルシウムフェライトにより酸化分解されれば、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスが分解生成物として生成されるが、その分解生成物たるＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスがカルシウムフェライトと容易に反応して、カルシウムフェライトを分解させてしまう。このため、硫黄や窒素を含む有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解する場合も、含ハロゲン有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解する場合と同様に、カルシウムフェライトの触媒活性低下の問題が発生すると考えられる。
【００１５】
また、ハロゲン、硫黄や窒素を含まない、炭化水素等の有機ガスを酸化分解する場合であっても、ＳＯｘやＮＯｘ等の酸性ガスが共存する下で炭化水素等の有機ガスをカルシウムフェライトで酸化分解すれば、酸性ガスによるカルシウムフェライトの触媒活性低下の問題が同様に発生すると考えられる。
【００１６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ハロゲン等を含む含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合や、酸性ガスの共存下で有機ガスを酸化分解する場合であっても、触媒活性を長期にわたって維持しうる酸化触媒を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する本発明の酸化触媒は、Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
この酸化触媒では、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトが、カルシウムフェライトと同等の高い触媒活性（酸化分解活性）を示す。
【００１９】
また、カルシウムフェライトは、触媒活性の発現する温度域において、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と容易に反応して、分解してしまう。その点、マグネシウムフェライトは、触媒活性の発現する温度域においても、酸性ガス（塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物等）と反応しない。これは、カルシウムフェライトの構成元素たるカルシウムが酸性ガスと容易に反応するのに対し、マグネシウムフェライトの構成元素たるマグネシウムが酸性ガスと反応しないからである。
【００２０】
このため、本発明の酸化触媒により、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００２１】
また同様に、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスの共存下で、含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する場合であっても、共存する酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがない。したがって、酸性ガスの共存下においても、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００２２】
本発明の排ガス処理方法は、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガス中にて、請求項１記載の酸化触媒により、該含ハロゲン等有機ガス又は該有機ガスを酸化分解する触媒工程を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
ここに、前記含ハロゲン等有機ガスとは、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する有機ガス（ガス状有機化合物）のことをいう。この含ハロゲン等有機ガスには、例えば、ハロン、フロン、ＰＣＢやダイオキシン等の、いわゆる含ハロゲン有機ガスの他に、硫黄を含有するメチルメルカプタンや窒素を含有するピリジン、アニリンやアゾ染料等が含まれる。
【００２４】
また、前記酸性ガスには、例えば、塩化水素や臭化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物が含まれる。
【００２５】
この排ガス処理方法では、触媒工程で、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。
【００２６】
本発明の排ガス処理装置は、ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、請求項１記載の酸化触媒が設置された酸化処理部と、前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設されて該酸化処理部からの排ガスが導入され、該排ガス中に含まれる酸性ガスを除去する酸性ガス除去部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２７】
この排ガス処理装置では、酸化処理部で、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、この酸化処理部では、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。また、この酸化処理部よりも排ガス下流側に配設された酸性ガス除去部では、酸化処理部で発生した酸性ガスや、排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去することができる。
【００２８】
したがって、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることができるとともに、排ガス中の酸性ガスを有効に除去することができる。
【発明の効果】
【００２９】
こうして本発明の酸化触媒並びに排ガス処理方法及び排ガス処理装置によれば、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合や、あるいは酸性ガスの共存した有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物等としての酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがないので、含ハロゲン等有機ガスや酸性ガス共存下における有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の酸化触媒は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。
【００３１】
前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するものであれば、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯを構成元素とする複合酸化物（Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物）であっても、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯとこれら以外の元素を構成元素とする複合酸化物（Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物において、Ｍｇ及びＦｅの少なくとも一方の一部を他の元素で置換した複合酸化物）であっても、何れでもよい。すなわち、前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相のみからなるものであってもよく、また、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相以外に、例えば、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯの組成比が異なるＭｇ及びＦｅの複合酸化物の結晶相を有するものや、Ｍｇ、Ｆｅ及びＯの少なくとも一種の一部が他の元素で置換された複合酸化物の結晶相を有するものであってもよい。さらに、前記複合酸化物は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の結晶相以外に、非晶相を有するものであってもよい。
【００３２】
また、本発明の酸化触媒は、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトのみからなるものであっても、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトとそれ以外のもの（例えば、触媒担体や他の種類の酸化触媒）とからなるものであっても、何れでもよい。
【００３３】
本発明の酸化触媒の使用形態としては特に限定されない。例えば、粉末からなる酸化触媒、粉末を所定形状に成形した成形体からなる酸化触媒、あるいは担体とこの担体上に担持された触媒粉末とからなる酸化触媒として、本発明の酸化触媒を使用することができる。そして、本発明の酸化触媒は、使用形態における構成要素の少なくとも一部に、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。すなわち、本発明の酸化触媒は、酸化触媒として使用に供される際の使用形態において、構成要素の少なくとも一部に、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む。
【００３４】
例えば、粉末からなる酸化触媒として使用に供される場合は、該粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様とすることができる。
【００３５】
なお、本願明細書でいう混合粉末とは、単一の結晶相よりなる粉末と、他の単一の結晶相よりなる他の粉末とが混合しているもの以外に、単一の結晶相よりなる粉末と他の単一の結晶相よりなる他の粉末とが付着することにより、見かけ上は１個の粉末となっているようなものも含む意味である。
【００３６】
粉末を所定形状に成形した成形体からなる酸化触媒として使用に供される場合も同様に、該粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様とすることができる。
【００３７】
担体とこの担体上に担持された触媒粉末とからなる酸化触媒として使用に供される場合は、該触媒粉末が単独の粉末よりなるときはその単独の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなり、また、該触媒粉末が複数種の混合粉末よりなるときはその混合粉末を構成する一種の粉末が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトからなる態様としたり、あるいは該担体が前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む態様としたりすることができる。
【００３８】
成形体の形状は、使用目的に併せて任意に決定され、顆粒、平板、柱状、円筒管、中空糸、モノリスやハニカムなどが例示される。また、成形時には形状とともに成形体の緻密さ、あるいは多孔質化が求められ、これらはその使用目的等に応じて、任意に設計することができる。成形方法としては、セラミックス成形体の製造において使用される通常の方法を用いることができ、例えば、鋳込み成形、加圧成形、乾式ＣＩＰ成形、射出成形、シート成形などを使用することができる。
【００３９】
本発明の酸化触媒は、前記複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトの他に、例えば、Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式やＣａＦｅ2 Ｏ4 の組成式等を有するカルシウムフェライト、Ｆｅ2 Ｏ3 及びＣａＯ等の他の酸化触媒成分の少なくとも一種をさらに含んでいてもよい。また、場合によっては、白金やパラジウム等の貴金属粉末と同時に使用に供されてもよい。
【００４０】
このように、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトを含む本発明の酸化触媒は、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相のマグネシウムフェライトが示す高い触媒活性により、大きな酸化触媒機能を発揮する。このＭｇＦｅ2 Ｏ4 相のマグネシウムフェライトが高い触媒活性を示すメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように考えることができる。
【００４１】
すなわち、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相は、結晶構造やＦｅの酸化還元に起因して生成する活性酸素を構造中に内包する。そして、このようにＭｇＦｅ2 Ｏ4 相中に内包された活性酸素が外部に放出されると、高い触媒活性を示して大きな酸化触媒機能を発揮する。活性酸素を放出したＭｇＦｅ2 Ｏ4 相には外部からの酸素が構造中に取り込まれる。そして再びＭｇＦｅ2 Ｏ4 相の構造中の酸素が不安定になり、活性酸素として外部に放出される。このようにＭｇＦｅ2 Ｏ4 相は、構造中で不安定となって生成した活性酸素を外部に放出し、外部から酸素を構造中に取り込み、そして再び活性酸素として外部に放出することを繰り返して、大きな酸化触媒機能を発揮すると考えられる。
【００４２】
また、本発明の酸化触媒に含まれうるＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の組成式やＣａＦｅ2 Ｏ4 の組成式を有するカルシウムフェライトも、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトと同様のメカニズムによって、極めて高い触媒活性を示し、極めて大きな酸化触媒機能を発揮する。
【００４３】
そして、本発明の酸化触媒では、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有する複合酸化物よりなるマグネシウムフェライトが、塩化水素やフッ化水素等のハロゲン化合物、硫黄酸化物や窒素酸化物といった酸性ガスと反応しない。
【００４４】
このため、本発明の酸化触媒により、ハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガスを酸化分解する場合であっても、分解生成物としての酸性ガスとマグネシウムフェライトとの反応によりマグネシウムフェライトが分解してマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことはない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００４５】
また同様に、ＳＯｘやＮＯｘの酸性ガスの共存下で、本発明の酸化触媒により含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを酸化分解する場合であっても、共存する酸性ガスによりマグネシウムフェライトの触媒活性が失活するようなことがない。したがって、マグネシウムフェライトの触媒活性を長期にわたって維持することができ、酸性ガスの共存下において有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【００４６】
本発明の酸化触媒は、好適には、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで含む混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱する焼成処理によって、製造することができる。すなわち、本発明の酸化触媒は、好適には、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで含む混合原料を得る混合原料準備工程と、該混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程と、を備えた製造方法により製造することができる。
【００４７】
前記マグネシウム化合物としては特に限定されず、酸化マグネシウム、マグネシウムの水酸化物、マグネシウムの炭酸化物、マグネシウムの硝酸塩及び水和物、マグネシウムの酢酸塩及び水和物等から適宜選択して１種又は複数種を用いることができる。また、フェライト源も特に限定されず、酸化鉄、鉄の水酸化物、鉄の炭酸化物、鉄の硝酸塩及び水和物、鉄の酢酸塩及び水和物等から適宜選択して１種又は複数種を用いることができる。
【００４８】
また、これらマグネシウム化合物及びフェライト源の原料は、低負荷環境材料でありため、環境に優しく、かつ、貴金属と比べて安価であり、さらに廃棄物からの供給も可能であるためより安価である。
【００４９】
そして、前記混合原料準備工程における前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅと、前記焼成工程における焼成温度とを適切に設定することで、所望の組成比を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５０】
前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅは、０．１〜０．９程度の範囲内で適宜設定可能であるが、０．３≦Ｍｇ／Ｆｅ≦０．７であることが好ましく、０．４≦Ｍｇ／Ｆｅ≦０．６であることがより好ましい。例えば、前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅが０．５未満になると、焼成温度にもよるが、焼成後においても原料としてのフェライト源が未反応のまま残る。一方、前記混合モル比Ｍｇ／Ｆｅが０．５を超えると、焼成温度にもよるが、焼成後においても原料としてのマグネシウム化合物が未反応のまま残る。
【００５１】
具体的には、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合した混合粉末を８００〜９００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物よりなるマグネシウムフェライト粉末と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とを得ることができる。なお、このＦｅ2 Ｏ3 粉末は、原料としての酸化鉄粉末が未反応のまま残ったものである。
【００５２】
また、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５３】
さらに、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．２５となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物よりなるマグネシウムフェライト粉末と、Ｆｅ2 Ｏ3 粉末とを得ることができる。なお、このＦｅ2 Ｏ3 粉末は、原料としての酸化鉄粉末が未反応のまま残ったものである。
【００５４】
また、マグネシウム化合物として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、フェライト源として酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）粉末とを、ＭｇとＦｅとの混合モル比が例えばＭｇ／Ｆｅ＝０．５〜２．００となるように混合した混合粉末を１０００〜１１００℃程度の焼成温度で焼成すれば、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を有するＭｇ及びＦｅの複合酸化物を得ることができる。
【００５５】
このような本発明の酸化触媒は、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中に含まれる含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを酸化分解するための酸化触媒として、あるいは薬品等の化学物質の生成反応を促進させる反応促進用の酸化触媒として好適に利用することができる。
【００５６】
すなわち、本発明の排ガス処理方法は、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中にて本発明の酸化触媒により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したり、あるいは含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にて本発明の酸化触媒により該有機ガスを酸化分解したりする触媒工程を備えている。
【００５７】
この触媒工程では、含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するか、あるいは酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する。このため、含ハロゲン等有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたり、酸性ガスの共存下で有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させたりすることが可能となる。
【００５８】
なお、この触媒工程には、酸性ガスの共存下で含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解する場合も含まれる。
【００５９】
したがって、自動車や自動二輪車等の内燃機関、ボイラー等の各種燃焼装置やごみ焼却炉などから排出される排ガス中に含まれる含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解することができる。
【００６０】
前記触媒工程における反応温度（排ガス温度等）や反応時間は、酸化触媒やその対象となる有機ガスの種類に応じて、本発明の酸化触媒による触媒活性が高く維持されるように適宜設定することができる。
【００６１】
また、本発明の排ガス処理装置は、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、本発明の酸化触媒が設置された酸化処理部と、前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設されて該酸化処理部からの排ガスが導入され、該排ガス中に含まれる酸性ガスを除去する酸性ガス除去部と、を備えている。
【００６２】
酸化処理部には本発明の酸化触媒が設置される。酸化処理部における本発明の酸化触媒の態様は特に限定されず、種々の態様を採用することができる。この酸化処理部に、含ハロゲン等有機ガスを含む排ガスが導入されれば、本発明の酸化触媒により含ハロゲン等有機ガスが酸化分解される。この含ハロゲン等有機ガスの酸化分解により、分解生成物としての酸性ガスが生成するが、本発明の酸化触媒は酸性ガスによって触媒活性が失活するようなことがない。また、この酸化処理部に、含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガスと酸性ガスとを含む排ガスが導入されれば、酸性ガスの共存下で本発明の酸化触媒により有機ガスが酸化分解される。
【００６３】
なお、本発明の排ガス処理装置においては、含ハロゲン等有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが酸化処理部に導入される場合も含まれる。
【００６４】
本発明の排ガス処理装置では、この酸化処理部よりも排ガス下流側に酸性ガス除去部が配設されている。このため、酸化処理部で発生した酸性ガスや排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを、酸性ガス除去部で確実に除去することができる。したがって、酸性ガスが大気中に放出されたりする等の不都合を回避できる。
【００６５】
酸性ガス除去部の具体的態様としては特に限定されず、酸性ガスの種類や量等に応じて適宜設定可能である。
【００６６】
したがって、本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスやそれ以外の有機ガスを長期にわたって有効に酸化分解させることができるとともに、排ガス中の酸性ガスを有効に除去することができる。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００６８】
（実施例１）
以下に示すように、マグネシウム化合物とフェライト源とを所定の混合モル比Ｍｇ／Ｆｅで混合して混合原料を得る混合原料準備工程と、この混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程とを実施することにより、実施例１の酸化触媒を製造した。
【００６９】
＜混合原料準備工程＞
マグネシウム化合物としてのＭｇＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＭｇ／Ｆｅ＝０．５となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＭｇＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７０】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して実施例１に係る触媒試料、ＭｇＦｅ2 ０4 を得た。
【００７１】
（比較例１）
以下に示すように、カルシア源とフェライト源とを所定の混合モル比Ｃａ／Ｆｅで混合して混合原料を得る混合原料準備工程と、この混合原料を酸素含有雰囲気で所定温度に加熱して焼成する焼成工程とを実施することにより、比較例１の酸化触媒を製造した。
【００７２】
＜混合原料準備工程＞
カルシア源としてのＣａＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＣａ／Ｆｅ＝１．０となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＣａＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７３】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して比較例１に係る触媒試料、Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 を得た。
【００７４】
（比較例２）
以下に示すように、混合原料準備工程で混合モル比Ｃａ／Ｆｅを変更すること以外は、前記比較例１と同様にして、比較例２の酸化触媒を製造した。
【００７５】
＜混合原料準備工程＞
カルシア源としてのＣａＯ粉末と、フェライト源としてのＦｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、混合モル比がＣａ／Ｆｅ＝０．５となるように混合し、混合原料を得た。なお、ＣａＯ粉末及びＦｅ2 Ｏ3 粉末は、微粉砕器で予め平均１０ミクロンに粒度を揃えておいた。
【００７６】
＜焼成工程＞
次に、上記混合原料を電気炉に入れ、空気雰囲気下で室温から１０００℃まで約１時間で昇温し、１０００℃で６時間保持して、焼成した。その後、自然放冷して比較例２に係る触媒試料、ＣａＦｅ2 Ｏ4 を得た。
【００７７】
（触媒活性評価）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、小型固定床流通式反応装置を用いて、以下のようにしてベンゼン酸化に対する触媒活性と、クロロベンゼン酸化に対する触媒活性とを調べた。
【００７８】
まず、乳棒及び乳鉢を用いて触媒試料を微細化して、粒径が１００μｍ未満の触媒粉末とし、触媒層の充填高さが１０ｍｍとなるように内径４ｍｍの反応管に触媒粉末を充填した。そして、サンプルガスとしてのベンゼン（Ｃ6 Ｈ6 ：１０００ｐｐｍ）を、空間速度が触媒層体積基準で約９５００／ｈとなるように、乾燥空気（Ｏ2 ：１０ｖｏｌ％）と共に２０ミリリットル／ｍｉｎの流量で反応管に流通させた。このときの反応温度を電気炉で３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃に調整し、各温度で１時間サンプルガスを流通させてから、反応管の出口ガスに含まれるベンゼン濃度をＦＴＩＲ（製品名「ＩＲ ｐｒｅｓｔａｇｅ２１」。島津製作所製）により測定した。そして、次式によりベンゼンの酸化による分解率を求めた。
（分解率）［％］＝｛１−（ベンゼンの触媒層出口濃度）／（ベンゼンの触媒層入口濃度）｝×１００
【００７９】
また、サンプルガスとしてのクロロベンゼン（Ｃ6 Ｈ5 Ｃｌ）についても、ベンゼンと同様にして、次式によりクロロベンゼンの酸化による分解率を求めた。
（分解率）［％］＝｛１−（クロロベンゼンの触媒層出口濃度）／（クロロベンゼンの触媒層入口濃度）｝×１００
【００８０】
これらの結果を図１に示す。また、比較のため、触媒試料を入れなかった場合のデータも併せて図１に示す。なお、図１において、■及び実線で示すデータがＭｇＦｅ2 ０4 触媒のベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものであり、▲及び実線で示すデータがＭｇＦｅ2 ０4 触媒のクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものあり、●及び点線で示すデータがＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 触媒のベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものであり、◆及び点線で示すデータがＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 触媒のクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示すものである。また、図１において、○及び点線で示すデータが触媒試料を入れていない場合のベンゼン分解率を示すものであり、◇及び点線で示すデータが触媒試料を入れていない場合のクロロベンゼン分解率を示すものである。
【００８１】
図１に示されるように、塩素を含まないベンゼンの酸化分解に対しては、５００℃においてはＭｇＦｅ2 ０4 の触媒活性よりもＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の触媒活性の方が高く、また、４００℃以下及び６００℃以上においては両者の触媒活性がほぼ同じであった。一方、塩素を含むクロロベンゼンの酸化分解に対しては、６００℃以下においては両者の触媒活性がほぼ同じであるが、７００℃以上においてはＣａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 の触媒活性よりもＭｇＦｅ2 ０4 の触媒活性の方が高く優れていた。これは、ＣａＯと塩素との反応は容易に起こるのに対し、ＭｇＯと塩素との反応は平衡論的に高温ほど起こり難いためと考えられる。
【００８２】
（ＨＣｌガスとの反応実験）
そこで、触媒の結晶構造に及ぼす塩素分の影響を確認するために、ＨＣｌガスに暴露した触媒のＸＲＤ測定を行った。
【００８３】
すなわち、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）、前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件でＨＣｌガス処理し、ＨＣｌガス処理後の結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
試料量 ：１．０ｇ
反応温度 ：７００℃
ＨＣｌ濃度：３４００ｐｐｍ
ガス流量 ：５０ｍｌ／ｍｉｎ
反応時間 ：６時間
【００８４】
なお、Ｘ線回折分析は、粉末Ｘ線回折装置（製品名「ＲＩＮＴ−２６００ＴＴＲ」、理学電機社製）を用いて、以下に示す手順により行った。
【００８５】
まず、乳鉢を用いて触媒試料を十分に微細化した。そして、触媒試料を測定用サンプル皿（ガラス製、深さ０．２ｍｍ）に適量とり、ガラス板を押し付けてセル上の粉体表面を平らにした。このサンプル皿をＸ線回折装置にセットし、触媒試料表面にＣｕＫα線（管電圧５０ｋＶ、管電流１００ｍＡ）を照射してＸ線回折パターンを測定した。なお、ゴニオメーターの走査範囲は２θ＝１０．０〜６０．０°、スキャンスピードは１．０°／ｍｉｎとした。また、結晶相の同定はＪＣＰＤＳカードを用いて行った。
【００８６】
その結果を表１並びに図２及び図３に示す。なお、図２は、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）についてのＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンを示し、図３は、前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）についてのＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンを示す。
【００８７】
【表１】
【００８８】
これらの結果から、ＣａフェライトはＨＣｌガスと容易に反応してＣａＣｌ2 とＦｅ2 Ｏ3 に分解するのに対し、ＭｇフェライトはＨＣｌガスに対して安定であることがわかる。
【００８９】
なお、塩素化したＣａ成分を含む結晶相（ＣａＣｌ2 ）については、潮解により、図３において回折線が確認できなかった。
【００９０】
（クロロベンゼン酸化反応による触媒活性劣化試験）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、以下の実験条件で、クロロベンゼン（Ｃ6 Ｈ5 Ｃｌ）酸化反応における触媒活性の劣化を評価した。
クロロベンゼン濃度：６１ｐｐｍ
反応温度 ：７００℃
空間速度 ：９５００／ｈ
その結果を表２に示す。
【００９１】
【表２】
【００９２】
表２より、クロロベンゼンの酸化分解生成物であるＨＣｌに対して、Ｍｇフェライトは反応せずに安定した触媒活性を維持することができた。一方、Ｃａフェライトは、ＨＣｌとの反応により触媒活性が失活した。
【００９３】
（プロピレン酸化反応による触媒活性評価試験）
前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件で、プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）酸化反応における触媒活性を評価した。
プロピレン濃度：１０００ｐｐｍ
反応温度 ：４００、５００、６００℃
空間速度 ：９５００／ｈ
【００９４】
また、前記実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び前記比較例２の触媒試料（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）について、以下の実験条件でＨＣｌガス処理した後に、上記と同様の実験条件で、プロピレン（Ｃ3 Ｈ6 ）酸化反応における触媒活性を評価した。
試料量 ：１．０ｇ
反応温度 ：７００℃
ＨＣｌ濃度：３４００ｐｐｍ
ガス流量 ：５０ｍｌ／ｍｉｎ
反応時間 ：６時間
これらの結果を表３に示す。
【００９５】
【表３】
【００９６】
表３より、Ｍｇフェライト（ＭｇＦｅ2 ０4 ）は、ＨＣｌガス処理の前後において触媒活性が変化せず、ＨＣｌによって活性劣化しなかった。一方、Ｃａフェライト（ＣａＦｅ2 Ｏ4 ）は、ＨＣｌガス処理により、著しく活性が劣化した。
【００９７】
（Ｍｇ／Ｆｅ混合比とＸＤＲパターンとの関係）
前記実施例１において、混合原料準備工程で混合モル比Ｍｇ／Ｆｅを０．２５、０．５０、１．００、２．００と種々変更して触媒試料を製造し、各触媒試料について前記と同様にして、結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
【００９８】
その結果を図４に示すように、混合モル比が、０．２５≦Ｍｇ／Ｆｅであれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相が得られ、また、０．５≦Ｍｇ／Ｆｅであれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相のみが得られた。なお、Ｍｇ／Ｆ＝０．２５であるときは、余分のＦｅ2 Ｏ3 が未反応まま残っていた。
【００９９】
（焼成温度とＸＤＲパターンとの関係）
前記実施例１において、焼成工程で焼成温度を８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃と種々変更して触媒試料を製造し、各触媒試料について前記と同様にして、結晶組成をＸ線回折分析により評価した。
【０１００】
その結果を図５に示すように、焼成温度が８００℃以上であれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相が得られ、また、焼成温度が１０００℃以上であれば、ＭｇＦｅ2 ０4 結晶相のみが得られた。なお、焼成温度が８００〜９００℃であるときは、未反応のＦｅ2 Ｏ3 が残っていた。
【０１０１】
（実施例２）
以下に示す実施例は、本発明の酸化触媒、排ガス処理方法及び排ガス処理装置を廃棄物の焼却処理に適用したもので、焼却炉で発生した排ガス中の含ハロゲン等有機ガスを本発明の酸化触媒により酸化分解するとともに、該排ガス中の酸性ガスを除去する排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関するものである。
【０１０２】
この実施例に係る排ガス処理装置は、図６に模式的に示されるように、焼却炉１と、酸化処理部２と、冷却部３と、酸性ガス除去部４と、吸着部５と、触媒部６とを備えている。
【０１０３】
焼却炉１は、焼却用バーナ（図示せず）を備えている。この焼却炉１では、例えば、塩素等のハロゲン、硫黄や窒素を含有する廃棄物や都市ゴミが焼却用バーナで焼却される。焼却炉１から排出される排ガス中には、例えば、塩素やフッ素等のハロゲン、硫黄や窒素を含有する含ハロゲン等有機ガス、炭化水素ガス（ＨＣ）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）や亜硫酸ガス（ＳＯ2 ）等の酸性ガスが含まれうる。
【０１０４】
酸化処理部２には、前記実施例１で得られた酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末が所定の管内に充填されて設置されている。酸化処理部２には、焼却炉１で発生した排ガスが導入される。
【０１０５】
この酸化処理部２に、焼却炉１で発生した、塩素や硫黄等を含有する含ハロゲン等有機ガスを含む排ガスが導入されると、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスが酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解され、分解生成物としての酸性ガスが生成される。例えば、塩素を含有する含塩素有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含塩素有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としての塩化水素ガスが生成される。また、硫黄を含有する含硫黄有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含硫黄有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としてのＳＯｘが生成される。また、窒素を含有する含窒素有機ガスが排ガス中に含まれている場合は、この含窒素有機ガスがＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解されて、分解生成物としてのＮＯｘが生成される。
【０１０６】
また、酸化処理部２に、焼却炉１で発生した、炭化水素ガスと、塩化水素ガス（ＨＣｌ）や亜硫酸ガス（ＳＯ2 ）等の酸性ガスとを含む排ガスが導入されると、排ガス中の炭化水素ガスが酸性ガスの共存下で酸化触媒たるＭｇＦｅ2 ０4 粉末により酸化分解される。
【０１０７】
冷却炉３は、ダイオキシンの生成を抑えるべく、排ガスを急冷するためのものである。
【０１０８】
酸性ガス除去部４は、酸化処理部２で発生した酸性ガスや排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去するためのものである。この酸性ガス除去部における酸性ガスの除去手段としては、例えば消石灰を噴霧したり、アルカリ性水溶液を噴射したりして塩化水素ガスを吸収、除去する等の手段を採用することができる。
【０１０９】
吸着部５は、排ガス中に含まれるダイオキシンを吸着、除去するためのものである。ダイオキシンの吸着、除去手段としては、例えば活性炭を採用することができる。
【０１１０】
触媒部６は、排ガス中に含まれているかもしれないダイオキシンを酸化除去するためのものである。この触媒部６には、例えば酸化バナジウム触媒を設置することができる。
【０１１１】
ここに、この排ガス処理装置における排ガス温度としては、例えば、焼却炉１で発生する排ガス温度が６００〜７００℃程度、酸化処理部２での排ガス温度が５００〜６００℃程度、冷却部３で急冷された後の排ガス温度が３００〜５００℃程度、酸性ガス除去部４での排ガス温度が１５０〜２００℃程度、吸着部５での排ガス温度が５０〜１００℃程度、触媒部６での排ガス温度が２００〜３００℃程度である場合を想定することができる。
【０１１２】
かかる構成の排ガス処理装置によれば、酸化処理部２において、焼却炉１で発生し含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したり、焼却炉１で発生し炭化水素ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により炭化水素ガスを酸化分解したり、あるいは焼却炉１で発生し含ハロゲン等有機ガスと酸性ガスとを含む排ガス中にてＭｇＦｅ2 ０4 粉末により該含ハロゲン等有機ガスを酸化分解したりすることができる。そして、ＭｇＦｅ2 ０4 粉末によれば、酸性ガスによって触媒活性が失活することがない。このため、排ガス中の含ハロゲン等有機ガスや炭化水素を長期にわたって有効に酸化分解させることが可能となる。
【０１１３】
したがって、酸化処理部２においてＭｇＦｅ2 ０4 粉末を長期にわたって有効に使用することができるので、酸化触媒の使用量を削減することが可能となり、低コスト化等に寄与しうる。
【０１１４】
また、この排ガス処理装置によれば、酸化処理部２よりも排ガス下流側に配設された酸性ガス除去部４において、酸化処理部２で発生した酸性ガスや、焼却炉１で発生した排ガス中に元々含まれていた酸性ガスを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）及び比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、ベンゼン及びクロロベンゼンの酸化による分解率と温度との関係を示す図である。
【図２】実施例１の触媒試料（ＭｇＦｅ2 ０4 ）について、ＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図３】比較例１の触媒試料（Ｃａ2 Ｆｅ2 Ｏ5 ）について、ＨＣｌ処理前後のＸ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図４】実施例１において、混合原料準備工程で混合モル比Ｍｇ／Ｆｅを０．２５、０．５０、１．００、２．００と種々変更して得た各触媒試料について、結晶組成をＸ線回折分析により評価した結果を示す図である。
【図５】実施例１において、焼成工程で焼成温度を８００℃、９００℃、１０００℃、１１００℃と種々変更して得た各触媒試料について、結晶組成をＸ線回折分析により評価した結果を示す図である。
【図６】実施例２に係る排ガス処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…焼却炉 ２…酸化処理部
３…冷却部 ４…酸性ガス除去部
５…吸着部 ６…触媒部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とする酸化触媒。
【請求項２】
ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含む含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス、又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガス中にて、請求項１記載の酸化触媒により、該含ハロゲン等有機ガス又は該有機ガスを酸化分解する触媒工程を含むことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項３】
ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含む含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス、又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、請求項１記載の酸化触媒が設置された酸化処理部と、
前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設され、排ガス中に含まれる酸性ガスを該排ガス中から除去する酸性ガス除去部とを有することを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１】
Ｍｇ及びＦｅの複合酸化物よりなり、ＭｇＦｅ2 Ｏ4 相を少なくとも一部に有するマグネシウムフェライトを含むことを特徴とする酸化触媒。
【請求項２】
ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含む含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス、又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガス中にて、請求項１記載の酸化触媒により、該含ハロゲン等有機ガス又は該有機ガスを酸化分解する触媒工程を含むことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項３】
ハロゲン、硫黄及び窒素の少なくとも一種を含む含ハロゲン等有機ガスを含む排ガス、又は該含ハロゲン等有機ガス以外の有機ガス及び酸性ガスを含む排ガスが導入され、請求項１記載の酸化触媒が設置された酸化処理部と、
前記酸化処理部よりも排ガス下流側に配設され、排ガス中に含まれる酸性ガスを該排ガス中から除去する酸性ガス除去部とを有することを特徴とする排ガス処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２２９５４６（Ｐ２００７−２２９５４６Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０８２０（Ｐ２００６−５０８２０）
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２７日（２００６．２．２７）
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]