(57)【要約】  触媒化された織布フィルターを製造する方法であって、ａ）ガス入口面およびガス出口面を有する織布フィルター基材を提供する工程、ここでガス入口面がポリマー膜でコーティングされており；ｂ）１種以上の触媒金属前駆体化合物を含む水性含浸液を提供する工程；ｃ）前記織布フィルター基材に含浸液を含浸させる工程；およびｄ）触媒前駆体の前記の１種以上の金属化合物をその触媒活性形態に転化させるために、３００℃未満の温度で含浸された織布フィルター基材を乾燥させ、熱活性化する工程を含み、工程ｄ）における含浸織布フィルター基材の乾燥が、ガス出口面からのみ実施される前記方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒化された織布フィルターを製造する方法であって、
ａ）ガス入口面およびガス出口面を有する織布フィルター基材を提供する工程、ここで前記ガス入口面がポリマー膜でコーティングされており；
ｂ）１種以上の触媒金属前駆体化合物を含む水性含浸液を提供する工程；
ｃ）前記織布フィルター基材に含浸液を含浸させる工程；および
ｄ）触媒前駆体の前記の１種以上の金属化合物をその触媒活性形態に転化させるために、３００℃未満の温度で含浸された織布フィルター基材を乾燥させ、熱活性化する工程を含み、
工程ｄ）における含浸された織布フィルター基材の乾燥が、ガス出口面からのみ実施される前記方法。
【請求項２】
工程ｄ）における熱活性化が、ガス出口面から実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記織布フィルター基材の前記含浸が、ガス出口面から行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記織布フィルター基材がバッグの形態である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
工程ｃ）および／または工程ｄ）の前に、バッグの前記ガス出口側が裏返される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記織布フィルター基材が、織物ガラス繊維または不織布ガラス繊維からなる、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマー膜がポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記１種以上の触媒金属前駆体化合物が、メタバナジン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウム、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、硝酸パラジウム、炭酸水素テトラアンミン白金（ＩＩ）またはそれらの混合物を含む、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記１種以上の触媒金属前駆体化合物の前記触媒活性形態が、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化銅、酸化鉄、ならびに、酸化物および／又は金属の形態のパラジウムまたは白金の１種又はそれ以上を含む、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
前記１種以上の触媒金属前駆体化合物の前記触媒活性形態が、五酸化バナジウム、ならびに、酸化物および／又は金属の形態のパラジウムからなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記酸化物金属担体が、チタン、アルミニウム、セリウム、ジルコニウムの酸化物またはこれらの混合物および化合物を含む、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記酸化物金属担体が、粒径が１０〜１５０ｎｍの酸化チタンのナノ粒子からなる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
水性含浸液が、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、およびモノブチルアミンから成る群から１つ以上選択される第一級アミンを含む分散剤を含有する、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
前記分散剤がモノエチルアミンからなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記分散剤を、含浸液のｐＨ値が７を超える量で水性含浸液に添加する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記触媒化された織布基材が、約５〜約１５質量％の触媒活性材料を含む、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
前記１種以上の触媒前駆体金属化合物がメタバナジン酸アンモニウムおよび硝酸パラジウムである、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一つに記載の方法により製造された触媒化された織布フィルター基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒化織布フィルターの製造方法およびこの方法を用いて製造された触媒化織布フィルターの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
織布フィルターは、典型的には、工業プロセスおよび燃焼プロセスから生じる燃焼排ガスからの粒状物質の除去に使用される。
【０００３】
これらのフィルターは、織布または不織布の繊維状材料で製造され、微粒子物質を捕捉するための多孔質濾過媒体を提供し、媒体を通過するガスの望ましくない高い圧力損失を生じることもない。
【０００４】
オフガスおよび燃焼排ガスは、しばしば、環境的または健康上の危険を引き起こすガス状化合物をさらに含む。
【０００５】
従って、オフガスおよび燃焼排ガス中の粒子状物質および有害化合物の両方の含有量を同時に低減又は除去することが望まれている。
【０００６】
この目的のために、有害な化合物のより少ないまたは無害な化合物への転化において活性を有する触媒で触媒化された濾過媒体は、産業および自動車用途における洗浄システムに用いられている。
【０００７】
織布フィルター、例えば、フィルターバッグの形態で、プロセスガスから粒子状物質を除去するために多くの産業で広く使用されている。それらは利用可能な最も効率的なタイプの集塵器の１つであり、微粒子の９９％以上の捕集効率を達成することができる。当該フィルターは、天然繊維、合成繊維、またはガラス繊維、セラミックまたは金属繊維などの他の繊維を含む、様々な織布、不織布またはフェルト材料またはそれらの混合物から作製することができる。
【０００８】
織布フィルターの高い微粒子除去効率は、部分的にはフィルターバッグの表面上に形成されたダストケーキに起因し、部分的にはフィルターバッグの組成および生産品質ならびに織布フィルター構造自体の品質に起因する。当該織布は、ダスト粒子が集まる表面を提供する。フィルターを構成する繊維の組成のために、これらは典型的には２８０℃より低い温度で操作され、これにより織布フィルター材料への触媒の適用方法にいくつかの要件および制限が生じることになる。
【０００９】
ガラス繊維をベースとするダストフィルターバッグは、典型的には、異なる表面を有する２つの側面を有する。汚れたガスの入り口側である外側の面は、物理的な障壁として作用し、汚れたガスから細かいほこりを分離するポリマー膜で覆われている。膜はバッグ全体の圧力損失にも重要である。内側はポリマー膜で被覆されていない。
【００１０】
すでに上述したように、多くの用途において、汚れたガスから有害ガス状化合物を除去または低減することが望まれている。この目的のために、フィルターバッグは、有害化合物の除去において活性な１種以上の触媒を含浸させる。
【００１１】
織布材料のような触媒化材料の調製においては、環境および健康上の理由から水性含浸液が好ましい。
【００１２】
この目的のために、織布フィルターの製造に使用される繊維の多くは、撥水性材料からなり、これは、水性含浸液による含浸法を用いる場合に、触媒材料の繊維への適用に追加の要件を加える。
【００１３】
触媒化された織布フィルターを製造する場合、最適な触媒効率を提供し、フィルター基材上にコーティングされた触媒物質の量による過剰な圧力降下の形成を防止する量で、織布フィルター基材の全厚にわたって微細に触媒物質を分散させることが重要である。
【００１４】
ポリマー膜を備えたフィルターバッグの含浸に関するさらなる問題は、ポリマー膜に面する外面に触媒粒子が主に蓄積することにあり、これは圧力損失を許容できない値まで増加させる。
【００１５】
本発明は、細かいダスト分離と排出削減を同時に得るために、著しい圧力損失の不利益なしに１５重量％までの高触媒充填量を適用する方法を提供する。触媒は、主に、織布フィルターの内側、すなわち膜の反対側に配置される。これにより、触媒の添加による圧力損失を有意に増加させない。しかし、逆に、本発明者らのデータは、外膜側に配置された少量の触媒（＞２．８重量％）が圧力損失を有意に増加させることを示す。
【００１６】
有効な担持触媒は、触媒担体粒子の表面上の単層としての触媒活性材料の被覆を必要とすることは、触媒の分野において一般に受け入れられている。それにより、織布基材上の担持触媒の必要量を制限することが可能である。
【００１７】
さらに、含浸された織布フィルターの乾燥および活性化中に触媒粒子が大きな凝集体を形成しないことが必要である。
【００１８】
上述したように、織布フィルターの製造に使用される多くの繊維材料は、撥水性および水性含浸液であり、例えば、セラミック表面を触媒するセラミック中で典型的に使用され、セラミック表面を触媒するセラミックは、繊維の表面上に容易かつ均一に広がり、薄く連続した触媒層を形成する濡れ性が制限されているか、または全くない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従って、本発明の一般的な目的は、上記の要件を満たす触媒活性物質を含有する水性含浸液を織布材料に含浸させることによる触媒化織布フィルターの製造方法を提供することである。
【００２０】
上記の知見に基づき、本発明は、触媒化された織布フィルターを製造する方法であって、ａ）ガス入口面およびガス出口面を有する織布フィルター基材を提供する工程、ここでガス入口面がポリマー膜でコーティングされており；
ｂ）１種以上の触媒金属前駆体化合物を含む水性含浸液を提供する工程；
ｃ）織布フィルター基材に含浸液を含浸させる工程；そして、
ｄ）触媒前駆体の前記の１種以上の金属化合物を触媒活性形態に転化させるために、３００℃未満の温度で含浸された織布フィルター基材を乾燥させ、熱活性化する工程を含み、
工程ｄ）における含浸織布フィルター基材の乾燥が、ガス出口面から実施される方法である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施形態を開示し、以下に説明する。これらの実施形態は、それぞれ単独で、またはそれらの組み合わせで使用することができる。
【００２２】
一実施形態では、工程ｄ）における熱活性化は、ガス出口面から実施される。好ましくは、熱活性化温度は２５０〜２８０℃である。
【００２３】
別の実施形態では、織布フィルター基材の含浸は、ガス出口面から行われる。
【００２４】
さらなる実施形態では、織布フィルター基材はバッグの形態である。
【００２５】
ガス入口側上でポリマー膜でコーティングされたフィルターバッグは、典型的には約０．８ｍｍの厚さを有する。本発明の好ましい実施形態によれば、フィルターバッグはガス出口側からの含浸液を含浸させ、触媒材料を膜の反対側に選択的に配置して圧力降下をさらに低下させる。
【００２６】
この目的のために、当該バッグは、フィルターバッグの操作にどのように使用されるかに関して、反転されることが好ましい。すなわち、ガス出口側は、乾燥の前および触媒液体の含浸前に裏返される。
【００２７】
次いで、ガス出口側から乾燥が行われ、触媒は水が蒸発する表面に移動し、すなわちガス出口側に移動し、触媒粒子がポリマー膜でコーティングされたガス入口側に蓄積するのを防止する。
【００２８】
他の材料は触媒材料を不活性化する一方で、いくつかの織布フィルター基材は、低い熱安定性を有することが見出されている。
【００２９】
したがって、好ましい織布フィルター基材は、織物ガラス繊維または不織布ガラス繊維からなる。この基材は最高２８０℃の温度に耐性がある。
【００３０】
同様の理由により、ポリマー膜は、好ましくは、高い温度安定性を有するポリテトラフルオロエチレンからなる。
【００３１】
粒子含有オフガスまたは燃焼排ガスは、窒素酸化物（ＮＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ＳＯ２、ＣＯ、Ｈｇ、ＮＨ３、ダイオキシン類およびフラン類を含むことが多く、地方の法律に応じて削減する必要がある。ＮＯｘ、ＶＯＣ、ダイオキシン、フランなどのガス状汚染物質の除去は、触媒との接触によって効果的に行うことができる。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、１種以上の触媒金属前駆体化合物は、メタバナジン酸アンモニウム、メタタングステン酸アンモニウム、ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物、硝酸パラジウム、炭酸水素テトラアンミン白金（ＩＩ）またはそれらの混合物を含み、触媒金属前駆体化合物の触媒活性形態は、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化マンガン、酸化銅、酸化鉄ならびに酸化物および／又は金属の形態のパラジウムまたは白金の１種又はそれ以上、を含む。
【００３３】
特に、チタニア、アルミナ、セリア、ジルコニアまたはそれらの混合物に担持された酸化バナジウムベースの触媒は、定置および自動車用途において、ＮＨ３を使用したＮＯｘの選択的な還元によるＮＯｘを還元する触媒として一般に使用される。効率的な酸化触媒は、その酸化物および／または金属の形態のパラジウムまたは白金である。
【００３４】
１種以上の触媒前駆体金属化合物がメタバナジン酸アンモニウムおよび硝酸パラジウムからなり、触媒金属前駆体化合物の触媒活性形態が五酸化バナジウムおよびパラジウムからなることがさらに好ましい。
【００３５】
これらの触媒は、炭化水素（ＶＯＣ）および一酸化炭素の除去およびＮＨ３とのＳＣＲ反応によるＮＯｘの除去の両方において活性である。
【００３６】
前記酸化物金属担体は、好ましくは、チタン、アルミニウム、セリウム、ジルコニウムの酸化物またはそれらの混合物およびそれらの化合物を含む
【００３７】
酸化物金属担体は、粒径が１０〜１５０ｎｍの酸化チタンのナノ粒子からなることがさらに好ましい。
【００３８】
以下でより詳細に開示される含浸液の調製において、含浸溶液中の酸化物金属担体ヒドロゾルの一部は、貯蔵中にゲル化し、好ましいサイズより大きな粒子サイズに凝集する。第一級アミン分散剤は、凝集を防ぎ、既に形成された凝集体を分解する。
【００３９】
上記の目的が達成される量で添加される場合、第一級アミンは水性含浸液に可溶性であることが好ましい。炭素原子数７未満の第一級アミンは水溶性であり、本発明での使用に好ましい第一級アミンは、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミンまたはそれらの混合物である。これらの中で、最も好ましい分散剤はモノエチルアミンである。
【００４０】
第１級アミン分散剤を、含浸液のｐＨ値が７を超える量で含浸液に添加すると、良好な結果が得られる。
【００４１】
本発明の上記の全ての実施形態において、製造された触媒化織布フィルターは、約５〜約１５質量％の触媒活性材料を含むことがさらに好ましい。
【００４２】
上記の実施形態における乾燥工程および活性化工程は、含浸された織布フィルターのガス出口側に熱風を適用すること、または他の方法、例えば、マイクロ波または赤外線などの輻射熱により、ガス出口側に熱を加えることを意味する。マイクロ波または赤外線などの輻射熱である。
【実施例】
【００４３】
例１
フィルターバッグを触媒液で濡らし、ガス入口面から乾燥させ、＞２４０℃で熱処理した。これにより、触媒は主に外膜側に置かれた。触媒量を変化させるために触媒液を水で希釈した（表１参照）。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
例２
フィルターバッグを触媒液で濡らし、ガス出口面から乾燥させ、＞２４０℃以上で熱処理した。これにより、触媒は主に膜上ではなく内側に配置された。触媒量を変えるために触媒液を水で希釈した（表２参照）。
【００４６】
【表２】
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【国際調査報告】
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