(57)【要約】【課題】水を主たる溶媒とした触媒液中の触媒をハニカム状担体へ担持する触媒担持方法において、余剰触媒液を除去する操作をせずに触媒をハニカム状担体に目詰まりなくほぼ均一に担持することが可能な触媒体および触媒担持方法を提供すること。【解決手段】ハニカム状担体をセラミック多孔質の調湿材料でセルの一辺または直径が１ｍｍ以下とし、触媒液の触媒粒子の粒子径がハニカム状担体の開気孔径よりも大きいものとした。また前記触媒液浸漬したハニカム状担体を触媒液からの引き上げ時に略水平に保ち乾燥させることを特徴とする触媒担持方法とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を主たる溶媒とした触媒液中の触媒をハニカム状担体へ担持する触媒担持方法において、ハニカム状担体セル内に触媒液を保持し乾燥させることを特徴とする触媒担持方法。
【請求項２】
前記ハニカム状担体をセラミック多孔質体とするとともに、該担体のセルの一辺または直径を１ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の触媒担持方法。
【請求項３】
前記ハニカム状担体の材料を、水分の放出・吸収を行う調湿材料としたことを特徴とする請求項１から２記載の触媒担持方法。
【請求項４】
前記ハニカム状担体を前記触媒液に浸漬して触媒を担持するとともに、浸漬した前記ハニカム状担体を前記触媒液からの引き上げ時に担体内部を貫通するセルの方向を触媒液面に対して略水平に保持した状態で乾燥させることを特徴とする請求項１から３記載の触媒担持方法。
【請求項５】
前記触媒成分を酸化マンガンおよび活性炭とするとともに、該触媒粒子の粒子径が前記ハニカム状担体の開気孔径よりも大きいことを特徴とする請求項１から４記載の触媒担持方法。
【請求項６】
請求項１から５記載の触媒担持方法により、触媒を担体表面に担持したことを特徴とする触媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
臭気ガス分解触媒を製造するためのハニカム状担体への触媒の担持方法およびこれにより担持される触媒担体に関する。詳しくはハニカム状担体に触媒を目詰まりなく均一に担持する触媒の担持方法およびこれにより担持される触媒担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
臭気ガス分解触媒の製造方法として、一般的にハニカム状担体と称する耐火性構造物で担体内部を貫通する複数のセルを有する担体を触媒液に浸漬し乾燥させ担持する方法がある。近年臭気ガス分解能力を向上させる目的から、ハニカム状担体のセル数を増加させハニカム状担体と臭気ガスとの接触面積を向上させる傾向がある。
そのためハニカム状担体のセルの孔径が小さくなる傾向があり、ハニカム状担体に触媒を担持する工程において、臭気ガス分解性能の低下を招くハニカムセルの目詰まり、不均一な触媒層の形成等を起こさないための様々な工夫がなされている。
【０００３】
ハニカム状担体に触媒を担持する従来からの方法として、ハニカム状担体を触媒液に浸漬し触媒液から引き上げた後圧縮空気等を用いハニカム状担体セルの余剰触媒液を除去し乾燥する方法が広く利用されている。この方法は空気等の気流を利用するために、圧力のかかった空気流はノズルの中央部で多く流れる傾向があり流量分布が生じ流量の少ない部分においてハニカムセル内の余剰な触媒液が除去しきれずに残存し目詰まりを起こす問題がある。またブロー時にノズルが通過する位置により余剰触媒液の除去量が異なり、担体の位置により触媒担持層の厚さが不均一になる問題が生じていた。
【０００４】
この問題を解決するためにノズル間隔、ノズル幅、ノズル長さ等を最適に設定し、触媒液を吹き払う空気の通過面が部分的に重なるようにしてブロアーから均一に空気流を生じさせ、ハニカム状担体に触媒を目詰まりなく均一に担持する方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
しかし、この方法は空気を媒体としているためにハニカム状担体のセルの孔径が小さいものには余剰触媒液の残存による目詰まりが生じやすく、触媒層を均一に担持することは難しい。また空気圧やノズル形状の設定が煩雑であり、特殊で複雑な装置を必要とする。
【０００６】
空気を媒体とした気流を利用した余剰触媒液除去方法にかわりハニカム状担体のセルが細孔でも目詰まりなく均一に触媒を担持する方法として、外力を用い余剰触媒液を除去する方法が開示されている。外力として遠心力を利用する方法の例としてハニカム状担体に触媒液を付着した後ハニカム状担体を回転させハニカム状担体セルの余剰触媒液を除去する方法がある（例えば特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭６２−１７８４号公報
【特許文献２】
特開２００１−５４７３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法は、例えば特許文献１のように、外的な媒体、外力等を利用した余剰触媒液の除去操作を行うために、触媒が不均一に担持されまた煩雑な装置が必要となってしまう。
また、例えば特許文献２のような方法では、外力を利用するため動力源及び制御部が必要となってしまう。具体的にはハニカム状担体を回転させるための動力源、および回転数を制御するための制御部が必要であり、特殊で煩雑な装置が別途必要になってしまうといった、問題の解決にはならない。
【０００９】
そこでこれらの問題を解決するために、本発明の目的は外的な媒体、外力等を利用する余剰触媒液の除去操作を要さず、ハニカム状担体に触媒を均一に担持させることが可能な触媒担持方法およびその方法により担持された触媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１では、水を主たる溶媒とした触媒液中の触媒をハニカム状担体へ担持する触媒担持方法において、ハニカム状担体セル内に触媒液を保持し乾燥させるようにした。
これにより、ハニカム状担体が担体のセル内に保持された触媒液から水分を吸収する作用と、乾燥時にハニカム状担体が水分の放出する作用により、触媒液中の触媒成分がハニカム状担体のセル壁に濃縮されハニカム状担体に触媒が担持される。
【００１１】
本発明の請求項２では、ハニカム状担体をセラミック多孔質体とするとともに、その担体のセルの一辺または直径を１ｍｍ以下としたとした。大多数のセラミックの多孔質材料は水との接触角が９０°以下であり水とのぬれ性から、水との接触角が９０°より大きい他の材料に比べ触媒液とハニカム状担体との間により大きな付着力が得られ、触媒液をハニカム状担体のセル内に保持するのに適するため、良好な触媒の担持が行われる。
【００１２】
なお、セルの一辺または直径が１ｍｍより大きい場合では、触媒液とハニカム状担体セル壁との付着力が触媒液の凝集力に打ち勝つことができずハニカム状担体のセルに触媒液を保持した際に漏出してしまうかもしくは触媒液にかかる力のバランスが非常に不安定であり小さな衝撃等を受けると触媒液が漏出してしまうが、セルの一辺または直径（形状によってはこれに相当する寸法）を１ｍｍ以下とすることで、ハニカム状担体を担体内部を貫通するセルの方向を触媒液面に対して略水平の状態でセル内に触媒液を保持した際に、触媒液とハニカム状担体セル壁との付着力が、触媒液の凝集力よりも大きくなり、乾燥時においてもハニカム状担体のセル内に触媒液を安定した状態で保持することが可能となる。
よって、ハニカム状担体のセル内に触媒液を漏出することなく保持することが可能となる。
なお、セルの一辺の直径の下限については、ハニカム状担体の材料およびその製造方法によって、決められる。
【００１３】
また、本発明の請求項３では、ハニカム状担体の材料を、水分の放出・吸収を行う調湿材料とした。調湿材料は吸収した水分の放出能力に優れるためハニカム状担体への触媒の担持工程においてハニカム状担体を乾燥させる際にハニカム状担体からの水分の放出を促進させることができる。
よってハニカム状担体への触媒液からの水分の吸収が促進され、ハニカム状担体が触媒液中の水分を吸収する速度がハニカム状担体のセル中で触媒液が乾固する速度に比べ有利になりハニカム状担体に触媒を目詰まりなく担持することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項４では、ハニカム状担体を前記触媒液に浸漬して触媒を担持するとともに、浸漬したハニカム状担体を触媒液からの引き上げ時に、担体内部を貫通するセルの方向を触媒液面に対して略水平に保持した状態で乾燥させるようにした。
これにより、引き上げ時に担体内部を貫通するセルの方向が触媒液面に対して垂直の方向に向け引き上げると触媒液がハニカム状担体のセルから漏出してしまうのに対し、引き上げ時に担体内部を貫通するセルの方向を触媒液面に対して略水平に保つことで多孔性ハニカム状担体のセルに触媒液をセルから漏出することなく保持できる。よって、多孔性ハニカム状担体に触媒を均一に担持することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項５では、触媒成分を酸化マンガンおよび活性炭とするとともに、触媒粒子の粒子径がハニカム状担体の開気孔径よりも大きくした。このことにより、ハニカム状担体は触媒液中の水分を選択的に吸収することができ、ハニカム状担体への触媒液中に存在する水分の吸収を妨げることなく、ハニカム状担体を乾燥させることでハニカム状担体に触媒を目詰まりなく担持することが可能となる。
【００１６】
また請求項６では、請求項１から５までの触媒担持方法により、外力等を利用する余剰触媒液の除去操作を要せずに、良好に触媒を担体表面に担持した触媒体を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に図面を用い、本発明の内容をより詳細に説明する。
【００１８】
図１から図３はハニカム状担体への触媒のコーティングを説明するためのハニカム状担体の部分的断面図である。
ハニカム状担体のセル内に触媒液を挿入する。挿入方法に関しては触媒液がハニカム状担体のセル間の空間に挿入できれば特に制限されない。図１に示すように、ハニカム状担体のセル間の空間１４に触媒液を挿入し保持する。触媒液について１１は触媒液中の触媒粒子、１２は触媒液中の水分を示す。１３ａ、１３ｂはハニカム担体のセル壁部を示す。
【００１９】
次にハニカム状担体がハニカム状セル内に保持された触媒液中の水分を吸収することで、触媒液中の触媒粒子がハニカムセル壁に濃縮される。ハニカム状担体はセラミック多孔質のハニカム状担体でセルの一辺または直径が１ｍｍ以下で調湿材料とし、触媒液について触媒粒子の粒子径がハニカム状担体の開気孔径よりも大きいものとすることでセルに目詰まりを起こさずに触媒を担持することが可能である。
【００２０】
図２に示すようにハニカム状担体のセル壁がハニカム状セル間の空間に保持された触媒液中から水分を吸収する。すなわち２３ａ、２３ｂに示すハニカム担体のセル壁部がハニカム状担体セル間の空間２４に保持された触媒液から水分２２を吸収する。このとき触媒粒子２１はハニカム状担体のセル壁に引き寄せられ濃縮される。
【００２１】
ハニカム状担体を乾燥させることでハニカム状担体へ触媒液中の水分の吸収作用を促進することができ、またハニカム状担体が吸収した水分を除くことができる。図３に示すように乾燥により触媒液中にあった触媒粒子３１がハニカム状担体のセル壁３３ａ、３３ｂにコートされる。
【００２２】
ハニカム状担体のセルに触媒を挿入する方法は図４に示すように主としてハニカム状担体を触媒液に浸漬することで実施される。触媒液４２が満たされた触媒担持槽４１にハニカム状担体４３を浸漬する。浸漬方法はハニカム状担体のセル内に触媒液が満たされればどのような方法でもよいが、好ましくはハニカム状担体の内部を貫通するセルの貫通方向が触媒液面に対し垂直に浸漬することが好ましい。浸漬速度は触媒液がハニカム状担体のセルを上昇する速度以下で浸漬する。
【００２３】
浸漬後ハニカム状担体を触媒液から引き上げる工程においては、ハニカム状担体を引き上げる際にセル開孔部が液面に対し略水平に保持し触媒液中から引き上げる。図５に示すようにハニカム状担体５３をセル開孔部が触媒液５２の液面に対し略水平に保持した状態で触媒液中から引き上げ、ハニカム状担体のセルに触媒液を保持した状態のまま乾燥させる。
【００２４】
【実施例】
ハニカム状担体は多孔性の調湿材料としてセピオライトを選択し、押し出し成型法で形成し８００℃で焼成することでセル形状が正方形で一辺が０．９ｍｍのものを製造した。
【００２５】
触媒は酸化マンガンおよび活性炭を組成とする脱臭用触媒を用い、触媒液は触媒・水・有機バインダーを攪拌機を用いてスラリー化した。
【００２６】
セピオライトを材料とした焼成した前記担体をハニカム状担体の内部を貫通するセルの貫通方向が触媒液面に対し垂直に、浸漬速度は触媒液がハニカム状担体のセルを上昇する速度以下で浸漬し、浸漬後担体を触媒液中でハニカム状担体を内部を貫通するセルの貫通方向が液面に対し略水平になるように回転させその状態で引き上げ９０℃で１２時間乾燥させた。
【００２７】
触媒の水に対する重量パーセントが７．５％以下においてはハニカム状担体に触媒を目詰まりなく担持できた。
【００２８】
本方法は触媒液の保持及び乾燥を複数回繰り返すことでハニカム状担体に複数回触媒を担持する際にも適用される。
【００２９】
【発明の効果】
以上示したように本発明によれば、水を主たる溶媒とした触媒液中の触媒をハニカム状担体へ担持する触媒担持方法において、媒体、外力等を利用する余剰触媒液の除去操作を要さず、ハニカム状担体に触媒を均一に担持可能な触媒担持方法と、その担持方法によって触媒を担持した触媒体を提供することが、可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セル内に触媒液が保持された状態のハニカム担体の部分的断面図
【図２】担体が触媒液中の水分を吸収する状態のハニカム担体の部分的断面図
【図３】担体に触媒が担持された状態のハニカム担体の部分的断面図
【図４】ハニカム状担体の触媒液への浸漬を説明するための部分的断面図
【図５】ハニカム状担体を触媒液から引き上げる状態を説明するための部分的断面図
【符号の説明】
１１，２１，３１…触媒液中触媒粒子
１２，２２…触媒液中水分
１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ…ハニカム状担体セル壁部
１４，２４，３４…ハニカム状担体セル間の空間部
４１，５１…触媒担持槽
４２，５２…触媒液
４３，５３…ハニカム状担体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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