(57)【要約】【課題】内燃機関の排気ガス浄化用等における使用済の金属担体触媒装置の金属担体から、該金属担体を実質的に破砕したり溶解したりすることなく、貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコートを効率的に分離回収する方法を提供すること。【解決手段】ウオッシュコートが設けられた金属担体と該ウオッシュコートに担持された貴金属を含有する触媒成分とからなる金属担体触媒装置を、硫酸及び硝酸を含有する混酸水溶液で処理することを特徴とする金属担体触媒装置からの触媒成分担持ウオッシュコートの分離回収方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウオッシュコートが設けられた金属担体と該ウオッシュコートに担持された貴金属を含有する触媒成分とからなる金属担体触媒装置を、硫酸及び硝酸を含有する混酸水溶液で処理することを特徴とする金属担体触媒装置からの触媒成分担持ウオッシュコートの分離回収方法。
【請求項２】
混酸水溶液での処理を常温ないし約１５０℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする請求項１記載の回収方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法により分離回収された触媒成分担持ウオッシュコート及び回収した混酸水溶液から、それ自体既知の方法により貴金属を回収することを特徴とする金属担体触媒装置からの貴金属回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済の金属担体触媒装置の金属担体から、貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコートを分離回収し、さらに貴金属を回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気ガス浄化用触媒装置に用いられる触媒担体としては、セラミック担体と金属担体とがある。
【０００３】
セラミック担体触媒装置から貴金属を回収方法としては、塩酸、王水等による酸溶解が一般的である。しかしながら、この酸溶解法を金属担体触媒装置に適用すると、金属担体の溶解に多量の酸が必要となり、しかも溶解液から貴金属を効果的に分離することが困難であるという問題がある。
【０００４】
そのため、金属担体触媒装置からの貴金属の回収方法について、従来から各種の提案がなされている。
【０００５】
例えば、
【特許文献１】には、貴金属を担持した金属製ハニカム体からなる金属担体に酸素過剰炎をあてることにより、該ハニカム体を燃焼させ酸化物粒として落下させ粉砕した後、例えば磁選により酸化物を除去して貴金属を回収する方法が開示されており、また、
【特許文献２】には、金属担体触媒コンバータの金属担体を高温に加熱し、次いで該金属担体を冷水によって急速に冷却して該金属担体から貴金属を含有するウオッシュコート層を剥離することにより、金属担体触媒コンバータから貴金属を回収する方法が開示されている。
【０００６】
さらに、
【特許文献３】には金属担体基材上に耐火性無機酸化物の層が形成され且つ該耐火性無機酸化物の層中に貴金属を含有する金属担体触媒を、３０容量％以上の硫酸及び／又は燐酸の溶液中に浸漬し加熱して金属担体触媒の触媒層を溶解することによって、金属担体触媒を金属担体基材と触媒層とに分離し、溶解液及び触媒層の未溶解残渣中から貴金属を回収する方法が開示されている。しかし、この方法では、酸溶液が触媒層の溶解に消費されている時には反応が穏やかに進行するが、触媒層が少なくなると金属担体基材が急激に溶解するため、触媒層の選択的分離が困難になる等の問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２６６９１１号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平１１−１５８５６３号公報
【０００９】
【特許文献３】特開平８−３４６１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、内燃機関の排気ガス浄化用等における使用済の金属担体触媒装置の金属担体から、該金属担体を実質的に破砕したり溶解したりすることなく、貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコートを効率的に分離回収する方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、分離回収された貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコートから貴金属を回収する方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的ないし特徴は、以下の説明から明らかとなるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の如き目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、今回、使用済の金属担体触媒装置を硫酸と硝酸を含有する混酸水溶液で処理すると、金属担体を実質的に溶解することなく、金属担体から、貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコートを容易に分離回収することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
かくして、本発明は、ウオッシュコートが設けられた金属担体と該ウオッシュコートに担持された貴金属を含有する触媒成分とからなる金属担体触媒装置を、硫酸及び硝酸を含有する混酸水溶液で処理することを特徴とする金属担体触媒装置からの触媒成分担持ウオッシュコートの分離回収方法を提供するものである。
【００１５】
本発明は、また、上記の方法により分離回収された触媒成分担持ウオッシュコート及び回収した混酸水溶液から、それ自体既知の方法により貴金属を回収することを特徴とする金属担体触媒装置からの貴金属回収方法を提供するものである。
【００１６】
以下、本発明の方法についてさらに詳細に説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法に従い処理される金属担体触媒装置としては、例えば、耐熱ステンレス鋼や鉄−クロム−アルミニウム合金のような耐熱性金属の箔で形成されたハニカム構造体のような金属担体の表面に、活性アルミナ、ジルコニア等の耐火性無機酸化物の多孔質層、すなわちウオッシュコートを形成し、該層に白金、ロジウム、パラジウム等の貴金属からなる触媒成分を担持したもの、或いはかかる触媒成分担持金属担体を耐熱金属製外筒内に収容したもの等が挙げられる。これらは、一般に、自動車やボイラー等の各種内燃機関の排ガス浄化のために多く使用されており、自動車等の場合には廃車手続の後に廃棄され、ボイラー等の場合には触媒能が低下すると取り替えられる。
【００１８】
本発明は、かかる使用済の金属担体触媒装置を、硫酸と硝酸を含有する混酸水溶液で処理するものである。該混酸水溶液において、硫酸は主としてウオッシュコートに含まれるアルミナ等の金属酸化物を溶解し、ウオッシュコートを脆化させるのに役立ち、他方、硝酸は金属担体表面に酸化被膜を形成せしめて、金属担体が硫酸によって溶解されるのを抑制する、すなわち、金属担体を溶解から保護するのに役立つ。
【００１９】
しかして、本発明において使用される混酸水溶液中における硫酸及び硝酸の濃度は、厳密に制限されるものではなく、処理対象とする金属担体触媒装置の材質や形状等に応じて変えることができるが、一般には、硫酸は５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲内の濃度、そして硝酸は０．１〜５重量％、好ましくは１〜３重量％の範囲内の濃度とすることができる。
【００２０】
上記混酸水溶液には、必要に応じて、任意成分として、例えば、燐酸、酢酸、蓚酸、クエン酸、及びこれらの塩等を少量含有せしめることもできる。
【００２１】
前記の金属担体触媒装置の混酸水溶液による処理は、例えば、使用済の金属担体触媒装置を混酸水溶液中に浸漬することにより行うことができる。その際の該混酸水溶液の温度は特に制限されるものではないが、一般には、常温ないし約１５０℃の範囲内の温度とすることができる。しかし、低温ではウオッシュコート層の溶解に時間がかかるので、通常は約６０〜約１００℃の温度で処理するのが好適である。また、処理時間も特に限定されないが、硝酸が消費されて金属担体表面に新たに酸化被膜が形成されなくなる前に反応を終了させるのが好ましい。なお、この混酸水溶液による処理は、必要に応じて、複数回繰り返して行ってもよい。
【００２２】
かくして、金属担体触媒装置の金属担体上の貴金属含有触媒成分担持ウオッシュコート層のかなりの部分は混酸中に溶解し、処理条件によってウオッシュコート層の一部が未溶解の状態で金属担体から剥離し、未溶解残渣の状態で混酸中に分離回収される。一方、金属担体は実質的に溶解されることなく、混酸水溶液から取り出すことができる。
【００２３】
以上の如くして分離回収される貴金属成分担持ウオッシュコートを溶解した状態で含有する、場合によって未溶解残渣を含む混酸水溶液は、次いで必要に応じて、通常の固−液分離手段によって、触媒成分担持ウオッシュコートを溶解含有する混酸水溶液と未溶解残渣とに分離した後、それぞれから、それ自体既知の貴金属回収方法、例えば「高純度技術大系」第３巻  高純度物質製造プロセス  第ＩＶ編  ５７３〜５７６頁（１９９７年１２月１２日、フジテクノシステム株式会社発行；横浜国立大学工学部物質工学科教授  大矢晴彦監修）に記載の方法に従い、貴金属を回収することができる。
【００２４】
具体的には、例えば、触媒成分担持ウオッシュコートを溶解含有する混酸水溶液からは、該水溶液を水素や鉄粉等の還元性物質で還元処理することにより、貴金属を析出させることができ、析出する貴金属は必要に応じて、王水に溶解してさらに精製することができる。他方、未溶解残渣は、王水で該残渣を溶解させた後、その溶液から通常の方法（例えば沈殿分離法）で貴金属を回収することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べた本発明の方法によれば、金属担体触媒装置を硫酸及び硝酸を含有する混酸水溶液で処理することにより、硫酸が金属担体上の触媒成分担持ウオッシュコート層を溶解するように作用するのと同時に硝酸が金属担体表面に酸化被膜を形成するように作用して金属担体表面を硫酸による溶解から保護し、その結果、金属担体を実質的に溶解させることなく、金属担体から触媒成分担持ウオッシュコートを効果的に分離回収することができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の方法を実施例によりさらに具体的に説明するが、これら実施例は本発明の範囲を限定するためのものではないことを了解すべきである。
【００２７】
参考例１
直径９００  ｍｍ、高さ１２６０  ｍｍの耐熱ステンレス鋼ハニカム体（以下、金属担体という；容量８００  ｃｃ）に活性アルミナ１４０  ｇをコートし、焼き付けた後、金属担体１個あたり白金（Ｐｔ）０．３  ｇ、パラジウム（Ｐｄ）２．３  ｇ、及びロジウム（Ｒｈ）０．３ｇを担持させることにより、金属担体触媒装置を作製した。
【００２８】
実施例１
図−１に示すフローシートに従い、参考例１で作製した金属担体触媒装置を、２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液中に浸漬し、８０℃で５時間処理した。放冷後、金属担体▲１▼を上記水溶液から取り出し、該金属担体を水洗し、その洗液を該水溶液と一緒にして、未溶解残渣を含む水溶液▲２▼を得た。回収された金属担体は、活性アルミナをコートする前の金属担体と外観上同じであり、何ら溶解している形跡は認められなかった。
【００２９】
水溶液▲２▼を濾過して、未溶解残渣▲３▼と水溶液▲４▼に分離した後、水溶液▲４▼に鉄（Ｆｅ）粉１０  ｇを加えて還元処理し、貴金属（Ｐｔ，  Ｐｄ，  Ｒｈ）成分▲５▼を析出させ、回収した。次いで、この回収した貴金属成分▲５▼と未溶解残渣▲３▼を王水中に投入し溶解させ、溶液化した貴金属成分▲６▼を得た。金属担体▲１▼上に残留した貴金属成分及び溶液化した貴金属成分▲６▼のそれぞれをＩＣＰ（誘導結合アルゴンプラズマ）発光分析法に従って分析し、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈを定量した。その結果を表−１に示す。
【００３０】
実施例２
図−１に示すフローシートに従い、参考例１で作製した金属担体触媒装置を、２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液中に浸漬し、８０℃で５時間処理し、金属担体▲１▼を上記水溶液から取り出し、新たに調製した２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液中に浸漬し、再び８０℃で５時間処理した。放冷後、該金属担体を水洗し、その洗液を該水溶液と一緒にして、未溶解残渣を含む水溶液▲２▼を得た。回収された金属担体は、活性アルミナをコートする前の金属担体と外観上同じであり、何ら溶解している形跡は認められなかった。
【００３１】
水溶液▲２▼を濾過して、未溶解残渣▲３▼と水溶液▲４▼に分離した後、水溶液▲４▼に鉄（Ｆｅ）粉１０  ｇを加えて還元処理し、貴金属（Ｐｔ，  Ｐｄ，  Ｒｈ）成分▲５▼を析出させ、回収した。次いで、この回収した貴金属成分▲５▼と未溶解残渣▲３▼を王水中に投入し溶解させ、溶液化した貴金属成分▲６▼を得た。金属担体▲１▼上に残留した貴金属成分及び溶液化した貴金属成分▲６▼のそれぞれを実施例１と同様にして分析し、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈを定量した。その結果を表−１に示す。
【００３２】
比較例１
２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液の代わりに、２０重量％の硫酸を含む水溶液を用い、且つ新たに調製した該水溶液中を用いて浸漬処理を３回繰り返して行う以外、実施例１と同様の操作を行った。その結果を表−１に示す。なお、浸漬処理によって金属担体▲１▼が一部溶解していることが確認された。
【００３３】
比較例２
２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液の代わりに、３０重量％の硫酸及び５重量％の燐酸を含む水溶液を用い、且つ新たに調製した該水溶液中を用いて浸漬処理を３回繰り返して行う以外、実施例１と同様の操作を行った。その結果を表−１に示す。なお、浸漬処理によって金属担体▲１▼が一部溶解していることが確認された。
【００３４】
比較例３
２０重量％の硫酸及び２重量％の硝酸を含む水溶液の代わりに、３０重量％の燐酸を含む水溶液を用い、且つ新たに調製した該水溶液中を用いて浸漬処理を３回繰り返して行う以外、実施例１と同様の操作を行った。その結果を表−１に示す。なお、浸漬処理によって金属担体▲１▼が一部溶解していることが確認された。
【００３５】
【表１】
2004225067.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１及び２で用いた方法を概略的に示すフローシートである。
【図１】
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