(57)【要約】【課題】  廃水中から大気中に放散されたアンモニア含有排ガス又は半導体製造工程等で使用されたアンモニアガス等の有害アンモニアガスを低温において無害化するためのアンモニア分解剤又はアンモニア含有排ガスを浄化する方法の提供。【解決手段】  アンモニア含有排ガス中のアンモニアガスをバナジウム酸化物又はマンガン酸化物によりアンモニアを６０℃程度の低温で分解する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
バナジウム酸化物、又はマンガン酸化物もしくは水酸化物を含有することを特徴とするアンモニア分解剤。
【請求項２】
バナジウム酸化物が５酸化バナジウムである請求項１に記載のアンモニア分解剤。
【請求項３】
マンガン酸化物が２酸化マンガンである請求項１に記載のアンモニア分解剤。
【請求項４】
バナジウム酸化物、又はマンガン酸化物もしくは水酸化物によりアンモニアを分解することを特徴とするアンモニア含有排ガスを浄化する方法。
【請求項５】
バナジウム酸化物が５酸化バナジウムである請求項４に記載のアンモニア含有排ガスを浄化する方法。
【請求項６】
マンガン酸化物が２酸化マンガンである請求項４に記載のアンモニア含有排ガスを浄化する方法。
【請求項７】
アンモニアの分解を２０〜１００℃で行う請求項４ないし６のいずれか１項に記載のアンモニア含有排ガスを浄化する方法。
【請求項８】
アンモニア濃度が１００，０００ｐｐｍ以下である請求項４ないし７のいずれか１項に記載のアンモニア含有排ガスを浄化する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア含有排ガス等に含まれるアンモニアガスの分解剤又はアンモニア含有排ガスを浄化する方法に関する。
より詳しくは、本発明は、廃水中から大気中に放散されたアンモニア含有排ガスあるいは半導体製造工程等で使用されたアンモニアガス等の有害アンモニアガスを低温において無害化するためのアンモニア分解剤又はアンモニア含有排ガスを浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屎尿あるいは不飽和ニトリル製造の際のアンモニアオキシオデーション反応から排出される廃水等にはアンモニアが含有されており、そのアンモニア含有廃水中のアンモニアは、富栄養化あるいは水質汚濁の原因物質であり、それによる汚染回避のために該廃水は浄化処理される。
その際のアンモニア除去法に関しては、生物法、イオン交換法あるいはアンモニアストリッピング法等があるが、この中において最も簡便な方法はアンモニアストリッピング法とされている。
【０００３】
この方法は、それら廃水中のアンモニアを大気中に放散させ、無害化する方法であり、その際には、通常廃水中にアルカリを添加し、大量の空気と接触させてアンモニアを大気中に放散させ、このアンモニア含有空気を浄化処理するものである。
この浄化処理方法としては酸化触媒を用いた接触分解反応による方法があり、その酸化触媒としては、クロム、白金、バナジウム、ニッケル、コバルト等の各種金属を利用することが以前から知られている（特許文献１、２、３）。
【０００４】
さらに、アンモニア及びシアンの両ガスを大気中に放散させた排ガスを銅酸化物と他の金属酸化物との混合酸化物を酸化触媒として接触分解反応により浄化することも、その後提案されている（特許文献４）。
しかしながら、それら触媒を利用する接触分解方法は、いずれも２５０〜３５０℃程度の温度を必要とする加熱反応であり、本発明者らは、より低温においてアンモニアガスを分解浄化する方法を開発すべく、各種の検討及び先行技術文献の調査を行った。
【０００５】
その結果、アンモニアガスが加熱下で酸化銅との下記（式１）の反応で分解することが大分以前から知られている事実を文献から見つけた（非特許文献１）。
ＮＨ3＋３ＣｕＯ→３Ｃｕ＋Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ      （式１）
そのような事実があるもののアンモニアガスの分解浄化技術の開発は、前記したとおり酸化触媒による接触分解反応に集中されており、それにもかかわらず未だもって該分解反応では低温においてアンモニアガスを分解する路は拓かれていない。
【０００６】
［先行技術文献]
【特許文献１】特開昭５１−６３５２号公報
【特許文献２】特開平２−２４５２８５号公報
【特許文献３】特開平３−２５８３８８号公報
【特許文献４】特開平８−９６１号公報
【非特許文献１】「無機化学」、垣花秀武外２名著、昭和５９年１１月５日、(株)廣川書店発行」第１５０〜１５１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのようなことから、本発明者らは、誰もが注目していないアンモニアガスが酸化銅との反応で分解することに着目し、各種金属酸化物によるアンモニアガスの分解を数多く試みた。
その結果、前記非特許文献１に記載の事実とは異なり、分解効率は異なるものの前記酸化銅を含む各種金属酸化物により比較的低温で分解する事実が判明し、かつ極めて分解効率の優れた金属酸化物が存在することも見出した。
【０００８】
したがって、本発明は、アンモニアガスを低温で、かつ効率的に分解浄化する技術を提供することを発明の解決すべき課題とするものである。
すなわち、本発明は、廃水中から大気中に放散されたアンモニア含有排ガスあるいは半導体製造工程等で使用されたアンモニアガス等の有害アンモニアガスを低温で、かつ効率的に無害化するためのアンモニア分解剤またはアンモニア含有排ガスを浄化する方法を提供することを発明の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決したアンモニア分解剤又はアンモニア含有排ガスを浄化する方法を提供するものであり、前者のアンモニア分解剤はバナジウム酸化物又はマンガン酸化物を含有することを特徴とするものであり、後者のアンモニア含有排ガスを浄化する方法バナジウム酸化物又はマンガン酸化物によりアンモニアを分解することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアンモニア含有排ガスを浄化する方法は、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物によりアンモニアを分解することを特徴とするものであり、このいずれかがアンモニアと反応することにより、触媒を用いた接触反応によるアンモニアの分解のように２５０〜３５０℃というような高温ではなく、６０℃程度の低温でほぼ１００％分解することができる優れたものである。
すなわち、本発明は濃度４５，０００ｐｐｍのアンモニアを６０℃程度の低温で、２４時間でほぼ１００％分解することができる優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において、本発明を実施するための最良の形態を含む、発明の実施の態様に関し詳細に説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。
本発明のアンモニア含有排ガスを浄化する方法は、前記したとおりバナジウム酸化物又はマンガン酸化物によりアンモニアを分解することを特徴とするものであり、この浄化に使用する分解剤については、バナジウム酸化物、又はマンガン酸化物もしくは水酸化物であれば特に制限されることなく各種のものが使用でき、それらの中でも酸化性能のあるものが好ましい。
【００１２】
前者のバナジウム酸化物としては、酸化性能のあるものが好ましく、それには５酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、２酸化バナジウム（ＶＯ2）あるいは３酸化２バナジウム（Ｖ2Ｏ3）等が例示できる。
また、後者のマンガン酸化物もしくはマンガン水酸化物についても、酸化性能のあるものが好ましく、それには２酸化マンガン（ＭｎＯ2）、３酸化２マンガン（Ｍｎ2Ｏ3）あるいは４酸化３マンガン（Ｍｎ3Ｏ4）が例示でき、さらに（ＭｎＯ(ＯＨ)2）あるいは（Ｍｎ(ＯＨ)4）等が例示できる。
なお、マンガン酸化物については、試薬用等の高純度のものばかりでなく廃棄マンガン乾電池から回収したものでも利用可能である。
【００１３】
そして、それらバナジウム酸化物あるいはマンガン酸化物については、単独使用できることは勿論であるが、両者を併用してもよいことは勿論である。
さらに、本発明におけるアンモニア分解剤の有効成分であるバナジウム酸化物又はマンガン酸化物については、極端に分解性能を低減せしめない限り各種金属酸化物とも併用することができ、その酸化物としては、ＣｕＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4、ＦｅＯ、ＳｎＯ2、ＣｅＯあるいはＡｇＯが例示できる。
なお、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物と、前記した他の金属酸化物とを併用する場合には、バナジウム化合物又はマンガン化合物と、他の金属酸化合物とを共沈させ、その後焼結して酸化物としたものでもよい。
【００１４】
本発明において浄化対象とする排ガスについては、アンモニアを含有するガスであれば、特に制限されることはなく各種の排ガスに適用可能であり、それには、屎尿あるいは生活排水からのストリッピング排ガス、不飽和ニトリル製造の際のアンモニアオキシオデーション反応における廃水からのストリッピング排ガス、半導体製造工程等において使用後排出された有害アンモニアガス、又は製鉄所においてコークス製造時に発生する有害アンモニアガス含有排ガス等が例示できる。
その浄化対象とする排ガス中のアンモニア濃度は１００，０００ｐｐｍ以下がよく、好ましくは５，０００ｐｐｍ以下がよい。
【００１５】
そして  その分解時の反応温度についても特に制限されることはなく各種温度が採用できるが、本発明の浄化方法の特色が低温でアンモニアを分解できることにあるから、２０〜１００℃がよく、好ましくは５０〜８０℃がよい。
さらに、使用する分解反応装置についても特に制限されることなく各種形態の装置が利用可能であり、それには固定床充填方式、ハニカム状フィルター充填方式、あるいは流動床方式等の装置が例示できる。
また、反応時間についても特に制限されることはないが、可能な限り短い方が好ましいので、２４時間以内がよく、好ましくは０．５〜２時間がよい。
【実施例１】
【００１６】
以下に、本発明の実施例１及び２、並びに比較例を示すが、本発明はこれら実施例及び比較例によって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。
その実施例１としては、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物を単独で用いた場合、それらを併用した場合、更にそれらに他の金属酸化物を併用した場合について、アンモニアガスの分解を行い、その分解性能を調査した。
また、比較例としては、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物以外の金属酸化物を用いてアンモニアガスの分解を行い、その分解性能を調査した。
その際のアンモニア分解試験方法は、以下のとおりである。
【００１７】
[試験方法]
バナジウム酸化物、マンガン酸化物又はそれら以外の金属酸化物等のアンモニア分解剤を１０ｇ採取し、容積５，０００ｍＬのテトラバックに入れ封印する。
前記封印後、テトラバックにアンモニアガス（窒素雰囲気、濃度５％）を１Ｌのシリンジで４回採取し、４Ｌを注入する。
前記注入後、テトラバックの温度を６０℃の恒温槽に２４時間保持し、その後取り出し、アンモニアの濃度を検知管で測定する。
【００１８】
その試験に使用したアンモニア分解剤及び試験結果は表１に示すとおりである。
その試験結果によれば、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物をアンモニア分解剤として、単独使用又は併用のいずれの場合においても、極めてアンモニア分解性能に優れていることがわかる。
また、バナジウム酸化物又はマンガン酸化物をそれら以外の金属酸化物と併用した場合にも、それ以外の金属酸化物を単独使用した場合に比し、アンモニア分解性能において優れていることも理解できる。
さらに、これらアンモニア分解が６０℃で行われたことからして、それらアンモニア分解剤が低温においてアンモニア分解性能を発揮するものであることも理解できる。
【００１９】
【表１】
2005334805.tif 000002
【実施例２】
【００２０】
この実施例２においては、前記保持時間を変化させて、５酸化バナジウムによるアンモニアガスの分解率の経時的変化を調査した。
すなわち、５酸化バナジウムを用いて、各種保持時間により、具体的には３０分ずつ保持時間を増加させてアンモニアガスの分解率を測定し、その経時的変化を調査した。
その試験方法は、保持時間の点を除き、実施例１の場合と同様である。
その結果は表２に示すとおりであり、それによれば、５酸化バナジウムを用いた場合には、３０分経過で５０％以上分解し、２時間経過で９９％以上分解しており、極めて短時間の経過でアンモニアガスが分解することがわかる。
【００２１】
【表２】
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