(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタニア粉末と無機結合剤とを主成分とする杯土を所定形状に押出成形し焼成してなるチタニア触媒担体の製造方法において、上記杯土として、強酸性のチタニア粉末と無機結合剤との混合物に、有機結合剤，可塑剤，潤滑剤及び水を加えると共に、これにアルカリ性中和剤を添加して中性化したものを用い、この杯土を、ＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して押出成形することを特徴とするチタニア触媒担体の製造方法。
【請求項２】
チタニア粉末と無機結合剤とを主成分とする杯土を所定形状に押出成形し焼成してなるチタニア触媒担体の製造方法において、上記杯土として、強酸性のチタニア粉末と無機結合剤との混合物１００重量部に対し、有機結合剤３〜１５重量部、可塑剤１〜１０重量部、潤滑剤０．１〜５重量部、及び水３０〜５０重量部を加えると共に、さらにこれにアルカリ性中和剤を１〜１０重量部添加して中性化したものを用い、この杯土を、ＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して押出成形することを特徴とするチタニア触媒担体の製造方法。
【請求項３】
上記アルカリ性中和剤が、アンモニア溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチタニア触媒担体の製造方法。
【請求項４】
上記強酸性のチタニア粉末と無機結合剤との混合比が、チタニア粉末７０〜９５重量部、無機結合剤５〜３０重量部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチタニア触媒担体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物水熱処理システムの湿式触媒酸化塔等に適用されるチタニア触媒担体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、係る従来の有機性廃棄物水熱処理システムを示したものであり、廃液タンク１内に溜められた有害な有機性廃液や下水汚泥等の廃液を水熱塔２で水熱反応処理し、酸化塔３で酸化処理することで無害な水とガスとに分解処理するようにしたものである。
【０００３】
図示するように、工場等から出た有機物を含む廃液は、先ず廃液タンク１内に一時的に溜められた後、高圧ポンプ４によって廃液タンク１内から順次抜き出されると同時に高圧に加圧されて予熱器５に送られ、ここで電気ヒーター６によって高温に加熱されながら水熱塔２に送られる。水熱塔２に送られた廃液は亜臨界状態となって含んでいる有機物が溶液中に完全に溶解された状態となって出た後、酸素供給ライン７から送られる酸素（空気）と共に酸化塔３内に送られ、ここでチタニア触媒担体等の酸化触媒８下で溶解した有機物が酸素と反応して水とＣＯ2やＮ2等の無害なガスに分解される。そして、この水とガスの混合物は酸化塔３を出てから冷却器９を通過して冷却された後、圧力調整弁１０及び気液分離器１１を通過して気液分離され、ガスはそのまま大気中に放出され、水は処理液タンク１２内に順次溜められるようになっている。尚、この酸素供給ライン７は、空気ボンベ１３，減圧弁１４，流量調整器１５，逆止弁１６等から構成されており、廃液の流量に応じて最適な量の酸素を廃液中に供給できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような有機性廃棄物水熱処理システムの酸化塔３に用いられる酸化触媒８としては、目詰まりや圧力損失の増大を未然に回避すべく従来の粒状チタニア触媒担体に代えて断面ハニカム状をしたチタニアハニカム触媒担体の適用が検討されている。
【０００５】
しかしながら、このような断面ハニカム状をしたチタニアハニカム触媒担体を安価に製造するに際しては以下に示すような大きな問題点がある。
【０００６】
すなわち、このチタニアハニカム触媒担体を安価に得るには、その主成分であるチタニア粉末（ＴｉＯ2粉末）として硫酸塩を経由して合成される安価なものを用いる必要があるが、このようなチタニア粉末中には不純物として硫酸イオンが約２％程度含まれているため、粉末自体の酸性度が極めて高くなっている（ｐＨ＝約１．５）。そのため、このチタニア粉末を他の結合剤や潤滑剤，水等と混ぜ合わせた粘土状の杯土を押出成型機で押出し成形する際にその押出成型機の各部品、特にこの杯土と直接、接するスクリューやシリンダ，金型等が腐食（酸化）してその機能に著しい悪影響を及ぼす結果となる。
【０００７】
一方、これらの問題を解決するために押出成型機の部品自体をＳＵＳ等の耐食性の材料で形成することも考えられるが、そうすると成型機自体の費用が大幅に増加してしまい、かかる触媒を安価に得るといった目的が達成できなくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、安価に得ることができ、かつ押出成形時に押出成型機の各部品の腐食を確実に回避することができる新規なチタニア触媒担体の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、チタニア粉末と無機結合剤とを主成分とする杯土を所定形状に押出成形し焼成してなるチタニア触媒担体の製造方法において、上記杯土として、強酸性のチタニア粉末と無機結合剤との混合物に、有機結合剤，可塑剤，潤滑剤及び水を加えると共に、これにアルカリ性中和剤を添加して中性化したものを用い、この杯土を、ＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して押出成形するようにしたチタニア触媒担体の製造方法である。
【００１０】
これによって、安価であるが強酸性のチタニア粉末を用いた杯土であってもこれが中和されてその酸性度が確実に下がるため、これを押出成形するための押出機の部品の腐食を未然に回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るチタニア触媒担体の製造方法で得られるチタニア触媒担体２０の一形態を示したものである。
【００１３】
図示するように、このチタニア触媒担体２０は、円筒状をした担体本体２１にその両端面を貫通するように断面矩形状あるいは六角形状の流通路２２が複数形成された断面ハニカム形状に形成されており、その表面にＲｕ等の触媒を担持して酸化触媒８として例えば前述した酸化塔３内に上下多段に多数収容されるようになっている。
【００１４】
このチタニア触媒担体２０は、チタニア粉末と無機結合剤とを主成分とする杯土を所定形状に押出成形し焼成してなるものであり、より具体的には、強酸性のチタニア粉末と無機結合剤との混合物に、有機結合剤，可塑剤，潤滑剤及び水を加えると共に、これにアルカリ性中和剤を添加して中性化した杯土を所定形状に押出成形し焼成してなるものである。
【００１５】
ここで、強酸性のチタニア粉末（ＴｉＯ2粉末）とは、すなわち前述したように硫酸塩を経由して合成される安価なチタニア粉末であり、不純物として硫酸イオンが約２％程度含まれてその酸性度はｐＨ＝約１．５前後と高いものが用いられる。
【００１６】
無機結合剤は、焼成後にチタニア粉末同士を強固に結合させる機能を有するものであり、ＳｉＯ2等を主成分とするものであれば特に限定されるものではないが、従来からチタニア粉末と共に使用されている酸性白土（モンモリロン石＋コロイドケイ酸）を用いることが望ましい。また、このチタニア粉末と無機結合剤との配合比は、チタニア粉末７０重量部〜９５重量部、無機結合剤５重量部〜３０重量部の範囲が望ましい。すなわち、これらの配合比がこの範囲を外れると焼成後の結合力が不足して脆くなったり、チタニアの成分が不足して触媒の担持機能が著しく低下するおそれがあるからである。
【００１７】
有機結合剤は、チタニア粉末と無機結合剤との混合物を粘土状にするために必要不可欠なものであり、例えば、従来から使用されているメチルセルロースが最適である。また、この有機結合剤の配合量は、上記チタニア粉末と無機結合剤の混合物１００重量部に対して、３重量部〜１５重量部の範囲が望ましい。すなわち、３重量部未満では杯土の主成分となるチタニア粉末と無機結合剤との粉末同士の結合力が不足して粘土状に混練することが困難となり、反対に１５重量部を超えると、それ以上の効果が得られない上に粘性が高くなって加工性が悪化するからである。
【００１８】
可塑剤は、チタニア粉末と無機結合剤を主成分とする杯土を押出成形する際に重要となる可塑性を付与させるために必要不可欠であり、例えば、従来から使用されているグリセリンが最適である。また、この可塑剤の配合量は、上記チタニア粉末と無機結合剤の混合物１００重量部に対して１重量部〜１０重量部の範囲が望ましく、１重量部未満では可塑性が不足して良好な押出成形が達成できず、反対に１０重量部を超えると杯土が軟らかくなり過ぎて同じく良好な押出成形が行えなくなってしまうからである。
【００１９】
潤滑剤は、混練時の粉末同士の摩擦を低減して均一成分の杯土を容易に得るために必要不可欠なものであり、例えば、従来から使用されているエステル系潤滑剤が最適である。また、この潤滑剤の配合量は、上記チタニア粉末と無機結合剤の混合物１００重量部に対して０．１重量部〜５重量部の範囲が望ましく、０．５重量部未満では潤滑性が不足して良好な押出成形ができず、反対に５重量部を超えると杯土が軟らかくなり過ぎて同じく良好な押出成形が行えなくなってしまうからである。
【００２０】
水は、粘土状の杯土を得るために必要不可欠なものであり、その配合量は上記チタニア粉末と無機結合剤の混合物１００重量部に対し３０重量部〜５０重量部の範囲が最適である。すなわち、３０重量部未満では杯土の粘性が高くなって混練や押出成形が困難となり、反対に５０重量部を超えると杯土が緩くなり過ぎて同じく押出成形が困難となるからである。
【００２１】
アルカリ性中和剤は、チタニア粉末中に混入した硫酸イオンと反応して中和し、杯土全体の酸性度を下げるために必要不可欠なものであり、例えば安価で容易に入手可能な市販のアンモニア水（２８％）を用いることが望ましい。また、その配合量は、杯土全体のｐＨが約７．０前後の中性になる量であれば、特に限定するものではないが、ｐＨ約１．５前後の強酸性のチタニア粉末を用いた場合には、市販のアンモニア水（２８％）を、チタニア粉末と無機結合剤の混合物１００重量部に対して１重量部〜１０重量部の範囲で配合すれば杯土全体を容易に中和することが可能となる。
【００２２】
そして、このような材料を用いてチタニア触媒担体３１を製造する本発明の方法は、図２に示すように、先ず、硫酸イオンを数％含む強酸性のチタニア粉末３２と、無機結合剤である酸性白土３３との混合粉末中に有機結合剤であるメチルセルロース３４を３重量部〜１５重量部の範囲で配合し、混練機等を用いて数十分程度均一に混練して混合物３５を形成する。一方、これと同時に３０重量部〜５０重量部の水３６中に、可塑剤であるグリセリン３７を１重量部〜１０重量部と、エステル系潤滑剤３８を０．１重量部〜５重量部と、市販のアンモニア水（２８％）３９を１重量部〜１０重量部添加し、攪拌機等を用いて均一に攪拌して混合溶液４０を形成する。次に、このようにして得られた混合物３５中に対して混合溶液４０を加え、混練機等を用いて数十分〜数時間程度混練（ステップＡ）して粘土状の杯土４１を形成する。その後、この杯土４１を押出成型機内に投入して図１に示すように断面ハニカム形状に押出し成形（ステップＢ）してから、その成形体を酸素雰囲気中で低温で数時間焼成（ステップＣ）する。この焼成によって、水分や有機結合剤、潤滑剤，可塑剤，アンモニア水が揮発し、チタニア粉末３２と酸性白土３３を主成分とする微細な多孔質体である本発明のチタニア触媒担体３１が得られることになる。
【００２３】
そして、本発明においてはこのチタニア粉末３２と酸性白土３３を主成分とする杯土４１中にアンモニア水３９等のアルカリ性中和剤を加えてその酸性度を予め下げるようにしたことから、安価であるが強酸性のチタニア粉末３２を用いた杯土４１であっても、これを押出成形するための押出機の部品表面が腐食されることがなくなる。この結果、ＳＵＳの耐食性材料から成る高価な押出成型機を用いることなく、ＣｒＭｏ母材にクロムメッキを施したり、窒化鋼を窒化処理したような比較的安価な部品から成る押出成型機をそのまま使用することが可能となり、材料を含む担体全体の製造コストを安価に抑えることが可能となる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例及び比較例を説明する。
【００２５】
（実施例１）
硫酸塩を経て得られたＴｉＯ2粉末９２重量部と、酸性白土８重量部との混合物１００重量部に対してメチルセルロース８重量部を混合機を用いて３０分程度良く混練して混練物を形成した。一方、上記混合物１００重量部に対して４２重量部の水の中にグリセリン５重量部、エステル系潤滑剤０．５重量部、さらにアンモニア水（２８％）５重量部入れて攪拌機で均一になるまで良く混練して混合し溶液を形成した。その後、上記ＴｉＯ2粉末，酸性白土，メチルセルロースの混練物に、上記グリセリン，エステル系潤滑剤，アンモニア水の混合水溶液を加え、混練機を用いて４時間混練して粘土状の杯土を作製した。
【００２６】
そして、この杯土をＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して丸棒の押出成形を行ったところ、その押出成形体の表面にはＣｒＭｏ系材料の付着がなく、また、その押出成形装置を分解して部品の状態を観察した結果、腐食が全くみられなかった。
【００２７】
（実施例２）
硫酸塩を経て得られたＴｉＯ2粉末８５重量部と、酸性白土１５重量部との混合物１００重量部に対してメチルセルロース１０重量部を混合機を用いて３０分程度良く混練して混練物を形成した。一方、上記混合物１００重量部に対して４０重量部の水の中にグリセリン５重量部、エステル系潤滑剤０．５重量部、さらにアンモニア水（２８％）４重量部入れて攪拌機で均一になるまで良く混練して混合水溶液を形成した。その後、上記ＴｉＯ2粉末，酸性白土，メチルセルロースの混練物に、グリセリン，エステル系潤滑剤，アンモニア水の混合水溶液を加え、混練機を用いて４時間混練して粘土状の杯土を作製した。
【００２８】
そして、この杯土をＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して丸棒の押出成形を行ったところ、実施例１と同様に成形体表面にはＣｒＭｏ系材料の付着が無く、また、その押出成形装置を分解して部品の状態を観察した結果、腐食が全くみられなかった。
【００２９】
（比較例）
硫酸塩を経て得られたＴｉＯ2粉末９２重量部と、酸性白土８重量部との混合物１００重量部に対して、メチルセルロース８重量部を混合機を用いて３０分程度良く混練して混練物を形成した。一方、上記混合物１００重量部に対して４７重量部の水の中にグリセリン５重量部、エステル系潤滑剤０．５重量部入れて攪拌機で均一になるまで良く混練して混合水溶液を形成した。その後、上記ＴｉＯ2粉末，酸性白土，メチルセルロースの混練物に、グリセリン，エステル系潤滑剤の混合水溶液を加え、混練機を用いて４時間混練して粘土状の杯土を作製した。
【００３０】
そして、この杯土をＣｒＭｏ系材料にクロムメッキした部品を有する押出成型機の中に投入して丸棒の押出成形を行ったところ、その成形体表面には、腐食した青黒いクロムが付着しており、また、その押出成形装置を分解して部品の状態を観察した結果、腐食が起こり、部品表面の光沢が無くなっていた。
【００３１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、杯土を中和してその酸性度を下げるようにしたことから、押出成形時の押出機部品の腐食を未然に防止することができる。この結果、強酸性ではあるが安価なチタニア粉末を用いることができると共に、耐食性が付与された高価な押出成型機を用いる必要がなくなるため、材料を含む担体全体の製造コストを安価に抑えることが可能となる、等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチタニア触媒担体の実施の一形態を示す部分破断斜視図である。
【図２】本発明に係るチタニア触媒担体の製造方法の一例を示す説明図である。
【図３】従来の有機性廃棄物水熱処理システムの一例を示す全体図である。
【符号の説明】
２０  チタニア（ハニカム）触媒担体
２１  担体本体
２２  流通孔
【図１】
0004061954.tif 000002
【図２】
0004061954.tif 000003
【図３】
0004061954.tif 000004