(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダストを含む排ガスを処理する排ガス処理触媒であって、バナジウム、モリブデン、チタンの中から少なくとも１種の元素を含む酸化物（以下、「活性酸化物」と称する）であってかつ当該酸化物の平均粒子径が０．０５〜５μｍである粉体と、当該酸化物の平均粒子径が５〜１００μｍである粉体と、平均直径が０．１〜５０μｍかつ平均長さが２〜１０００μｍである無機質繊維とを、当該粉体と当該無機質繊維との重量比が１：０．０１〜１：０．２の範囲で混合して水性スラリーとし、耐火性三次元構造体に担持されてなり、当該耐火性三次元構造体がウォールフロータイプのセラミックフィルタであることを特徴とする排ガス処理触媒。
【請求項２】
請求項１記載の触媒に排ガスを通過させることを特徴とする排ガス浄化方法。
【請求項３】
請求項１記載の触媒に排ガスを通過させた後、０．１〜１気圧（１０１３２５Ｐａ）の圧力で当該触媒の排ガス排出側からガスを流通されることを特徴とする排ガス処理触媒の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス処理触媒に関するものであり、詳しくは、排ガス中に含まれるダイオキシン類や窒素酸化物などの有害物質を効率よく除去でき、更に排ガス中にダストが多く含まれる排ガスに適した触媒であって、触媒が高強度で担持またはコートされた構造体およびこの触媒を用いた排ガス処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物や都市廃棄物を処理する焼却施設から発生する排ガス中にはダイオキシン類、ＰＣＢ、クロロフェノールなどの極微量の毒性有機ハロゲン化合物や窒素酸化物、一酸化炭素が含まれており、特にダイオキシン類は微量であってもきわめて有毒であり、人体に重大な影響を及ぼすため、その除去技術が早急に求められている。また、石炭や重油を燃料とするボイラーから発生する排ガス中にも窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれ、大気汚染の原因となっている。触媒分解法による有害物質の除去は最も有効な技術のひとつであり、粉末状の触媒そのものを成形したり、種々の構造体に触媒を担持またはコートすることによって様々な形状の触媒が製造される。しかし、種々の構造体に触媒を担持またはコートする場合、触媒組成によっては剥がれ落ちやすいなど接着強度において課題が残されている。特にセラミックフィルタに触媒を担持して排ガス処理に用いる場合、フィルタに堆積した煤塵を払い落とすために一定の時間間隔で排ガス流れと逆方向にエアパルスが吹き込まれるために、触媒層により高い接着強度が求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、各種の構造体に排ガス処理触媒を担持またはコートする際、触媒層の接着強度を著しく高める方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題に対し、本発明は以下のように第一から第三の発明により特定される。
（１）ダストを含む排ガスを処理する排ガス処理触媒であって、バナジウム、モリブデン、チタンの中から少なくとも１種の元素を含む酸化物（以下、「活性酸化物」と称する）であってかつ当該酸化物の平均粒子径が０．０５〜５μｍである粉体と、当該酸化物の平均粒子径が５〜１００μｍである粉体と、平均直径が０．１〜５０μｍかつ平均長さが２〜１０００μｍである無機質繊維とを、当該粉体と当該無機質繊維との重量比が１：０．０１〜１：０．２の範囲で混合して水性スラリーとし、耐火性三次元構造体に担持されてなり、当該耐火性三次元構造体がウォールフロータイプのセラミックフィルタであることを特徴とする排ガス処理触媒。
（２）第二の発明は、上記１記載の触媒に排ガスを通過させることを特徴とする排ガス浄化方法である。
（３）第三の発明は、請求項１記載の触媒に排ガスを通過させた後、０．１〜１気圧（１０１３２５Ｐａ）の圧力で当該触媒の排ガス排出側からガスを流通されることを特徴とする排ガス処理触媒の再生方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のうち第一の発明は、ダストを含む排ガスを処理する排ガス処理触媒であって、バナジウム、モリブデン、チタンの中から少なくとも１種の元素を含む酸化物（以下、「活性酸化物」と称する）であってかつ当該酸化物の平均粒子径が０．０５〜５μｍである粉体と、当該酸化物の平均粒子径が５〜１００μｍである粉体と、平均直径が０．１〜５０μｍかつ平均長さが２〜１０００μｍである無機質繊維とを、当該粉体と当該無機質繊維との重量比が１：０．０１〜１：０．２の範囲で混合して水性スラリーとし、耐火性三次元構造体に担持されてなり、当該耐火性三次元構造体がウォールフロータイプのセラミックフィルタであることを特徴とする排ガス処理触媒である。
【０００６】
本発明に係るバナジウム、タングステン、モリブデン、チタン、ケイ素の中から少なくとも１種の元素を含む酸化物（以下、「活性酸化物」と称する）は、個々の元素の単独酸化物の他、個々の元素同士を組み合わせた複合酸化物であり、好ましくは、バナジウム−チタン、バナジウム−モリブデン−チタン、バナジウム−モリブデン−チタン−ケイ素、バナジウム−タングステン−チタン、バナジウム−タングステン−チタン−ケイ素の各複合酸化物である。
【０００７】
当該酸化物は０．０５〜５μｍの平均粒子径をもつものと５〜１００μｍの平均粒子径をもつものとが混合され、好ましくは、０．５〜５μｍの平均粒子径をもつものと５〜２０μｍの平均粒子径をもつものとが混合されているのがよい。０．０５〜５μｍの平均粒子径をもつものだけであると、触媒層が緻密になり、圧力損失が大きくなるため好ましくない。５〜１００μｍの平均粒子径をもつものだけであると触媒層の接着強度が低下するので好ましくない。平均粒子径の測定方法としては、通常の手段例えば、粒度計による測定、電子顕微鏡による測定などの方法を用いることができる。
【０００８】
本発明に係る無機質繊維は、平均直径が０．１〜５０μｍかつ平均長さが２〜１０００μｍであり、好ましくは、平均直径が０．５〜２０であり、平均長さが１０〜１００である。平均直径が０．１μｍ未満である場合には、無機質繊維が折れやすく、従って触媒層の接着強度が低い為好ましくは無く、５０μｍをこえる場合には、無機質繊維の体積が大きく触媒の重量比が相対的に小さくなる為好ましくはないからである。
【０００９】
無機質繊維の平均長さが２μｍ未満である場合には、ひとつの無機繊維に接触する触媒粒子が少なく触媒層の接着強度が弱い為好ましくは無く、１０００μｍをこえる場合には、無機質繊維が折れやすく、従って触媒層の接着強度が低い為好ましくは無いからである。
【００１０】
粉体と無機質繊維との重量比は１：０．０１〜１：０．２、好ましくは１：０．０２〜１：０．０８である。無機質繊維が少ないと触媒層の接着強度が低くなり、無機質繊維が多いと相対的に触媒量が少なくなり触媒性能の低下につながる。
【００１１】
耐火性三次元構造体は、セラミックフォーム、セラミックハニカム、ウォールフロータイプのハニカムモノリス（セラミックフィルタ）、メタルハニカム、ワイヤーメッシュ、金属発泡体である。
【００１２】
本発明に係る触媒を調製する方法としては、粗粉砕した活性酸化物の粉体と、粗粉砕した無機質繊維と、活性酸化物の粉体を水分とともにアトライタで湿式粉砕したものを、混合して水性スラリーとし、耐火性三次元構造体に担持する方法である。さらに、触媒層の接着強度を増すために、活性酸化物の粉体の水性スラリーに、チタニアゾル、シリカゾル、アルミナゾルジルコニアゾル、可溶性ベーマイト、可溶性有機高分子化合物、硫酸の中から少なくとも１種を添加したものを耐火性三次元構造体に担持またはコートすることもできる。
【００１３】
本発明のうち第ニの発明は、上記の触媒に排ガスを通過させてなる排ガス浄化方法である。排ガスは、当該触媒に対して空間速度で、５００〜１００００ｈ-1が好ましい。特に排ガスは、ダイオキシン類や窒素酸化物など微量の有害物質を含有する排ガスの処理に好適に用いられる。
【００１４】
本発明のうち第三の発明は、触媒の再生方法である。とりわけ、焼却炉から排出されるこれらの微量有害物質およびダストを含む排ガスの処理においては、触媒を再生し使用することができる。再生方法としては、耐火性三次元構造体に蓄積されたダストを払い落とすために定期的にガス流れの逆方向からエアパルスを吹き込む為、この衝撃に耐え得る触媒層の接着強度が要求される。当該排ガス処理触媒はこのような排ガス条件において好適に用いられる。本発明に係る触媒であれば十分な強度を有するので再生処理に耐えることができる。再生方法は０．１〜１（１０１３２５Ｐａ）の圧力で、触媒の排ガス出口側からガス（通常は空気）のパルスを送ることで再生するものである。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
日本ガイシ製のセラミックフィルタ（材質：コージェライト、平均細孔径：１５μｍ、リブ厚：０．９ｍｍ、目開き：５．０ｍｍ、長さ：５００ｍｍ）に触媒成分とガラス繊維を担持したサンプルを以下のように調製した。酸化チタン粉末とガラス繊維にバナジウム、モリブデンの水溶液を加え、ニーダーを用いて混練し、ペレット状に成形した。これを乾燥、焼成して排ガス処理触媒を得た。得られた触媒１ｋｇをハンマーミルで粉砕し粉体（Ａ）を得た。粉体（Ａ）の平均粒子径は１４μｍであった。またガラス繊維の平均直径は３μｍ、平均長さは３０μｍであった。粉体（Ａ）０．３３ｋｇに水２リットルを添加してアトライタで平均粒子径が１．５μｍになるまで粉砕した。このようにして得られたスラリーに粉体（Ａ）０．３３ｇを加えた。このスラリーをセラミックフィルタに浸漬し、余剰のスラリーを除去した後、乾燥、４５０℃で焼成を行った。得られた触媒担持セラミックフィルタ（Ｂ）の担持された触媒量は８５ｇ／Ｌであった。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同様に、粉体（Ａ）０．５ｋｇに水１．５リットルを添加してアトライタで平均粒子径が１．５μｍになるまで粉砕し、得られたスラリーをセラミックフィルタに浸漬し、余剰のスラリーを除去した後、乾燥、４５０℃で焼成を行った。得られた触媒担持セラミックフィルタ（Ｄ）の担持された触媒量は８１ｇ／Ｌであった。走査型電子顕微鏡によりガラス繊維の状態を測定したが検出てせきなかったので、ほぼ５ｎｍ以下の長さであると考えられる。
これらのサンプル（Ｂ）,（Ｄ）について、触媒層表面の電子顕微鏡写真を図に示した。また、それぞれのサンプルに圧力２ｋｇ重／ｃｍ２のエアパルスを１分間隔で１秒間吹き込み、３００時間後の触媒層の剥離量を測定した。
【００１８】
触媒担持セラミックフィルタ（Ｂ）    剥離量は担持成分重量の１％以下
触媒担持セラミックフィルタ（Ｃ）    剥離量は担持成分重量の５％
触媒担持セラミックフィルタ（Ｄ）    剥離量は担持成分重量の７４％
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る触媒は、触媒表面に特定の大きさを有する無機質繊維を有することで、触媒の剥離強度は向上し、特に同じ無機質繊維を触媒表面に被覆したものに比べ強度の向上が見られる。本発明係る触媒は、ダイオキシン類や窒素酸化物など微量の有害物質を含有する排ガスの処理に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、実施例１における（Ｂ）に係る触媒表面の走査型電子顕微鏡写真である。触媒表面にはガラス繊維が存在することが判る。
【図２】  図２は、比較例１における（Ｄ）に係る触媒表面の走査型電子顕微鏡写真である。触媒表面にはガラス繊維が見られないことが判る。
【図１】
0004246412.tif 000002
【図２】
0004246412.tif 000003