JP2003200050A - アンモニアおよび有機化合物の分解触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、各種排ガス中に含まれるアンモニア
を窒素ガスと水とに酸化分解するとともに有機化合物を
炭酸ガスと水とに酸化分解するためのアンモニアおよび
有機化合物同時酸化分解触媒と、当該触媒を用いた除去
方法に関するものである。 【解決手段】本発明は、Ｔｉを含む酸化物である触媒Ａ
成分と、バナジウム、タングステン及びモリブデンより
なる群から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物であ
る触媒Ｂ成分と、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニ
ウム及びイリジウムよりなる群から選ばれた少なくとも
１種の貴金属又はその化合物である触媒Ｃ成分とを含有
することを特徴とするアンモニアおよび有機化合物同時
酸化分解用触媒である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は各種排ガス中に含まれる
有害なアンモニア（ＮＨ3）を窒素ガス（Ｎ2）と水（Ｈ
2Ｏ）とに酸化分解するとともに有機化合物を炭酸ガス
（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）とに酸化分解するためのアンモ
ニアおよび有機化合物同時酸化分解触媒、またその触媒
を用いたアンモニアおよび有機化合物の分解方法に関す
る。アンモニアおよび有機化合物含有ガスとしては、し
尿・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、農作物くず、下
水処理活性汚泥及び生ゴミ等の有機性廃棄物の処理設備
等から排出されるガスなどがある。

【０００２】

【従来の技術】し尿・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄
物、農作物くず、下水処理活性汚泥及び生ゴミ等の有機
性廃棄物を処理する方法として、メタン発酵処理や炭化
処理等が挙げられる。特に炭化装置はコンパクトであ
り、またコストも安い特徴があり、近年注目されてい
る。炭化処理のプロセスとして一般的にし尿・家畜糞尿
等の有機性廃棄物をある程度まで乾燥させる前処理工
程、その後、炭化するための炭化工程の２工程がある。
しかしこれら２工程ともにし尿・家畜糞尿等の有機性廃
棄物中のアンモニアや有機化合物がガスとして排出され
るという欠点がある。これらの工程から排出されるアン
モニアおよび有機化合物を処理する方法が近年検討され
ている。

【０００３】アンモニアや有機化合物を処理する方法と
して直接燃焼法や触媒酸化法が挙げられる。直接燃焼法
は高温（800℃以上）にする必要があるためにランニン
グコストが高くなる問題がある。さらに有機化合物は無
害化できるがアンモニアを含有しているために高温で直
接燃焼することによって窒素酸化物（NO_X）が発生する
という問題がある。触媒酸化法は高温を必要としないた
めに直接燃焼と比較してランニングコストは低くでき、
また有機化合物を処理できるが、従来の貴金属触媒
（例：Pt/Al2O3）を用いると直接燃焼法同様に窒素酸化
物（NO_X）が発生するという問題がある。この様に有機
性廃棄物を処理する際、特に炭化処理する際に発生する
アンモニアおよび有機化合物を効率よく、窒素酸化物が
多量に発生しない、すなわち窒素と水への選択率の高い
アンモニアおよび有機化合物の分解特性が強く求められ
ている。更にし尿・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、
農作物くず、下水処理活性汚泥及び生ゴミ等の有機性廃
棄物の処理設備等から排出されるガス中にはアンモニア
および有機化合物と共に硫黄酸化物、硫化水素や含イオ
ウ有機化合物、含窒素有機化合物などの悪臭の原因とな
る成分が含まれていることも多く、これらも処理するこ
とが必要となる。従来の触媒（例：Pt/Al2O3）では処理
ガス中に含イオウ有機化合物が含まれると耐久性が著し
く低下する問題もあった。また、処理ガス中にアンモニ
アおよび有機化合物と共に他の含窒素有機化合物が含ま
れるとアンモニア分解活性が低下したりＮＯｘ生成が増
大するなどの問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低温
から高温まで幅広い温度範囲で酸素過剰存在下や他の含
窒素有機化合物の存在下においても高いアンモニアおよ
び有機化合物分解活性を示し、ＮＯｘの生成も極めて低
く、かつ処理ガス中にイオウ化合物が含まれても優れた
耐久性を有するアンモニアおよび有機化合物同時酸化分
解触媒、該アンモニアおよび有機化合物分解触媒を用い
てアンモニアおよび有機化合物と共に硫黄酸化物、硫化
水素、含イオウ有機化合物、含窒素有機化合物から選ば
れる少なくとも１種の化合物を含むガスを同時酸化分解
処理する方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため鋭意検討を加えた結果、Ｔｉを含む酸化物
を選択し、更にそのＴｉを含む酸化物を特定の金属の酸
化物及び貴金属成分と組み合わせることにより目的とす
る高活性高寿命アンモニアおよび有機化合物同時酸化分
解触媒が得られることを見い出した。更に該触媒をアン
モニアおよび有機化合物と硫黄酸化物、硫化水素、含イ
オウ有機化合物、含窒素有機化合物からなる群から選ば
れる少なくとも１種の化合物とを含むガスに適用しても
優れた同時酸化分解処理効果を示すことも見い出し本発
明を完成するに至った。すなわち本発明は、以下の通り
特定されるものである。 （１）Ｔｉを含む酸化物である触媒Ａ成分と、バナジウ
ム、タングステン及びモリブデンよりなる群から選ばれ
た少なくとも１種の金属の酸化物である触媒Ｂ成分と、
白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びイリジウ
ムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属又は
その化合物である触媒Ｃ成分とを含有することを特徴と
するアンモニアおよび有機化合物同時酸化分解用触媒。 （２）触媒Ａ成分としてＴｉ及びＳｉを含有する二元系
複合酸化物；Ｔｉ及びＺｒを含有する二元系複合酸化
物；Ｔｉ、Ｓｉ及びＺｒを含有する三元系複合酸化物の
少なくとも１種の複合酸化物を用いる上記（１）に記載
のアンモニアおよび有機化合物同時酸化分解用触媒。 （３）上記（１）または（２）の触媒を用いるアンモニ
アおよび有機化合物の同時酸化分解方法。 （４）アンモニアおよび有機化合物と硫黄酸化物、硫化
水素、含イオウ有機化合物及び含窒素有機化合物からな
る群から選ばれる少なくとも１種の化合物とを含むガス
において、上記（１）または（２）記載の触媒を用いる
アンモニアおよび有機化合物の同時酸化分解方法。 （５）アンモニアおよび有機化合物含有ガスのガス温度
を２８０℃〜４００℃に制御して触媒層に導入する上記
（３）または（４）に記載のアンモニアおよび有機化合
物の同時酸化分解方法。 （６）アンモニアおよび有機化合物含有ガスがし尿・家
畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、農作物くず及び生ゴ
ミ、下水処理活性汚泥等の有機性廃棄物を炭化処理する
際に発生するガスである上記（３）〜（５）のいずれか
に記載のアンモニアおよび有機化合物の同時酸化分解方
法。以下に更に具体的に本発明を説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において処理の対象となる
有機化合物とは分子中にCとH、またはC,HおよびOを含有
するものであり、例えば、メタン、エタン、プロパ
ン、、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの飽和炭化水
素；エチレン、アセチレン、プロピレン、プロピン、ブ
テン、ブチン、ペンテン、ペンチン、ヘキセン、ヘキシ
ンなどの不飽和炭化水素；シクロヘキサン、シクロヘキ
セン、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘプタ
ン、シクロヘプテンなどの脂環式炭化水素；メタノー
ル、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアル
コール類；ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロ
ピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒ
ドなどのアルデヒド類；アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルプロピルケトン、アセトフェノン、メチルイ
ソブチルケトンなどのケトン類；メチルエーテル、エチ
ルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、メチ
ルエチルエーテル、ビニルエーテル、ジオキサンなどの
エーテル類；ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢
酸ブチル、酢酸ビニルなどのエステル類；ベンゼン、エ
チルベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、フェノ
ール、クメンなどの芳香属化合物；ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、吉草酸、酒石酸、フタル酸、マレイン
酸、安息香酸などの有機酸などを挙げることが出来る。
上記化合物の中でも特にアルデヒド類、有機酸、ベンゼ
ン、トルエンおよびキシレン等の分解に好適に用いられ
る。

【０００７】本発明のアンモニアおよび有機化合物分解
触媒を構成する成分のうち、第一の特徴は触媒成分Ａと
して特定の金属、即ち少なくともＴｉを含む酸化物を用
いるところにある。Ｔｉを含む酸化物としてはアンター
ゼ型チタン、ルチル型チタン、Ｔｉと他の金属を含む複
合酸化物等があげられるが、より好ましくはＴｉと他の
金属を含む複合酸化物であり、例えばＴｉ及びＳｉから
なる二元系複合酸化物、Ｔｉ及びＺｒからなる二元系複
合酸化物及びＴｉ、ＳｉとＺｒとからなる三元系複合酸
化物等が推奨される。

【０００８】一般にチタンおよびケイ素からなる二元系
複合酸化物、例えば、田部浩三（触媒，第１７巻，Ｎｏ
３，７２頁，１９７５年）によっても周知のように、固
体酸として知られ、構成するおのおの単独の酸化物には
みられない顕著な酸性を示し、また高表面積を有するも
のである。すなわち、上記のＴｉＯ2−ＳｉＯ2（チタン
とケイ素の複合酸化物、以下、各複合酸化物の表示法と
して、酸化物と酸化物の間に「−」を用いて示すことも
ある。）は酸化チタンおよび酸化ケイ素を単に混合した
ものではなく、チタンおよびケイ素がいわゆる二元系酸
化物を形成することにより、その特異的な物性を発現す
るものと認められるものである。またチタン、ケイ素お
よびジルコニウムからなる三元系複合酸化物もＴｉＯ2
−ＳｉＯ2と同様な性質を有する複合酸化物である。さ
らに、上記の複合酸化物はＸ線回折による分析の結果、
非晶質若しくはほぼ非晶質に近い微細な構造を有してい
ることが判った。

【０００９】本発明においてかかる金属の複合酸化物が
優れた効果をもたらす理由については明確ではないが、
かかる金属の複合酸化物を構成する酸化物単独では認め
られない複合酸化物の特性すなわちアンモニア吸着性
能、高表面積、高細孔容積、耐イオウ化合物性などに帰
因すると考えられる。つまり、本発明において用いられ
る複合酸化物はガス中に共存するイオウ酸化物などの影
響も受けにくくアンモニア吸着性能に優れることや、高
表面積かつ高細孔容積を有し、触媒の活性成分の高分散
化が可能であることから少量の活性成分で幅広い温度範
囲で高活性を示し、シンタリングなどによる熱劣化もな
く長寿命の触媒が得られるものと推測される。 以上の
点について、一般的に使用される酸化物、例えばアルミ
ナ等と、本発明に係る複合酸化物とを比べると、さらに
明確に効果が判る。例えば、本発明に係る複合酸化物に
代えアルミナを用いた場合、有機化合物は効率良く分解
されるがアンモニアの（水と窒素ガスへの分解）活性が
低くなり、また処理するガス中にイオウ化合物が存在す
ると、アルミナは硫酸塩化し、アンモニアおよび有機化
合物の分解活性の低下、触媒強度の低下を生じるもので
ある。

【００１０】シリカを用いる場合は、有機化合物の分解
活性は効率良く分解されるがアンモニアの分解活性が低
く、高温下において、特に水分を含むガスを処理すると
シンタリングを生じ表面積の大幅な低下が生じるため、
さらにアンモニアおよび有機化合物の分解活性が低くな
るものである。

【００１１】ゼオライトを使用すると耐熱性に劣り、高
温条件下では結晶構造が変化し表面積の大幅な低下を生
じるともに、アンモニアおよび有機化合物分解活性も著
しく低下する。以上のような欠点は本発明に係る複合酸
化物には少なくアンモニアおよび有機化合物分解触媒と
しては有効なものとなる。

【００１２】本発明に係るＴｉを含む酸化物である触媒
Ａ成分と触媒Ｂ成分とを組み合わせた場合では、アンモ
ニアの分解によるＮＯｘの生成はほとんどなく、また処
理ガス中にＮＯｘが含まれていてもアンモニアによる脱
硝反応により出口ガスにはＮＯｘはほとんど存在しない
ものである。しかし、有機化合物は低温では処理でき
ず、また当該処理ガス中にＮＯｘが存在しない場合、特
に低温でのアンモニア分解活性が低くなるものである。
また、触媒Ａ及びＣ成分を組み合わせる場合は、アンモ
ニアおよび有機化合物分解活性の点では優れるが、ＮＯ
ｘの発生が高くなり好ましくない。

【００１３】一方、触媒Ａ、Ｂ及びＣ成分を組み合わせ
ることにより、触媒Ａ成分のアンモニア吸着能にも優れ
る点に加え、さらに触媒Ｂ及びＣ成分の働きを有効に発
揮することができ、アンモニアおよび有機化合物分解活
性及びＮＯｘの発生も低減できるという相乗効果を得る
ことができるものである。

【００１４】このような理由から、本発明において使用
される触媒Ａ成分の物性及び組成は本発明のアンモニア
および有機化合物分解触媒の特性に大きな影響を与え
る。例えばそのＢＥＴ表面積は、低すぎるとアンモニア
および有機化合物分解活性が低く耐久性も低下するため
３０ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、４０ｍ2／ｇ以
上であることがより好ましい。表面積の上限は特に限定
されないが、本発明における金属の複合酸化物は一般に
１０００ｍ2／ｇ以下の表面積を有し、さらに好ましく
は、４０〜３００ｍ2／ｇである。４０ｍ2／ｇ未満であ
る場合は、アンモニアおよび有機化合物分解活性が低く
なり、１０００ｍ2／ｇを超える場合は、初期活性は高
いが触媒性能についての経時変化が大きくなることもあ
るので長期間の使用には好ましくないことも生じる。

【００１５】本発明に係る二成分系の複合酸化物、Ｔｉ
Ｏ2−ＳｉＯ2又はＴｉＯ2−ＺｒＯ2の二元系複合酸化物
であり、これらのうち表面積の大きさ、アンモニアおよ
び有機化合物の分解し易さ等を考慮すると好ましくは、
ＴｉＯ2−ＳｉＯ2の複合酸化物である。

【００１６】またＴｉＯ2−ＳｉＯ2又はＴｉＯ2−Ｚｒ
Ｏ2の二元系複合酸化物である場合の各成分の組成比
は、酸化物に換算（酸化チタンはＴｉＯ2、酸化ケイ素
はＳｉＯ2、酸化ジルコニウムはＺｒＯ2）で、二成分の
合計モル量を１００モル％とした場合、ＴｉＯ2−Ｓｉ
Ｏ2の二元系複合酸化物であるときは、ＴｉＯ2が４０〜
９５モル％、好ましくは６０〜９５モル％である。４０
モル％未満である場合および９５モル％を超える場合
は、アンモニアおよび有機化合物の分解性が低くなるか
らである。

【００１７】ＴｉＯ2−ＺｒＯ2の二元系複合酸化物であ
るとき、ＴｉＯ2が４５〜９８モル％、好ましくは、６
５〜９５モル％である。４５モル％未満である場合は、
表面積が低くなるためアンモニアおよび有機化合物の分
解活性も低くなるからであり、９８モル％を超える場合
は、アンモニアおよび有機化合物分解活性が低くなるか
らである。

【００１８】また触媒Ａ成分が三元系の複合酸化物であ
る場合の組成比は酸化物に換算（酸化チタンはＴｉＯ
2、酸化ケイ素はＳｉＯ2、酸化ジルコニウムはＺｒＯ
2）の合計を１００モル％とした場合、ＴｉＯ2が４０〜
９５モル％、より好ましくは６０〜９５モル％の範囲内
にあることが好ましい。ＴｉＯ2がその範囲を超える場
合は複合酸化物としての特徴が十分発揮されず、またそ
の範囲未満である場合は、触媒活性が低下する。

【００１９】ＳｉＯ2が１〜６０モル％、好ましくは、
５〜４０モル％、１モル％未満である場合は、表面積が
低くなりアンモニアおよび有機化合物分解活性も低くな
るからであり、６０モル％を超える場合は、アンモニア
および有機化合物分解活性が低くなるからである。

【００２０】ＺｒＯ2が１〜５５モル％、好ましくは、
５〜４０モル％、１モル％未満である場合は、三元系の
複合酸化物としての上記特性が十分発揮されず、５５モ
ル％を超える場合は、表面積が低くアンモニアおよび有
機化合物分解活性も低くなるものである。

【００２１】なお、本発明においては、使用条件によっ
ては、上記の二元系複合酸化物と三元系複合酸化物とを
併用することもできる。

【００２２】かかる金属の複合酸化物の調整方法は、例
えばＴｉ及びＳｉからなる二元系複合酸化物について説
明すれば、チタン源としては、塩化チタン、硫酸チタン
等の無機チタン化合物、テトライソプロビルチタネート
等の有機チタン化合物などから適宜選択使用することが
できる。また、ケイ素源としては、コロイド状シリカ、
水ガラス、微粒子ケイ酸、四塩化ケイ素等の無機ケイ素
化合物、テトラエチルシリケート等の有機物ケイ素化合
物等から適宜選択使用することができる。これらの原料
のなかには、微量の不純物、混入物等を含有することが
あるが、ある程度の量であれば、目的とするチタン−ケ
イ素の複合酸化物の物性には、大きく影響を及ぼすもの
ではないので、問題なく使用することができる。上記チ
タンーケイ素の複合酸化物の好ましい調製方法として
は、以下に示す手順により達成できる。 （１）四塩化チタンをシリカゾルと混合し、アンモニア
を添加して沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を洗浄、乾
燥し、次いで、３００〜６５０℃で焼成し、目的の複合
物を得ることができる。 （２）四塩化チタンにケイ酸ナトリウム水溶液を添加
し、反応し沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を洗浄、乾
燥し、次いで、３００〜６５０℃で焼成し、目的の複合
物を得ることができる。 （３）四塩化チタンの水−アルコール溶液に、エチルシ
リケート（（Ｃ3Ｈ6Ｏ）4Ｓｉ）を添加し、次いで加水
分解することにより沈殿物を生じさせ、得られた沈殿物
を洗浄、乾燥し、次いで、３００〜６５０℃で焼成し、
目的の複合物を得ることができる。 （４）酸化塩化チタン（ＴｉＯＣｌ3）と、エチルシリ
ケートとの水−アルコール溶液に、アンモニアを加わ
え、沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を洗浄、乾燥、次
いで、３００〜６５０℃で焼成し、目的の複合物を得る
ことができる。上記の方法のうち（１）の方法が特に好
ましく、さらに具体的には、チタン源（ＴｉＯ2）およ
びケイ素源（ＳｉＯ2）のモル比が所定量となるように
取り、酸性の水溶液またはゾル状態（１〜１００ｇ／リ
ットル（以下、Ｌで表示する、なお、この量は、チタン
源はＴｉＯ2で、ケイ素源はＳｉＯ2で、換算する）の濃
度の酸性の水溶液またはゾルの状態）で、１０〜１００
℃に保ち、その中に中和剤としてアンモニア水を滴下
し、ｐＨ２〜１０で１０分から３時間保持してチタンお
よびケイ素との共沈物を生成し、この沈殿物をろ過し、
充分洗浄後、８０℃〜１４０℃で１０分間〜３時間乾燥
し、４００〜７００℃で１〜１０時間焼成し、チタン−
ケイ素複合酸化物を得ることができる。またケイ素の代
わりに、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジ
ルコニウム等の無機系ジルコニウム化合物、または蓚酸
ジルコニウムなどの有機系ジルコニウム、または場合に
よってはジルコニアゾルを用いることにより、チタンと
ジルコニアの複合酸化物チタニア−ジルコニア、チタン
−シリカ−ジルコニアの複合酸化物を得ることができ
る。

【００２３】本発明の第二の特徴である触媒Ｂ成分すな
わちバナジウム、タングステン及びモリブデンよりなる
群から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物の添加
は、前記複合酸化物の粉体又はスラリーにかかる金属の
塩類もしくはその溶液を添加混合し必要に応じてニーダ
ーなどで練ってハニカム状などに成型することも可能で
あるし、前記複合酸化物を成型、乾燥、焼成して得られ
る成型体にかかる金属の塩類の溶液を含浸担持させる方
法によって添加することも可能である。かかる金属の塩
類としては、例えばメタバナジン酸アンモン、パラタン
グステン酸アンモニウム、パラモリブデン酸アンモンが
挙げられる。

【００２４】本発明の第三の特徴である触媒Ｃ成分すな
わち白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びイリ
ジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属
又はその化合物は、前記触媒Ａ成分または触媒Ａ成分と
触媒Ｂ成分の混合物の粉体又はスラリーに例えばこれら
貴金属の塩類もしくはその溶液で添加することができ、
また、触媒Ａ成分もしくは触媒Ａ成分と触媒Ｂ成分より
成る成型体にこれら貴金属の塩類の溶液を含浸担持させ
る方法によっても添加することもできる。

【００２５】すなわち本発明によって提供されるアンモ
ニアおよび有機化合物同時酸化分解触媒の成型体は、上
記触媒Ａ成分、触媒Ｂ成分、触媒Ｃ成分又はそれらの塩
類よりなる粉体やスラリーなどから成型して用いてもよ
く、また上記触媒Ａ成分及び触媒Ｂ成分よりなる成型体
に触媒Ｃ成分を担持してもよく、また上記触媒Ａ成分よ
りなる成型体に触媒Ｂ成分及び触媒Ｃ成分を担持して用
いることもできる。また、本発明によって得られる触媒
組成物は、板状、波板状、網状、ハニカム状、円柱状、
円筒状などの形状に成形して用いても良いし、アルミ
ナ、シリカ、シリカアルミナ、コーディライト、チタニ
ア、ステンレス金属などよりなる板状、波板状、網状、
ハニカム状、円柱状、円筒状などの形状の担体に担持し
て使用してもよい。

【００２６】この様にして本発明により得られたアンモ
ニアおよび有機化合物分解用触媒において触媒Ａ成分と
触媒Ｂ成分及び触媒Ｃ成分の組成比は、そのアンモニア
および有機化合物分解特性に大きい影響を与える。触媒
Ａ成分が多すぎると触媒Ｂ成分及び触媒Ｃ成分添加の効
果が十分に得られず少なすぎてもアンモニアおよび有機
化合物分解活性が低下する。触媒Ｂ成分は、少なすぎる
と高温での触媒活性が低くなり、ある程度を越えて大き
くしても触媒活性の大きな向上は認められない。また、
触媒Ｃ成分が少ないとアンモニアおよび有機化合物分解
活性、特に低温でのアンモニアおよび有機化合物分解活
性が低くなり、多すぎると触媒コストが高くなる他にア
ンモニア酸化によるＮＯｘ生成が特に高温において増加
する傾向が見られるようになる。

【００２７】本発明に係る触媒Ｂ成分としては、バナジ
ウム、タングステン及びモリブデンよりなる群から選ば
れた少なくとも１種の金属の酸化物であり、この成分の
うち好ましくは、バナジウムおよびタングステンの少な
くとも一種である。また、触媒Ｂ成分を併用する場合
は、１〜９９モル％、好ましくは２〜９８モル％の比率
で混合することもできる。

【００２８】本発明に係る触媒Ｃ成分としては、白金、
パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びイリジウムより
なる群から選ばれた少なくとも１種の貴金属又はその化
合物であり、この成分のうち好ましくは、アンモニアお
よび有機化合物分解活性が高い白金またはパラジウムの
少なくとも一種である。また、触媒Ｂ成分を併用する場
合は、１〜９９モル％、好ましくは２〜９８モル％の比
率で混合することもできる。

【００２９】以上の触媒Ａ、Ｂ及びＣ成分の比率は、好
ましくは触媒Ａ成分は酸化物の形で７０〜９９重量％、
より好ましくは７５〜９５重量％、触媒Ｂ成分は酸化物
の形で０．５〜３０重量％、より好ましくは１〜２０重
量％、触媒Ｃ成分は金属として０．００１〜５重量％、
より好ましくは０．００５〜２．５重量％の範囲にある
ことが好ましい。

【００３０】触媒Ａ成分が、７０重量％未満である場合
は、アンモニアおよび有機化合物分解活性および耐久性
が低くなり、９９重量％を超える場合も同様にアンモニ
アおよび有機化合物分解活性が低くなるからである。

【００３１】触媒Ｂ成分が、０．５重量％未満である場
合は、高温でのアンモニアおよび有機化合物分解活性が
低くなり、３０重量％を超えて添加しても大きなアンモ
ニアおよび有機化合物分解活性の向上がないからであ
る。

【００３２】触媒Ｃ成分が、０．００１重量％未満であ
る場合は、低温でのアンモニアおよび有機化合物分解活
性が低くなり、５重量％を超える場合は、高温でのＮＯ
ｘ生成が増加するから好ましくはないものである。

【００３３】また得られた触媒の物性は、触媒Ａ成分の
物性において述べたごとく、例えばそのＢＥＴ表面積
は、低すぎるとアンモニアおよび有機化合物分解活性が
低く耐久性も低下するため３０ｍ2／ｇ以上であること
が好ましく、４０ｍ2／ｇ以上であることがより好まし
い。更にその細孔容積は低すぎると触媒活性が低く、ま
た高すぎると一般に調製した触媒の強度が低くなるため
０．２５〜０．９ｃｃ／ｇの範囲にあることが好まし
く、０．３〜０．７ｃｃ／ｇの範囲にあることがより好
ましい。０．２５ｃｃ／ｇ未満である場合は、触媒活性
が低くなり、０．９ｃｃ／ｇを超える場合は、触媒強度
が低下し、触媒の充填などの点に支障が生じるものであ
る。

【００３４】さらに、０．５μｍ以上の細孔径を有する
細孔の容積は、全細孔容積に対して、０．０５〜０．６
の範囲の割合であることが好ましく、さらに好ましくは
０．１〜０．５の範囲である。０．０５未満である場合
は、アンモニアおよび有機化合物の分解活性が低くな
り、０．６を超える場合は、触媒の強度が低下するため
好ましくはない。

【００３５】以下に触媒Ａ成分としてＴｉＯ2−ＳｉＯ2
複合酸化物、触媒Ｂ成分としてバナジウム及びタングス
テン酸化物、触媒Ｃ成分としてパラジウムよりなる本発
明の触媒の調製方法の一例を示す。

【００３６】まず、前述の方法で得られたＴｉＯ2−Ｓ
ｉＯ2複合酸化物粉体にメタバナジン酸アンモン及びパ
ラタングステン酸アンモニウムのモノエタノールアミン
水溶液と成型助剤、例えば澱粉、ポリエチレンオキサイ
ドを加え十分混練りした後ハニカム型に押し出し成型す
る。この時触媒強度を高めるためにガラス繊維やガラス
粉末を加えることも可能である。続いてこの成型体を５
０〜１５０℃で乾燥した後３００〜７００℃で１〜１０
時間焼成処理する。かくして得られたハニカム成型体を
硝酸パラジウムの水溶液に含浸し、５０〜２００℃で乾
燥、焼成して所望の触媒を得る。

【００３７】本発明の触媒が使用されるアンモニアおよ
び有機化合物分解処理の対象となるガスとしては、し尿
・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、農作物くず及び生
ゴミ、下水処理活性汚泥等の有機性廃棄物の処理設備等
から排出されるガスなどがある。これらのガスは、本発
明により得られる触媒の特性、すなわち低温から高温ま
で幅広い温度範囲で高いアンモニアおよび有機化合物分
解活性を示し窒素酸化物の生成も極めて低くかつ処理ガ
ス中にイオウ化合物が含まれても優れた耐久性を有する
特徴を十分に活かせるため特に処理対象ガスとして好ま
しく選ばれる。

【００３８】本発明の触媒をアンモニアおよび有機化合
物と共に硫黄酸化物、硫化水素、含イオウ有機化合物、
含窒素有機化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物
を含むガスに適用すると従来よりも優れた分解処理効果
が得られる。すなわちアンモニアおよび有機化合物と共
に含まれる硫化水素、含イオウ有機化合物、含窒素有機
化合物は本発明の触媒によりアンモニアおよび有機化合
物と共に容易に分解され、触媒の耐久性も高い。この場
合アンモニアおよび有機化合物と共に含まれる成分とし
ては二酸化硫黄のような硫黄酸化物や、硫化水素の他に
含イオウ有機化合物としてはメチルメルカプタン、硫化
メチル、二硫化メチル等があり、含窒素有機化合物とし
てはアミン類例えばトリメチルアミン等があり本発明の
効果が顕著に示されるため特に処理対象ガスとして好ま
しく選ばれる。

【００３９】本発明の触媒が使用されるアンモニアおよ
び有機化合物の濃度については特に制限はないが、高濃
度である場合は空気などで希釈して触媒に通せばよい。
触媒入口の濃度はアンモニアが0.1〜10000ppm（容
量）、好ましくは0.5〜8000ppm（容量）、有機化合物が
0.01〜10000ppmc（容量）、好ましくは0.05〜8000ppmc
（容量）である。有機化合物は1個以上のC（炭素）を分
子内に含むがppmcとはCが複数の場合、有機化合物の濃
度にC数を乗じた数値で示される。また一酸化炭素が含
まれていても処理可能である。これら有害物質の濃度を
そのまま大気中に放出しても許容される程度のものであ
れば特に本発明の方法を適用する必要はないであろう。

【００４０】また、アンモニアおよび有機化合物と共に
含まれる硫化水素または含イオウ有機化合物の濃度は、
０〜５０００ｐｐｍの範囲にあることが好ましい。５０
００ｐｐｍを超える場合は、触媒活性の低下を招くから
である。

【００４１】アンモニアおよび有機化合物と共に含まれ
る窒素有機化合物の濃度は０〜１％の範囲にあることが
好ましく、１％を超える場合は、高すぎるとＮＯｘ生成
が増えるためだからである。ＮＯｘの生成を抑えてアン
モニアおよび有機化合物、さらに含窒素有機化合物の分
解効率を上げるためにはアンモニア濃度よりも低いこと
が好ましい。通常、処理対象ガス中には酸素がアンモニ
アおよび有機化合物、さらに窒素有機化合部に対して過
剰に存在するので特に酸素を加える必要はないが、アン
モニアおよび有機化合物、さらに含窒素有機化合物のモ
ル数に対して極めて低い濃度でしか存在しない場合には
アンモニアおよび有機化合物、さらに含窒素有機化合物
が窒素ガス（N2）、炭酸ガス（CO2）および水（H2O）に
分解される必要量の2倍以上加えると分解効率が改善さ
れるため好ましい。アンモニアおよび有機化合物、さら
に窒素有機化合物のモル数に対して酸素が極めて大過剰
に存在するとＮＯｘ生成量が増えるため酸素濃度は２１
％以下であることが好ましい。

【００４２】処理対象ガスの本発明の触媒に対する空間
速度は、１００〜１０００００ｈｒ ^-1、好ましくは５０
０〜５００００ｈｒ^-1の範囲にあるのがよい。１００ｈ
ｒ^-1未満である場合は、処理装置が大きく成りすぎ非効
率的だからであり、１０００００ｈｒ^-1を超える場合
は、高すぎると分解効率が低下するためだからである。

【００４３】また、本発明の触媒を用いて、難分解性の
有機化合物を充分分解できない場合は、必要に応じて本
発明の触媒の後段に通常の貴金属酸化触媒を設置するこ
とも可能である。難分解性の有機化合物としてはメタ
ン、エタン、プロパン等の飽和炭化水素が挙げられる。
通常の貴金属酸化触媒としては汎用的に用いられている
貴金属触媒でよい。例えば下記Ａ成分およびＢ成分を含
有する触媒が挙げられる。Ａ成分：アルミニウム、チタ
ニウム、シリコン、セリウムおよび鉄から選ばれる少な
くとも1種の金属の酸化物、Ｂ成分：白金、パラジウ
ム、イリジウム、ロジウムおよびルテニウムから選ばれ
る少なくとも1種の金属または酸化物である。

【００４４】このように本発明の触媒の後段に貴金属触
媒を設置する理由はまず本発明の触媒で難分解性の有機
化合物以外を酸化分解し、またアンモニアを窒素と水に
分解した後に貴金属触媒へ通すことにより、難分解性の
有機化合物を分解するとともに、窒素酸化物の生成を抑
制できるからである。逆に貴金属触媒を前段に、本発明
の触媒を後段に設置すると貴金属触媒によりアンモニア
が酸化され、窒素酸化物が多量に発生するために好まし
くない。また、貴金属酸化触媒の入口温度が充分でない
場合は本発明の触媒と貴金属酸化触媒の間で350℃以上
まで昇温し、貴金属酸化触媒に通すことも可能である。

【００４５】以下に実施例及び比較例を用いて本発明を
更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限
定されるものではない。

【００４６】

【実施例】（実施例１）Ｔｉ及びＳｉからなる二元系複
合酸化物を以下に述べる方法で調製した。１０重量％ア
ンモニア水７００リットルにスノーテックス−２０（日
産化学製シリカゾル、約２０重量％−ＳｉＯ2含有）３
５.５Ｋｇを加え撹拌混合した後、硫酸チタニルの硫酸
水溶液（ＴｉＯ2として２５ｇ／リットル、硫酸濃度０.
５５ｋｇ／リットル）３００リットルを撹拌しながら徐
々に滴下した。得られたゲルを３時間放置後、濾過水洗
し、続いて１５０℃で１０時間乾燥した。次いで５００
℃で６時間焼成した。得られた粉体の組成はＴｉ：Ｓｉ
＝４：１（モル比）でＢＥＴ表面積は２１０ｍ2／ｇで
あった。こうして得られた粉体のＸ線回折チャートはＴ
ｉＯ2やＳｉＯ2の明らかな固有ピークは認められずブロ
ードな回折ピークによって非晶質な微細構造を有するＴ
ｉ及びＳｉよりなる複合酸化物であることが確認され
た。こうして得られたＴｉ及びＳｉよりなる複合酸化物
粉体２０Ｋｇにメタバナジン酸アンモニウム０.５６Ｋ
ｇ及びパラタングステン酸アンモニウム１.７９Ｋｇを
含む１０％モノエタノールアミン水溶液１２Ｋｇを加え
更に成形助剤として澱粉を加えて混合しニーダーで混練
りした後、押し出し成型機で外形８０ｍｍ角、目開き2.
8ｍｍ、肉厚0.5ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に成
形した。次いで８０℃で乾燥後４５０℃で５時間空気雰
囲気下で焼成した。得られたハニカム成形体の組成は、
Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物：Ｖ2Ｏ5：ＷＯ3＝９１：２：７
（重量比）であった。この成形体を硝酸パラジウム水溶
液（18ｇ−Ｐd／リットル）に1分間含浸しその後１５０
℃で３時間乾燥し続いて空気雰囲気下４５０℃で３時間
焼成した。こうして得られた触媒のＢＥＴ表面積は１３
０ｍ2／ｇであり、細孔容積は０.４５ｃｃ／ｇであっ
た。また、そのうち０．５μｍ以上の細孔径を有する細
孔の容積は、０．１１ｃｃ／ｇ（全細孔容積に対し０．
２４の割合）であった。触媒の組成は、Ｔｉ−Ｓｉ複合
酸化物：Ｖ2Ｏ5：ＷＯ3：Ｐd＝９０.８：２．０：７．
０：０.4（重量比）であった。この触媒を用いて以下に
示す反応条件にてアンモニアおよび有機化合物分解反応
を実施した。

【００４７】試験対象ガス：アンモニア：4000ppm、ア
セトアルデヒド：10ppm、酪酸：2ppm、H2S：10ppm、H2
O：10％、O2：10％、N2：balance 反応条件 ：触媒層入口温度：350℃、空間速
度：4000hr^-1 その結果、触媒出口でアンモニア:1ppm以下、NO_X：12pp
m、アセトアルデヒド：0.1ppm以下、H2S：0.02ppm以下
、酪酸：0.01ppm以下となった。 （実施例２）実施例１においてシリカゾルを使用しなか
った以外は実施例１と同様の操作を行ない、ＴｉＯ２の
粉体を得た。得られた粉体のＢＥＴ表面積は７５ｍ２／
ｇであった。こうして得られた粉体とメタバナジン酸ア
ンモニウム、パラタングステン酸アンモニウムをＴｉＯ
２：Ｖ２Ｏ５：ＷＯ３＝９１：２：７となるようにスラ
リーを調製し、セル数210セル/inch²からなるコージェ
ライト担体1リットルあたり100g担持した。この担持し
た触媒にさらに触媒１リットルあたりPd 3g担持してな
る触媒を調製した。この触媒を用いて試験対象ガスは実
施例1と同じ条件で、反応条件は触媒層入口温度350℃、
空間速度5000hr^-1にてアンモニアおよび有機化合物分解
反応を実施した。その結果、触媒出口でアンモニア:5pp
m、NO_X：80ppm、アセトアルデヒド：0.1ppm以下、H2S：
0.02ppm以下 、酪酸：0.01ppm以下となった。 （比較例１）セル数210セル/inch²からなるコージェラ
イト担体にγ-アルミナを触媒1リットルあたり100g、Pt
2g担持してなる酸化触媒を準備した。この触媒を用い
て試験対象ガスは実施例1と同じ条件で、反応条件は触
媒層入口温度300℃、空間速度20000hr^-1にてアンモニア
および有機化合物分解反応を実施した。その結果、触媒
出口でアンモニア:1ppm以下、NO_X：2000ppm、アセトア
ルデヒド：0.1ppm以下、H2S：0.02ppm以下 、酪酸：0.0
1ppm以下となった。

【００４８】

【発明の効果】本発明の触媒を用いることにより高いア
ンモニアおよび有機化合物分解活性を示し、しかも窒素
と水への高い選択率で、ＮＯｘの生成も極めて低く、ア
ンモニアおよび有機化合物を含むガスの処理が可能とな
る。しかも本発明のアンモニアおよび有機化合物分解触
媒を用いてアンモニアおよび有機化合物と共に硫化水
素、含イオウ有機化合物、含窒素有機化合物から選ばれ
る少なくとも１種の化合物を含むガスを分解処理すると
アンモニアおよび有機化合物ばかりかそれら共存化合物
も同時に高効率で分解処理することが可能である。本発
明によりし尿・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、農作
物くず、下水処理活性汚泥及び生ゴミ等の有機性廃棄物
を処理設備等から排出されるガス等の高効率分解処理が
達成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D048 AA08 AA17 AA19 AB01 AB03 AB05 BA06X BA07X BA23X BA26Y BA27X BA30Y BA31X BA32Y BA33Y BA41X BA42X BB02 BC01 CC38 DA03 DA06 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BB04A BB04B BB06A BB06B BC50A BC50B BC51A BC54A BC54B BC59A BC60A BC60B BC70A BC71A BC72A BC72B BC74A BC75A BD05A BD05B CA04 CA07 CA10 CA11 DA06 EA02Y EA19 FA01 FA02 FB14 FB67

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｔｉを含む酸化物である触媒Ａ成分と、バ
   ナジウム、タングステン及びモリブデンよりなる群から
   選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物である触媒Ｂ成
   分と、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム及びイ
   リジウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の貴金
   属又はその化合物である触媒Ｃ成分とを含有することを
   特徴とするアンモニアおよび有機化合物同時酸化分解用
   触媒。
2. 【請求項２】触媒Ａ成分としてＴｉ及びＳｉを含有する
   二元系複合酸化物；Ｔｉ及びＺｒを含有する二元系複合
   酸化物；Ｔｉ、Ｓｉ及びＺｒを含有する三元系複合酸化
   物の少なくとも１種の複合酸化物を用いる請求項１に記
   載のアンモニアおよび有機化合物同時酸化分解用触媒。
3. 【請求項３】請求項１または２の触媒を用いるアンモニ
   アおよび有機化合物の同時酸化分解方法。
4. 【請求項４】アンモニアおよび有機化合物と硫黄酸化
   物、硫化水素、含イオウ有機化合物及び含窒素有機化合
   物からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物とを
   含むガスにおいて、請求項１または２記載の触媒を用い
   るアンモニアおよび有機化合物の同時酸化分解方法。
5. 【請求項５】アンモニアおよび有機化合物含有ガスのガ
   ス温度を２８０℃〜４００℃に制御して触媒層に導入す
   る請求項３または４に記載のアンモニアおよび有機化合
   物の同時酸化分解方法。
6. 【請求項６】アンモニアおよび有機化合物含有ガスがし
   尿・家畜糞尿、活性汚泥、食品廃棄物、農作物くず及び
   生ゴミ、下水処理活性汚泥等の有機性廃棄物を炭化処理
   する際に発生するガスである請求項３〜５のいずれかに
   記載のアンモニアおよび有機化合物の同時酸化分解方
   法。