次世代アンモニア脱硝触媒の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10558093
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 笹岡 英司 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (50033246)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野島 繁 三菱重工業株式会, 社技術本部・広島研究所, 主任
• Keywords: アンモニア脱硝 / 低温脱硝 / NO_x・SO_x / TiO_2 / ZrO_2 / Al_2O_3 / 細孔系分布 / TPD

Research Abstract

平成10年度の研究実績に基づいて研究を進めた。すなわち、昨年度、チタニア、ジルコニア、アルミナが90℃という低温で脱硝触媒として活性を示すことを世界に先駆けて見出した。そこで、本年度は、主に定速昇温反応法を用いて、反応経路について検討した。さらに、90℃という低温では、触媒上に硫安・硝安が堆積し、細孔を閉塞して活性の低下をもたらすため、細孔閉塞の発生しにくいマクロポーラスな酸化物の調製も試みた。
まず、細孔構造に関しては、金属アルコキシドを酢酸中に入れ、酢酸塩の結晶を成長させる方法により、マクロ孔の発達した多孔質固体の調製に成功した。特に、チタニアに関しては繊維状酸化チタンからなる多孔質固体の調製に成功したが、嵩高いため単位容積当たりの比表面積を十分にできないことが判明し、触媒としてはさらに検討が必要な段階にある。
反応経路に関する検討により、低温脱硝反応は従来のアンモニア脱硝(表面NH4_+とNO、O_2の反応)の場合とは異なり、触媒上で亜硝酸アンモニウムを経由して反応が進行している可能性が高いこと。亜硝酸イオンの生成に必要なNOの酸化にはSO_2の共存が不可欠であり、SO_2は共存NOによって硫酸に変換されること等を明らかにした。なお、反応経路に関する研究成果は、石炭科学会議で発表した。
本研究で見出した3種の触媒の活性を向上させるためには、亜硝酸アンモニウムの生成を促進する助触媒の開発・添加が必要であり、助触媒としてはアンモニウムイオンの生成に有利な固体酸点を含みかつNOの酸化を促進させる作用が必要であることを明らかにすることができた。そこで、最終年度はこの助触媒の開発に重点をおいて実用触媒の開発を達成したい。具体的には、客種金属酸化物、金属塩等の添加により、上記、3種の金属酸化物の表面特性を改善し、高活性化を図る予定である。

Research Products

• [Publications] 能登谷扶由、笹岡英司 他: "次世代アンモニア脱硝触媒の開発"第36回石炭科学会議発表論文集. 287-290 (1999)
• [Publications] E. Sasaoka, et al.: "Catalytic Activity of Lime for N_2O Decomposition under Coal Combustion Conditions"Ind. Eng. Chem. Res.. 38,4. 1335-1340 (1999)
• [Publications] E. Sasaoka et al: "Modification of ZnO-TiO_2 High-Temperature Desulfurization Sorbent by ZrO_2 Addition"Ind. Eng. Chem. Res.. 38,3. 958-963 (1999)
• [Publications] E. Sasaoka et al.: "Novel preparation method of macroporous metal oxide"J. Materials Science Letter. 18. 551-552 (1999)