活性炭素繊維によるSO_xおよびNO_xの酸化的捕捉

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044161
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
• 研究分担者: GULLON I.M. ケンタッキー大学, 化学工学科, 助手 ; ANDREWS R. ケンタッキー大学, 化学工学科, 助手 ; GRULKE E. ケンタッキー大学, 化学工学科, 教授 ; DAVIS B. ケンタッキー大学, 応用エネルギー研究センター, 教授 ; DERBYSHIRE F ケンタッキー大学, 応用エネルギー研究センター, 教授 ; 坂西 欣也 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (60183365) ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
• キーワード: 二酸化硫黄 / 一酸化窒素 / 活性炭素繊維 / 硫酸 / 脱硫 / 脱硝 / 賦活 / 表面構造

研究概要

ポリアクリニトリル系活性炭素繊維より活性の高いピッチ系活性炭素繊維について下記の試験をおこない、SO_2をH_2SO_4として連続的に回収した。本研究ではPitch-ACFの熱処理による脱硫活性について処理温度と定常脱硫率の関係を調べ、さらに接触時間の変化、水蒸気分圧の影響について検討すると共に、NO共存の脱硫能に対する影響を検討した。また、熱処理によるACF表面の変化について調べた。その結果、Pitch-ACFを1100℃で熱処理した時、最高活性を示し、接触時間(W/F)=1.0×10-3g・min・ml^<-1>条件下で、1000ppmのSO_2の完全除去が達成された。また、水蒸気分圧が10vol%の場合は、定常脱硫率100%であったが、7.5,5volへ減少した。SO_2濃度500ppmで500ppmのNOが共存すると、脱硫活性は、85%まで低下したが、水蒸気分圧を上げることにより、再び完全捕捉できた。
適度な表面積(800m2/g)を持つ活性炭素繊維上でNO(380ppm)をNO_2に触媒酸化し、その酸化物ばかりでなく未反応のNOも硝酸やその塩として室温で捕捉し、排煙ガス中のNOの酸化的除去を研究した。適度な表面積を持つ熱処理されたピッチ系活性炭素繊維は、濃度380ppmのNOを反応温度25℃、接触時間(W/F)=1.0×10-2g・min・ml^<-1>の条件下、湿度100%で24%、湿度80%で62%のNO転化率を示し、除去率が飛躍的に向上し、市販活性炭素繊維の湿度による強い活性阻害は850℃での熱処理によって減少した。低能動NO(10ppm)は乾燥下で24%、湿度100%の加湿下で5%の転化率を示した。その他表面積の異なるピッチ系及びポリアクリロニトリル系活性炭素繊維の触媒活性も乾燥下及び加湿下で調べ、湿度80%以上ではいずれの繊維についても顕著な活性低下を認めた。

研究成果

• [文献書誌] I.Mochida,S.Kawano,M.Hironaka,S.Yatsunami,Y.Korai,Y.Matsumura,M.Yoshikawa: "Reduction of NO at very low concentrationin-air with NH_3 at room temperature over a series of calcined pitch basedactive carbon fibers" Chem.Lett.,. 95・5. 385-386 (1995)
• [文献書誌] I.Mochida,S.Kawano,M.Hironaka,S.Yatsunami,Y.Korai,Y.Matsumura,M.Yoshikawa: "Reduction of NO at very low concentrationin in air with NH_3 at room temperature over calcined active carbon fibers" Energy & Fuels. 9・4. 659-664 (1995)
• [文献書誌] I.Mochida,S.Yatsunami,Y.Kawabuchi,Y.Nakayama: "Influence of heat-treatment on the selective adsorption of CO_2 in a model natural gas over molecular sieve carbons" Carbon. 33・11. 1611-1619 (1995)
• [文献書誌] K.Sakanishi,H.Obata,I.Mochida,T.Sakaki: "Removal and recovery of quinoline bases from methlnaphtalene oil in a semicontinuous supercritical CO_2 separation appara tus with a fixed bed of supprted aluminul sulfate" I & EC Research. 34・11. 4118-4121 (1995)
• [文献書誌] I.Mochida,Y.Kawabuchi,M.Hironaka,S.Kawano,Y.Matsumura,M.Yoshikawa,A.Yasutake: "Catalytic condunsation of isoquinolie into pitch in higher yield in the presence of nitro solvents" Sckiyu Gakkai. 39・2. 151-157 (1996)
• [文献書誌] Y.Kawabuchi,M.Kishino,S.Kawano,D.Duayne Whitechurst,I.Mochida: "Carbon deposition form Benzene and Cyclohezane onto Active Carbon Fiber to Control its Pore Size" Lagmuir. 12・17. 4281-4285 (1996)