JP2023039939A - Hydrocarbon adsorbent, adsorption method of hydrocarbon - Google Patents
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Abstract
【課題】高温高湿雰囲気下への曝露後であっても、高い炭化水素吸着特性を示す炭化水素吸着剤を提供する。【解決手段】骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔を含む構造を有し、なおかつ、銀を含有するゼオライトを含むことを特徴とする炭化水素吸着剤。【選択図】なしThe present invention provides a hydrocarbon adsorbent that exhibits high hydrocarbon adsorption properties even after exposure to a high-temperature, high-humidity atmosphere. The hydrocarbon adsorbent is characterized by having a structure that includes 8-membered oxygen ring pores with a major axis of less than 4.8 Å as framework pores, and also by containing silver-containing zeolite. [Selected Figures] None
Description
本開示は、炭化水素吸着剤及び炭化水素の吸着方法に関する。 The present disclosure relates to hydrocarbon adsorbents and methods of adsorbing hydrocarbons.
自動車や船舶などの移動体に使用されている内燃機関から排出される排ガスは炭化水素を多く含む。内燃機関から排出される炭化水素は三元触媒により浄化される。三元触媒が機能するためには200℃以上の温度環境が必要である。そのため、いわゆるコールドスタート時など、三元触媒が機能しない温度域では炭化水素吸着剤に炭化水素を吸着し、三元触媒が機能し始める温度域で吸着剤から炭化水素を放出することで、炭化水素を三元触媒で分解及び浄化している。 Exhaust gases emitted from internal combustion engines used in moving bodies such as automobiles and ships contain a large amount of hydrocarbons. Hydrocarbons emitted from an internal combustion engine are purified by a three-way catalyst. A temperature environment of 200° C. or higher is required for the three-way catalyst to function. Therefore, in the temperature range where the three-way catalyst does not function, such as at the so-called cold start, hydrocarbons are adsorbed on the hydrocarbon adsorbent, and in the temperature range where the three-way catalyst starts to function, hydrocarbons are released from the adsorbent, resulting in carbonization. Hydrogen is decomposed and purified by a three-way catalyst.
炭化水素吸着剤にはゼオライトを含む組成物が一般的に使用されているが、該組成物の化水素の脱離開始温度が高いほど、三元触媒の活性が高い状態で炭化水素を放出することができる。炭化水素の浄化効率が高くなるため、炭化水素の脱離開始温度が高い組成物が求められている。さらには、実用的な炭化水素吸着剤には炭化水素の吸着量が多く、高い浄化率を示す組成物が求められる。その上、自動車排ガスはエンジンの運転状況により、排ガス温度は900℃以上にも達するため、炭化水素吸着剤には高い耐熱性も求められる。 A composition containing zeolite is generally used as a hydrocarbon adsorbent, and the higher the hydrocarbon desorption starting temperature of the composition, the higher the activity of the three-way catalyst, and the more hydrocarbons are released. be able to. Since the purification efficiency of hydrocarbons is increased, a composition having a high desorption start temperature of hydrocarbons is desired. Furthermore, a practical hydrocarbon adsorbent is required to have a composition that adsorbs a large amount of hydrocarbons and exhibits a high purification rate. In addition, the exhaust gas temperature of automobile exhaust gas reaches 900° C. or higher depending on the operating conditions of the engine, so the hydrocarbon adsorbent is required to have high heat resistance.
特許文献1では、銀を担持した分子篩を使用して調製された排ガス中の炭化水素類浄化用吸着材が提案されている。特許文献2ではアルカリ金属を含有するゼオライトからなる炭化水素吸着剤が提案されている。 Patent Document 1 proposes an adsorbent for purifying hydrocarbons in exhaust gas prepared using a silver-supported molecular sieve. Patent Document 2 proposes a hydrocarbon adsorbent made of zeolite containing an alkali metal.
これらの炭化水素吸着剤を用いた炭化水素の吸着除去方法は、いずれも、排ガス中に含まれる炭化水素をエンジン始動時の低温域で炭化水素吸着剤に一旦吸着させて、且つ排ガス浄化触媒が作動する温度以上で炭化水素吸着剤から脱離した炭化水素を触媒浄化するものである。しかしながら、従来の炭化水素吸着剤では、何れも高温高湿雰囲気での耐久性が不十分であった。 In any of these methods of adsorbing and removing hydrocarbons using a hydrocarbon adsorbent, the hydrocarbons contained in the exhaust gas are once adsorbed by the hydrocarbon adsorbent in a low temperature range when the engine is started, and the exhaust gas purifying catalyst is It catalytically purifies hydrocarbons desorbed from the hydrocarbon adsorbent above its operating temperature. However, all of the conventional hydrocarbon adsorbents have insufficient durability in a high-temperature, high-humidity atmosphere.
本開示は、高温高湿雰囲気下への曝露後であっても、高い炭化水素吸着特性、特に低級炭化水素に対する高い吸着特性、を示す炭化水素吸着剤を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a hydrocarbon adsorbent that exhibits high hydrocarbon adsorption properties, particularly for lower hydrocarbons, even after exposure to high temperature and high humidity atmospheres.
本発明者らは、ゼオライトを含む組成物の炭化水素吸着特性について検討した。その結果、いわゆる小細孔ゼオライトの中でも特定の構造を有するゼオライトに銀を含有させることで、炭化水素、特に低級炭化水素の吸着に優れることを見出した。 The present inventors investigated the hydrocarbon adsorption properties of compositions containing zeolites. As a result, the present inventors have found that zeolite having a specific structure among so-called small pore zeolites is excellent in adsorbing hydrocarbons, especially lower hydrocarbons, by containing silver.
すなわち、本発明は特許請求の範囲の記載のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
[1] 骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔を含む構造を有し、なおかつ、銀を含有するゼオライトを含むことを特徴とする炭化水素吸着剤。
[2] 前記構造に含まれる骨格細孔が前記酸素8員環細孔、及び、前記8員環細孔より小さい骨格細孔である、上記[1]に記載の炭化水素吸着剤。
[3] 前記構造が、ABW、AEI、AFT、AFV、AFX、ANA、ATN、AWW、BIK、CAS、CDO、CHA、DDR、EEI、ESV、IFY、IHW、KFI、LTA、MRT、MTF、MWF、PAU、PHI、PWN、RHO、RTE、SAS、SFW及びUFIの群から選ばれるいずれかの構造である、上記[1]又は[2]に記載の炭化水素吸着剤。
[4] 前記構造がAEI、AFX、CHA及びDDRの群から選ばれるいずれかの構造である、上記[1]乃至[3]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[5] 前記ゼオライトに対する銀の質量割合が1.0質量%以上、10.0質量%以下である上記[1]乃至[4]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[6] 前記ゼオライトのH2-TPR測定におけるピークトップ温度が404℃以上である、上記[1]乃至[5]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[7] 前記ゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比が5以上75以下である、上記[1]乃至[6]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[8] 前記銀が、少なくとも銀イオンの状態を含む、上記[1]乃至[7]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[9] 前記銀に占める銀イオンの割合が、75%以上である、上記[1]乃至[8]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤。
[10] 前記[1]乃至[9]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤を備える炭化水素の吸着システム。
[11] 前記[1]乃至[9]のいずれかひとつに記載の炭化水素吸着剤を使用する炭化水素の吸着方法。
That is, the present invention is as described in the claims, and the gist of the present disclosure is as follows.
[1] A hydrocarbon adsorbent characterized by having a structure containing 8-membered oxygen ring pores with a long axis of less than 4.8 Å as skeleton pores and containing silver-containing zeolite.
[2] The hydrocarbon adsorbent according to [1] above, wherein the skeleton pores included in the structure are the oxygen eight-membered ring pores and skeleton pores smaller than the eight-membered ring pores.
[3] The structure is ABW, AEI, AFT, AFV, AFX, ANA, ATN, AWW, BIK, CAS, CDO, CHA, DDR, EEI, ESV, IFY, IHW, KFI, LTA, MRT, MTF, MWF , PAU, PHI, PWN, RHO, RTE, SAS, SFW and UFI, the hydrocarbon adsorbent according to the above [1] or [2].
[4] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [3] above, wherein the structure is one selected from the group consisting of AEI, AFX, CHA and DDR.
[5] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [4] above, wherein the mass ratio of silver to the zeolite is 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less.
[6] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [5] above, wherein the zeolite has a peak top temperature of 404° C. or higher in H 2 -TPR measurement.
[7] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [6] above, wherein the zeolite has a silica to alumina molar ratio of 5 or more and 75 or less.
[8] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [7] above, wherein the silver includes at least a silver ion state.
[9] The hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [8] above, wherein the proportion of silver ions in the silver is 75% or more.
[10] A hydrocarbon adsorption system comprising the hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [9].
[11] A method for adsorbing hydrocarbons using the hydrocarbon adsorbent according to any one of [1] to [9].
本開示により、高温高湿雰囲気下への曝露後であっても、高い炭化水素吸着特性、特に低級炭化水素に対する高い吸着特性、を示す炭化水素吸着剤、を提供することができる。 The present disclosure can provide hydrocarbon adsorbents that exhibit high hydrocarbon adsorption properties, particularly for lower hydrocarbons, even after exposure to high temperature and high humidity atmospheres.
以下、本開示の炭化水素吸着剤について、実施形態の一例を示して説明する。本実施形態のおける用語は以下の通りである。 Hereinafter, the hydrocarbon adsorbent of the present disclosure will be described by showing an example of an embodiment. The terms used in this embodiment are as follows.
「ゼオライト」は、骨格原子(以下、「T原子」ともいう。)が酸素(O)を介した規則的構造を有する化合物であり、T原子が金属原子、半金属原子及びそれ以外の原子の少なくともいずれかからなる化合物である。金属原子として、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)及びチタン(Ti)の群から選ばれる1以上やその他遷移金属元素が挙げられ、半金属原子として、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)及びテルル(Te)の群から選ばれる1以上が例示でき、それ以外の原子としてリン(P)が例示できる。具体的なゼオライトとして、アルミノシリケート、フェロシリケート及びガロシリケートの群から選ばれる1以上など、T原子が金属原子とケイ素からなるメタロシリケートや、アルミノフォスフェート(AlPO)及びシリコアルミノフォスフェート(SAPO)の少なくともいずれかなどの金属リン酸塩、が例示できる。本実施形態の炭化水素吸着剤に含まれるゼオライトはT原子としてリンを含まないゼオライトであることが好ましい。 "Zeolite" is a compound having a regular structure in which skeleton atoms (hereinafter also referred to as "T atoms") are interposed with oxygen (O), and T atoms are metal atoms, metalloid atoms and other atoms. It is a compound consisting of at least one. Examples of metal atoms include one or more selected from the group consisting of iron (Fe), aluminum (Al), gallium (Ga), tin (Sn) and titanium (Ti), and other transition metal elements. (B), one or more selected from the group of silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb) and tellurium (Te) can be exemplified, and phosphorus (P) is exemplified as other atoms can. Specific zeolites include metallosilicates in which the T atom is composed of a metal atom and silicon, such as one or more selected from the group of aluminosilicates, ferrosilicates and gallosilicates, aluminophosphates (AlPO) and silicoaluminophosphates (SAPO) can be exemplified by metal phosphates such as at least one of The zeolite contained in the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is preferably zeolite containing no phosphorus as a T atom.
本実施形態の炭化水素吸着剤に含まれるゼオライトは、好ましくはメタロシリケートであり、より好ましくは結晶性アルミノシリケートである。結晶性アルミノシリケートは、アルミニウム(Al)とケイ素(Si)とが酸素(O)を介したネットワークの繰り返しからなる結晶構造を有する化合物である。結晶性アルミノシリケートは、T原子のアルミニウム及びケイ素の少なくともいずれかの一部が、アルミニウム及びケイ素の金属原子及び半金属原子の少なくともいずれかで置換された構造を有していてもよい。 The zeolite contained in the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is preferably metallosilicate, more preferably crystalline aluminosilicate. A crystalline aluminosilicate is a compound having a crystal structure consisting of a repeating network of aluminum (Al) and silicon (Si) via oxygen (O). The crystalline aluminosilicate may have a structure in which at least a portion of at least one of aluminum and silicon in T atoms is replaced with at least one of metal atoms and metalloid atoms of aluminum and silicon.
ゼオライトの骨格構造(結晶構造又は結晶相と互換的に使用され、以下、「ゼオライト構造」ともいう。)は、国際ゼオライト学会(International ZeoliteAssociation;以下、「IZA」ともいう。)のStructure Commissionが定めている構造コード(以下、単に「構造コード」ともいう。)で特定される骨格構造であり、Collection of simulated XRD powder patterns for zeolites,Fifth revised edition(2007)に記載された各ゼオライト構造のXRDパターン(以下、「参照パターン」ともいう。)と、対象とするゼオライトのXRDパターンとの対比によって、同定できる。 The framework structure of zeolite (used interchangeably with crystal structure or crystal phase, hereinafter also referred to as "zeolite structure") is defined by the Structure Commission of the International Zeolite Association (hereinafter also referred to as "IZA"). The XRD pattern of each zeolite structure described in Collection of simulated XRD powder patterns for zeolites, Fifth revised edition (2007) (hereinafter also referred to as "reference pattern") and the XRD pattern of the target zeolite for identification.
本実施形態において、XRDパターンは以下の条件のXRD測定より得られるものが挙げられる。 In this embodiment, XRD patterns include those obtained from XRD measurements under the following conditions.
加速電流・電圧 : 40mA・40kV
線源 : CuKα線(λ=1.5405Å)
測定モード : ステップスキャン
スキャン条件 : 40°/分
計測時間 : 3秒
測定範囲 : 2θ=3°から43°
発散縦制限スリット: 10mm
発散/入射スリット: 1°
受光スリット : open
受光ソーラースリット : 5°
検出器 : 半導体検出器(D/teX Ultra)
フィルター : Niフィルター
本実施形態において、特定の構造コードで示されるゼオライト構造を有するゼオライトを「~型ゼオライト」とも表記する。例えば、「CHA構造」又は「CHA型」は構造コード「CHA」として特定されるゼオライト構造を意味し、CHA型ゼオライトはCHA構造を有するゼオライト、特にCHA構造からなるゼオライト、を意味する。
Accelerating current/voltage: 40mA/40kV
Radiation source: CuKα ray (λ = 1.5405 Å)
Measurement mode: step scan
Scan condition: 40°/min
Measurement time: 3 seconds
Measurement range: 2θ = 3° to 43°
Divergence longitudinal limiting slit: 10mm
Divergence/Entrance Slit: 1°
Light receiving slit: open
Receiving solar slit: 5°
Detector: Semiconductor detector (D/teX Ultra)
Filter: Ni filter In the present embodiment, a zeolite having a zeolite structure indicated by a specific structure code is also referred to as "-type zeolite". For example, "CHA structure" or "CHA type" means a zeolite structure specified by the structure code "CHA", and CHA type zeolite means zeolite having a CHA structure, particularly zeolite consisting of a CHA structure.
「骨格細孔」(Channel)は、T原子及びこれと結合した酸素原子(以下、「骨格酸素」ともいう。)からなる環状構造により形成される細孔である。骨格細孔の細孔径は、細孔を形成するT原子と骨格酸素の数に基づいて細孔径の大きさが決まる。「酸素n員環細孔」は、骨格細孔であって、T原子及びn個の骨格酸素からなる環状構造により形成される細孔であり(但し、nは0を除く正の整数)、例えば、「酸素8員環細孔」は、骨格細孔であって、T原子及び8個の骨格酸素からなる環状構造により形成される細孔である。また、骨格細孔における「長軸」とは、該骨格細孔の最大長さである。 A “skeletal pore” (channel) is a pore formed by a ring structure composed of a T atom and an oxygen atom bonded thereto (hereinafter also referred to as “skeletal oxygen”). The pore size of the framework pores is determined based on the number of T atoms and framework oxygen forming the pores. "Oxygen n-membered ring pore" is a skeletal pore formed by a ring structure consisting of a T atom and n skeletal oxygens (where n is a positive integer other than 0), For example, an "oxygen 8-membered ring pore" is a skeletal pore formed by a ring structure consisting of a T atom and 8 skeletal oxygens. Also, the "long axis" of a skeletal pore is the maximum length of the skeletal pore.
各ゼオライト構造に含まれる骨格細孔、及び、その長軸は、IZAのホームページに掲載されている各構造コードのFramework及びReference Materialから確認できる。例えば、AEI構造のFrameworkにおいて、Ring sizeは8、6及び4である。このことから、AEI構造に含まれる骨格細孔は酸素8員環細孔、酸素6員環細孔及び酸素4員環細孔であることが確認できる。また、AEI構造のReference Materialにおいて、Channelsは[100] 8 3.8×3.8<->[110] 8 3.8×3.8<->[001] 8 3.8×3.8である。このことから、AEI構造における酸素8員環細孔は3.8Å×3.8Åからなり、長軸(及び短軸)が3.8Åであることが確認できる。これにより、AEI構造は、長軸径が3.8Åである酸素8員環、以下の骨格細孔を含む構造、を有すること
が確認できる。
Skeletal pores included in each zeolite structure and their long axes can be confirmed from the Framework and Reference Material of each structure code posted on the IZA homepage. For example, the Ring sizes are 8, 6 and 4 in the Framework of AEI structure. From this, it can be confirmed that the skeleton pores included in the AEI structure are oxygen eight-membered ring pores, oxygen six-membered ring pores and oxygen four-membered ring pores. In the Reference Material of the AEI structure, Channels are [100] 8 3.8×3.8<->[110] 8 3.8×3.8<->[001] 8 3.8×3.8 is. From this, it can be confirmed that the oxygen 8-membered ring pore in the AEI structure consists of 3.8 Å×3.8 Å, and the long axis (and short axis) is 3.8 Å. From this, it can be confirmed that the AEI structure has an oxygen 8-membered ring with a major axis diameter of 3.8 Å and a structure containing the following skeletal pores.
「炭化水素浄化率」及び「脱離開始温度」は以下の方法で測定される値である。 "Hydrocarbon purification rate" and "desorption start temperature" are values measured by the following method.
<測定試料>
形状 :凝集径20~30メッシュ、不定形成形体の炭化水素吸着剤
製法 :加圧成形及び粉砕
<前処理>
雰囲気:窒素流通雰囲気
温度 :500℃
時間 :30分間
<炭化水素の吸着及び脱離条件>
測定試料を常圧固定床流通式反応管に充填し、以下の条件で炭化水素含有ガスを流通する。
<Measurement sample>
Shape: Agglomeration diameter 20-30 mesh, amorphous hydrocarbon adsorbent Manufacturing method: Pressure molding and pulverization <Pretreatment>
Atmosphere: Nitrogen atmosphere Temperature: 500°C
Time: 30 minutes <Hydrocarbon adsorption and desorption conditions>
A measurement sample is packed in a normal pressure fixed bed flow type reaction tube, and a hydrocarbon-containing gas is passed under the following conditions.
炭化水素含有ガス :プロピレン 1000体積ppmC(メタン換算濃度)
水 3体積%
窒素 残部
ガス流量 :200mL/分
測定温度 :50~600℃
昇温速度 :10℃/分
<炭化水素浄化率>
常圧固定床流通式反応管の入口側の炭化水素含有ガスの炭化水素濃度(メタン換算濃度;以下、「入口濃度」ともいう。)、及び、常圧固定床流通式反応管の出口側の炭化水素含有ガスの炭化水素濃度(メタン換算濃度;以下、「出口濃度」ともいう。)を、水素イオン化検出器(FID)を使用して測定し、入口濃度の積分値を炭化水素吸着剤へ流通前の被処理ガスの炭化水素含有量(以下、「流通前HC量」ともいう。)[μmolC]とし、出口濃度の積分値を炭化水素吸着剤へ流通後の被処理ガスの炭化水素含有量(以下、「流通後HC量」ともいう。)[μmolC]とする。炭化水素浄化率は、測定温度50℃から200℃の範囲における流通前HC量及び流通後HC量から、下式を用いて算出する。
Hydrocarbon-containing gas: Propylene 1000 volume ppmC (methane equivalent concentration)
Water 3% by volume
Nitrogen balance Gas flow rate: 200 mL/min Measurement temperature: 50 to 600°C
Heating rate: 10°C/min <Hydrocarbon purification rate>
Hydrocarbon concentration of the hydrocarbon-containing gas on the inlet side of the atmospheric pressure fixed bed flow reaction tube (methane conversion concentration; hereinafter also referred to as "inlet concentration"), and the outlet side of the atmospheric pressure fixed bed flow reaction tube The hydrocarbon concentration of the hydrocarbon-containing gas (methane equivalent concentration; hereinafter also referred to as "outlet concentration") is measured using a hydrogen ionization detector (FID), and the integral value of the inlet concentration is transferred to the hydrocarbon adsorbent. The hydrocarbon content of the gas to be treated before circulation (hereinafter also referred to as "HC amount before circulation") [μmolC], and the integrated value of the outlet concentration is the hydrocarbon content of the gas to be treated after circulation to the hydrocarbon adsorbent. The amount (hereinafter also referred to as “the amount of HC after distribution”) is [μmolC]. The hydrocarbon purification rate is calculated from the HC amount before distribution and the HC amount after distribution in the measurement temperature range of 50° C. to 200° C. using the following formula.
炭化水素浄化率[%]=
{(流通前HC量-流通後HC量)/流通前HC量}×100
<脱離開始温度>
測定温度の上昇に伴う、炭化水素吸着剤の質量当たりの炭化水素脱離量の変化を測定し、該脱離量が0μmolC/gとなる最低温度をもって、脱離開始温度とすればよい。炭化水素吸着剤の質量当たりの炭化水素脱離量は、炭化水素吸着剤の質量[g]に対する、流通前HC量と流通後HCとの差(=流通前HC量-流通後HC量)[μmolC]から求めればよい。
Hydrocarbon purification rate [%] =
{(HC amount before distribution−HC amount after distribution)/HC amount before distribution}×100
<Desorption start temperature>
The change in the amount of desorption of hydrocarbons per mass of the hydrocarbon adsorbent is measured as the measurement temperature rises, and the lowest temperature at which the amount of desorption is 0 μmol C/g may be taken as the desorption start temperature. The amount of hydrocarbons desorbed per mass of the hydrocarbon adsorbent is the difference between the amount of HC before circulation and the amount of HC after circulation (= HC amount before circulation - HC amount after circulation) [ μmol C].
本実施形態の炭化水素吸着剤は、骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔を含む構造を有し、なおかつ、銀を含有するゼオライトを含むことを特徴とする炭化水素吸着剤、である。 The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment has a structure containing an oxygen eight-membered ring pore with a long axis of less than 4.8 Å as a skeleton pore, and further contains a zeolite containing silver. hydrogen adsorbent.
本実施形態の炭化水素吸着剤は、骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔(以下、「最大8員環細孔」ともいう。)を含む構造を有するゼオライトを含む。このような酸素8員環細孔を有するゼオライトが銀を含有することで、炭化水素、特に低級炭化水素を吸着しやすくなる。最大8員環細孔の長軸は4.8Å未満であり、4.6Å以下、4.4Å以下又は4.0Å以下であり、また、3.0Å以上又は3.6Å以上であることが好ましい。 The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is a zeolite having a structure containing oxygen 8-membered ring pores with a long axis of less than 4.8 Å (hereinafter also referred to as “maximum 8-membered ring pores”) as skeleton pores. include. When the zeolite having such oxygen 8-membered ring pores contains silver, it becomes easier to adsorb hydrocarbons, especially lower hydrocarbons. The long axis of the maximum 8-membered ring pore is less than 4.8 Å, preferably 4.6 Å or less, 4.4 Å or less, or 4.0 Å or less, and preferably 3.0 Å or more, or 3.6 Å or more .
低級炭化水素の浄化特性が特に高くなるため、本実施形態の炭化水素吸着剤に含まれるゼオライトは、その構造に含まれる骨格細孔が最大8員環細孔、及び、最大8員環細孔より小さい骨格細孔であることが好ましい。 Since the purifying properties of lower hydrocarbons are particularly high, the zeolite contained in the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment has a skeleton pore contained in its structure with a maximum of 8-membered ring pores and a maximum of 8-membered ring pores. Smaller framework pores are preferred.
本実施形態の炭化水素吸着剤は、構造に含まれる骨格細孔が、長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔(最大8員環細孔)、及び、前記8員環細孔より小さい骨格細孔のみであり、なおかつ、銀を含有するゼオライト(以下、「銀含有小細孔ゼオライト」ともいう。)を含むことが好ましい。すなわち、また、本実施形態の炭化水素吸着剤が含むゼオライトは、構造に含まれる骨格細孔が、8員環細孔より大きい細孔(酸素10員環細孔、酸素12員環細孔など、細孔を構成する酸素原子の数が8より大きい細孔)、及び、長軸が4.8Å以上の酸素8員環細孔を含まないことが好ましい。前記8員環細孔より小さい骨格細孔としては、酸素6員環細孔、酸素5員環細孔、及び、酸素4員環細孔の群から選ばれる1以上、更には酸素6員環細孔及び酸素4員環細孔の少なくともいずれか、が例示できる。 In the hydrocarbon adsorbent of this embodiment, the skeleton pores included in the structure are oxygen 8-membered ring pores (maximum 8-membered ring pores) with a long axis of less than 4.8 Å, and the 8-membered ring pores It is preferable to include a zeolite having only smaller skeleton pores and containing silver (hereinafter also referred to as "silver-containing small pore zeolite"). That is, in the zeolite contained in the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment, the skeleton pores included in the structure are pores larger than eight-membered ring pores (oxygen 10-membered ring pores, oxygen 12-membered ring pores, etc. , pores in which the number of oxygen atoms constituting the pores is greater than 8) and oxygen eight-membered ring pores with a long axis of 4.8 Å or more are preferably not included. The skeletal pores smaller than the eight-membered ring pores include one or more selected from the group consisting of six-membered oxygen ring pores, five-membered oxygen ring pores, and four-membered oxygen ring pores, and six-membered oxygen ring pores. At least one of pores and oxygen 4-membered ring pores can be exemplified.
銀含有小細孔ゼオライトは、最大8員環細孔、及び、該最大8員環細孔より小さい細孔のみを有するゼオライトであり、いわゆる小細孔ゼオライトである。同じく小細孔ゼオライトであり長軸が4.8Åの8員環細孔を有するLEV構造を有するゼオライトや、酸素8員環細孔を超える骨格細孔を有するFER型ゼオライトなどと比べ、これらのゼオライトは、高温雰囲気下における炭化水素、特に低級炭化水素の吸着特性が高い。 The silver-containing small pore zeolite is a zeolite having only pores with a maximum of 8-membered rings and pores smaller than the maximum of 8-membered ring pores, and is a so-called small pore zeolite. Compared to zeolites with LEV structures that are similarly small pore zeolites and have eight-membered ring pores with a long axis of 4.8 Å, and FER-type zeolites that have skeleton pores exceeding oxygen eight-membered ring pores, these Zeolites have high adsorption properties for hydrocarbons, especially lower hydrocarbons, in a high-temperature atmosphere.
銀含有小細孔ゼオライトの構造は、ABW、AEI、AFT、AFV、AFX、ANA、ATN、AWW、BIK、CAS、CDO、CHA、DDR、EEI、ESV、IFY、IHW、KFI、LTA、MRT、MTF、MWF、PAU、PHI、PWN、RHO、RTE、SAS、SFW及びUFIの群から選ばれるいずれかの構造であることが好ましく、AEI、AFX、CHA及びDDRの群から選ばれるいずれかの構造であることがより好ましい。 The structures of silver-containing small pore zeolites are ABW, AEI, AFT, AFV, AFX, ANA, ATN, AWW, BIK, CAS, CDO, CHA, DDR, EEI, ESV, IFY, IHW, KFI, LTA, MRT, Preferably any structure selected from the group of MTF, MWF, PAU, PHI, PWN, RHO, RTE, SAS, SFW and UFI, and any structure selected from the group of AEI, AFX, CHA and DDR is more preferable.
具体的なゼオライトとして、銀含有小細孔ゼオライトは、ABW型ゼオライト、AEI型ゼオライト、AFT型ゼオライト、AFV型ゼオライト、AFX型ゼオライト、ANA型ゼオライト、ATN型ゼオライト、AWW型ゼオライト、BIK型ゼオライト、CAS型ゼオライト、CDO型ゼオライト、CHA型ゼオライト、DDR型ゼオライト、EEI型ゼオライト、ESV型ゼオライト、IFY型ゼオライト、IHW型ゼオライト、KFI型ゼオライト、LTA型ゼオライト、MRT型ゼオライト、MTF型ゼオライト、MWF型ゼオライト、PAU型ゼオライト、PHI型ゼオライト、PWN型ゼオライト、RHO型ゼオライト、RTE型ゼオライト、SAS型ゼオライト、SFW型ゼオライト及びUFI型ゼオライトの群から選ばれる1以上であることが好ましく、AEI型ゼオライト、AFX型ゼオライト、CHA型ゼオライト及びDDR型ゼオライトの群から選ばれる1以上であることがより好ましく、AEI型ゼオライト、CHA型ゼオライト及びDDR型ゼオライトの群から選ばれる1以上であることが更に好ましく、AEI型ゼオライト及びCHA型ゼオライトの少なくともいずれかであることが更により好ましく、CHA型ゼオライトであることが特に好ましい。 As specific zeolites, silver-containing small-pore zeolites include ABW-type zeolite, AEI-type zeolite, AFT-type zeolite, AFV-type zeolite, AFX-type zeolite, ANA-type zeolite, ATN-type zeolite, AWW-type zeolite, BIK-type zeolite, CAS-type zeolite, CDO-type zeolite, CHA-type zeolite, DDR-type zeolite, EEI-type zeolite, ESV-type zeolite, IFY-type zeolite, IHW-type zeolite, KFI-type zeolite, LTA-type zeolite, MRT-type zeolite, MTF-type zeolite, MWF-type zeolite It is preferably one or more selected from the group of zeolite, PAU-type zeolite, PHI-type zeolite, PWN-type zeolite, RHO-type zeolite, RTE-type zeolite, SAS-type zeolite, SFW-type zeolite and UFI-type zeolite, AEI-type zeolite, It is more preferably one or more selected from the group of AFX-type zeolite, CHA-type zeolite and DDR-type zeolite, and more preferably one or more selected from the group of AEI-type zeolite, CHA-type zeolite and DDR-type zeolite, At least one of AEI zeolite and CHA zeolite is even more preferable, and CHA zeolite is particularly preferable.
銀含有小細孔ゼオライトのアルミナに対するシリカのモル比(以下、「SiO2/Al2O3比」ともいう。)は、5以上、10以上、15以上又は18以上であることが好ましい。また、SiO2/Al2O3比は75以下、50以下、40以下又は30以下であればよい。 The molar ratio of silica to alumina in the silver-containing small-pore zeolite (hereinafter also referred to as “SiO 2 /Al 2 O 3 ratio”) is preferably 5 or more, 10 or more, 15 or more, or 18 or more. Also, the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio may be 75 or less, 50 or less, 40 or less, or 30 or less.
銀含有小細孔ゼオライトのBET比表面積は、200m2/g以上又は300m2/g以上であり、また、800m2/g以下又は700m2/g以下であることが好ましい。 The BET specific surface area of the silver-containing small-pore zeolite is preferably 200 m 2 /g or more, or 300 m 2 /g or more, and preferably 800 m 2 / g or less, or 700 m 2 /g or less.
銀含有小細孔ゼオライトの結晶粒径は、0.01μm以上又は0.1μm以上であり、また、50μm以下又は20μm以下であること好ましい。 The crystal grain size of the silver-containing small-pore zeolite is preferably 0.01 μm or more, or 0.1 μm or more, and preferably 50 μm or less, or 20 μm or less.
銀含有小細孔ゼオライトは銀を含有し、好ましくは銀がイオン交換され、又は、銀を担持している。 The silver-containing small pore zeolite contains silver, preferably ion-exchanged with or loaded with silver.
銀含有小細孔ゼオライトの銀含有量は、1.0質量%以上、4.0質量%以上又は6.0質量%以上であり、また、10.0質量%以下、9.5質量%以下又は9.0重量%以下であればよい。銀含有量は、銀含有小細孔ゼオライトのケイ素(Si)をSiO2換算し、アルミニウム(Al)をAl2O3換算し、銀(Ag)をAg2O換算した合計質量に対する、Ag2O換算した銀(Ag)の質量割合[質量%]である。 The silver content of the silver-containing small-pore zeolite is 1.0% by mass or more, 4.0% by mass or more, or 6.0% by mass or more, and is 10.0% by mass or less and 9.5% by mass or less. Alternatively, it may be 9.0% by weight or less. The silver content is calculated by converting the silicon (Si) of the silver-containing small pore zeolite into SiO 2 , the aluminum (Al) into Al 2 O 3 , and the silver (Ag) into Ag 2 O, with respect to the total mass of Ag 2 It is the mass ratio [% by mass] of silver (Ag) in terms of O.
銀含有小細孔ゼオライトに含有される銀は、銀イオン、銀クラスター及び金属銀の群から選ばれる1以上の状態であることが好ましい。銀は銀イオン及び銀クラスターの少なくともいずれかの状態であることがより好ましく、少なくとも銀イオンの状態を含むであることが更に好ましい。炭化水素吸着剤として使用する際の炭化水素の吸着点となるため、銀は、最も吸着点が多くなる形態である、銀イオンの状態であることが好ましい。 Silver contained in the silver-containing small-pore zeolite is preferably in one or more states selected from the group consisting of silver ions, silver clusters and metallic silver. More preferably, silver is in at least one of silver ions and silver clusters, and more preferably includes at least silver ions. Silver is preferably in the form of silver ions, which is the form with the greatest number of adsorption points, because it serves as adsorption points for hydrocarbons when used as a hydrocarbon adsorbent.
銀含有小細孔ゼオライトが含有する銀に占める銀イオンの割合(以下、「銀イオン率」ともいう。)は、75%以上、80%以上又は90%以上であることが好ましい。これにより、炭化水素吸着率、特に低級炭化水素の吸着率が高くなりやすい。銀含有小細孔ゼオライトが含有する全ての銀がイオンとなる場合、銀イオン率は最大値(100%)となる。銀イオン率は100%以下、99%以下、更には95%以下であればよい。 The ratio of silver ions to the silver contained in the silver-containing small-pore zeolite (hereinafter also referred to as "silver ion ratio") is preferably 75% or more, 80% or more, or 90% or more. As a result, the adsorption rate of hydrocarbons, particularly the adsorption rate of lower hydrocarbons, tends to increase. When all the silver contained in the silver-containing small-pore zeolite becomes ions, the silver ion rate becomes the maximum value (100%). The silver ion rate may be 100% or less, 99% or less, and further 95% or less.
銀イオン率は、以下の条件で測定されるUVスペクトルを補正、K-M変換後、波形分離して得られる各状態の銀のピーク面積から、求めることができる。
<UVスペクトル測定条件>
測定法 : 拡散反射法
波長 : 200~700nm
温度 : 室温
スリット幅: 5nm
BG : 硫酸バリウム
<銀イオン率>
銀イオン率[%] = {SP1 /(SP1+SP2+SP3)}×100
上式において、SP1は波形分離後の銀イオンに対応するUVピーク(P1)の面積、SP1は波形分離後の銀クラスターに対応するUVピーク(P2)の面積、及び、SP1は波形分離後の金属銀に対応するUVピーク(P3)の面積である。また、P1は波長200nm以上240nm以下にピークトップを有するUVピーク、P2は波長240nm超350nm以下にピークトップを有するUVピーク、及び、P1は波長350nm超700nm以下にピークトップを有するUVピーク、である。
<銀イオン量>
銀含有小細孔ゼオライトの銀イオン量[質量%]は、1.0質量%以上であることが好ましく、2.0質量%以上、3.0質量%以上、4.0質量%以上、5.0質量%以上、または6.0質量%以上であることが好ましい。また、銀イオン量は、10.0質量%以下、9.5質量%以下、又は、9.0質量%以下であることが例示できる。銀イオン量は、上記で得られた銀イオン率[%]と銀含有量[質量%]とを乗じることで算出することができる。
The silver ion ratio can be obtained from the peak area of silver in each state obtained by correcting the UV spectrum measured under the following conditions, performing KM conversion, and separating the waveform.
<UV spectrum measurement conditions>
Measurement method: Diffuse reflection method
Wavelength: 200-700nm
Temperature: room temperature
Slit width: 5 nm
BG: barium sulfate <silver ion rate>
Silver ion rate [%] = {S P1 / (S P1 + S P2 + S P3 )} × 100
where SP1 is the area of the UV peak (P1) corresponding to silver ions after waveform separation, SP1 is the area of the UV peak (P2) corresponding to silver clusters after waveform separation, and SP1 is the waveform Area of the UV peak (P3) corresponding to metallic silver after separation. In addition, P1 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 200 nm or more and 240 nm or less, P2 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 240 nm or more and 350 nm or less, and P1 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 350 nm or more and 700 nm or less. be.
<Amount of silver ions>
The silver ion content [mass%] of the silver-containing small-pore zeolite is preferably 1.0 mass% or more, 2.0 mass% or more, 3.0 mass% or more, 4.0 mass% or more, 5 0% by mass or more, or preferably 6.0% by mass or more. Moreover, the amount of silver ions can be exemplified to be 10.0% by mass or less, 9.5% by mass or less, or 9.0% by mass or less. The amount of silver ions can be calculated by multiplying the silver ion rate [%] obtained above and the silver content [% by mass].
銀含有小細孔ゼオライトは、H2-TPR測定において、ピークトップ温度が404℃以上であることが好ましい。ピークトップ温度とは、H2-TPR測定で得られるTPRスペクトルにおける200℃以上のピークにおいて、最大ピーク高さを有するピークのピークトップが示す温度をいう。 The silver-containing small-pore zeolite preferably has a peak top temperature of 404° C. or higher in H 2 -TPR measurement. The peak top temperature is the temperature indicated by the peak top of the peak having the maximum peak height among the peaks of 200° C. or higher in the TPR spectrum obtained by H 2 -TPR measurement.
ピークトップ温度が404℃以上であることで、耐還元性が高くなり、銀含有小細孔ゼオライトの水熱処理後の吸着性能がより向上する。より詳しくは、高温環境にて、銀イオンは凝集しシンタリングを伴いながら金属銀へと還元される。本実施形態の炭化水素吸着材は、長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔構造を含む小細孔ゼオライトにおける小さくかつ銀イオンを収容できる適度な大きさを有する細孔がその内に銀を含有する。これにより、各細孔内の銀イオンが分散したまま保持されやすく、高温環境でのシンタリングが抑制される。そのため、耐還元性が高くなると考えられる。本実施形態において、ピークトップ温度は、420℃以上、430℃以上、450℃以上、又は500℃以上であることがより好ましい。また、ピークトップ温度は、910℃以下、700℃以下、又は600℃以下であることが挙げられる。 When the peak top temperature is 404° C. or higher, the resistance to reduction is increased, and the adsorption performance of the silver-containing small-pore zeolite after hydrothermal treatment is further improved. More specifically, in a high-temperature environment, silver ions are aggregated and reduced to metallic silver accompanied by sintering. The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment has small pores in a small pore zeolite containing an oxygen 8-membered ring pore structure with a long axis of less than 4.8 Å and has a moderate size that can accommodate silver ions. contains silver. As a result, the silver ions in each pore are likely to be kept dispersed, and sintering in a high-temperature environment is suppressed. Therefore, it is considered that the resistance to reduction is increased. In this embodiment, the peak top temperature is more preferably 420° C. or higher, 430° C. or higher, 450° C. or higher, or 500° C. or higher. Also, the peak top temperature is 910° C. or lower, 700° C. or lower, or 600° C. or lower.
本実施形態におけるH2-TPR測定の条件として以下の条件を挙げることができる。 Conditions for H 2 -TPR measurement in this embodiment include the following conditions.
測定雰囲気 : 水素5体積%含有アルゴン雰囲気
流量 : 30mL/分
昇温速度 : 10℃/分
測定温度 : 50~910℃
試料量 : 0.2g
H2-TPR測定の前処理条件は以下の条件を挙げることができる。
Measurement atmosphere: Argon atmosphere containing 5% by volume of hydrogen
Flow rate: 30 mL/min
Heating rate: 10°C/min
Measurement temperature: 50 to 910°C
Sample amount: 0.2g
Pretreatment conditions for H 2 -TPR measurement include the following conditions.
前処理雰囲気 : ヘリウム雰囲気
流量 : 50mL/分
昇温速度 : 15℃/分
前処理温度 : 300℃
前処理時間 : 30分
銀含有小細孔ゼオライトは、骨格構造中の欠陥が少ないことが好ましく、欠陥量の指標のひとつであるSiOH基量が3.00×1020個/g以下であることが好ましい。ゼオライト中の欠陥量が少ないことにより、本実施形態の炭化水素吸着剤の炭化水素脱離開始温度がより向上する。SiOH基量は、2.00×1020個/g以下、1.50×1020個/g以下、又は1.00×1020個/g以下であることがより好ましい。また、SiOH基量は、0.10×1020個/g以上、又は0.30×1020個/g以上であることが挙げられる。
Pretreatment atmosphere: Helium atmosphere
Flow rate: 50 mL/min
Heating rate: 15°C/min
Pretreatment temperature: 300°C
Pretreatment time: 30 minutes The silver-containing small-pore zeolite preferably has few defects in the skeleton structure, and the amount of SiOH groups, which is one of the indicators of the amount of defects, should be 3.00 × 10 20 /g or less. is preferred. Since the amount of defects in the zeolite is small, the hydrocarbon desorption starting temperature of the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is further improved. More preferably, the amount of SiOH groups is 2.00×10 20 /g or less, 1.50×10 20 /g or less, or 1.00×10 20 /g or less. Also, the amount of SiOH groups is 0.10×10 20 groups/g or more, or 0.30×10 20 groups/g or more.
SiOH基量は、1H-MAS-NMRスペクトル測定によって求めることができる。SiOH基量は、銀含有ゼオライトの1H-MAS-NMRスペクトルにおけるSiOH基に帰属されるピーク(2.0±0.5ppmのピーク)の面積強度から、検量線法により算出すればよい。 The amount of SiOH groups can be determined by 1 H-MAS-NMR spectrum measurement. The amount of SiOH groups can be calculated by a calibration curve method from the area intensity of the peak (2.0±0.5 ppm peak) attributed to SiOH groups in the 1 H-MAS-NMR spectrum of the silver-containing zeolite.
検量線は、標準物質としてベンゼンを使用して作成すればよい。検量線はベンゼン量0mmolから0.02mmolの範囲で、量の異なる3点以上(例えば3~5点)の標準試料(例えば0mmol、0.01mmol及び0.02mmolなど)から作成する。各標準試料について下記の条件でNMR測定を行い、得られる各標準試料のプロトン量とスペクトルの面積強度の相関をプロットして、面積強度とプロトン量の換算する検量線を作成することができる。 A calibration curve may be prepared using benzene as a standard substance. A calibration curve is prepared from standard samples (eg, 0 mmol, 0.01 mmol, and 0.02 mmol) at three or more points (eg, 3 to 5 points) with different amounts of benzene in the range of 0 mmol to 0.02 mmol. Perform NMR measurement on each standard sample under the following conditions, plot the correlation between the proton amount of each standard sample obtained and the area intensity of the spectrum, and prepare a calibration curve for converting the area intensity and the proton amount.
1H-NMRスペクトル測定に先立って、銀含有小細孔ゼオライトを以下の条件で熱処理して脱水した後、窒素を導入し、窒素雰囲気下で室温まで降温することで、前処理とすることが好ましい。 Prior to 1 H-NMR spectrum measurement, the silver-containing small-pore zeolite is heat-treated under the following conditions for dehydration, then nitrogen is introduced, and the temperature is lowered to room temperature in a nitrogen atmosphere for pretreatment. preferable.
前処理雰囲気 : 真空
昇温速度 : 0.25℃/分
前処理温度 : 400℃
前処理時間 : 5時間
本実施形態における1H-MAS-NMRスペクトル測定の条件として以下の条件を挙げることができる。
Pretreatment atmosphere: vacuum
Heating rate: 0.25°C/min
Pretreatment temperature: 400°C
Pretreatment time: 5 hours Conditions for 1 H-MAS-NMR spectrum measurement in this embodiment include the following conditions.
使用機器 : 核磁気共鳴装置(装置名:VNMRS-400、Varian製)
観測核 :1H(399.8MHz)
パルス幅 :π/2
測定待ち時間 :10秒
積算回数 :32回
回転周波数 :15kHz
シフト基準 :TMS
得られた1H-NMRスペクトルは、スペクトルデータ解析プログラム(例えば、商品名:GRAMS/AI、Thermo Fisher Scientific社製)を使用して、ベースライン補正、ガウス関数による波形分離にてSiOH基に帰属されるピーク(2.0±0.5ppmのピーク)及びその面積強度を検出、並びに、解析すればよい。
Equipment used: Nuclear magnetic resonance equipment (equipment name: VNMRS-400, manufactured by Varian)
Observation nucleus: 1H (399.8MHz)
Pulse width: π/2
Measurement waiting time: 10 seconds
Accumulated times: 32 times
Rotation frequency: 15kHz
Shift standard: TMS
The obtained 1 H-NMR spectrum is assigned to SiOH groups by baseline correction and waveform separation by Gaussian function using a spectrum data analysis program (eg, trade name: GRAMS/AI, manufactured by Thermo Fisher Scientific). A peak (2.0±0.5 ppm peak) and its area intensity may be detected and analyzed.
本実施形態の炭化水素吸着材の炭化水素浄化率は20%以上、25%以上又は30%以上であることが好ましい。炭化水素浄化率は、例えば、100%以下、99%以下、又は、95%以下であることが挙げられる。 The hydrocarbon purification rate of the hydrocarbon adsorbent of this embodiment is preferably 20% or more, 25% or more, or 30% or more. The hydrocarbon purification rate is, for example, 100% or less, 99% or less, or 95% or less.
本実施形態の炭化水素吸着剤の脱離開始温度は、200℃以上、250℃以上又は300℃以上であることが好ましい。脱離開始温度は三元触媒等の浄化触媒が機能する温度と同程度であればよく、例えば、500℃以下又は400℃以下であることが挙げられる。 The desorption start temperature of the hydrocarbon adsorbent of this embodiment is preferably 200° C. or higher, 250° C. or higher, or 300° C. or higher. The desorption start temperature may be about the same as the temperature at which a purification catalyst such as a three-way catalyst functions, and may be, for example, 500° C. or less or 400° C. or less.
本実施形態の炭化水素吸着剤は、高温高湿雰囲気に暴露された後の炭化水素浄化特性が高いことが好ましく、上記の炭化水素浄化率及び脱離開始温度は、水熱処理後の値であることが好ましい。水熱処理は、炭化水素吸着剤を高温高湿雰囲気へ暴露する処理である。
水熱処理の条件として、以下の条件が例示できる。
The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment preferably has high hydrocarbon purification properties after exposure to a high temperature and high humidity atmosphere, and the above hydrocarbon purification rate and desorption start temperature are values after hydrothermal treatment. is preferred. Hydrothermal treatment is a treatment that exposes a hydrocarbon adsorbent to a hot and humid atmosphere.
The following conditions can be illustrated as conditions of hydrothermal treatment.
処理ガス : 水 10体積%
乾燥空気 残部
ガス流量 : 200mL/分
空間速度 : 4000hr-1
処理温度 : 900℃
処理時間 : 1時間
本実施形態の炭化水素吸着剤は用途に応じた任意の形状で使用することができ、特に限定するものではないが、例えば、粉末、成形体、又は吸着部材等の形状で使用することができる。具体的な成形体の形状として、球状、略球状、楕円状、円板状、円柱状、多面体状、不定形状及び花弁状の群から選ばれる1以上が挙げられる。
Processing gas: 10% by volume of water
Dry air balance Gas flow rate: 200 mL/min Space velocity: 4000 hr -1
Processing temperature: 900°C
Treatment time: 1 hour The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment can be used in any shape according to the application, and is not particularly limited, but for example, in the shape of powder, compact, or adsorption member. can be used. Specific shapes of the molded body include one or more selected from the group of spherical, substantially spherical, elliptical, disk-like, columnar, polyhedral, irregular and petal-like.
スラリーとして使用する観点から、本実施形態の炭化水素吸着剤は溶媒を含んでいてもよい。溶媒は水及びアルコールの少なくともいずれか、更には水、が例示できる。 From the viewpoint of use as a slurry, the hydrocarbon adsorbent of this embodiment may contain a solvent. The solvent can be exemplified by at least one of water and alcohol, and water.
成形体として使用する観点から、本実施形態の炭化水素吸着剤は、結合剤を含んでいてもよい。結合剤は、ゼオライトの結合剤として使用される公知のものを使用すればよく、例えば、シリカ、アルミナ、カオリン、アタパルガイト、モンモリロナイト、ベントナイト、アロフェン及びセピオライトの群から選ばれる1以上、が挙げられる。 From the viewpoint of use as a molded body, the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment may contain a binder. As the binder, one or more selected from the group of silica, alumina, kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, allophane and sepiolite may be used.
本実施形態の炭化水素吸着剤は、炭化水素の吸着方法に使用できる。本実施形態の炭化水素吸着剤を使用した炭化水素の吸着方法は任意であるが、例えば、炭化水素含有流体を本実施形態の炭化水素吸着剤に流通させる工程、を有する炭化水素の吸着方法、が挙げられる。 The hydrocarbon adsorbent of this embodiment can be used in a method for adsorbing hydrocarbons. The hydrocarbon adsorption method using the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is arbitrary, but for example, a hydrocarbon adsorption method comprising the step of flowing a hydrocarbon-containing fluid through the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment, is mentioned.
炭化水素含有流体と本実施形態の炭化水素吸着剤とを接触させる工程(以下、「HC除去工程」ともいう。)に供する炭化水素吸着剤は、本実施形態の炭化水素吸着剤を含んでいればよく、組成及びゼオライト構造の少なくともいずれが相違する銀含有小細孔ゼオライトを含有する2以上の炭化水素吸着剤であってもよく、更には、本実施形態の炭化水素吸着剤と、銀含有小細孔ゼオライト以外のゼオライトを含む炭化水素吸着剤と、を含んでいてもよい。 The hydrocarbon adsorbent to be subjected to the step of contacting the hydrocarbon-containing fluid with the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment (hereinafter also referred to as the "HC removal step") may include the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment. may be two or more hydrocarbon adsorbents containing silver-containing small-pore zeolites that are different in at least one of composition and zeolite structure; and a hydrocarbon adsorbent comprising zeolites other than small pore zeolites.
HC除去工程に供する炭化水素含有流体は、炭化水素を含有する液体及び気体の少なくともいずれか、更には炭化水素を含有する気体であればよい。 The hydrocarbon-containing fluid to be subjected to the HC removal step may be at least one of a hydrocarbon-containing liquid and a gas, and may be a hydrocarbon-containing gas.
該炭化水素含有流体は、少なくとも低級炭化水素を含有することが好ましく、炭化水素の炭素数は1以上10以下である炭化水素を含有することがより好ましく、メタン、エタン、エチレン、プロピレン、ブタン、炭素数5以上10以下の直鎖状パラフィン、及び、炭素数5以上10以下の直鎖状オレフィンの群から選ばれる1以上を含有することが更に好ましく、メタン、エタン、エチレン、プロピレン及びブタンの群から選ばれる1以上を含有することが更により好ましく、少なくともプロピレンを含有することが特に好ましい。また、該炭化水素含有気体は、芳香族炭化水素、更にはベンゼン、トルエン及びキシレンの群から選ばれる1以上、を含んでいてもよい。 The hydrocarbon-containing fluid preferably contains at least lower hydrocarbons, and more preferably contains hydrocarbons having from 1 to 10 carbon atoms, such as methane, ethane, ethylene, propylene, butane, It is more preferable to contain one or more selected from the group of linear paraffins having 5 to 10 carbon atoms and linear olefins having 5 to 10 carbon atoms, and methane, ethane, ethylene, propylene and butane. It is even more preferable to contain one or more selected from the group, and it is particularly preferable to contain at least propylene. Also, the hydrocarbon-containing gas may contain aromatic hydrocarbons and one or more selected from the group consisting of benzene, toluene and xylene.
該炭化水素含有流体の炭化水素含有量は任意であるが、例えば、100体積ppmC(メタン換算濃度)以上、又は、200体積ppmC(メタン換算濃度)以上であることが例示できる。 The hydrocarbon content of the hydrocarbon-containing fluid is arbitrary, but can be exemplified by 100 volume ppmC (methane equivalent concentration) or more, or 200 volume ppmC (methane equivalent concentration) or more.
さらに、該炭化水素含有流体は、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、酸素、窒素、窒素酸化物、硫黄酸化物及び水の群から選ばれる1以上を含有していてもよい。 Further, the hydrocarbon-containing fluid may contain one or more selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, nitrogen, nitrogen oxides, sulfur oxides and water.
具体的な炭化水素含有流体として、燃焼ガス、更には内燃機関の排ガス、また更には船舶排ガス及び自動車排ガスの群から選ばれる1以上、が例示できる。 Specific examples of hydrocarbon-containing fluids include combustion gas, exhaust gas from internal combustion engines, and one or more selected from the group consisting of ship exhaust gas and automobile exhaust gas.
HC除去工程における流通は、炭化水素が本実施形態の炭化水素吸着剤に吸着されうる対応であればよい。流通方法として、-30℃以上300℃以下、空間速度1000h-1以上100000h-1以下で、本実施形態の炭化水素吸着剤に炭化水素含有流体を流通させることが例示できる。 The flow in the HC removal step may be any correspondence that allows hydrocarbons to be adsorbed by the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment. As a flow method, it is possible to circulate the hydrocarbon-containing fluid through the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment at a temperature of −30° C. to 300° C. and a space velocity of 1000 h −1 to 100000 h −1 .
本実施形態の炭化水素吸着剤は、これを備える炭化水素の吸着システム、として使用することができる。炭化水素吸着システムは、本実施形態の炭化水素吸着剤を備えていればよく、これと、窒素酸化物還元触媒、三元触媒、酸化触媒及び炭化水素分解触媒の群から選ばれる1以上と、を備えていてもよい。 The hydrocarbon adsorbent of this embodiment can be used as a hydrocarbon adsorption system comprising the same. A hydrocarbon adsorption system may comprise the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment, one or more selected from the group consisting of a nitrogen oxide reduction catalyst, a three-way catalyst, an oxidation catalyst and a hydrocarbon decomposition catalyst, may be provided.
次に、本実施形態の炭化水素吸着剤の製造方法について説明する。 Next, a method for producing the hydrocarbon adsorbent of this embodiment will be described.
本実施形態の炭化水素吸着剤は、上記の構成を満たす炭化水素吸着剤が得られれば、その製造方法は任意である。 The hydrocarbon adsorbent of the present embodiment may be produced by any method as long as the hydrocarbon adsorbent satisfying the above constitution is obtained.
本実施形態の炭化水素吸着剤の製造方法として、例えば、骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔(最大8員環細孔)を含む構造を有するゼオライト、と、銀源を混合する工程、を有する炭化水素吸着剤の製造方法、が挙げられる。 As a method for producing the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment, for example, zeolite having a structure containing oxygen 8-membered ring pores (maximum 8-membered ring pores) with a long axis of less than 4.8 Å as skeleton pores, mixing a silver source.
上記の構造を有するゼオライトに銀を含有させる工程(以下、「銀含有工程」ともいう。)により、該ゼオライトに銀が含有され、より具体的には該ゼオライトに銀が担持される。 Silver is contained in the zeolite, and more specifically, silver is supported on the zeolite by the process of adding silver to the zeolite having the above structure (hereinafter also referred to as "silver-containing process").
銀含有工程に供するゼオライトは、骨格細孔として長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔(最大8員環細孔)を含む構造を有するゼオライト、好ましくは骨格細孔が最大8員環細孔、及び、最大8員環細孔より小さい骨格細孔であるゼオライト、ABW、AEI、AFT、AFV、AFX、ANA、ATN、AWW、BIK、CAS、CDO、CHA、DDR、EEI、ESV、IFY、IHW、KFI、LTA、MRT、MTF、MWF、PAU、PHI、PWN、RHO、RTE、SAS、SFW及びUFIの群から選ばれるいずれかの構造を有するゼオライト、好ましくはAEI、AFX、CHA及びDDRの群から選ばれる1以上の構造を有するゼオライト、より好ましくはAEI、AFX、CHA及びDDRの群から選ばれる1以上の構造を有するゼオライト(以下、「原料ゼオライト」ともいう。)であればよい。さらに、原料ゼオライトは銀を含んでいないことが好ましい。 The zeolite subjected to the silver-containing step is a zeolite having a structure containing an oxygen 8-membered ring pore (a maximum 8-membered ring pore) with a long axis of less than 4.8 Å as a skeleton pore, preferably a zeolite having a skeleton pore with a maximum of 8 members. Zeolites, ABW, AEI, AFT, AFV, AFX, ANA, ATN, AWW, BIK, CAS, CDO, CHA, DDR, EEI, ESV, which are ring pores and framework pores smaller than maximum 8 ring pores , IFY, IHW, KFI, LTA, MRT, MTF, MWF, PAU, PHI, PWN, RHO, RTE, SAS, SFW and UFI, preferably AEI, AFX, CHA. And zeolite having one or more structures selected from the group of DDR, more preferably zeolite having one or more structures selected from the group of AEI, AFX, CHA and DDR (hereinafter also referred to as "raw zeolite"). Just do it. Furthermore, the starting zeolite preferably does not contain silver.
原料ゼオライトは、ABW型ゼオライト、AEI型ゼオライト、AFT型ゼオライト、AFV型ゼオライト、AFX型ゼオライト、ANA型ゼオライト、ATN型ゼオライト、AWW型ゼオライト、BIK型ゼオライト、CAS型ゼオライト、CDO型ゼオライト、CHA型ゼオライト、DDR型ゼオライト、EEI型ゼオライト、ESV型ゼオライト、IFY型ゼオライト、IHW型ゼオライト、KFI型ゼオライト、LTA型ゼオライト、MRT型ゼオライト、MTF型ゼオライト、MWF型ゼオライト、PAU型ゼオライト、PHI型ゼオライト、PWN型ゼオライト、RHO型ゼオライト、RTE型ゼオライト、SAS型ゼオライト、SFW型ゼオライト及びUFI型ゼオライトの群から選ばれる1以上、更にはAEI型ゼオライト、AFX型ゼオライト、CHA型ゼオライト及びDDR型ゼオライトの群から選ばれる1以上、であること、が例示できる。原料ゼオライトは、AEI型ゼオライト、CHA型ゼオライト及びDDR型ゼオライトの群から選ばれる1以上であることが好ましく、AEI型ゼオライト及びCHA型ゼオライトの少なくともいずれかであることがより好ましい。炭化水素の浄化率がより高い炭化水素吸着剤を得る観点から、原料ゼオライトはAEI型ゼオライトであることが好ましい。一方、吸着した炭化水素をより高温域で保持しやすい炭化水素吸着剤を得る観点から、原料ゼオライトはCHA型ゼオライトであることが好ましく、N,N,N-トリアルキルアダマンタンアンモニウムカチオン及びトリアルキルシクロヘキシルアンモニウムカチオンの少なくともいずれかを含む組成物が結晶化したCHA型ゼオライトであることがより好ましく、トリアルキルシクロヘキシルアンモニウムカチオンを含む組成物が結晶化したCHA型ゼオライトであることが更に好ましい。 Raw material zeolite is ABW type zeolite, AEI type zeolite, AFT type zeolite, AFV type zeolite, AFX type zeolite, ANA type zeolite, ATN type zeolite, AWW type zeolite, BIK type zeolite, CAS type zeolite, CDO type zeolite, CHA type zeolite. Zeolite, DDR type zeolite, EEI type zeolite, ESV type zeolite, IFY type zeolite, IHW type zeolite, KFI type zeolite, LTA type zeolite, MRT type zeolite, MTF type zeolite, MWF type zeolite, PAU type zeolite, PHI type zeolite, One or more selected from the group of PWN-type zeolite, RHO-type zeolite, RTE-type zeolite, SAS-type zeolite, SFW-type zeolite and UFI-type zeolite, and the group of AEI-type zeolite, AFX-type zeolite, CHA-type zeolite and DDR-type zeolite One or more selected from can be exemplified. The starting zeolite is preferably one or more selected from the group consisting of AEI zeolite, CHA zeolite and DDR zeolite, more preferably at least one of AEI zeolite and CHA zeolite. From the viewpoint of obtaining a hydrocarbon adsorbent with a higher hydrocarbon purification rate, the starting zeolite is preferably AEI zeolite. On the other hand, from the viewpoint of obtaining a hydrocarbon adsorbent that easily retains adsorbed hydrocarbons in a higher temperature range, the raw material zeolite is preferably a CHA-type zeolite, and N,N,N-trialkyladamantane ammonium cations and trialkylcyclohexyl More preferably, the composition containing at least one of the ammonium cations is crystallized CHA-type zeolite, and it is even more preferable that the composition containing trialkylcyclohexylammonium cations is crystallized CHA-type zeolite.
原料ゼオライトの物性は、本実施形態の炭化水素吸着剤に含まれるゼオライトと同様な物性であればよい。原料ゼオライトは、以下の物性を有することが例示できる。 The raw material zeolite may have physical properties similar to those of the zeolite contained in the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment. The raw zeolite can be exemplified by having the following physical properties.
SiO2/Al2O3比:5以上、10以上、15以上又は18以上、また、
75以下、50以下、40以下又は30以下
BET比表面積 :200m2/g以上、300m2/g以上又は400m2/g以上、また、
800m2/g以下、700m2/g以下又は600m2/g以下
結晶粒径 :0.01μm以上、0.1μm以上又は0.3μm以上、また、
50μm以下、20μm以下又は10μm以下
銀含有工程に供する銀源は、銀を含む化合物及び錯体の少なくともいずれかであればよく、銀錯体及び水溶性の銀化合物の少なくともいずれかであることが好ましい。具体的な銀源として、フッ化銀、塩化銀、硝酸銀及びシアン化銀の群から選ばれる1以上、好ましくはフッ化銀、硝酸銀及びシアン化銀の群から選ばれる1以上、より好ましくはフッ化銀及び硝酸銀の少なくとも何れかが、が例示できる。
SiO 2 /Al 2 O 3 ratio: 5 or more, 10 or more, 15 or more, or 18 or more,
75 or less, 50 or less, 40 or less, or 30 or less BET specific surface area: 200 m 2 /g or more, 300 m 2 /g or more, or 400 m 2 /g or more,
800 m 2 /g or less, 700 m 2 /g or less, or 600 m 2 /g or less Crystal grain size: 0.01 μm or more, 0.1 μm or more, or 0.3 μm or more,
50 µm or less, 20 µm or less, or 10 µm or less The silver source to be subjected to the silver-containing step may be at least one of a silver-containing compound and a complex, and preferably at least one of a silver complex and a water-soluble silver compound. Specific silver sources include one or more selected from the group of silver fluoride, silver chloride, silver nitrate and silver cyanide, preferably one or more selected from the group of silver fluoride, silver nitrate and silver cyanide, more preferably fluorine. At least one of silver halide and silver nitrate can be exemplified.
銀含有工程における混合方法は、原料ゼオライトと銀源が十分に接触する方法であればよく、湿式混合及び乾式混合の少なくともいずれかが例示できる。これにより銀含有小細孔ゼオライトが得られる。好ましい混合方法として原料ゼオライトと銀源を含む水溶液を混合する方法、イオン交換、含浸担持及び蒸発乾固の群から選ばれる1以上、好ましくはイオン交換、含浸担持及び蒸発乾固の群から選ばれる1以上、より好ましくはイオン交換及び含浸担持の少なくとも何れかが、更に好ましくはイオン交換、が例示できる。 The mixing method in the silver-containing step may be any method as long as the raw material zeolite and the silver source are brought into sufficient contact, and at least one of wet mixing and dry mixing can be exemplified. This gives a silver-containing small pore zeolite. A preferable mixing method is a method of mixing an aqueous solution containing a raw material zeolite and a silver source, and one or more selected from the group of ion exchange, impregnation support and evaporation to dryness, preferably selected from the group of ion exchange, impregnation support and evaporation to dryness. One or more, more preferably at least one of ion exchange and impregnation support, and more preferably ion exchange can be exemplified.
混合は、10℃以上100℃以下、10秒以上10時間以下で原料ゼオライトと水溶性銀源を含む水溶液を接触させることが例示できる。 Mixing can be exemplified by contacting the starting zeolite and the aqueous solution containing the water-soluble silver source at 10° C. or higher and 100° C. or lower for 10 seconds or longer and 10 hours or shorter.
具体的な混合方法として、原料ゼオライトに銀源を含む水溶液を流通する方法、が挙げられる。 As a specific mixing method, there is a method of circulating an aqueous solution containing a silver source in raw material zeolite.
本実施形態の製造方法は、銀を含有する小細孔ゼオライト(以下、「銀含有小細孔ゼオライト」ともいい、該小細孔ゼオライトがCHA型ゼオライト等である場合、それぞれ「銀含有CHA型ゼオライト」等ともいう。)を洗浄する工程(以下、「洗浄工程」ともいう。)、銀含有小細孔ゼオライトを乾燥する工程(以下、「乾燥工程」ともいう。)、及び、銀含有小細孔ゼオライトを焼成する工程(以下、「活性化工程」ともいう。)の群から選ばれる1以上の工程を有していてもよく、少なくとも洗浄工程を有することが好ましく、また、洗浄工程及び乾燥工程を有していてもよい。 In the production method of the present embodiment, small-pore zeolite containing silver (hereinafter also referred to as "silver-containing small-pore zeolite"). A step of washing the silver-containing small-pore zeolite (hereinafter also referred to as a “washing step”), a step of drying the silver-containing small-pore zeolite (hereinafter also referred to as a “drying step”), and a step of drying the silver-containing small-pore zeolite It may have one or more steps selected from the group of a step of calcining the pore zeolite (hereinafter also referred to as an "activation step"), preferably has at least a washing step, and a washing step and It may have a drying step.
洗浄工程は、銀含有小細孔ゼオライトから不純物等が除去できれば、任意の洗浄方法であればよい。洗浄方法として、銀含有小細孔ゼオライトを十分量の純水で洗浄することが例示できる。 Any washing method may be used as long as impurities and the like can be removed from the silver-containing small-pore zeolite. As a washing method, washing the silver-containing small-pore zeolite with a sufficient amount of pure water can be exemplified.
乾燥工程は、銀含有小細孔ゼオライトの表面や細孔等に残存した水分が除去できれば、任意の乾燥方法であればよい。乾燥方法として、大気中で、100℃以上200℃以下、好ましくは110℃以上190℃以下で処理することが例示できる。 Any drying method may be used as long as the moisture remaining on the surface and pores of the silver-containing small-pore zeolite can be removed. As a drying method, it can be exemplified by treating in the atmosphere at 100° C. or higher and 200° C. or lower, preferably 110° C. or higher and 190° C. or lower.
活性化工程は、銀含有小細孔ゼオライトから有機物が除去できれば、任意の熱処理であればよい。熱処理方法として、大気中、400℃以上700℃以下で処理すること、更には大気中、500℃以上600℃以下で処理すること、が例示できる。 The activation step may be any heat treatment as long as the organic matter can be removed from the silver-containing small-pore zeolite. Examples of the heat treatment method include treatment at 400° C. to 700° C. in air, and further treatment at 500° C. to 600° C. in air.
本実施形態の炭化水素吸着剤を基材に塗布する場合、本実施形態の製造方法は、銀含有小細孔ゼオライトと溶媒とを混合する工程(以下、「スラリー化工程」)を有することが好ましい。 When the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is applied to a substrate, the production method of the present embodiment may include a step of mixing silver-containing small-pore zeolite and a solvent (hereinafter, “slurry step”). preferable.
スラリー化工程は、銀含有小細孔ゼオライトスラリーを得る。所望の基材の塗布に適したゼオライトスラリーが得られれば、銀含有ゼオライトと溶媒との混合方法は任意である。スラリー化工程における混合方法として、水及びアルコールの少なくともいずれか、好ましくは水に銀含有小細孔ゼオライトを添加及び混合すればよい。 The slurrying step obtains a silver-containing small pore zeolite slurry. Any method of mixing the silver-containing zeolite and the solvent can be used as long as a zeolite slurry suitable for coating the desired substrate is obtained. As a mixing method in the slurrying step, at least one of water and alcohol, preferably silver-containing small-pore zeolite may be added and mixed with water.
本実施形態の炭化水素吸着剤を成形体とする場合、銀含有小細孔ゼオライトを成形する工程(以下、「成形工程」)を有することが好ましい。 When the hydrocarbon adsorbent of the present embodiment is used as a molded body, it is preferable to include a step of molding the silver-containing small-pore zeolite (hereinafter referred to as "molding step").
成形工程は、銀含有小細孔ゼオライトを成形し、所望の形状にする。成形工程における成形方法は、所望の形状の成形体が得られる方法であればよく、例えば、成転動造粒成形、プレス成形、押し出し成形、射出成形、鋳込み成形及びシート成形の群から選ばれる1以上が挙げられる。 The shaping step shapes the silver-containing small pore zeolite into the desired shape. The molding method in the molding step may be any method as long as a molded article having a desired shape can be obtained, and is selected from the group of rolling dynamic granulation molding, press molding, extrusion molding, injection molding, slip casting, and sheet molding. 1 or more.
成形工程において、銀含有小細孔ゼオライトに加え、結合剤と混合した組成物を成形してもよい。結合剤は、ゼオライトの結合剤として使用される公知のものを使用すればよく、例えば、シリカ、アルミナ、カオリン、アタパルガイト、モンモリロナイト、ベントナイト、アロフェン及びセピオライトの群から選ばれる1以上、が挙げられる。 In the molding step, a composition mixed with a binder in addition to the silver-containing small-pore zeolite may be molded. As the binder, one or more selected from the group of silica, alumina, kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, allophane and sepiolite may be used.
本実施形態において、最大8員環細孔の長軸、SiO2/Al2O3比、BET比表面積、結晶粒径、銀含有量、銀イオン率、ピークトップ温度、SiOH基量、炭化水素浄化率、脱離開始温度、その他時間及び温度等は、上述した値の任意の上限、下限及びその組合せであればよい。 In this embodiment, the long axis of the maximum 8-membered ring pore, SiO 2 /Al 2 O 3 ratio, BET specific surface area, crystal grain size, silver content, silver ion rate, peak top temperature, SiOH group amount, hydrocarbon The purification rate, desorption start temperature, time, temperature, etc. may be any upper limit, lower limit, or combination of the values described above.
以下、実施例を用いて本開示を詳細に説明する。しかし、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be described in detail below using examples. However, the disclosure is not limited to these examples.
(結晶構造の同定)
一般的なX線回折装置(装置名:UltimaIV Protectus、リガク社製)を使用し、試料のXRD測定をした。測定条件は以下のとおりである。
(Identification of crystal structure)
A sample was subjected to XRD measurement using a general X-ray diffractometer (device name: UltimaIV Protectus, manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows.
加速電流・電圧 : 40mA・40kV
線源 : CuKα線(λ=1.5405Å)
測定モード : 連続スキャン
スキャン条件 : 40°/分
測定範囲 : 2θ=3°から43°
発散縦制限スリット: 10mm
発散/入射スリット: 1°
受光スリット : open
検出器 : D/teX Ultra
Niフィルター使用
得られたXRDパターンと参照パターンとを比較し、試料の結晶構造を同定した。
Accelerating current/voltage: 40mA/40kV
Radiation source: CuKα ray (λ = 1.5405 Å)
Measurement mode: Continuous scan
Scan condition: 40°/min
Measurement range: 2θ = 3° to 43°
Divergence longitudinal limiting slit: 10mm
Divergence/Entrance Slit: 1°
Light receiving slit: open
Detector: D/teX Ultra
Using Ni filter The XRD pattern obtained was compared with a reference pattern to identify the crystal structure of the sample.
(組成分析)
フッ酸と硝酸の混合水溶液に試料を溶解して試料溶液を調製した。一般的なICP装置(装置名:OPTIMA5300DV、PerkinElmer社製)を使用して、当該試料溶液を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES)で測定した。得られたSi、Al及びAgの測定値から、試料のSiO2/Al2O3モル比、及びAgの質量%を求めた。
(composition analysis)
A sample solution was prepared by dissolving the sample in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and nitric acid. Using a general ICP device (device name: OPTIMA5300DV, manufactured by PerkinElmer), the sample solution was measured by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). From the obtained measured values of Si, Al and Ag, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the sample and the mass % of Ag were determined.
(銀イオン率の算出)
下記実施例及び比較例で得られた炭化水素吸着剤を、各々加圧成形し、凝集径20~30メッシュの不定形の成形体とした。得られた成形体3mLを常圧固定床流通式反応管に充填し、以下の条件で加熱処理することにより前処理とした。
(Calculation of silver ion rate)
The hydrocarbon adsorbents obtained in the following examples and comparative examples were each pressure-molded to form irregular-shaped compacts with aggregate diameters of 20 to 30 mesh. 3 mL of the obtained compact was charged into a normal pressure fixed bed flow reaction tube and pretreated by heat treatment under the following conditions.
処理ガス : 水 10体積%
乾燥空気 残部
ガス流量 : 200mL/分
空間速度 : 4000hr-1
処理温度 : 900℃
処理時間 : 1時間
一般的な紫外可視分光測定装置(装置名:紫外可視近赤外分光光度計 V-770、日本分光株式会社製及び、積分球ユニット ISN-923、日本分光株式会社製)を使用し、前処理後の試料のUV-vis測定をし、UV-visスペクトルを得た。測定条件は以下の通りである。
Processing gas: 10% by volume of water
Dry air balance Gas flow rate: 200 mL/min Space velocity: 4000 hr -1
Processing temperature: 900°C
Processing time: 1 hour A general ultraviolet-visible spectrophotometer (device name: UV-visible near-infrared spectrophotometer V-770, manufactured by JASCO Corporation and integrating sphere unit ISN-923, manufactured by JASCO Corporation) UV-vis measurement was performed on the sample after pretreatment, and a UV-vis spectrum was obtained. The measurement conditions are as follows.
測定法 : 拡散反射法
波長 : 200~700nm
温度 : 室温
スリット幅: 5nm
BG : 硫酸バリウム
得られたUV-visスペクトルを、上述の方法で補正、K-M変換及び波形分離し、波形分離後のUV-visスペクトルから、以下の式を用いて銀イオン率を求めた。
Measurement method: Diffuse reflection method
Wavelength: 200-700nm
Temperature: room temperature
Slit width: 5 nm
BG: barium sulfate The resulting UV-vis spectrum was corrected, KM-converted, and waveform-separated by the method described above, and from the UV-vis spectrum after waveform separation, the silver ion rate was determined using the following formula. .
銀イオン率[%] = {SP1 /(SP1+SP2+SP3)}×100
上式において、SP1は波形分離後の銀イオンに対応するUVピーク(P1)の面積、SP1は波形分離後の銀クラスターに対応するUVピーク(P2)の面積、及び、SP1は波形分離後の金属銀に対応するUVピーク(P3)の面積である。また、P1は波長200nm以上240nm以下にピークトップを有するUVピーク、P2は波長240nm超350nm以下にピークトップを有するUVピーク、及び、P1は波長350nm超700nm以下にピークトップを有するUVピーク、である。
Silver ion rate [%] = {S P1 / (S P1 + S P2 + S P3 )} × 100
where SP1 is the area of the UV peak (P1) corresponding to silver ions after waveform separation, SP1 is the area of the UV peak (P2) corresponding to silver clusters after waveform separation, and SP1 is the waveform Area of the UV peak (P3) corresponding to metallic silver after separation. In addition, P1 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 200 nm or more and 240 nm or less, P2 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 240 nm or more and 350 nm or less, and P1 is a UV peak having a peak top at a wavelength of 350 nm or more and 700 nm or less. be.
(銀イオン量の算出)
各実施例及び比較例において、上記で得られた銀イオン率[%]と銀含有量[質量%]を乗じることで、銀イオン量[質量%]を算出した。
(Calculation of amount of silver ions)
In each example and comparative example, the silver ion content [% by mass] was calculated by multiplying the silver ion rate [%] obtained above by the silver content [% by mass].
(H2-TPR測定)
一般的な触媒分析装置(装置名:BELCATII、MicrotracBEL社製)を使用して下記実施例及び比較例で得られた炭化水素吸着剤のH2-TPR測定をした。以下の条件で加熱処理し、50℃まで降温することにより前処理とした。
(H 2 -TPR measurement)
Hydrocarbon adsorbents obtained in the following examples and comparative examples were subjected to H 2 -TPR measurement using a general catalyst analyzer (device name: BELCATII, manufactured by MicrotracBEL). Heat treatment was performed under the following conditions, and pretreatment was performed by lowering the temperature to 50°C.
前処理雰囲気 : ヘリウム雰囲気
流量 : 50mL/分
昇温速度 : 15℃/分
前処理温度 : 300℃
前処理時間 : 30分
試料量 : 0.2g
前処理後の試料は以下の条件で測定した。
Pretreatment atmosphere: Helium atmosphere
Flow rate: 50 mL/min
Heating rate: 15°C/min
Pretreatment temperature: 300°C
Pretreatment time: 30 minutes
Sample amount: 0.2g
The samples after pretreatment were measured under the following conditions.
測定雰囲気 : 水素5体積%含有アルゴン雰囲気
流量 : 30mL/分
昇温速度 : 10℃/分
測定温度 : 50~910℃
試料量 : 0.2g
得られたH2-TPRスペクトルから200℃以上のピークの内、最大ピーク高さを持つピークのピークトップを示すときの温度をH2-TPR測定におけるピークトップ温度とした。
Measurement atmosphere: Argon atmosphere containing 5% by volume of hydrogen
Flow rate: 30 mL/min
Heating rate: 10°C/min
Measurement temperature: 50 to 910°C
Sample amount: 0.2 g
The temperature at which the peak top of the peak having the maximum peak height among the peaks of 200° C. or higher from the H 2 -TPR spectrum obtained was taken as the peak top temperature in the H 2 -TPR measurement.
(1H-NMR測定)
一般的なNMR測定装置(VNMRS-400、Varian製)を使用して下記実施例で得られた炭化水素吸着剤の1H-NMR測定をした。以下の条件での処理後、窒素を導入し、窒素雰囲気下で室温まで降温することにより前処理とした。
( 1 H-NMR measurement)
1 H-NMR measurements of the hydrocarbon adsorbents obtained in the following examples were carried out using a general NMR spectrometer (VNMRS-400, manufactured by Varian). After the treatment under the following conditions, nitrogen was introduced and the temperature was lowered to room temperature in a nitrogen atmosphere for pretreatment.
前処理雰囲気 : 真空
昇温速度 : 0.25℃/分
前処理温度 : 400℃
前処理時間 : 5時間
試料量 : 70mg
前処理後の試料は以下の条件で測定した。
Pretreatment atmosphere: vacuum
Heating rate: 0.25°C/min
Pretreatment temperature: 400°C
Pretreatment time: 5 hours
Sample amount: 70 mg
The samples after pretreatment were measured under the following conditions.
観測核 :1H(399.8MHz)
パルス幅 :π/2
測定待ち時間 :10秒
積算回数 :32回
回転周波数 :15kHz
シフト基準 :TMS
試料量 : 40mg
得られたNMRスペクトルは、スペクトルデータ解析プログラム(例えば、商品名:GRAMS/AI、Thermo Fisher Scientific社製)を使用して、ベースライン補正、ガウス関数による波形分離にてSiOH基に帰属されるピーク(2.0±0.5ppmのピーク)及びその面積強度を検出、並びに、解析をした。検量線は標準物質としてベンゼンを使用して作成した。得られたシラノール基に帰属されるNMRスペクトルの面積強度から、検量線法により試料中のシラノール基に由来するプロトン量を求め、当該プロトン量と、秤量した試料の質量からSiOH量を求めた。
Observation nucleus: 1H (399.8MHz)
Pulse width: π/2
Measurement waiting time: 10 seconds
Accumulated times: 32 times
Rotation frequency: 15 kHz
Shift standard: TMS
Sample amount: 40 mg
The resulting NMR spectrum was analyzed using a spectral data analysis program (eg, trade name: GRAMS/AI, manufactured by Thermo Fisher Scientific), baseline correction, waveform separation by Gaussian function, and peaks attributed to SiOH groups. (2.0±0.5 ppm peak) and its area intensity were detected and analyzed. A calibration curve was constructed using benzene as a standard. From the area intensity of the obtained NMR spectrum attributed to the silanol groups, the amount of protons derived from the silanol groups in the sample was determined by the calibration curve method, and the amount of SiOH was determined from the amount of protons and the mass of the weighed sample.
実施例1
N,N,N-ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が19.2であり、カチオンタイプがプロトン型であるCHA型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用した。
Example 1
CHA-type zeolite obtained by crystallizing a composition containing N,N,N-dimethylethylcyclohexylammonium cations, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 19.2, and having a proton-type cation type as a starting zeolite used as
原料ゼオライトを、純水と混合してスラリーとした後、これを吸引ろ過して原料ゼオライトのケークを得た。得られたケークに、銀濃度1.3質量%の硝酸銀水溶液を室温で流通させ、CHA型ゼオライトに銀を担持させた。流通において、原料ゼオライトのAl含有量[mol]に対する硝酸銀水溶液のAg含有量[mol]の割合(以下、「仕込みAg/Al」ともいう。)が1.0となる量の硝酸銀水溶液を使用した。その後、十分量の純水で洗浄した後、大気中、110℃で乾燥させ、銀含有CHA型ゼオライト(銀担持CHA型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。 After the starting zeolite was mixed with pure water to form a slurry, the slurry was suction-filtered to obtain a starting zeolite cake. An aqueous solution of silver nitrate having a silver concentration of 1.3% by mass was passed through the resulting cake at room temperature to cause silver to be supported on the CHA-type zeolite. In distribution, the silver nitrate aqueous solution was used in such an amount that the ratio of the Ag content [mol] of the silver nitrate aqueous solution to the Al content [mol] of the raw material zeolite (hereinafter also referred to as "prepared Ag/Al") was 1.0. . Then, after washing with a sufficient amount of pure water, it was dried in the air at 110° C. to obtain silver-containing CHA-type zeolite (silver-supported CHA-type zeolite), which was used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有CHA型ゼオライトは、SiO2/Al2O3比が19.8、銀含有量が8.9質量%、及び、銀イオン率が92%であった。 The obtained silver-containing CHA-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 19.8, a silver content of 8.9% by mass, and a silver ion rate of 92%.
実施例2
1,1,3,5-テトラメチルピペリジニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が24.6であり、カチオンタイプがプロトン型であるAEI型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと以外は実施例1と同様な方法で銀含有AEI型ゼオライト(銀担持AEI型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 2
An AEI zeolite obtained by crystallizing a composition containing a 1,1,3,5-tetramethylpiperidinium cation, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.6 and a proton type cation type AEI zeolite containing silver (AEI zeolite supporting silver) was obtained in the same manner as in Example 1, except for using AEI as the starting zeolite, and this was used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有AEI型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が24.6、銀含有量が8.7質量%であった。 The obtained silver-containing AEI zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.6 and a silver content of 8.7% by mass.
実施例3
1-アダマンタンアミンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が31.0であり、カチオンタイプがアンモニウム型であるDDR型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、及び、仕込みAg/Al=2となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で、銀含有DDR型ゼオライト(銀担持DDR型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 3
A DDR-type zeolite obtained by crystallizing a composition containing 1-adamantaneamine, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 31.0 and having an ammonium-type cation type was used as a starting zeolite; A silver-containing DDR-type zeolite (silver-loaded DDR-type zeolite) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the silver nitrate aqueous solution was circulated so that Ag/Al was 2, and this was used as the hydrocarbon of this example. used as an adsorbent.
得られた銀含有DDR型ゼオライトは、SiO2/Al2O3比が31.6、銀含有量が4.6質量%であった。 The obtained silver-containing DDR type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 31.6 and a silver content of 4.6% by mass.
実施例4
1,3-ビス-(1-アダマンチル)イミダゾリウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が23.1であり、カチオンタイプがプロトン型であるAFX型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと以外は実施例1と同様な方法で、銀含有AFX型ゼオライト(銀担持AFX型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 4
An AFX-type zeolite obtained by crystallizing a composition containing a 1,3-bis-(1-adamantyl)imidazolium cation, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 23.1 and a proton type cation type AFX-type zeolite containing silver (AFX-type zeolite supporting silver) was obtained in the same manner as in Example 1, except that AFX-type zeolite was used as the raw material zeolite, and this was used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有AFX型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が23.1、銀含有量が7.5質量%であった。 The obtained silver-containing AFX-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 23.1 and a silver content of 7.5% by mass.
比較例1
1―アダマンタンアミンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が31.2であり、カチオンタイプがアンモニウム型であるLEV型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、及び、仕込みAg/Al=2となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で、銀含有LEV型ゼオライト(銀担持LEV型ゼオライト)を得、これを本比較例の炭化水素吸着剤とした。
Comparative example 1
LEV-type zeolite obtained by crystallization of a composition containing 1-adamantaneamine, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 31.2 and having an ammonium-type cation type was used as a raw material zeolite; Silver-containing LEV-type zeolite (silver-supporting LEV-type zeolite) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the silver nitrate aqueous solution was circulated so that Ag/Al was 2, and this was used as the hydrocarbon of this comparative example. used as an adsorbent.
得られた銀含有LEV型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が31.4、銀含有量が6.1質量%であった。 The obtained silver-containing LEV-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 31.4 and a silver content of 6.1% by mass.
比較例2
N,N,N-ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が24.0であり、カチオンタイプがプロトン型であるCHA型ゼオライトを本比較例の炭化水素吸着剤とした。
Comparative example 2
A CHA-type zeolite obtained by crystallization of a composition containing an N,N,N-dimethylethylcyclohexylammonium cation, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.0 and having a proton-type cation type was compared. Example hydrocarbon adsorbent.
比較例3
SiO2/Al2O3比が17.5であり、カチオンタイプがアンモニウム型であるFER型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、仕込みAg/Al=2となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で銀含有FER型ゼオライト(銀担持FER型ゼオライト)を得、これを比較例の炭化水素吸着剤とした。
Comparative example 3
Except that FER-type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 17.5 and an ammonium cation type was used as the raw material zeolite, and that an aqueous solution of silver nitrate was circulated so that Ag/Al was 2. obtained a silver-containing FER-type zeolite (silver-supporting FER-type zeolite) in the same manner as in Example 1, and used this as a hydrocarbon adsorbent of a comparative example.
得られた銀含有FER型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が17.5、銀含有量が9.0質量%で、銀イオン率は66%であった。 The obtained silver-containing FER-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 17.5, a silver content of 9.0% by mass, and a silver ion rate of 66%.
比較例4
SiO2/Al2O3比が39.0であり、カチオンタイプがアンモニウム型であるMFI型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、仕込みAg/Al=2となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で銀含有MFI型ゼオライト(銀担持MFI型ゼオライト)を得、これを比較例の炭化水素吸着剤とした。
Comparative example 4
Except that MFI type zeolite having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 39.0 and an ammonium cation type was used as the raw material zeolite, and that an aqueous solution of silver nitrate was circulated so that the charge Ag/Al was 2. A silver-containing MFI zeolite (silver-supporting MFI zeolite) was obtained in the same manner as in Example 1, and this was used as a hydrocarbon adsorbent for Comparative Example.
得られた銀含有MFI型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が39.0、銀含有量が8.0質量%であった。 The obtained silver-containing MFI zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 39.0 and a silver content of 8.0% by mass.
測定例
(炭化水素吸着剤測定試料の作製)
実施例及び比較例で得られた炭化水素吸着剤を、各々加圧成形及び粉砕し、凝集径20~30メッシュの不定形の成形体を得た。
Measurement example (preparation of hydrocarbon adsorbent measurement sample)
The hydrocarbon adsorbents obtained in Examples and Comparative Examples were pressure-molded and pulverized to obtain irregular-shaped compacts with aggregate diameters of 20 to 30 mesh.
(水熱処理)
得られた成形体3mLを常圧固定床流通式反応管に充填し、以下の条件で水熱処理を行い、水熱処理後の成形体を得た。
(hydrothermal treatment)
3 mL of the obtained compact was charged into a normal pressure fixed bed flow reaction tube and hydrothermally treated under the following conditions to obtain a hydrothermally treated compact.
処理ガス : 水 10体積%
乾燥空気 残部
ガス流量 : 200mL/分
空間速度 : 4000hr-1
処理温度 : 900℃
処理時間 : 1時間
(炭化水素吸着剤測定試料の前処理)
炭化水素吸着剤測定試料の作製で得られた成形体0.1g及び水熱処理後の成形体0.1gをそれぞれ常圧固定床流通式反応管に充填し、窒素流通下、500℃で30分間処理した後、50℃まで降温することで前処理とした。
Processing gas: 10% by volume of water
Dry air balance Gas flow rate: 200 mL/min Space velocity: 4000 hr -1
Processing temperature: 900°C
Processing time: 1 hour (pretreatment of hydrocarbon adsorbent measurement sample)
0.1 g of the molded body obtained in the preparation of the hydrocarbon adsorbent measurement sample and 0.1 g of the molded body after the hydrothermal treatment were each charged in a normal pressure fixed bed flow reaction tube and heated at 500° C. for 30 minutes under nitrogen flow. After the treatment, the temperature was lowered to 50°C for pretreatment.
(炭化水素吸着剤の炭化水素吸着)
上記の前処理を施した各炭化水素吸着剤に炭化水素含有ガスを流通させ、50℃から600℃の間で吸着した炭化水素を測定し炭化水素の吸着量とした。炭化水素含有ガスの組成及び測定条件を以下に示す。
(Hydrocarbon adsorption of hydrocarbon adsorbent)
A hydrocarbon-containing gas was passed through each hydrocarbon adsorbent that had undergone the above pretreatment, and the adsorbed hydrocarbons were measured between 50° C. and 600° C. to determine the amount of adsorbed hydrocarbons. The composition and measurement conditions of the hydrocarbon-containing gas are shown below.
炭化水素含有ガス :プロピレン 1000体積ppmC(メタン換算濃度)
水 3体積%
窒素 残部
ガス流量 :200mL/分
測定温度 :50~600℃
昇温速度 :10℃/分
(炭化水素浄化率及び脱離開始温度)
(炭化水素吸着剤の炭化水素吸着)と同様な方法で各炭化水素吸着剤に炭化水素含有ガスを流通させた。入口濃度及び出口濃度を、FIDを使用して測定し、入口濃度の積分値を流通前HC量[μmolC]とし、出口濃度の積分値を流通後HC量[μmolC]とした。炭化水素浄化率は、測定温度50℃から200℃の範囲における流通前HC量及び流通後HC量から、下式を用いて算出した。
Hydrocarbon-containing gas: Propylene 1000 volume ppmC (methane equivalent concentration)
Water 3% by volume
Nitrogen balance Gas flow rate: 200 mL/min Measurement temperature: 50 to 600°C
Heating rate: 10°C/min (hydrocarbon purification rate and desorption start temperature)
Hydrocarbon-containing gas was passed through each hydrocarbon adsorbent in the same manner as in (Hydrocarbon adsorption of hydrocarbon adsorbent). The inlet concentration and the outlet concentration were measured using FID, and the integrated value of the inlet concentration was taken as the HC amount before circulation [μmol C], and the integrated value of the outlet concentration was taken as the HC amount after circulation [μmol C]. The hydrocarbon purification rate was calculated using the following formula from the amount of HC before distribution and the amount of HC after distribution in the measurement temperature range of 50°C to 200°C.
炭化水素浄化率[%]=
{(流通前HC量-流通後HC量)/流通前HC量}×100
また、測定温度の上昇に伴う、炭化水素吸着剤の質量当たりの炭化水素脱離量の変化を測定し、該脱離量が0μmolC/gとなる最低温度をもって、脱離開始温度とした。炭化水素吸着剤の質量当たりの炭化水素脱離量は、炭化水素吸着剤の質量[g]に対する、流通前HC量と流通後HCとの差(=流通前HC量-流通後HC量)[μmolC]から求めた。
Hydrocarbon purification rate [%] =
{(HC amount before distribution−HC amount after distribution)/HC amount before distribution}×100
In addition, the change in the amount of desorption of hydrocarbons per mass of the hydrocarbon adsorbent was measured as the measurement temperature increased, and the lowest temperature at which the amount of desorption was 0 μmol C/g was taken as the desorption start temperature. The amount of hydrocarbons desorbed per mass of the hydrocarbon adsorbent is the difference between the amount of HC before circulation and the amount of HC after circulation (= HC amount before circulation - HC amount after circulation) [ μmol C].
結果を表1に示す。なお、表1において「骨格細孔」は各ゼオライト構造に含まれる酸素n員環細孔の種類(n)を便宜的に示しており、例えば「8」は「酸素8員環細孔」に相当する。また、表1中の「長軸」は最大8員環細孔の長軸の長さである。 Table 1 shows the results. In Table 1, "skeletal pore" indicates the type (n) of the oxygen n-membered ring pore contained in each zeolite structure for convenience, for example, "8" means "oxygen 8-membered ring pore" Equivalent to. In addition, "major axis" in Table 1 is the length of the major axis of the maximum eight-membered ring pore.
実施例5
N,N,N-ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が24.0であり、カチオンタイプがプロトン型であるCHA型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、及び、仕込みAg/Al=2となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例の銀含有CHA型ゼオライト(銀担持CHA型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 5
CHA-type zeolite obtained by crystallizing a composition containing N,N,N-dimethylethylcyclohexylammonium cations, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.0, and having a proton-type cation type as a starting zeolite The silver-containing CHA-type zeolite (silver-supporting CHA-type zeolite) of this example was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silver nitrate aqueous solution was circulated so that the charged Ag/Al was 2. This was used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有CHA型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が23.2、銀含有量が6.8質量%、銀イオン率は92%であった。 The obtained silver-containing CHA-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 23.2, a silver content of 6.8% by mass, and a silver ion rate of 92%.
実施例6
N,N,N-トリメチルアダマンタンアンモニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が24.0であり、カチオンタイプがアンモニウム型であるCHA型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、及び、仕込みAg/Al=0.6となるように硝酸銀水溶液を流通したこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例の銀含有CHA型ゼオライト(銀担持CHA型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 6
A CHA-type zeolite obtained by crystallization of a composition containing an N,N,N-trimethyladamantane ammonium cation, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.0 and having an ammonium cation type is used as a starting zeolite. Silver-containing CHA-type zeolite (silver-supporting CHA-type zeolite) of this example was prepared in the same manner as in Example 1, except that the silver nitrate aqueous solution was circulated so that Ag/Al was 0.6. was obtained, and this was used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有CHA型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が24.0、銀含有量が6.5質量%、銀イオン率は79%であった。 The obtained silver-containing CHA-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.0, a silver content of 6.5% by mass, and a silver ion rate of 79%.
実施例7
N,N,N-ジメチルエチルシクロヘキシルアンモニウムカチオンを含む組成物を結晶化して得られ、SiO2/Al2O3比が24.0であり、カチオンタイプがプロトン型であるCHA型ゼオライトを原料ゼオライトとして使用したこと、並びに、硝酸銀水溶液を60℃で、仕込みAg/Al=2なるように硝酸銀水溶液を流通させたこと以外は実施例1と同様な方法で本実施例の銀含有CHA型ゼオライト(銀担持CHA型ゼオライト)を得、これを本実施例の炭化水素吸着剤とした。
Example 7
CHA-type zeolite obtained by crystallizing a composition containing N,N,N-dimethylethylcyclohexylammonium cations, having a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.0, and having a proton-type cation type as a starting zeolite The silver-containing CHA-type zeolite of this example ( A silver-supported CHA-type zeolite) was obtained and used as the hydrocarbon adsorbent of this example.
得られた銀含有CHA型ゼオライトはSiO2/Al2O3比が24.4、銀含有量が8.0質量%、及び、銀イオン率は94%であった。 The obtained silver-containing CHA-type zeolite had a SiO 2 /Al 2 O 3 ratio of 24.4, a silver content of 8.0% by mass, and a silver ion rate of 94%.
各実施例及び比較例の炭化水素吸着剤の評価結果を下表に示す。 The evaluation results of the hydrocarbon adsorbents of Examples and Comparative Examples are shown in the table below.
表1中、銀イオン率、銀イオン量、水熱処理後の炭化水素浄化率、水熱処理後の脱離開始温度、H2-TPR測定ピークトップ温度、SiOH量の欄において「-」と表記されているものは、未測定であることを表す。 表1に示すように、実施例の炭化水素吸着剤は、水熱処理後において、脱離開始温度が200℃以上と高く、なおかつ、炭化水素浄化率が30%以上であった。また、実施例の炭化水素吸着剤は、水熱処理により脱離開始温度、すなわち吸着した炭化水素の保持力、が高くなることが確認できた。これに対し、比較例1の銀を含有するLEV型ゼオライトからなる炭化水素吸着剤は、小細孔ゼオライトであるにも関わらず、水熱処理後、炭化水素浄化率が10%と、実施例に比べて著しく低かった。 In Table 1, the columns of silver ion rate, silver ion amount, hydrocarbon purification rate after hydrothermal treatment, desorption start temperature after hydrothermal treatment, H 2 -TPR measurement peak top temperature, and SiOH amount are indicated with "-". Those marked with are not measured. As shown in Table 1, the hydrocarbon adsorbents of Examples had a high desorption start temperature of 200° C. or higher and a hydrocarbon purification rate of 30% or higher after the hydrothermal treatment. In addition, it was confirmed that the hydrocarbon adsorbents of Examples had a higher desorption start temperature, that is, a higher holding power for adsorbed hydrocarbons, by hydrothermal treatment. On the other hand, the hydrocarbon adsorbent made of LEV-type zeolite containing silver in Comparative Example 1 had a hydrocarbon purification rate of 10% after the hydrothermal treatment, despite being a small-pore zeolite. was significantly lower than
また、銀を含有しないCHA型ゼオライトからなる比較例2の炭化水素吸着剤は、水熱処理前の段階で脱離開始温度が低く、吸着した炭化水素を保持できないことが確認できる。さらに、小細孔ゼオライトではないFER型ゼオライトからなる比較例2の炭化水素吸着剤は、水熱処理後の炭化水素浄化率が10%であり、比較例1と同程度であった。さらに、MFI型ゼオライトからなる比較例3の炭化水素吸着剤は、水熱処理後の脱離開始温度が200℃未満であり、水熱処理により、吸着した炭化水素の保持力が低下することが確認できる。 In addition, it can be confirmed that the hydrocarbon adsorbent of Comparative Example 2, which is made of CHA-type zeolite containing no silver, has a low desorption start temperature before the hydrothermal treatment, and cannot retain the adsorbed hydrocarbons. Furthermore, the hydrocarbon adsorbent of Comparative Example 2 made of FER zeolite, which is not small-pore zeolite, had a hydrocarbon purification rate of 10% after the hydrothermal treatment, which was about the same as in Comparative Example 1. Furthermore, the hydrocarbon adsorbent of Comparative Example 3 made of MFI-type zeolite has a desorption start temperature after hydrothermal treatment of less than 200°C, and it can be confirmed that hydrothermal treatment reduces the retention of adsorbed hydrocarbons. .
また、比較例1の銀含有LEV型ゼオライトからなる炭化水素吸着剤と比べ、いずれの銀含有CHA型ゼオライトからなる炭化水素吸着剤も炭化水素浄化率が高いことが確認できる。 In addition, it can be confirmed that compared with the hydrocarbon adsorbent composed of the silver-containing LEV-type zeolite of Comparative Example 1, the hydrocarbon adsorbent composed of any silver-containing CHA-type zeolite has a high hydrocarbon purification rate.
さらに、実施例1、5及び7の炭化水素吸着剤の銀含有量は、6.8質量%、8.0質量%及び8.9質量%であり、水熱処理後の脱離開始温度は301℃、306℃及び324℃と、銀含有量の増加に伴い脱離開始温度が高くなる傾向にあることが確認できる。また、実施例5の炭化水素浄化率は57%、実施例7の炭化水素浄化率は52%であり、水熱処理前のLEV型ゼオライトと同等以上の炭化水素浄化率を示した。 Furthermore, the silver contents of the hydrocarbon adsorbents of Examples 1, 5 and 7 were 6.8% by mass, 8.0% by mass and 8.9% by mass, and the desorption start temperature after hydrothermal treatment was 301 C., 306.degree. C., and 324.degree. Further, the hydrocarbon purification rate of Example 5 was 57%, and the hydrocarbon purification rate of Example 7 was 52%.
また、実施例3は比較例4と同じ銀イオン率を示しているが、水熱処理前後の炭化水素脱離開始温度を見ると、酸素8員環細孔を有しない比較例4が大きく低下したのに対し、実施例3は向上している。同様に、実施例7は比較例1と同じ銀イオン率を示しているが、水熱処理前後の炭化水素浄化率を見ると、長軸が4.8Åである比較例1では大きく低下したのに対し、実施例7は水熱処理後でも高い浄化率を維持している。長軸が4.8Å未満の酸素8員環細孔を含む構造を有する銀含有小細孔ゼオライトからなる炭化水素吸着剤は、当該構造を有しない銀含有ゼオライトからなる炭化水素吸着剤と比較して、炭化水素吸着性能が向上することが確認された。 In addition, Example 3 shows the same silver ion rate as Comparative Example 4, but when looking at the hydrocarbon desorption starting temperature before and after the hydrothermal treatment, Comparative Example 4, which does not have oxygen eight-membered ring pores, is significantly lower. In contrast, Example 3 is improved. Similarly, Example 7 shows the same silver ion rate as Comparative Example 1, but when looking at the hydrocarbon purification rate before and after the hydrothermal treatment, Comparative Example 1, which has a long axis of 4.8 Å, greatly decreased. In contrast, Example 7 maintains a high purification rate even after the hydrothermal treatment. A hydrocarbon adsorbent composed of a silver-containing small-pore zeolite having a structure containing oxygen eight-membered ring pores with a long axis of less than 4.8 Å is compared with a hydrocarbon adsorbent composed of a silver-containing zeolite that does not have such a structure. Therefore, it was confirmed that the hydrocarbon adsorption performance was improved.
さらに、H2-TPR測定におけるピークトップ温度が404℃以上である実施例1乃至5、及び7は、水熱処理後においても炭化水素浄化率、脱離開始温度ともに高い水準を維持していることが確認された。 Furthermore, in Examples 1 to 5 and 7, in which the peak top temperature in H 2 -TPR measurement was 404°C or higher, both the hydrocarbon purification rate and the desorption start temperature maintained high levels even after the hydrothermal treatment. was confirmed.
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