用于热分解有机物的催化剂和方法以及制备这种催化剂的方法_2

文档序号:9717217阅读:来源:国知局
光催化活性的无机氧化物通过热能也能同样地被激发,在温度上升的同时释放出电子,显现出强氧化作用。因此,在本发明中,上述无机氧化物与氧化钛同样地,作为热分解催化剂而有效地发挥功能。
[0022]本发明的用于热分解有机物的催化剂包含以上述氧化钛为代表的上述无机氧化物,包含粒径为0.1?1.2mm的范围、孔隙容积为0.1?0.3mL/g的范围、振实密度为1.05?1.4g/mL的范围、磨耗率为2重量%以下的球状颗粒。
[0023]在本发明中,颗粒的粒径为0.1?1.2mm的范围是指100重量%的颗粒的粒径在0.1?1.2_的范围,颗粒的粒径是采用后述方法测定的。
[0024]当作为热分解催化剂的颗粒含有粒径小于0.1mm的颗粒时,在有机物的热分解中,其初期的分解性能良好,但是另一方面,其伴随着热分解气体从热分解装置流出而损失,因此热分解性能随时间而下降。但是,当作为热分解催化剂的颗粒含有粒径大于1.2mm的颗粒时,在热分解装置内,将作为热分解催化剂的颗粒与有机物一起一边搅拌一边加热,对有机物例如废塑料片进行热分解期间,颗粒被分级,有可能使热分解性能随时间而下降。即,粒径大的颗粒和粒径小的颗粒相互分离,难以有效地接触有机物,结果,有可能导致热分解性能下降。
[0025]根据本发明,通过将颗粒制成球状,使其粒径在0.1?1.2mm的范围,由此不会发生分级,流动性以及与有机物的接触性优异,因此,能够得到有机物的热分解性能优异的催化剂。
[0026]进而,根据本发明,通过使包含球状颗粒的催化剂的振实密度和孔隙容积分别在上述范围,所得催化剂在与有机物例如废塑料片一起一边搅拌一边加热以热分解有机物期间,不仅其流动性以及与有机物的接触性更加优异,而且其不易微粉化,磨耗被良好地抑制,有机物的热分解性能优异。
[0027]根据本发明,振实密度和磨耗率是通过后述方法测定的,孔隙容积是通过在最大压力196.14MPa下的汞压入法测定的。
[0028]本发明的用于热分解有机物的催化剂可以通过将前述无机氧化物的粉碎物在选自二氧化钛溶胶、硅溶胶、氧化铝溶胶和氧化锆溶胶的至少1种溶胶的存在下进行搅拌造粒,制成球状颗粒后,在400?850°C范围的温度下焙烧,然后,筛分所得颗粒,将粒径调整至0.1?1.2mm而得到的。
[0029]在前述无机氧化物中,作为含钛的钙钛矿化合物,例如可举出钛酸锶、锆钛酸钡、钛酸钙,除此以外,可举出它们中的钡、锆、锶和/或钙的一部分被镧、铈、钇等取代的物质等,但不限于此。
[0030]根据本发明,在前述无机氧化物中,特优选使用氧化钛、钛/钨复合氧化物、钛/硅复合氧化物、钛/钼复合氧化物、钛/铌复合氧化物等。
[0031]搅拌造粒,如众所周知的那样,是指搅拌粉体(本发明中,是前述无机氧化物的粉体)和液体粘合剂(本发明中,是前述的溶胶),在用溶胶使粉体凝聚的同时,通过高速搅拌桨的剪切效果,得到上述粉体被压密化的凝聚体,可以根据所使用的溶胶的量、搅拌桨的旋转数、造粒时间等,任意地调整所得凝聚粒子的压密度或粒度。另外,也可以通过适当地选择搅拌造粒装置的造粒容器内的底盘,将所得凝聚体的形状更进一步地球状化。
[0032]在本发明中,如上所述,用于将前述无机氧化物搅拌造粒的造粒机没有特殊限制,例如,优选使用(株)奈良机械制作所制造的混合造粒机NMG系列、深江/、°夕亍、;/夕(株)制的高速混合机或高速搅拌机、日本T /匕(株)制的T /匕彳 >亍 >夕文混合机CT彳办t逆流式高速混合机)、(有)G-LAB0制的高速搅拌造粒机HSG系列、(株)夕卜>制的混炼.高速搅拌造粒机spg系列或高速混合.细粒机只/、°少夕y.y 二一 f 一、(株)/、°夕制的垂直式造粒机VG-CT系列等。
[0033]根据本发明,将前述无机氧化物在前述溶胶的存在下搅拌造粒,为了进一步提高由此得到的颗粒的球状性,同时进一步使粒度分布精细,也可以将搅拌造粒而得的颗粒在前述溶胶的存在下再通过选自旋转造粒和流化床造粒的至少1种方法进行进一步造粒。
[0034]进行该造粒时,为了使所得颗粒更坚硬,并进一步提高其磨耗性,也可以使用前述溶胶与前述无机氧化物的粉碎物或将前述溶胶干燥、焙烧后粉碎而得的粉碎物的混合物。
[0035]旋转造粒如已经众所周知的,是指向粉体和液体粘合剂的混合物赋予转动运动,以得到凝聚粒子的造粒法,流化床造粒如已经众所周知的,是指向粉体的流化床供给液体粘合剂,通过粒子间的粘合剂形成交联,以得到凝聚粒子的造粒法。
[0036]以如上所述方式,将前述无机氧化物进行搅拌造粒,进而,通过选自旋转造粒和流化床造粒的至少1种方法进一步造粒后,如前所述,在400?850°C范围的温度下焙烧,然后,通过筛分,将粒径为0.1?1.2mm范围的粒子集中在一起,由此可以得到作为本发明催化剂的具有必要粒度的颗粒。
[0037]另外,用于这种造粒的旋转造粒机或流化床造粒机(复合型造粒机)在本发明中也没有特殊限制,例如可举出(株)夕''/卟>制的流化床造粒装置“二-一/▽? Xf—”或者球形整粒机—”、(株V、°々夕制的流化床造粒装置或旋转流动涂布装置少于7°卜;/夕只”系列等。
[0038]根据本发明,用于热分解有机物的装置构造的一例如图1所示。反应容器1具备:用于将有机物例如废塑料片投入到该反应容器的投入口 2,用于将载气3导入反应容器并将生成的热分解气体从反应容器运出的载气管4,进而,具备用于搅拌反应容器中的热分解催化剂5和废塑料片6的搅拌机7。另外,具备用于加热反应容器中的热分解催化剂和废塑料片的加热装置8。在图示的装置中,该加热装置设置在反应容器外部,但是也可以设置在反应容器内。作为上述载气,通常可以使用空气,但根据需要,也可以使用惰性气体。但是,根据本发明,在热分解废塑料时,所使用的装置不受上述示例的限制,例如也可以使用回转炉或流化床装置。
[0039]如前所述,本发明的催化剂均具有光催化活性,因此在将催化剂与有机物一起一边搅拌一边加热而对有机物进行热分解时,根据需要,也可以在紫外线的照射下将催化剂与有机物一起一边搅拌一边加热。
[0040]本发明的有机物的热分解催化剂,如上所述,包括含有前述无机氧化物的球状颗粒,具有由粒径、孔隙容积以及振实密度规定的预定的粒子特性和预定的磨耗率,因此,即使与有机物一起在加热下搅拌混合,也能够长期保持上述粒子特性,因此,通过使用本发明的热分解催化剂,可以长时间高效地热分解有机物。
[0041]能够使用本发明的催化剂进行热分解的有机物没有特殊限制,除了聚乙烯、聚丙烯等常用的热塑性树脂以外,可举出热固性树脂或医疗废弃物中所含的有机物,例如胶乳,或者,聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮等各种塑料、纱布、脱脂绵等。
[0042]另外,在本发明中,将要热分解的有机物为固体时,优选将其粉碎至数mm见方左右的大小,但是没有特殊限制。
[0043]在本发明中,热分解催化剂与有机物的加热温度根据有机物的种类而不同,但至少为200°C,优选为300°C以上,特别优选为400?600°C的范围。
实施例
[0044]以下举出实施例说明本发明,但本发明不受这些实施例的任何限定。
[0045]实施例1
在利用硫酸法进行的氧化钛制备工序中,将由水解工序得到的氢氧化钛的浆料过滤、水洗,将其再浆化,得到浆料A。向该浆料A中加入作为溶胶化剂的硝酸,得到氧化钛的溶胶B。进而,将该溶胶B的一部分在100°C下加热、干燥,制得干燥凝胶,将其在电炉中、在500°C下焙烧3小时,得到氧化钛
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