超臨界水酸化反応を用いた俳水中のアンモニアの分解除去

超临界羟基化反应分解去除消防栓水中的氨

• 批准号: 10750554
• 负责人: 大島 義人
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750554/
• 关键词: 超臨界水酸化反応; アンモニア; 固体触媒; 二酸化マンガン; 反応工学; 総括反応速度; コークス炉ガス洗浄排水; 窒素

本研究は、超臨界水酸化反応を利用したアンモニアの新規処理プロセスの可能性について検討することを目的として行われた。まず初年度に流通式反応装置を作製し、生成物の分析システムを確立した。続いて、均一系酸素酸化反応について、500℃以下の温度ではアンモニアの分解が起こらないことを、実験と計算の両面から検証した。一方、触媒として二酸化マンガンを用いた不均一系酸化反応について、触媒の導入によって分解が飛躍的に加速されること、窒素原子を含む生成物の大部分が窒素分子であること、水の密度が総括反応速度に負の影響を持つことなどを明らかにした。さらに、この技術を実排水に適用する可能性を検討すべく、コークス炉ガス洗浄排水中のアンモニアの分解をモデル反応として実験的検討を加えた。実排水の分析の結果、アンモニア以外の主な成分としてフェノールや各種無機イオンが高濃度で共存することが明らかになった。このうちフェノールについては、触媒の粒径によっては物質移動が律速になること、水の触媒表面への吸着が反応を阻害することが明らかになったが、総括反応としては十分に速く進行し、フェノールの分解についても触媒の導入は有効であることが示された。さらに、アンモニア/フェノールを実排水と同程度の比で含むモデル排水について実験を行った結果、両化合物の完全酸化に対して相互が負の共存効果を及ぼすことが明らかになった。最後に、実排水を希釈したサンプルについて分解実験を行ったところ、470℃、接触時間2秒の条件で0.8を越える高いアンモニア分解率が得られ、温度を上昇させるとさらに分解が加速された。また、フェノールは1秒程度でほぼ完全に分解し、全有機炭素も2秒程度で約0.8の分解率を示した。以上、工業的実排水を用いた実験結果より、固体触媒を用いた超臨界水酸化反応がアンモニアの新規な分解処理プロセスとして有望であることを明らかにした。

进行这项研究的目的是检查使用超临界羟基化反应进行新的氨处理过程的可能性。首先，在第一年，制造了分配反应器，并建立了产品分析系统。接下来，我们验证了实验和计算，即在500°C以下的温度下不会分解氨。另一方面，使用二氧化锰作为催化剂的异质氧化反应表明，通过引入催化剂的引入，分解很大程度上加速了，大多数包含氮原子的产物都是氮分子，并且水的密度对总体反应速率产生负面影响。此外，为了调查将该技术应用于实际废水的可能性，使用焦炭烤箱燃气洗涤废水中的氨的分解作为模型反应进行了实验研究。对实际废水的分析表明，高浓度的酚和各种无机离子作为氨气以外的主要成分共存。其中，对于苯酚，发现质量转移是根据催化剂的粒径而定的，并且在催化剂表面上的水吸附抑制了反应，但是一般反应的进展很快，并且表明催化剂的引入有效地有助于苯酚的分解。此外，对含有氨/苯酚的模型废水进行了实验，其比率与实际废水的比例相似，并且发现相互施加了对两种化合物完全氧化的负共存效应。最后，在带有稀释实际废水的样品上进行了分解实验，在470°C和2秒的接触时间下，获得超过0.8的高氨分解速率，并在温度升高时进一步加速分解。此外，苯酚在大约1秒钟内几乎完全分解，并且总有机碳在大约2秒内的分解速率约为0.8。上述使用工业废水的实验结果表明，使用固体催化剂的超临界羟基化反应是氨的新分解过程。

项目成果

Yoshito Oshima: "Kinetics of the Catalytic Oxidation of Phenol over Manganese Oxide in Supercritical Water"Industrial and Engineering Chemical Research. 38(11). 4183-4188 (1999)

大岛芳人：《超临界水中氧化锰催化氧化苯酚的动力学》工业与工程化学研究。