産業における窒素の高効率循環とゼロエミッションのキーテクノロジー

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(a)アンモニアの吸着剤の開発:アンモニア濃度0.1〜5%程度、50〜100℃で排出されたものを選択吸着し、濃縮貯蔵して、NOx還元用など別の用途に用いるべく、硫酸処理活性炭やゼオライトを修飾し脱離も容易な吸着剤を開発した。Y型ゼオライトが吸着能が高いことが分かったので、イオン交換金属種の効果、交換量の効果などを調べ、アンモニアがどのようなサイト(プロトン、金属イオン、置換前のNaイオン)と相互作用しているか調べた。(b)アンモニウムイオンの湿式酸化の反応機構及び触媒の役割の研究:通常の工場排水レベルと考えられる1500ppm程度の希薄アンモニウムイオンを空気で酸化分解し,NO3-に転化させず,全てN2にまで分解するための触媒を開発する。昨年までに、Ru/Al2O3,Pd/活性炭を用いると170℃,15気圧(空気)程度で1500ppmのアンモニウムイオンを夫々98%,100%N2へ分解できることを見出している。また、水溶液をpH12以上にして初めて活性が大幅に増加する、すなわち、アンモニウムイオンが中性NH3分子となって触媒上で酸素と反応していることを明らかにした。触媒の条件としては水(液)よりも気体との親和性の高いことが好ましいと予想され,"撥水性の担体を用いる,活性金属を非親水性の部分に配する"等の考え方に基づいた触媒設計を行った。更に触媒活性種、Pdなど、の溶解機構を研究し、それらが水中に溶解しない条件を明らかにした。(c)N2O分解還元の研究:今後、低温燃焼によりN2Oの発生が問題となる。環境条件下(0.1%濃度レベル)でのN2Oの分解反応の機構は十分研究されておらず、高活剤Co-MgO系はそのモデルとして適当である。酸素同位体を触媒に吸着させ、N2Oの分解時に生成O2中に入るかどうかを質量分析装置で調べた。これにより活性点上の配位座が1つか2つかなど、有効な触媒の活性点構造を明らかにした。(d)産業におけるN循環調査:窒素循環のルートを既存の資料から調査する。定量化したチャートを作成すると共に、その結果から考えられる問題点を技術の視点から評価した。