環境触媒ハンドブック
岩本 正和, 加藤 明 著
内容
目次
序論第1節 環境触媒化学とは環境触媒化学の全体像第2節 環境触媒化学の基礎化学と触媒触媒は何をしているか触媒機能の重要な要素は何か触媒はどのように使われているか環境触媒技術はどのように発展してきたか環境触媒化学の研究法環境触媒の将来第3節 環境技術の評価法持続可能性と現在の環境の状況持続可能なシステムとはどのようなものか環境技術を評価する法則評価の方法論ライフサイクルアセスメントによる技術評価ライフサイクルアセスメントにおける統合化手法グリーンインデックスとグリーンケミストリーまとめ第4節 環境問題とプロセスの関連石油精製プロセスと環境合成化学プロセスと環境食品工業プロセスと環境将来のプロセスと環境との関係第1章水処理—湿式第1節 概説触媒を用いた水処理技術の位置づけ研究開発・実用化技術の概要第2節 COD含有排水の処理有機物の酸化分解処理エタノールアミン含有排水処理への適用例第3節 アンモニア含有排水の処理■亜硝酸酸化分解法触媒を用いた排水中のアンモニア態窒素除去■触媒湿式酸化分解法触媒湿式酸化分解法の概要高濃度有機物および窒素化合物同時処理の実際■触媒気相酸化分解法(アンモカット法)触媒気相酸化分解法(アンモカット法)のコア技術と特徴処理システムの構成気相酸化触媒と特性処理実例触媒気相酸化分解法(アンモカット法)の展開■空気酸化分解法システムの概要■触媒法による酸素酸化分解除去現行法本研究の意義研究の経緯と狙い実験方法および装置実験結果および考察まとめ■ルテニウム触媒を用いる排水中アンモニウムイオンの空気酸化処理各種金属触媒によるアンモニアの湿式酸化反応ルテニウム触媒の作用触媒表面上での湿式酸化反応機構各金属種の効果についてルテニウム触媒存在下での反応条件依存性応用:アンモニウムイオンの有効処理のための湿式酸化条件の設定第4節 硝酸含有排水の処理■硝酸性および亜硝酸性窒素の湿式還元分解河川水,地下水および水道水の化学組成金属—希硝酸系の化学と関連成分の分析活性触媒系亜硝酸性窒素の還元分解二元系触媒による硝酸性窒素の分解実用処理における諸問題■水中硝酸イオンの固体触媒による水素還元無害化除去実験方法結果と考察■硝酸含有排水の還元分解処理法窒素除去技術硝酸含有排水の還元分解処理法第5節 窒素含有有機化合物含有排水の処理過酸化金属触媒を用いた処理法電解法と過酸化金属触媒酸化分解法を組み合わせた処理法第6節 PCB含有排水の処理PCB処理の問題点効果が認められているPCBの処理法水中のPCBの処理の考え方PCBの水に対する溶解度排水中にPCBが混入する原因現状の水中PCBの処理方法研究中のPCB処理技術その他の処理法第7節水中ダイオキシン類分解装置および埋立地浸出水の処理ダイオキシン類についてダイオキシン類の水への溶解性水中ダイオキシン類の存在水中ダイオキシン類処理技術水中ダイオキシン類分解技術水中ダイオキシン類分解装置触媒酸化法による水中ダイオキシン類分解触媒適用に関する注意事項第8節 環境ホルモン含有排水の処理活性炭による環境ホルモンの吸着除去触媒を用いた分解処理第9節 脱色色と脱色技術過酸化金属触媒を用いた脱色技術第10節 遊離残留塩素の除去遊離残留塩素の定義と水処理での位置づけ遊離残留塩素の除去法(従来法)触媒を用いた遊離残留塩素の分離除去第11節 溶存酸素(DO)の除去—用水処理水中溶存酸素の除去法第12節 有機塩素化合物の還元処理技術有機塩素化合物の還元処理に用いられる還元剤水素ガスによる接触分解ゼロ価の鉄による還元反応超音波とゼロ価の鉄を併用した還元処理ゼロ価の鉄とメタン菌による処理還元処理法によるその他の汚染物質への利用ゼロ価の鉄による汚染水処理の実施例第2章水処理—乾式第1節 概説研究・開発・実用化技術の概要第2節 アンモニア含有排水の処理各種脱窒法の特徴アンモニアストリッピングの原理と概要ストリッピングガス中アンモニアの触媒分解法ストリッピング・触媒酸化分解法第3節 揮発性有機塩素化合物の分解—土壌浄化,地下水■酸化分解処理技術有機塩素化合物の還元分解処理■光触媒を用いた分解処理土壌ガスおよび揚水・ばっ気処理ガス光触媒による有機物の分解機構有機塩素化合物の光触媒分解に関する研究の流れ気相中の有機塩素化合物の光触媒分解第4節 臭気成分の分解—し尿処理,下水処理■脱臭技術としての接触酸化法有機系悪臭物質除去用触媒チタニアを担体とする触媒の反応特性オゾン分解触媒■メタルハニカム触媒を用いた脱臭触媒構造体の種類と特徴メタルハニカム構造体EHC(electricalheatedcatalyst:電気加熱型触媒)第3章脱硫触媒第1節 概説第2節 軽油の組成第3節 脱硫反応の特性■概説■脱硫反応のルート■脱硫反応の速度解析■脱硫反応における阻害■脱硫反応における活性低下原因炭素質析出による活性低下窒素化合物による被毒硫化水素による被毒活性相の構造変化による活性低下超深度脱硫における活性低下要因貴金属触媒の活性低下活性が低下した触媒の酸化再生第4節 脱硫触媒の構造,活性点概説脱硫触媒の活性点構造活性点の効果的合成第5節 脱硫触媒の担体効果と新触媒■概説■担体アルミナモリブデンとアルミナの相互作用プローブ分子を用いた担体表面の解析モリブデンアルミナ触媒の調製■チタニア−アルミナ担持モリブデン系触媒を用いた水素化脱硫反応触媒担体および触媒調製法ジベンゾチオフェン類の水素化脱硫反応XPSによる触媒表面の評価■炭素担体炭素担体の構造硫化物触媒担体としての炭素吸着材としての炭素■微粒子触媒概説重質残渣処理プロセスにおけるMoS2微粒子触媒の役割高活性MoS2微粒子触媒の設計・開発二元系微粒子触媒第6節 脱硫反応における活性点・基質相互作用と反応性第7節 脱硫触媒反応プロセスー水素化脱硫プロセス環境対応としての水素化脱硫プロセスの現況水素化脱硫プロセスの概要水素化脱硫反応,触媒活性に対するモデル化第8節 脱硫反応の将来展望第4章自動車触媒の改良第1節 自動車の環境負荷低減技術自動車にかかわる環境の現状今後のガソリン車とディーゼル車低公害車と代替エネルギー車の開発超低燃費車の開発第2節 自動車排ガス処理触媒技術自動車用触媒の特徴自動車用触媒担体自動車用触媒活性成分自動車触媒技術の変遷低温におけるHC処理技術モデリング手法ディーゼル・エンジン排ガス処理技術まとめ第3節 自動車排ガス三元触媒システム三元触媒反応三元触媒反応条件三元触媒反応システム三元触媒の構成主触媒成分助触媒成分劣化第4節 三元触媒システムの改良研究■三元触媒の熱劣化機構三元触媒の構成と触媒作用の概要三元触媒の状態と触媒活性との対応三元触媒の熱劣化時に伴う貴金属凝集のモデルと粒成長速度式OSCの熱劣化と貴金属粒成長の関係触媒改良の意味劣化予測への試み■HC吸着型三元触媒を用いたコールドスタートHCエミッション低減技術排気規制動向三元触媒技術の限界と改良課題HC吸着型三元触媒2−ステージ式システムまとめ■超低公害ガソリン自動車の触媒システムカリフォルニアの規制強化の歴史ゼロレベルエミッションをめざして■三元触媒の改良研究HC削減技術NOx削減技術第5節 NOx吸蔵還元型触媒NOx低減技術の概要NOx吸蔵還元型触媒の開発直噴ガソリンエンジン車用の触媒今後の研究開発課題第6節 ディーゼル車PM酸化触媒—大型ディーゼル車における酸化触媒を用いたPMの低減酸化触媒酸化触媒を用いた連続再生式DPF第7節 インテリジェント触媒—自動車触媒の新機能創成Pd担持ペロブスカイト触媒の三元触媒活性Pd担持ペロブスカイト触媒の過度追随性ペロブスカイト触媒の貴金属劣化抑制新しい触媒設計の提案まとめ第5章新しい自動車触媒の開発(大学)第1節 一酸化窒素の触媒除去—ゼオライト系を中心にして還元剤を用いないNOの除去—吸着濃縮法還元剤を用いないNOの除去—接触分解炭化水素系還元剤を用いるNOの除去第2節 炭化水素および炭素を還元剤とするアルミナ系NOx選択還元触媒アルミナ触媒のNOx還元活性金属添加アルミナ触媒のNO還元活性コバルト添加アルミナ触媒のNO還元活性金属添加アルミナ触媒のNO選択還元活性に対するSO2の影響炭素を還元剤とするNOx選択還元第3節 ゼオライトを利用した機能複合化による触媒設計HC−SCRの反応機構ゼオライトの細孔を利用した機能複合化:intraporecatalysisゼオライト系触媒でのNO酸化機能+NO2還元機能複合化効果複合化による触媒活性の水熱安定化第4節 Fe−MFIを用いたN2O選択的還元反応亜酸化窒素(N2O)の発生源と除去技術N2O除去反応Fe交換サイトの役割第5節 酸化物マトリックスを利用したNO選択還元触媒の設計高性能酸化物触媒における活性サイト構造とマトリックス効果遷移金属—アルミネート触媒上でのNO選択還元反応機構ディーゼルエンジン用脱硝触媒開発の可能性第6節 複合金属酸化物のNOx除去触媒特性—ペロブスカイト型酸化物を中心としてペロブスカイト型酸化物についてNOの直接分解反応炭化水素によるNOの選択還元反応ディーゼルパティキュレートとNOxの同時除去反応混合導電性ペロブスカイトを用いたNOx除去メンブレンリアクター第7節 金属リン酸塩触媒による炭化水素を用いたNOxの選択還元反応マイクロポーラスリン酸塩によるNOx選択還元リン酸コバルトによるNOx選択還元第8節 二元機能のコンセプトに基づく窒素酸化物還元触媒の設計炭化水素によるNO接触還元(HC−SCR)の課題二元機能触媒設計の立場から見たHC−SCRの反応機構Ceゼオライトと遷移金属酸化物の組合せNO−CH4−O2反応系(Pd−ゼオライト)第9節 メタロシリケート触媒の脱硝反応特性実験方法の概要結果と考察第10節 NOx吸収剤NOx吸収反応の挙動焼成温度の効果構成成分の役割連続的な吸収放出特性第6章新しい自動車触媒の開発(国立研究所,産業界)第1節 新しいNOx除去触媒技術■金属酸化物系NOx除去触媒NO直接分解炭化水素による選択還元■炭化水素による選択還元:白金族系触媒の性能と二層複合化による性能向上白金族系触媒の性能二層化による触媒複合化二層型触媒の性能向上■銀/アルミナ系触媒によるNOx除去炭化水素によるNOxの選択還元Ag/Al2O3触媒を用いた含酸素化合物によるNOxの選択還元今後の展開■担持金触媒による窒素酸化物の除去反応について金触媒上での一酸化炭素による一酸化窒素の還元反応金触媒上での水素による一酸化窒素の還元反応金触媒上での炭化水素による一酸化窒素の還元反応まとめ第2節 リーンバーンガソリン車用NOx除去触媒■選択還元型リーンNOx触媒ガソリンエンジン用リーンNOx触媒の開発■リーンバーンガソリン車用Ir系NOx浄化触媒開発の背景開発の経緯第3節 ディーゼル車用NOx除去触媒技術■ディーゼルパティキュレート除去触媒はじめに—DPF法への期待と必要とされる触媒技術PM酸化促進用触媒の研究開発動向PM酸化促進用触媒の改良PM酸化促進用触媒の今後の課題■ディーゼルパティキュレートフィルターPMの概要DPFシステムの分類自動再生式DPF手動再生式DPFDPFシステムの今後第4節 低公害自動車と触媒技術触媒により低公害化された代替燃料自動車低公害自動車特有の触媒技術第7章固定発生源の排ガス浄化第1節 概説窒素酸化物処理低濃度NOx処理N2O処理硫黄酸化物処理ダイオキシン処理第2節 アンモニア脱硝—火力発電所排ガス脱硝処理■アンモニア選択接触還元法開発の歴史選択接触還元法(SCR)脱硝装置と触媒アンモニア脱硝の反応機構触媒活性とSO2酸化■環境触媒(アンモニア脱硝)選択的接触還元法の特徴脱硝触媒の劣化原因と耐久性脱硝触媒の性能改良と開発■バブコック日立—排煙脱硝技術開発の経緯火力発電所用脱硝プロセス運転経験今後の開発展開第3節 非アンモニア脱硝■銀−アルミナ触媒によるガスエンジン排ガス脱硝ガスエンジン排ガスの特徴銀−アルミナ触媒の反応特性アルコール脱硝炭化水素脱硝炭化水素脱硝の改良技術■ガスエンジン,ディーゼルエンジン排ガス浄化ガスエンジン排ガス中の窒素酸化物除去ディーゼルエンジン排ガス中の窒素酸化物除去■希薄燃焼ガスエンジン用ゼオライト系NOx選択還元触媒触媒に要求される特性Cu−ゼオライト系触媒の問題点とCo−ゼオライト系触媒Co−BEA触媒とその特徴Co−BEAの実用性能第4節 排煙脱硫関係■湿式排煙脱硫装置排煙脱硫技術の現状石灰石膏法排煙脱硫プロセスの現状今後の動向■日立排煙脱硫装置湿式脱硫装置の改良改善内容実績今後の技術動向■CT−121湿式排煙脱硫CT−101湿式排煙脱硫装置CT−121湿式排煙脱硫装置今後のCT−121の展開■活性炭脱硫・脱硝活性炭の物理化学特性と吸着機能,触媒機能活性炭の脱硫機能活性炭の脱硝機能活性コークス(AC)法排煙処理プロセス■活性炭素繊維脱硫脱硝活性炭素繊維の特徴ピッチ系ACFの製造技術ピッチ系ACFの基本特性ACF脱硫・脱硝の基本反応ACF脱硫・脱硝反応の基礎特性熱処理ACFの特性ACFを用いる脱硫・脱硝システム第5節 排ガス中ダイオキシン類の排出抑制ダイオキシン類の構造と毒性換算ダイオキシン類の生成機構生成抑制まとめ第6節 計算化学によるダイオキシン分解ダイオキシン類似物質の酸化分解特性ダイオキシンの指標物質の予測ダイオキシンの酸化分解機構今後の計算化学の発展第7節 触媒によるダイオキシン類分解技術—ごみ焼却炉排ガス処理ダイオキシン類の生成機構触媒酸化分解法の原理ダイオキシン類分解システムダイオキシン類分解触媒触媒の性能触媒の耐久性第8章有機化合物処理第1節 概説VOC処理CFC分解処理PFC分解処理第2節 VOC処理■VOC処理触媒と処理装置VOC処理技術触媒燃焼法の特徴と燃焼触媒触媒燃焼式VOC処理装置蓄熱触媒燃焼式VOC処理装置■貴金属触媒を用いたVOC処理代表的なVOC貴金属触媒の特徴貴金属触媒の利点VOCの接触酸化除去技術の特徴触媒の劣化対策触媒燃焼システムの最適化触媒の適応分野第3節 オゾン触媒法による下水処理施設の脱臭臭気の特性オゾン触媒法による脱臭の原理脱臭装置の構成脱臭装置の性能他脱臭技術の比較第4節 生活関連用触媒これまでの触媒応用生活関連機器の概要環境保全用触媒(触媒燃焼と遠赤外線放射)最近話題の触媒応用機器将来話題となる触媒応用機器電子:電気工業界での触媒技術の現状と将来展望第5節 フロンの触媒分解■フロンの触媒分解−1フロンの分解技術触媒分解法金属リン酸塩触媒の開発AlPO4触媒の寿命AlPO4触媒に対する助触媒パーフルオロカーボンの分解大型反応器による分解反応■フロンの触媒分解−2フロン対策触媒による分解可搬型フロン分解装置第6節 PFCの触媒分解PFC大気排出抑制策触媒による分解PFC分解装置第7節 PCBの触媒分解■PCBの分解処理技術PCBの物性製品PCBの組成カリウム・ターシャリー・ブトオキシド(t−BuOK)によるPCB分解技術実証試験■パラジウム/カーボン触媒によるPCBの分解第8節 蓄熱式触媒燃焼によるVOC処理触媒燃焼プロセス蓄熱式燃焼法の熱回収原理触媒燃焼法と蓄熱式燃焼法の組合せ各方式における燃焼消費量の試算例第9章温室効果ガスの化学的利用第1節 エネルギーキャリヤーとしての二酸化炭素の化学的利用CO2およびその排出CO2の化学的利用CO2グローバルリサイクルシステムエネルギーキャリヤーとしてのCO2の化学的利用に関する評価第2節 CO2共存下でのエチルベンゼンの脱水素反応CO2共存下でのエチルベンゼン脱水素反応プロセスと現行プロセスとの比較新脱水素反応プロセスに用いる触媒の研究開発状況第3節 メタンのCO2リフォーミング触媒反応機構カーボン析出第4節 メタン部分酸化による合成ガスの製造合成ガス製造法第5節 メタンカップリング用酸化剤としての二酸化炭素の利用熱力学的検討金属酸化物単独の触媒性能複合酸化物触媒の性能第6節 触媒燃焼を組み合わせたメタンの高速改質と生成ガスの逐次転化概説メタンのCO2改質研究の動向超高速改質反応他の反応への応用第7節 メンブレン反応器によるメタンの変換—部分酸化法メタンの部分酸化反応による合成ガスの製造メタンの酸化二量化反応第8節 メンブレン反応器によるメタンの部分酸化メンブレンリアクターとは何かいくつかの具体例実際の応用第9節 メタンの部分酸化によるホルムアルデヒドの直接合成メタン部分酸化の問題点シリカ担持酸化モリブデン触媒酸化モリブデン触媒上の活性点酸化モリブデンの格子酸素モリブドケイ酸(SMA)の生成と触媒作用シリカ担持SMA触媒によるメタンの部分酸化反応CH4/O2混合比,および水蒸気分圧の影響SMA/SiO2触媒上のプロトンの役割27wt%SMA/SiO2触媒の寿命試験SMA/SiO2触媒の今後の課題第10節 メタンの直接GTL法と水素供給インフラ技術次世代の天然ガス化学技術従来法改質技術メタンの直接改質反応(新GTL法)燃料電池用の新しい水素エネルギー貯蔵供給システム—液体有機ハイドライドの秘める可能性第11節 メタンの触媒燃焼触媒燃焼の原理と特徴触媒材料燃焼機器への応用第12節 メタンとCO2からのエチレンとCOの製造—吸熱反応と発熱反応との組合せ実例反応開発の背景熱力学的考察H4とCO2の反応CH4とCO2とO2の反応反応解析PbO/MgO系触媒アルカリ土類金属酸化物添加CaO系触媒第13節 メタンの選択酸化によるメタノールの合成NOx添加による反応促進効果と生成物選択率分布生成物選択率に及ぼす反応条件の影響NOx添加メタン選択酸化反応における反応機構第10章燃料電池第1節 概説燃料電池とは燃料電池の原理燃料電池の特徴燃料電池の開発動向と市場展開第2節 リン酸形燃料電池■リン酸形燃料電池および電極触媒電極触媒の種類とその安定性電極触媒の構造経済性■リン酸形燃料電池用改質システム燃料電池用改質システムにおける既存触媒技術の問題点燃料電池用改質システムにおける触媒技術開発燃料電池用触媒による改質器の小型化燃料電池用改質システムの長期耐久性能第3節 溶融炭酸塩形燃料電池溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)の特徴MCFC本体の構成材料開発の現状と今後の課題第4節 固体酸化物形燃料電池原理固体電解質電極反応空気極燃料極第5節 固体高分子形燃料電池■概説原理と特徴開発経緯と開発動向実用化のための技術課題■電極触媒PEFCの電極材料白金使用量低減耐COアノード電極触媒カソード電極触媒DMFC用電極触媒■燃料改質第6節 燃料電池自動車の技術と開発の現状燃料電池車FCVのパワートレンと構成要素燃料電池車(FCV)の開発動向まとめ第7節 燃料電池システムにかかわる貴金属触媒の動向電極触媒COの選択酸化触媒改質部における燃焼触媒その他第11章光触媒第1節 光触媒反応の基礎光触媒とは光触媒反応はどのように起こるのかどのような因子が光触媒活性を支配するのか光触媒活性を評価するときはここに着目しようどのような元素が光触媒を構成しているのか今後重要な課題—可視光応答性光触媒材料の開発第2節 高活性酸化チタンの設計と調整TiO2と光触媒活性TiO2の調製法高結晶化度・大表面積TiO2の調製高結晶化度・大表面積TiO2の光触媒性能の評価HyCOM TiO2の物性—活性相関光触媒反応における物性—活性相関の解析市販高活性TiO2の検証第3節 遷移金属酸化物を含有するゼオライト系光触媒の構築とその光触媒反応特性ゼオライト系光触媒の調製と局所構造ゼオライト系触媒による光触媒反応今後への展望第4節 酸化チタン/吸着剤ハイブリッド光触媒を用いた気相および液相光触媒反応気相中に存在する有機汚染物質の光分解・無害化液相中における有機汚染物質の光分解・無害化第5節 水質有機汚染物質の光酸化処理界面活性剤の化学構造における光分解の特徴窒素含有界面活性剤の光分解内分泌かく乱物質および農薬の光分解高分子の光分解処理第6節 光触媒による大気中のNOxの除去■概説環境浄化・修復の技術NOx除去の機構大気浄化材料の開発フィールド評価試験今後の課題と展望■酸化チタン光触媒を用いた環境浄化の推進アナターゼ型微粒子酸化チタン(「DNシリーズ」基本銘柄)の物性「DNシリーズ」の基本的な光触媒性能評価今後の取組み分解型光触媒を用いた,NOx浄化遮音壁を納入第7節 水の光分解二酸化チタン光化学セルと光触媒水を全分解する固体光触媒水の全分解反応への光触媒の修飾水の可視光全分解への試みバンド構造の操作による可視光応答化今後の研究第8節 半導体表面の酸化分解機能と光励起親水化機能との比較と応用原理面での比較各種半導体間の比較酸化チタンの種類,面方位における比較添加物の効果比較機能と応用面での比較応用状況の比較第9節 漏光型ガラスファイバーを用いた光触媒フィルター漏光型ガラスファイバー漏光型ガラスファイバーを用いた光触媒フィルター循環系評価ワンパス系評価フィルター比較コンセプトとガラス特性表12章今後のリサイクルプロセス第1節 プラスチックの分解触媒と分解油精製触媒触媒プロセスの可能性プラスチックの分解触媒粗分解油の脱塩素精製塩素収着材の探索酸化鉄系収着型脱塩素触媒による深度脱塩素精製まとめ第2節 自動車触媒として用いられる白金族金属のリサイクル白金族金属の相場白金族金属の需要自動車に用いられている白金属金属の量自動車触媒の貴金属のリサイクルコレクターによる使用済み触媒の回収白金族金属の回収リサイクルされる白金族金属今後の課題第3節 硫化水素の分解による水素の回収硫化水素分解の熱力学的平衡種々の硫化水素分解技術生成硫黄の分離による硫化水素の接触分解技術触媒と水素分離膜を用いる硫化水素の分解技術第4節 吸熱触媒反応によるエネルギーの再利用有機化合物の脱水素触媒反応低品位熱のエネルギー変換システム第5節 吸着による熱エネルギーの再利用吸着ヒートポンプの作動原理と特徴吸着ヒートポンプの作動範囲吸着ヒートポンプの開発付録●略語索引●化学式索引●事項索引
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