CN1960769B - 有害物质的分解方法及有害物质分解装置 - Google Patents

Abstract

将涂布有氧化钛等光催化剂的陶瓷过滤器等承载部件、和产生用于激发光催化反应的光的光源进行组合的有害物质分解方法，为了有效使用从光源发出的光进行光催化层中的光催化反应，将2个陶瓷过滤器等承载了光催化剂的部件对向设置，在该2个部件之间设置光源，利用该光源对光催化剂进行光照射，利用该光照射向处于具有有害物质分解能力状态下的光催化剂表面导入有害物质。

Description

有害物质的分解方法及有害物质分解装置

技术领域

本发明涉及收集臭气等有害气体并对其进行无害化的技术，具体地，涉及采用光催化剂实施上述处理的技术。

背景技术

如果向氧化钛等为代表的光催化剂照射该光催化剂具有的带隙以上的能量的光，则在光催化剂内部产生空穴及电子。这样产生的空穴和电子在光催化剂表面扩散，与光催化剂表面吸附的物质及光催化剂表面附近存在的物质发生反应。利用光催化剂这样的性质的空气净化装置等许多业已产品化，而且也提出许多专利申请。在光催化剂中，由于氧化力强，化学稳定性好等理由，氧化钛光催化剂最为广泛使用。该氧化钛光催化剂通过吸收约400nm以下的波长光而进行上述光催化反应。

图3为同时使用臭氧和光催化剂的空气清洁器的平面图。如图3所示，该空气清洁器中，被处理流体即空气沿着流路的上游向下游，依次具有过滤部31、臭氧产生部32、光催化剂装置33及活性炭部34。光催化剂装置33具有形成空气流路的壳体部件，设于该壳体部件内部，在具有多个空孔的基体上载置光催化剂功能层而形成的光催化剂过滤器，及照射光催化剂过滤器的紫外线照射装置。而且，光催化剂过滤器配置成使所有被处理空气流动透过光催化剂过滤器。

被导入该空气清洁器的空气在通过光催化剂装置33的壳体部件时，利用由紫外线照射装置的光照射而活化的光催化剂过滤器，使含有的有害物质分解。据此，空气就可以被无害化之后排出(例如参照专利文献1。)。

另外，图4为具有同时使用光催化剂和含有活性炭及沸石中的至少一种的吸附剂的除臭过滤器的空气净化装置的纵截面图。如图4所示，该空气净化装置构成为：具有含光催化剂的筒状除臭过滤器41，在该除臭过滤器41的上游侧，与除臭过滤器41接近地配置激发光源42，同时转动除臭过滤器41，以使来自激发光源42的光的照射位置发生变化。这样，可对吸附于整个除臭过滤器41上的气体进行处理分解。因此，能够使除臭过滤器41的重复使用率提高，可长时间保持最初的良好性能(例如参照专利文献2。)。

专利文献1：特开2002-272824号公报

专利文献2：特开2002-263175号公报

另一方面，光催化剂反应仅在光催化剂表面及光催化剂表面附近进行。为此，在利用光催化剂对ppm、或ppb数量级的非常稀薄浓度的有害气体进行分解净化时，有害气体在光催化剂表面扩散的过程容易变成为分解净化反应的反应速度决定阶段。尤其是当将对光催化剂吸附性小的有害气体作为分解净化目标时，存在分解净化速度显著变慢这样的问题。

关于此点，在上述专利文献1中，尽管公开了和臭氧并用的方案，但未能够明确由于臭氧的并用而使净化速度提高。

而且，在上述专利文献2中，尽管记载并用光催化剂、和含活性炭及臭氧中至少一种吸附剂的方案，但纵然使用这样的吸附剂，当该吸附材料达到吸附饱和之后，就不能进行有害物质的吸附，故净化作用降低，需要更换吸附剂.该使用过的吸附剂变成普通废弃物或工业废弃物，存在增加废弃物的问题.

发明内容

本发明目的在于，提供一种解决上述技术问题，高效分解除去有害物质的有害物质分解技术、或减少废弃物量的有害物质分解技术。

如大家所熟知，通常，生活空间所产生的有气味物质的浓度为ppb到ppm数量级，在将这样的稀薄浓度的气体分解时，气体的分解速度与气体浓度成比例地增大。另外，关于光强和分解速度的关系，通常，在采用黑光灯或光催化剂用冷阴极灯发出数mW/cm²数量级的光强时，光强越强分解速度越高。由于这些原因，可以总结为：光强、及气体浓度越强分解速度越高，除臭效果等有害物质除去效果越强。因此，对于由涂布了光催化剂的陶瓷过滤器等的承载了光催化剂的部件、及由光源构成的除臭装置等有害物质的分解装置，通过配置成使含臭气气体等有害物质的气体，从陶瓷过滤器等的承载了光催化剂部件的光源侧的面流入，从而含臭气气体等有害物质的气体，在气体浓度最高的状态下，通过并接触光强度最高的陶瓷过滤器等的承载了光催化的部件面，故而反应效率可得到提高。

而且，照射到光催化剂上的光其没有全部发生被光催化剂吸收的反应，光的一部分或大部分被光催化剂层反射而向外部泄漏。漏向外部的光因为不能进行除臭反应，故造成了能源的浪费而被无谓消耗掉。为了使得这种消耗尽量减少，需要构成一种来自光源的光难以向外部泄漏的结构。作为其中一种方法，例如有将光源配置于2个陶瓷过滤器等的承载了光催化剂的部件之间的方法。这样，通过将光源配置于2个陶瓷过滤器等的承载了光催化剂的部件之间，从而其中一个陶瓷过滤器等的承载了光催化剂的部件所反射的光变成入射至相对侧的陶瓷过滤器等的承载了光催化剂的部件上，可利用在其表面上被涂层的光催化剂上进行光催化反应，从而可提高光的利用效率。

具体地说，通过采用将承载了光催化剂的部件的表面相互配置成，照射于该表面的光反射到另外的上述表面上，利用这些表面围住的区域中设置的光源，对上述光催化剂进行光照射，利用该光催化剂对有害物质进行分解这样的有害物质分解方法，承载了光催化剂的部件的表面上所照射的光有助于光催化剂反应，或即使发生了反射，也会被照射在另外的承载了光催化剂的部件的表面上，故可使光能利用效率提高。

而且，通过采用使承载了光催化剂的部件的表面相互对向配置，利用这些表面间设置的光源，对上述光催化剂进行光照射，由该光催化剂对有害物质进行分解这样的有害物质分解方法，照射在承载了光催化剂的部件的表面上的光有助于光催化剂反应，或即使发生了反射，也会被照射在另外的承载了光催化剂的部件的表面上，故可使光能利用效率提高。

另外，通过采用将光源设置在承载了光催化剂的部件的内部，利用该光源，对上述光催化剂进行光照射，利用该光催化剂对有害物质进行分解这样的有害物质分解方法，承载了光催化剂的部件的表面上所照射的光有助于光催化剂反应，或即使发生了反射，也会被照射在另外的承载了光催化剂的部件的表面上，故可使光能利用效率提高。

另外，利用使承载了光催化剂的部件或筒状部件形成为过滤器状或多孔状的可使其他气体通过的部件这样的有害物质分解方法，有害物质能够在通过过滤器状、或多孔状、可使其他气体通过的部件时被分解除去.另外，在采用多孔结构时，因为部件表面积变大，故而光催化剂存在量也变大，有害物质分解除去效率增大.另外，还可以是除过滤器状、或多孔状部件之外的部件，只要能够通过有害物质就能适用.

另外，通过采用这样的有害物质的分解方法，即，对于含有有害物质的气体，以最开始通过承载了上述光催化剂部件或筒状部件的光照射强度最高的面的方式，将上述气体导入承载了上述光催化剂部件或筒状部件之中的方法，能够有效分解除去有害物质。

通过采用承载了上述光催化剂的部件或筒状部件为陶瓷的有害物质分解方法，从而承载了光催化剂的部件或筒状部件由于水洗涤而可以使性能恢复，从而使废弃物量变小。

另外，可提供利用上述有害物质的分解方法对有害物质进行分解的有害物质分解装置。

另外，对于有害物质分解装置，通过采用在上述有害物质分解装置内的气体流路中设置有整流板的有害物质分解装置，气体流通阻力变大，即使在气体流量很少时也可在承载了光催化剂的整个部件上使气体流通，有害物质和光催化剂的接触效率变高，可使有害物质的分解除去效果提高。

附图说明

图1为除臭装置的结构图。

图2为除臭装置的结构图。

图3为同时使用臭氧和光催化剂时的空气清洁器的平面图。

图4为同时使用含活性炭、沸石中的至少一种的吸附剂及光催化剂的空气净化装置的纵截面图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明实施方式进行详细地说明。

(第1实施方式)

图1表示第1实施方式中所用的除臭装置的结构图。图1中，(a)为除臭装置的截面结构图，(b)为除臭装置的侧面结构图。

该除臭装置由涂布了光催化剂后的陶瓷过滤器和用于激发光催化反应的光源组装而成，将光源配置在2个陶瓷过滤器之间，以能够有效地使用来自光源的光。而且具有这样的结构，即，含臭气气体的空气以最开始通过陶瓷过滤器光照射强度最强的面的方式，将气体导入2个陶瓷过滤器之间，然后通过陶瓷过滤器。

具体地，除臭装置具有：设于除臭装置下部的用于导入气体的吸气口1，设于吸气口1上部的用做气体导入驱动力的风扇2，用作为纵向平行配置于除臭装置内的光源的多个灯3，夹持该灯3而对向设置的2个陶瓷过滤器4、5，与陶瓷过滤器4、5相邻接的侧室6、7，与该侧室6、7连接并用于将气体导入排气口的侧室8、9，及与该侧室8、9连接而用于将气体排出的排气口10、11。

对于该除臭装置，如果驱动电扇2，则气体由吸气口1导入并到达设置有光源即灯3的除臭装置的中央部.并且通过配置于灯3两肩上的陶瓷过滤器4、5.在通过时，陶瓷过滤器4、5表面被光照射的光催化剂和气体接触，从而分解气体中的臭气成分气体.通过陶瓷过滤器4、5而分解除去了臭气成分气体的气体，经过侧室6、7，到达侧室8、9，从排气口10、11排出.

这样，通过使气体从灯3通过陶瓷过滤器4、5，臭气成分气体浓度最高状态时的气体，通过陶瓷过滤器4、5的受到最强光照射的部分，从而可以有效分解除去有害物质。另外，因为通过在2个陶瓷过滤器之间配置光源，其中一个陶瓷过滤器被照射，而反射的光被照射到另一个陶瓷过滤器之上，故可使光能的利用效率提高。

应予说明，光源即灯3如果可以均匀地对陶瓷过滤器4、5进行光照射，则还可以不必被设置成纵向平行，并且不必设置成多个而可设置成1个。

另外，对于涂布于陶瓷过滤器上的光催化剂，最优选是氧化钛，但是，也可以使用氧化锌、酞酸锶、或酞酸钡、或这些光催化剂适当组合而成的化合物等具有光催化功能的物质。

另外，陶瓷过滤器不限于2个，在形成被照射的光反射到其他陶瓷过滤器上的位置关系时可设置成任意个。此外，也可以在圆筒状等筒状陶瓷过滤器内部设置作为光源的灯3。

(第2实施方式)

图2表示第2实施方式所用的除臭装置的结构图。图1中，(a)为除臭装置的截面结构图，(b)为除臭装置的侧面结构图。

该除臭装置为在上述第1实施形态的除臭装置中，在侧室6、7中安装多个整流板12，以使相对于向上方移动的气体垂直。

通过安装该整流板12，气体流通阻力变大，纵然气体流量少，侧室6、7中的气体也可均匀流动。在该作用下，可使气体流经整个陶瓷过滤器4、5，臭气成分气体和光催化剂的接触效率提高，可使除臭效果提高。

整流板12在可得到上述效果的情况下，即使相对于上方移动的气体不垂直也是可以的，另外，也可在各侧室6、7中各有一块。

Claims (8)

1.有害物质的分解方法，其特征在于，配置承载了光催化剂的部件表面彼此，使照射于该表面的光反射到另外的上述表面上，利用在被这些表面包围的区域中设置的光源，对上述光催化剂进行光照射的同时，以含有有害物质的气体最初通过承载了上述光催化剂的部件的光照射强度最高的面的方式，将上述气体导入承载了上述光催化剂的部件中。

2.有害物质的分解方法，其特征在于，对向配置承载了光催化剂的部件表面彼此，利用这些表面间设置的光源对上述光催化剂进行光照射的同时，以含有有害物质的气体最初通过承载了上述光催化剂的部件的光照射强度最高的面的方式，将上述气体导入承载了上述光催化剂的部件中。

3.有害物质的分解方法，其特征在于，将光源设置在承载了光催化剂的筒状部件的内部，由该光源光照射上述光催化剂的同时，以含有有害物质的气体最初通过承载了上述光催化剂的筒状部件的内部的光照射强度最高的面的方式，将上述气体导入承载了上述光催化剂的筒状部件内部。

4.如权利要求1-3任一项所述的有害物质的分解方法，其特征在于，承载了上述光催化剂的部件或筒状部件是过滤器状、或多孔状的使其他气体通过的部件。

5.如权利要求1-3任一项所述的有害物质的分解方法，其特征在于，承载了上述光催化剂的部件或筒状部件为陶瓷。

6.有害物质分解装置，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的有害物质的分解方法对有害物质进行分解。

7.有害物质分解装置，其利用光催化剂，其特征在于具有：设于上述有害物质分解装置下方的吸气口、设于上述吸气口上方的风扇、设于上述风扇上方的气体通路、设于上述气体通路中的光源、承载于以夹持上述光源的方式设置的过滤器状部件上的光催化剂，所述吸气口、风扇、气体通路和光源设置为使得气体最初通过承载了上述光催化剂的部件的光照射强度最高的面。

8.如权利要求6或7所述有害物质分解装置，其特征在于，所述部件为陶瓷过滤器且在上述有害物质分解装置内的气体流路上设置整流板以使气体流经整个陶瓷过滤器。