JP2001079421A

JP2001079421A - 光触媒能を有するハニカムフィルター

Info

Publication number: JP2001079421A
Application number: JP26020099A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takeuchi; 聡竹内; Masaaki Maekawa; 正明前川; Chisako Shirai; 千佐子白井; Zenichi Yamada; 善市山田
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】通気抵抗が低く、酸化チタン光触媒が表面に露
出していて紫外光を有効に利用できる高性能な光触媒能
を持ったハニカムフィルターを提供する。【解決手段】球相当直径が７０μｍ〜５０mmの範囲にあ
る、主として酸化チタン光触媒からなる粒状品または／
および酸化チタン光触媒を担持した粒状品をハニカムフ
ィルターのセルに入れ、ハニカムフィルターの両面に該
粒状品の脱落防止手段を設けることにより、通気抵抗が
低く、紫外光を有効に利用できる高性能な光触媒能を持
ったハニカムフィルターを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維状活性炭素繊
維、活性炭、紙、繊維、プラスチック、ガラス、セラミ
ックスまたは金属などからなるハニカムに光触媒能を有
する粒状品を取付けることにより、脱臭あるいは有害汚
染物質の無害化、環境におけるNO_Ｘの除去、染色排水の
脱色、水の浄化などを行うことができる光触媒能を有す
るハニカムフィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】活性炭素繊維と熱融着樹脂繊維とを混合
した後、加熱して融着させ一体化したフィルター構造物
が知られている（特開昭５６−２４１５１号公報）。し
かし、悪臭などについて吸着能に優れた活性炭素繊維を
用いているとは言え、吸着量には限度があり、一定期間
ごとに交換しなくてはならないという欠点があった。

【０００３】一方、水溶液に半導体の粉末を分散し、そ
の物質のバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光（４
００ｎｍ以下の波長の光）を照射すると、光励起により
生成した電子と正孔が半導体粒子表面に移動し、水溶液
中のイオン種や分子種に作用して、水の分解など様々な
反応を引き起こすことは、半導体光触媒反応としてよく
知られている。酸化チタンが代表的な光触媒として挙げ
られる。これらに太陽光、蛍光灯、白熱灯、ブラックラ
イト、紫外線ランプ、水銀灯、キセノンランプ、ハロゲ
ンランプ、メタルハライドランプ、冷陰極蛍光ランプな
どの光を照射することにより、脱臭あるいは有害汚染物
質の無害化、環境におけるNO_Ｘの除去、染色排水の脱
色、水の浄化を行うことができる。

【０００４】このような酸化チタン光触媒を用いれば、
紫外光を照射することにより吸着された悪臭などを分解
除去できることから、酸化チタン、微細繊維、およびポ
リエステル繊維からなる支持体形成成分を用いて、湿式
抄造法にてシート化する製造方法が特開平８−２６６６
０１号公報に開示されている。また、活性炭に酸化チタ
ン光触媒を複合化すると、飽和になった活性炭をリフレ
ッシュできることから、特開平９−９４８号公報には活
性炭基材に酸化チタン微粒子を均一に、かつ強固に担持
する方法が開示されている。また、膨大な比表面積を有
し、吸着能に優れたシリカゲルの細孔内に酸化チタン光
触媒を担持した光触媒シリカゲルが特開平１１−１３８
０１７号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のシートなどに用
いられている活性炭やポリエステル繊維は紫外光を遮る
性質があり、悪臭などの分解、除去に関与できるのは、
シート表面近傍の極わずかな酸化チタン光触媒粒子に限
られていること、更にこれらシートは通気抵抗が低いハ
ニカム形状のフィルターとして用いられることが多い
が、紫外光はハニカムの隔壁に平行に入るため、そのま
ま通過するものが多く、紫外光が有効に使われない構造
でもあった。

【０００６】また、上述の光触媒シリカゲルは、粒状品
であるためそのまま固定層としたのでは通気抵抗が非常
に大きくなり、低静圧のファンを搭載している空気清浄
機などには全く使用することができなかった。これらの
ことから通気抵抗が低く、酸化チタン光触媒が表面に露
出していて紫外光を有効に利用できる高性能な光触媒能
を持ったハニカム形状のフィルターが望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、球相当直径が７０μｍ〜５０mmの範囲にある、主
として酸化チタン光触媒からなる粒状品または／および
酸化チタン光触媒を担持した粒状品をハニカムフィルタ
ーのセルに入れ、当該ハニカムフィルターの両面に該粒
状品の脱落防止手段を設けたことを特徴とする光触媒能
を有するハニカムフィルターを提供するものである。

【０００８】本発明に関わるハニカムフィルターは、繊
維状活性炭素繊維、活性炭、ゼオライト、モンモリロナ
イト、活性白土、シリカゲル、セピオライト、紙、繊
維、プラスチック、ガラス、セラミックスまたは金属な
どの少なくとも一種を含む、蜂の巣状、円柱状、三角柱
状、四角柱状、無定形状などのセルを有する公知のハニ
カムフィルターを制限なく利用できる。酸化チタン光触
媒の分解能力以上の悪臭などを処理できることから、繊
維状活性炭素繊維、活性炭、ゼオライト、モンモリロナ
イト、活性白土、シリカゲル、セピオライトなどからな
る吸着能を有するハニカムフィルターを用いることは、
より好ましい。

【０００９】本発明に関わる主として酸化チタン光触媒
からなる粒状品は、公知の方法により、例えば、少なく
とも粉末酸化チタン光触媒とバインダーを混合し、球相
当直径が７０μｍ〜５０mmの球状、板状、円柱状、三角
柱状、四角柱状、無定形状、ラシヒリング状、テラレッ
ト状などの粒状品に造粒または成形した後、乾燥または
焼成することにより得られるものなどを制限なく使用す
ることができる。

【００１０】本発明に関わる酸化チタン光触媒を担持し
た粒状品は、有機、無機および金属材料などの、球相当
直径が７０μｍ〜５０mmの球状、板状、円柱状、三角柱
状、四角柱状、無定形状、ラシヒリング状、テラレット
状などの粒状品の担体の表面または細孔内に酸化チタン
光触媒を担持したものなどを制限なく使用することがで
きる。

【００１１】本発明に関わる主として酸化チタン光触媒
からなる粒状品または／および酸化チタン光触媒を担持
した粒状品のハニカムフィルターのセルに入れる割合
は、特に制限はないが、許容される通気抵抗以下となる
ように割合を調整することが望ましい。また、該粒状品
はセルに入る大きさであることが必要であるが、その球
相当直径が７０μｍ未満では脱落防止することが困難と
なり、また５０mmを超えるとハニカムフィルターとして
の光触媒能が十分に得られないので使用できない。球相
当直径が０．５mm〜５mmの範囲にあるものがより好まし
く、気流または水流により該粒状品が流動したり、回転
すると紫外光が照射される部位が変わり、光触媒能が向
上するのでより望ましい。

【００１２】本発明に関わる脱落防止手段は、例えば、
該粒状品が脱落することはないが、通気抵抗が小さい網
目を持った、紙、繊維、プラスチックまたは金属などの
少なくとも一種からなる網を制限なく利用できる。これ
をハニカムフィルターの両面に取付け、セルに入れた該
粒状品が脱落するのを防止するためのものである。な
お、脱落防止手段は上述の網による方法だけでなく、接
着剤などを用いて該粒状品をセルに固定しても良い。

【００１３】本発明に関わる酸化チタン光触媒は、結晶
形がアナターゼ型であることが望ましく、鉄、クロム、
コバルト、バナジウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウ
ムなど他の元素をドーピングすることにより光触媒能を
改良した酸化チタンも制限なく使用できる。

【００１４】

【作用】本発明による光触媒能を有するハニカムフィル
ターは、球相当直径が７０μｍ〜５０mmの範囲にある、
主として酸化チタン光触媒からなる粒状品または／およ
び酸化チタン光触媒を担持した粒状品とハニカムフィル
ターを組合わせることにより、酸化チタン光触媒に紫外
光を効率良く照射されることから顕著な光触媒能を有
し、かつ通気抵抗が極めて小さいことから、空気中の悪
臭やNO_Ｘなど有害汚染物質、あるいは水中に含まれてい
る有機溶剤、染料、農薬などを極めて効率よく分解除去
することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を次の例で詳しく説明す
る。

【００１６】［参考実施例１］粉末酸化チタン光触媒
（石原産業製、品番：ＳＴ−２１、Ｘ線粒径２０ｎｍ）
１００重量部、ゼオライト（東ソー製、商品名：トヨビ
ルダー粉末）１０重量部および粉末状のメチルセルロー
ス（１００メッシュ下）１０重量部とをミキサーで混合
した後、イオン交換水６０重量部を添加し、三本ロール
で混練（ロール温度は１０〜１５℃に制御）した後、得
られた混練物を押出し成形機に投入し、口金から押出し
て円柱状（直径１．５ｍｍ×高さ１．５ｍｍ）にカット
した。この円柱状品を６０℃で２４時間予備乾燥した
後、１２０℃で６０分間乾燥して主として酸化チタン光
触媒からなる粒状品（以下、「粒状品−１」という）を
得た。このようにして得られた主として酸化チタン光触
媒からなる粒状品をＸ線回折により調べた結果、酸化チ
タンの結晶構造はアナターゼであることが確認された。

【００１７】［参考実施例２］粉末酸化チタン光触媒
（石原産業製、品番：ＳＴ−２１、Ｘ線粒径２０ｎｍ）
１００重量部、粉末状のメチルセルロース（１００メッ
シュ下）１０重量部、および非結晶性低融点ガラス（セ
ントラル硝子製、接着温度：４３０〜６５０℃、転移
点：３２０〜４８０℃）１０重量部とをミキサーで混合
した後、イオン交換水７０重量部を添加し、三本ロール
で混練（ロール温度は１０〜１５℃に制御）した後、押
出し成形機に投入し、円柱状（直径１．５ｍｍ×高さ
１．５ｍｍ）にカットした。この円柱状品を６０℃で２
４時間の予備乾燥した後、電気炉を用い時々炉蓋を空け
て酸素を供給しながら室温から徐々に６５０℃まで加熱
昇温し、６５０℃で３時間保持した後、室温まで自然放
冷して主として酸化チタン光触媒からなる粒状品（以
下、「粒状品−２」という）を得た。このようにして得
られた主として酸化チタン光触媒からなる粒状品をＸ線
回折により調べた結果、酸化チタンの結晶構造はアナタ
ーゼであることが確認された。

【００１８】［参考実施例３］１７０℃で乾燥した粒径
が１．７〜２．４ｍｍのシリカゲル（富士シリシア化学
製、品番：ＣＡＲＩＡＣＴＱ−５０。平均細孔径５０
ｎｍ、比表面積８０ｍ ^２／ｇ）２５０ｇと全細孔容積の
６０％量のジイソプロポキシ・ビス（アセチルアセトナ
ト）チタン（酸化チタン換算含有量１６．５重量％）１
５０ｇをポリエチレン容器に入れて、速やかに蓋をして
ポットミル架台にこれを乗せ、２０ｒｐｍで１時間転動
した後、該シリカゲルを蒸留水で洗浄して２００℃で乾
燥したシリカゲルを電気炉で時々炉蓋を空けて酸素を供
給しながら室温から徐々に６００℃まで加熱昇温し、６
００℃で１時間保持した後、室温まで自然放冷して酸化
チタン光触媒を担持した粒状品（以下、「粒状品−３」
という）を得た。このようにして得られた酸化チタン光
触媒を担持した粒状品をＸ線回折により調べた結果、酸
化チタンの結晶構造はアナターゼであることが確認さ
れ、真比重測定値から求めた酸化チタンの含有量は１
２．３重量％（１７０℃乾燥重量基準）であった。

【００１９】［参考実施例４］段ボール紙製の構造用中
芯材（東濃コアー社製、商品名：ハニーコアー、厚さ７
ｍｍ、セルサイズ９．５ｍｍ）を２００×９０ｍｍにカ
ットしたハニカムフィルターの片面に、市販の防虫網
（目開き約１．２ｍｍ）を２００×９０ｍｍに切断した
ものを接着剤で貼り付け、片面に脱落防止手段を施した
ハニカムフィルター（以下、「ハニカムフィルター−
１」という）を得た。

【００２０】［参考実施例５］活性炭素繊維ペーパーか
らなるハニカムフィルター（東洋紡製、商品名：ＫＦハ
ニカム、厚さ７ｍｍ、セルサイズ６．３ｍｍ）を２００
×９０ｍｍにカットし、その片面に市販のスパンレース
不織布（旭化成製、商品名：ベンコットン）を２００×
９０ｍｍに切断したものを接着剤で貼り付け、片面に脱
落防止手段を施したハニカムフィルター（以下、「ハニ
カムフィルター−２」という）を得た。

【００２１】［実施例１］参考実施例４で得た「ハニカ
ムフィルター−１」に、参考実施例１で得た「粒状品−
１」、参考実施例２で得た「粒状品−２」および参考実
施例３で得た「粒状品−３」をそれぞれ全セル数の２５
％のセルに入れ、残りの面に脱落防止手段を施して本発
明による光触媒能を有するハニカムフィルター（以下、
それぞれ「本発明によるハニカムフィルター−１」、
「本発明によるハニカムフィルター−２」および「本発
明によるハニカムフィルター−３」という）を得た。

【００２２】次に、容積１ｍ^３のボックスを用い、上で
得られた本発明によるハニカムフィルターの脱臭性能試
験を行った。まず、ボックス内の空気を乾燥した清浄空
気でパージしてから、マイルドセブン（日本たばこ産業
株式会社製）５本に一度に火をつけ、処理風量１ｍ^３／
minで空気浄化をしながら、本発明によるハニカムフィ
ルターおよび対照のハニカムフィルター（「ハニカムフ
ィルター−１」の残りの面に脱落防止手段を施したも
の）について、それぞれ紫外光（紫外線強度３．４ｍW
／ｃｍ^２）を照射しながら、アンモニア、アセトアルデ
ヒドの濃度を検知管で測定した結果（表１）から本発明
によるハニカムフィルターは顕著な脱臭性能に示すこと
が分った。

【００２３】

【表１】

【００２４】［実施例２］参考実施例５で得た「ハニカ
ムフィルター−２」に、参考実施例１で得た「粒状品−
１」、参考実施例２で得た「粒状品−２」および参考実
施例３で得た「粒状品−３」をそれぞれ全セル数の２５
％のセルに入れ、残りの面に脱落防止手段を施して本発
明による光触媒能を有するハニカムフィルターを得た。

【００２５】次に、容積１ｍ^３のボックスを用い、上で
得られた本発明によるハニカムフィルターの脱臭性能試
験を行った。まず、ボックス内の空気を乾燥した清浄空
気でパージしてから、マイルドセブン（日本たばこ産業
株式会社製）５本に一度に火をつけ、処理風量１ｍ^３／
minで空気浄化をしながら、本発明によるハニカムフィ
ルター、対照のハニカムフィルター（「ハニカムフィル
ター−２」の残りの面に脱落防止手段を施したもの）、
および粉末酸化チタン光触媒を練りこんだハニカムフィ
ルター（東濃コアー製、商品名：ハニーフィルター、大
きさ：２００×９０ｍｍ×厚さ７ｍｍ、セルサイズ６．
３ｍｍ）について、それぞれ紫外光（紫外線強度３．４
ｍW／ｃｍ^２）を照射しながら、アンモニア、アセトア
ルデヒドの濃度を検知管で測定した結果（表２）から本
発明によるハニカムフィルターは顕著な脱臭性能に示す
ことが分った。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明による光触媒能を有するハニカム
フィルターは、表面の極近傍にある極僅かな粉末酸化チ
タンだけが光触媒能を発揮するに過ぎない従来の光触媒
ハニカムフィルターなどの光触媒能を改善するために、
球相当直径が７０μｍ〜５０mmの範囲にある、主として
酸化チタン光触媒からなる粒状品または／および酸化チ
タン光触媒を担持した粒状品をハニカムフィルターのセ
ルに入れることにより、紫外光が効率良く酸化チタンに
照射されるようにすることができ、かつ通気抵抗が極め
て小さいという特徴を有することから、空気中の悪臭や
NO_Ｘなど有害汚染物質、あるいは水中に含まれている有
機溶剤、染料、農薬などを、太陽光、蛍光灯、白熱灯、
ブラックライト、紫外線ランプ、水銀灯、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、冷陰極蛍
光ランプなどの光を照射することにより、迅速にかつ効
率よく分解除去でき、住宅や自動車内の空気清浄、浄水
器、河川浄化装置、海水浄化装置、廃水処理装置などに
幅広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光触媒能を有するハニカムフィル
ターの一例を示す斜視図

【図２】本発明による光触媒能を有するハニカムフィル
ターの上面の脱落防止手段を外したときの一例を示す斜
視図

【図３】本発明による光触媒能を有するハニカムフィル
ターの断面の一例を示す断面図

【符号の説明】

１ハニカムフィルター２ハニカムフィルターのセル３脱落防止手段４主として酸化チタン光触媒からなる粒状品または／
および酸化チタン光触媒を担持した粒状品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G090 AA01 3G091 AB01 AB14 BA14 BA20 GA06 GB00X GB01X GB09X GB10W GB13X GB16X GB17X 4G069 AA03 BA02B BA04A BA04B BA07B BA38 BA48A CA01 CA05 CA07 CA10 CA13 CA17 DA06 EA02Y EA10 EA18 EC22Y ED10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】球相当直径が７０μｍ〜５０mmの範囲に
ある、主として酸化チタン光触媒からなる粒状品または
／および酸化チタン光触媒を担持した粒状品４をハニカ
ムフィルターのセル２に入れ、ハニカムフィルター１の
両面に該粒状品の脱落防止手段３を設けたことを特徴と
する光触媒能を有するハニカムフィルター。