JP2001187390A - 液体の浄化方法および液体の浄化装置 - Google Patents

液体の浄化方法および液体の浄化装置

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JP2001187390A
JP2001187390A JP37364999A JP37364999A JP2001187390A JP 2001187390 A JP2001187390 A JP 2001187390A JP 37364999 A JP37364999 A JP 37364999A JP 37364999 A JP37364999 A JP 37364999A JP 2001187390 A JP2001187390 A JP 2001187390A
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Yuji Hayashi
佑 二 林
Hiroaki Yanagida
田 博 明 柳
Goro Yamauchi
内 五 郎 山
Kanji Irie
江 寛 治 入
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ作用と光触媒作用との相乗的作用に
より、液体の浄化効率をより一層高めることが可能であ
る液体の浄化装置を提供する。 【解決手段】 光触媒層13Cが形成された一方の電極
13と、これに対向する他方の電極12を有し、これら
対向電極12,13の間でプラズマPを生じさせると共
にプラズマP中に浄化原料ガスを送給してプラズマ化す
る浄化原料ガス送給流路15を備え、プラズマP中に浄
化原料ガスを送給して流し、酸素や水を含む浄化原料ガ
スのプラズマ化により化学励起させてオゾンやOHラジ
カルを生成すると共にプラズマの発光に起因する光によ
り光触媒反応を効率良く進行させて浄化原料ガス中の酸
素や水からのオゾン生成やOHラジカル生成を促進し、
オゾンやOHラジカルを浄化用ガス送給流路16を介し
汚染液体中に流してその浄化を効率良く行う液体の浄化
装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水分を含む空気な
どを原料としてオゾンやOHラジカルを生成させ、この
オゾンやOHラジカルによって水などの液体の浄化を効
率良く行うのに適した液体の浄化方法および液体の浄化
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、水などの液体の浄化を行うに際し
ては、オゾン(O )を使用するのが一般的である。
【0003】このオゾンは、図5に示すように、空気中
で無声放電することによって製造されており、空気の代
わりに酸素を原料とした場合には設備費および電力費と
も40〜50%節減することができる。
【0004】このようにして得られたオゾンは、上水道
の殺菌,廃水処理,香料の合成,脱臭などの用途に適用
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなオゾンは、
酸化力が強く、殺菌ないしは滅菌作用にすぐれているも
のの、非常に分解しやすいため、貯蔵が困難であり、安
定した作業がむつかしいという問題点があった。
【0006】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、汚染された水などの液体
を浄化するにあたり、オゾンやOHラジカルを用いてよ
り一層効率良く行えるようにすることを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる液体の浄
化方法は、請求項1に記載しているように、少なくとも
一方を光触媒処理した電極の間でプラズマを生じさせ、
前記プラズマ中に酸素や水を含む浄化原料ガスを流し、
前記酸素や水を前記浄化原料ガスのプラズマ化により化
学励起させてオゾンやOHラジカルを生成すると共に、
前記プラズマの発光に起因する光により光触媒反応を効
率良く進行させて前記浄化原料ガス中の酸素や水からの
オゾン生成やOHラジカル生成を促進し、前記オゾンや
OHラジカルを汚染液体中に流してその浄化を行うよう
にしたことを特徴としている。
【0008】そして、本発明に係わる液体の浄化方法に
おいては、請求項2に記載しているように、浄化原料ガ
スは水分を含む空気であり、液体は汚染された水である
ものとすることができる。
【0009】本発明に係わる液体の浄化装置は、請求項
3に記載しているように、少なくとも一方が光触媒処理
された電極と、前記電極の間でプラズマを生じさせる電
源と、前記プラズマ中に酸素や水を含む浄化原料ガスを
流してプラズマ化する浄化原料ガス送給流路と、浄化原
料ガスのプラズマ化により生成したオゾンやOHラジカ
ルを汚染液体中に流出するバルブを備えた構成としたこ
とを特徴としている。
【0010】そして、本発明に係わる液体の浄化装置に
おいては、請求項4に記載しているように、浄化原料ガ
スは水分を含む空気であり、液体は汚染された水である
ものとすることができる。
【0011】同じく、本発明に係わる液体の浄化装置に
おいては、請求項5に記載しているように、光触媒処理
された電極は、光触媒としてTiOを有しているもの
とすることができ、この場合に、請求項6に記載してい
るように、光触媒処理した電極は、Tiと前記Tiより
も酸化傾向の小さい(酸素との親和力が弱い)金属とを
合金化させて合金中のTiのみを選択酸化することによ
りその一部に光触媒性TiOを形成したものとするこ
とができる。
【0012】同じく、本発明に係わる液体の浄化装置に
おいては、請求項7に記載しているように、電極は、対
向配置した中心電極と外部電極と光触媒処理したリング
電極をそなえ、対向電極間の少なくとも一部でプラズマ
を生じさせるものとすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明に係わる液体の浄化方法
は、少なくとも一方を光触媒処理した電極の間でプラズ
マを生じさせ、前記プラズマ中に酸素や水を含む浄化原
料ガスを流し、前記酸素や水を前記浄化原料ガスのプラ
ズマ化により化学励起させてオゾンやOHラジカルを生
成すると共に、前記プラズマの発光に起因する光により
光触媒反応を効率良く進行させて前記浄化原料ガス中の
酸素や水からのオゾン生成やOHラジカル生成を促進
し、前記生成されたオゾンやOHラジカルを汚染液体中
に流してその浄化を行うようにしたものであり、このよ
うな液体の浄化方法を実施するための液体の浄化装置と
しては、少なくとも一方が光触媒処理された電極と、前
記電極の間でプラズマを生じさせる電源と、前記プラズ
マ中に酸素や水を含む浄化原料ガスを流してプラズマ化
する浄化原料ガス送給流路と、浄化原料ガスのプラズマ
化により生成したオゾンやOHラジカルを汚染液体中に
流出するバルブを備えたものとすることができ、プラズ
マと光触媒を時空間的に共存させ、常温・常圧下でプラ
ズマの作用と光触媒の作用との相乗的作用によって高効
率での処理が可能である液体の浄化装置とすることがで
きる。
【0014】そして、本発明の実施態様においては、例
えば、図1に示すように、上部のみを示す外壁W内にお
いて、少なくとも一方を光触媒処理した対向電極(中心
有孔電極Eと、外部電極Eと、電極本体E上に光触
媒層Cをそなえた有孔リング電極E )のうち少なく
とも一部の間でプラズマPを生じさせ、前記プラズマP
中に酸素や水を含む浄化原料ガスを導入弁Vを介して
流入させ、前記酸素や水を前記浄化原料ガスのプラズマ
化により化学励起させてオゾンやOHラジカルを生成す
ると共に、前記プラズマの発光に起因する光により光触
媒層Cによる光触媒反応を効率良く進行させて前記浄化
原料ガス中の酸素や水からのオゾン生成やOHラジカル
生成を促進し、前記生成したオゾンやOHラジカルを排
出弁Vを介して例えば間欠的に排出するようにし、液
体中でOHを生成させて水質の浄化を行うものとする
ことができる。
【0015】本発明に係わる液体の浄化方法および液体
の浄化装置において、浄化原料ガスはオゾンやOHラジ
カルの生成源となる水分を含む空気であるものとし、汚
染液体は汚染された水であるものとすることができる。
【0016】また、光触媒処理された電極は、光触媒と
してTiOを有しているものとすることができ、この
場合に、光触媒処理した電極は、Tiと前記Tiよりも
酸化傾向の小さい金属(例えばNi)とを合金化させて
合金中のTiのみを酸化させることにより光触媒性Ti
、例えばアナターゼ型TiOを形成したものとす
ることができる。このとき、Ti量は0.01〜30a
t%が好適であり、図2に示すように光触媒性TiO
をNi−Ti系合金の表面または内部に層状ないしは粒
子状に形成したものであるようになすことが可能であっ
て、このような光触媒は波長が400nm以下の紫外線
の光励起で触媒活性を発揮するものとなり、プラズマか
らの発光により励起された光触媒によるオゾンやOHラ
ジカルの生成が促進されるものとなる。
【0017】そしてまた、電極は、対向配置した内筒電
極と外筒電極をそなえ、内筒電極の外周と外筒電極の内
周との間でプラズマを生じさせると共に、相互に固定な
いしは相対回転可能としたものであるようにしたり、あ
るいはまた、対向電極は、対向配置したディスク電極を
そなえ、対向配置したディスク電極の対向面間でプラズ
マを生じさせると共に、相互に固定ないしは相対回転可
能としたものであるようにしたり、さらにまた、電極
は、対向配置した中心電極と外部電極と光触媒処理した
リング電極をそなえ、対向電極間の少なくとも一部でプ
ラズマを生じさせるものとしたりすることができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこのような実施例のみに限定されないことはい
うまでもない。
【0019】(実施例1)図3は本発明による液体の浄
化装置の第1実施例を示すものであって、この図3に示
す液体の浄化装置11は、対向配置した一方の電極であ
る内筒電極12と他方の電極である外筒電極13をそな
え、内筒電極12および外筒電極13が共に固定設置し
たものとなっている。
【0020】そして、外筒電極13は電極本体部の内側
に光触媒層としてアナターゼ型TiO層13Cを有し
ているものとなっている。
【0021】さらに、内筒電極12と外筒電極13との
間には高圧電源が接続してあると共に外筒電極13を支
持しているガラス管14の両端にそれぞれ浄化原料ガス
送給流路15と浄化用ガス送給流路16とをそなえたも
のとなっている。
【0022】このような構成をもつ液体の浄化装置11
において、内筒電極12と外筒電極13との間に高圧電
源により高電圧を印加すると、この内筒電極12の外周
と外筒電極13の内周との間でかつガラス管24の内部
でプラズマPが発生する。
【0023】この状態において、浄化原料ガス送給流路
15より浄化原料ガスとして水分を含む空気を送給する
と、プラズマPにおいて浄化原料ガスである空気がプラ
ズマ化することにより、オゾンやOHラジカルが生成さ
れる。このとき、プラズマの発光に起因する光によって
外筒電極13の内周面(TiO層13C)上で光触媒
反応が効率良く進行することにより浄化原料ガス中の酸
素や水からのオゾン生成やOHラジカル生成が促進され
ることとなる。
【0024】そして、ここで生成されたオゾンやOHラ
ジカルは、浄化用ガス送給流路16を介して適宜(例え
ば、バルブ16V等により間欠的に)汚染液体中に送給
され、水などの汚染液体の浄化に供されることとなる。
【0025】(実施例2)図4は本発明の第2実施例を
示すものであって、この図4に示す液体の浄化装置21
は、水道管21Pの内部でガラス管21Gが同心状態で
設けてあり、このガラス管21Gの内側の一部には一方
の電極である中心電極22が設けてあると共に、ガラス
管21Gの外側の一部には他方の電極である有孔外部電
極23が設けてあり、さらには水道管21Pの内側の一
部には同じく他方の電極である光触媒分散リング電極2
4が設けてあって、中心電極22と有孔外部電極23と
の間には高圧電源が接続してある。
【0026】また、ガラス管21Gの図示右側部分には
分岐した二つの空気導入部(浄化原料ガス送給流路)2
5A,25Bが設けてあると共に、ガラス管21Gの図
示左側部分には浄化用ガス送給流路26およびガス放出
用電磁弁26Vが設けてあり、このガス放出用電磁弁2
6Vの近傍にある水道管21Pの外周部分には電磁弁駆
動コイル27が設けてある。
【0027】このような構成をもつ液体の浄化装置21
において、中心電極22と有孔外部電極23との間に高
圧電源により高電圧を印加すると、この中心電極22と
有孔外部電極23との間でかつガラス管21Gの内部に
おいてプラズマPが発生する。
【0028】この状態において、空気導入部である浄化
原料ガス送給流路25A,25Bから水分を含む空気が
導入されると、前記プラズマ中において水分を含む空気
がプラズマ化することにより化学励起されてオゾンやO
Hラジカルが発生する。
【0029】そして、このオゾンやOHラジカルは浄化
用ガス送給流路26に流れ、ガス放出用電磁弁駆動コイ
ル27の駆動によりガス放出用電磁弁26Vが開くこと
により水中に間欠的に放出され、汚染された水の浄化に
作用するものとなる。
【0030】また、上記プラズマの発光に起因する光に
よって光触媒分散リング電極24の内周面(TiO
24Cの表面)上で光触媒反応が効率良く進行すること
により水質の浄化がより効果的に行えるようになる。
【0031】
【発明の効果】本発明による液体の浄化方法では、請求
項1に記載しているように、少なくとも一方を光触媒処
理した電極の間でプラズマを生じさせ、前記プラズマ中
に酸素や水を含む浄化原料ガスを流し、前記酸素や水を
前記浄化原料ガスのプラズマ化により化学励起させてオ
ゾンやOHラジカルを生成すると共に、前記プラズマの
発光に起因する光により光触媒反応を効率良く進行させ
て前記浄化原料ガス中の酸素や水からのオゾン生成やO
Hラジカル生成を促進し、前記オゾンやOHラジカルを
汚染液体中に流してその浄化を行うようにしたから、プ
ラズマ作用と光触媒作用との相乗的作用により水道水等
の汚染液体の液質浄化(水質浄化)をより一層高効率で
行うことが可能になるという著しく優れた効果がもたら
される。
【0032】そして、請求項2に記載しているように、
浄化原料ガスは水分を含む空気であり、液体は汚染され
た水であるものとすることによって、プールなどにおけ
る水の大量浄化に適したものになるという著しく優れた
効果がもたらされる。
【0033】本発明による液体の浄化装置によれば、請
求項3に記載しているように、少なくとも一方が光触媒
処理された電極と、前記電極の間でプラズマを生じさせ
る電源と、前記プラズマ中に酸素や水を含む浄化原料ガ
スを流してプラズマ化する浄化原料ガス送給流路と、浄
化原料ガスのプラズマ化により生成したオゾンやOHラ
ジカルを汚染液体中に流出するバルブを備えたものとし
たから、プラズマ作用と光触媒作用との相乗的作用によ
り液体の浄化反応のさらなる高効率化が可能になるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【0034】そして、請求項4に記載しているように、
浄化原料ガスは水分を含む空気であり、液体は汚染され
た水であるものとなすことによって、プールなどにおけ
る水の大量浄化に適したものになるという著しく優れた
効果がもたらされる。
【0035】さらにまた、請求項5に記載しているよう
に、光触媒処理された電極は、光触媒としてTiO
有しているものとなすことによって、光触媒機能をより
一層有効に発揮させることが可能になるという著しく優
れた効果がもたらされる。
【0036】さらにまた、請求項6に記載しているよう
に、光触媒処理した電極は、Tiと前記Tiよりも酸化
傾向の小さい金属とを合金化させて合金中のTiのみを
選択酸化することによりその一部に光触媒性TiO
形成したものであるようになすことによって、光触媒性
能に優れた電極の活用が可能となり、さらにまた、材質
の選択によっては光触媒性能と化学触媒性能をあわせも
つ電極の活用が可能になるという著しく優れた効果がも
たらされる。
【0037】さらにまた、請求項7に記載しているよう
に、電極は、対向配置した中心電極と外部電極と光触媒
処理したリング電極をそなえ、対向電極間の少なくとも
一部でプラズマを生じさせるものとするこによって、プ
ラズマ作用と光触媒作用との相乗的作用による反応効率
の高い液体の浄化装置を提供することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液体の浄化装置の実施の形態を示
す基本的説明図である。
【図2】光触媒処理した電極の構造例を示す説明図であ
る。
【図3】本発明による液体の浄化装置の第1実施例を示
す概略断面説明図である。
【図4】本発明による液体の浄化装置の第2実施例を示
す概略断面説明図である。
【図5】オゾン(O )の製造工程を例示する説明図
である。
【符号の説明】
11,21 液体の浄化装置 12,22 一方の電極 13,23,24 他方の電極 13C,24C アナターゼ型TiO層(光触媒層) 15,25A,25B 浄化原料ガス送給流路 16,26 浄化用ガス送給流路 16V,26V バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 13/11 C01B 13/11 G D C02F 1/78 C02F 1/78 (72)発明者 山 内 五 郎 東京都八王子市みつい台1丁目10番13号 (72)発明者 入 江 寛 治 愛知県春日井市高森台1−12−15 Fターム(参考) 4D050 AA04 AA10 AB04 AB06 BB02 BD04 4G042 CA01 CB01 CC03 CC20 CC21 CE01 4G069 AA03 BA04A BA04B BA48A CA05 CA10 CA11 DA06 EA06 4G075 AA13 AA37 BA04 BA05 BA06 CA32 CA47 CA54 DA01 EB21 EB41

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方を光触媒処理した電極の
    間でプラズマを生じさせ、前記プラズマ中に酸素や水を
    含む浄化原料ガスを流し、前記酸素や水を前記浄化原料
    ガスのプラズマ化により化学励起させてオゾンやOHラ
    ジカルを生成すると共に、前記プラズマの発光に起因す
    る光により光触媒反応を効率良く進行させて前記浄化原
    料ガス中の酸素や水からのオゾン生成やOHラジカル生
    成を促進し、前記オゾンやOHラジカルを汚染液体中に
    流してその浄化を行うことを特徴とする液体の浄化方
    法。
  2. 【請求項2】 浄化原料ガスは水分を含む空気であり、
    液体は汚染された水であることを特徴とする請求項1に
    記載の液体の浄化方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも一方が光触媒処理された電極
    と、前記電極の間でプラズマを生じさせる電源と、前記
    プラズマ中に酸素や水を含む浄化原料ガスを流してプラ
    ズマ化する浄化原料ガス送給流路と、浄化原料ガスのプ
    ラズマ化により生成したオゾンやOHラジカルを汚染液
    体中に流出するバルブを備えたことを特徴とする液体の
    浄化装置。
  4. 【請求項4】 浄化原料ガスは水分を含む空気であり、
    液体は汚染された水であることを特徴とする請求項3に
    記載の液体の浄化装置。
  5. 【請求項5】 光触媒処理された電極は、光触媒として
    TiOを有していることを特徴とする請求項3または
    4に記載の液体の浄化装置。
  6. 【請求項6】 光触媒処理した電極は、Tiと前記Ti
    よりも酸化傾向の小さい金属とを合金化させて合金中の
    Tiのみを選択酸化することによりその一部に光触媒性
    TiOを形成したものである請求項5に記載の液体の
    浄化装置。
  7. 【請求項7】 電極は、対向配置した中心電極と外部電
    極と光触媒処理したリング電極をそなえ、対向電極間の
    少なくとも一部でプラズマを生じさせることを特徴とす
    る請求項3ないし6のいずれかに記載の液体の浄化装
    置。
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