JP2001191067A - 光触媒反応装置 - Google Patents
光触媒反応装置Info
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Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面に酸化チタンを担持した粒体の優れた光
触媒機能に着目し、それらを実際のスライム発生防止や
有機物分解などの流体処理に適用した安価な光触媒反応
装置を提供する。 【解決手段】 表面に酸化チタンを担持し比重の調整さ
れた酸化チタン担持粒体を収容した酸化チタン担持粒体
収容手段を被処理流体流路中に配設するとともに、収容
された酸化チタン担持粒体に光を照射可能な光照射手段
を設けたことを特徴とする光触媒反応装置。
触媒機能に着目し、それらを実際のスライム発生防止や
有機物分解などの流体処理に適用した安価な光触媒反応
装置を提供する。 【解決手段】 表面に酸化チタンを担持し比重の調整さ
れた酸化チタン担持粒体を収容した酸化チタン担持粒体
収容手段を被処理流体流路中に配設するとともに、収容
された酸化チタン担持粒体に光を照射可能な光照射手段
を設けたことを特徴とする光触媒反応装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒反応装置に
関し、とくに光触媒として酸化チタンを用いて被処理流
体を処理できるようにした光触媒反応装置に関する。
関し、とくに光触媒として酸化チタンを用いて被処理流
体を処理できるようにした光触媒反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被処理流体、たとえば非処理水に、殺菌
や有機物分解等の各種処理を施す各種装置が知られてい
る。たとえば、クーリングタワーや熱交換器を有する冷
却水系循環水において、菌類・藻類の発生に起因するス
ライム（微生物等、あるいはそれらの代謝物等の死がい
や残渣）の障害が問題となっている。スライムの発生
は、配管の閉塞あるいは局部腐食の原因となっている。
一般には、冷却循環水中に殺菌・殺藻効果のある酸化剤
を投入することで、スライム発生防止処理を行うことが
可能である。また、オゾン発生装置によるオゾン酸化
や、紫外線殺菌器による紫外線酸化によっても殺菌処理
が可能である。
や有機物分解等の各種処理を施す各種装置が知られてい
る。たとえば、クーリングタワーや熱交換器を有する冷
却水系循環水において、菌類・藻類の発生に起因するス
ライム（微生物等、あるいはそれらの代謝物等の死がい
や残渣）の障害が問題となっている。スライムの発生
は、配管の閉塞あるいは局部腐食の原因となっている。
一般には、冷却循環水中に殺菌・殺藻効果のある酸化剤
を投入することで、スライム発生防止処理を行うことが
可能である。また、オゾン発生装置によるオゾン酸化
や、紫外線殺菌器による紫外線酸化によっても殺菌処理
が可能である。
【０００３】一方、酸化チタンに紫外線を含む光を照射
することによる光触媒反応でも殺菌・殺藻処理が可能で
あることが知られている。しかし、水系の光触媒反応で
は一般に粉末状の酸化チタンを使用するのは困難なた
め、様々な担体に担持して使用する必要がある。酸化チ
タンの粉末を織布、不織布に担持したフィルターや、貯
槽の内面に塗布したものに紫外線を含む光を照射して冷
却循環水系の殺菌・殺藻処理が可能であると考えられて
いる。
することによる光触媒反応でも殺菌・殺藻処理が可能で
あることが知られている。しかし、水系の光触媒反応で
は一般に粉末状の酸化チタンを使用するのは困難なた
め、様々な担体に担持して使用する必要がある。酸化チ
タンの粉末を織布、不織布に担持したフィルターや、貯
槽の内面に塗布したものに紫外線を含む光を照射して冷
却循環水系の殺菌・殺藻処理が可能であると考えられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来知
られている、あるいは考えられている上記のような技術
には、以下のような問題がある。すなわち、従来の殺菌
・殺藻処理に用いられる塩素系薬品は強力な酸化剤であ
るために配管の腐食が起こりやすい上に、スライム成分
との反応によって短時間で消耗され、長時間効果を維持
するのが難しい。また、オゾンや紫外線殺菌ではコスト
が高い。さらに、酸化チタンの光触媒を、単にフィルタ
ー、貯槽内面へ塗布する等の方法で水系の酸化反応に利
用するだけでは、光の照射率、すなわち触媒表面の有効
利用という点においては不十分であり、十分な光触媒機
能が得られていない。
られている、あるいは考えられている上記のような技術
には、以下のような問題がある。すなわち、従来の殺菌
・殺藻処理に用いられる塩素系薬品は強力な酸化剤であ
るために配管の腐食が起こりやすい上に、スライム成分
との反応によって短時間で消耗され、長時間効果を維持
するのが難しい。また、オゾンや紫外線殺菌ではコスト
が高い。さらに、酸化チタンの光触媒を、単にフィルタ
ー、貯槽内面へ塗布する等の方法で水系の酸化反応に利
用するだけでは、光の照射率、すなわち触媒表面の有効
利用という点においては不十分であり、十分な光触媒機
能が得られていない。
【０００５】光触媒作用を発揮できる部分の表面積を拡
大するとともに、光触媒粒子が担持面から脱落した場合
にも長期にわたって優れた光触媒活性を維持するため
に、未だ出願未公開の段階であるが、先に本出願人によ
り、担体としての樹脂粒体の表面部分に光触媒粒子を担
体の表面に垂直な方向に多重に積み重ねるように熱融着
し、たとえ表面の光触媒粒子が脱落した場合にあって
も、その下の光触媒粒子が現れるようにして、良好な光
触媒活性を維持できるようにした光触媒担持粒体が提案
されている（特願平１１−１４３９５８号）。
大するとともに、光触媒粒子が担持面から脱落した場合
にも長期にわたって優れた光触媒活性を維持するため
に、未だ出願未公開の段階であるが、先に本出願人によ
り、担体としての樹脂粒体の表面部分に光触媒粒子を担
体の表面に垂直な方向に多重に積み重ねるように熱融着
し、たとえ表面の光触媒粒子が脱落した場合にあって
も、その下の光触媒粒子が現れるようにして、良好な光
触媒活性を維持できるようにした光触媒担持粒体が提案
されている（特願平１１−１４３９５８号）。
【０００６】本発明の課題は、上記先に提案した光触媒
担持粒体を含む、表面に酸化チタンを担持した粒体の優
れた光触媒機能に着目し、それらを実際のスライム発生
防止や有機物分解などの流体処理に適用した安価な光触
媒反応装置を提供するとともに、処理に際して便利な各
種の態様を提供することにある。
担持粒体を含む、表面に酸化チタンを担持した粒体の優
れた光触媒機能に着目し、それらを実際のスライム発生
防止や有機物分解などの流体処理に適用した安価な光触
媒反応装置を提供するとともに、処理に際して便利な各
種の態様を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る光触媒反応装置は、表面に酸化チタン
を担持した粒体を収容した酸化チタン担持粒体収容手段
を被処理流体流路中に配設するとともに、収容された酸
化チタン担持粒体に光を照射可能な光照射手段を設けた
ことを特徴とするものからなる。つまり、本発明では、
光触媒として、とくに酸化チタンを使用する。酸化チタ
ンに光触媒活性を効果的に発揮させるには、光照射手段
から照射される光、たとえば紫外線は、３８０ｎｍ以
下、とくに３６０ｎｍ近辺の波長をもつことが好まし
い。
に、本発明に係る光触媒反応装置は、表面に酸化チタン
を担持した粒体を収容した酸化チタン担持粒体収容手段
を被処理流体流路中に配設するとともに、収容された酸
化チタン担持粒体に光を照射可能な光照射手段を設けた
ことを特徴とするものからなる。つまり、本発明では、
光触媒として、とくに酸化チタンを使用する。酸化チタ
ンに光触媒活性を効果的に発揮させるには、光照射手段
から照射される光、たとえば紫外線は、３８０ｎｍ以
下、とくに３６０ｎｍ近辺の波長をもつことが好まし
い。
【０００８】この光触媒反応装置においては、上記酸化
チタン担持粒体により、酸化チタン担持粒体収容手段内
に流動床を形成することができる。また、酸化チタン担
持粒体の比重を適切に調整し、該酸化チタン担持粒体が
酸化チタン担持粒体収容手段内で被処理流体中に浮遊さ
れている構成とすることもできる。もちろん、酸化チタ
ン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段内で実質的に
位置固定されている構成としてもよい。
チタン担持粒体により、酸化チタン担持粒体収容手段内
に流動床を形成することができる。また、酸化チタン担
持粒体の比重を適切に調整し、該酸化チタン担持粒体が
酸化チタン担持粒体収容手段内で被処理流体中に浮遊さ
れている構成とすることもできる。もちろん、酸化チタ
ン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段内で実質的に
位置固定されている構成としてもよい。
【０００９】酸化チタン担持粒体の比重としては、担体
である上記粒体の比重を調整することにより、被処理流
体の比重に対して目標とする比重に調整されていること
が好ましい。この場合、酸化チタン担持粒体の比重とし
て、その見かけ比重を調整することができる。たとえば
担体である上記粒体を中空粒体とする場合には、酸化チ
タン担持粒体全体としての見かけ比重を所望の値に調整
すればよい。
である上記粒体の比重を調整することにより、被処理流
体の比重に対して目標とする比重に調整されていること
が好ましい。この場合、酸化チタン担持粒体の比重とし
て、その見かけ比重を調整することができる。たとえば
担体である上記粒体を中空粒体とする場合には、酸化チ
タン担持粒体全体としての見かけ比重を所望の値に調整
すればよい。
【００１０】被処理流体の流れ方向としては、酸化チタ
ン担持粒体収容手段を下降流で通過する方向、上昇流で
通過する方向のいずれも採り得る。たとえば、酸化チタ
ン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段内で固定され
ているか、酸化チタン担持粒体の比重が被処理流体の比
重よりも小さい場合には、下降流とすることが好まし
く、酸化チタン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段
内で固定されているか、酸化チタン担持粒体の比重が被
処理流体の比重よりも大きい場合には、上昇流とするこ
とが好ましい。
ン担持粒体収容手段を下降流で通過する方向、上昇流で
通過する方向のいずれも採り得る。たとえば、酸化チタ
ン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段内で固定され
ているか、酸化チタン担持粒体の比重が被処理流体の比
重よりも小さい場合には、下降流とすることが好まし
く、酸化チタン担持粒体が酸化チタン担持粒体収容手段
内で固定されているか、酸化チタン担持粒体の比重が被
処理流体の比重よりも大きい場合には、上昇流とするこ
とが好ましい。
【００１１】酸化チタン担持粒体の形状はとくに限定し
ないが、流動層を形成した場合の流動のし易さや、表面
の酸化チタン光触媒層に万遍なく効率よく光が照射され
るようにするためには、球体に形成されていることが好
ましい。
ないが、流動層を形成した場合の流動のし易さや、表面
の酸化チタン光触媒層に万遍なく効率よく光が照射され
るようにするためには、球体に形成されていることが好
ましい。
【００１２】このような酸化チタン担持粒体を形成する
には、単に担体としての粒体の表面に酸化チタンを担持
させるだけでもよいが、本出願人が先に提案した特願平
１１−１４３９５８号に記載の形成方法も用いることが
できる。すなわち、酸化チタンを担持する粒体が樹脂か
らなり、該粒体の表面部分に、酸化チタン粒子が該粒体
の表面に垂直な方向に多重に積み重なるように熱融着さ
れている構成とすることができる。
には、単に担体としての粒体の表面に酸化チタンを担持
させるだけでもよいが、本出願人が先に提案した特願平
１１−１４３９５８号に記載の形成方法も用いることが
できる。すなわち、酸化チタンを担持する粒体が樹脂か
らなり、該粒体の表面部分に、酸化チタン粒子が該粒体
の表面に垂直な方向に多重に積み重なるように熱融着さ
れている構成とすることができる。
【００１３】酸化チタン担持粒体収容手段の形態はとく
に限定しないが、該手段が、光照射手段からの光に対す
る反射面を有することが好ましい。このようにすれば、
光照射手段から直接照射される光と、反射面で反射した
光の両方を酸化チタン担持粒体に照射することができ、
より優れた光触媒活性が得られる。
に限定しないが、該手段が、光照射手段からの光に対す
る反射面を有することが好ましい。このようにすれば、
光照射手段から直接照射される光と、反射面で反射した
光の両方を酸化チタン担持粒体に照射することができ、
より優れた光触媒活性が得られる。
【００１４】また、酸化チタン担持粒体収容手段の形状
としては、たとえば筒体、とくに円筒体に形成すること
ができる。筒体の内部側あるいは外部側から、光照射手
段により、筒体に収容されている酸化チタン担持粒体に
光を照射することが可能である。たとえば酸化チタン担
持粒体収容手段が二重管に形成されており、内管と外管
の間に前記酸化チタン担持粒体が収容されている構造と
すれば、内管の内側から、あるいは外管の外側から、さ
らにはそれら両側から光を照射することが可能である。
内管の内側から光を照射する場合には、内管を構成する
管壁を透明または半透明の材料から構成し、好ましくは
外管の内面に反射面を形成しておく。外管の外側から光
を照射する場合には、外管を構成する管壁を透明または
半透明の材料から構成し、好ましくは内管の外面に反射
面を形成しておけばよい。
としては、たとえば筒体、とくに円筒体に形成すること
ができる。筒体の内部側あるいは外部側から、光照射手
段により、筒体に収容されている酸化チタン担持粒体に
光を照射することが可能である。たとえば酸化チタン担
持粒体収容手段が二重管に形成されており、内管と外管
の間に前記酸化チタン担持粒体が収容されている構造と
すれば、内管の内側から、あるいは外管の外側から、さ
らにはそれら両側から光を照射することが可能である。
内管の内側から光を照射する場合には、内管を構成する
管壁を透明または半透明の材料から構成し、好ましくは
外管の内面に反射面を形成しておく。外管の外側から光
を照射する場合には、外管を構成する管壁を透明または
半透明の材料から構成し、好ましくは内管の外面に反射
面を形成しておけばよい。
【００１５】また、酸化チタン担持粒体収容手段には、
被処理流体に接する助触媒イオン供給層を設けることも
できる。この助触媒イオン供給層は、たとえば銀や銅か
ら構成でき、たとえばメッキにより層形成できる。この
ような助触媒イオン供給層から溶出する銀イオンあるい
は銅イオンを被処理流体中の過酸化物と共存させること
で酸化力を向上させることができる。このような助触媒
イオン供給層は、前述の如き光照射手段からの光に対す
る反射面を構成する層と兼用することが可能である。た
とえば銀メッキにより、助触媒イオン供給層と反射面と
を同時に形成できる。
被処理流体に接する助触媒イオン供給層を設けることも
できる。この助触媒イオン供給層は、たとえば銀や銅か
ら構成でき、たとえばメッキにより層形成できる。この
ような助触媒イオン供給層から溶出する銀イオンあるい
は銅イオンを被処理流体中の過酸化物と共存させること
で酸化力を向上させることができる。このような助触媒
イオン供給層は、前述の如き光照射手段からの光に対す
る反射面を構成する層と兼用することが可能である。た
とえば銀メッキにより、助触媒イオン供給層と反射面と
を同時に形成できる。
【００１６】本発明に係る光触媒反応装置は、光触媒反
応を利用し得る装置であればいかなる流体処理にも適用
できる。たとえば、被処理流体のスライム発生防止装置
として構成することができ、被処理流体中の有機物分解
装置として構成することもできる。被処理流体として
は、水が好適であるが、ガスも可能である。
応を利用し得る装置であればいかなる流体処理にも適用
できる。たとえば、被処理流体のスライム発生防止装置
として構成することができ、被処理流体中の有機物分解
装置として構成することもできる。被処理流体として
は、水が好適であるが、ガスも可能である。
【００１７】上記のような本発明に係る光触媒反応装置
においては、酸化チタン担持粒体収容手段を被処理流体
流路中に配設するとともに、収容されている酸化チタン
担持粒体に光触媒活性を発揮させる適切な波長の光を照
射することにより光触媒反応を起こさせ、被処理流体に
対し殺菌・殺藻処理を施したり、被処理流体中の有機物
の分解処理を行ったりすることができる。とくに、比重
がコントロールされた酸化チタン担持粒体により酸化チ
タン担持粒体収容手段内で流動層を形成したり、酸化チ
タン担持粒体を酸化チタン担持粒体収容手段内に浮遊さ
せたりすることにより、動き回る酸化チタン担持粒体の
表面に効率よく所定の光を当てることが可能になる。そ
の結果、高い光触媒反応効率が得られ、水中等において
も優れた所望の処理を安価に行うことが可能になる。
においては、酸化チタン担持粒体収容手段を被処理流体
流路中に配設するとともに、収容されている酸化チタン
担持粒体に光触媒活性を発揮させる適切な波長の光を照
射することにより光触媒反応を起こさせ、被処理流体に
対し殺菌・殺藻処理を施したり、被処理流体中の有機物
の分解処理を行ったりすることができる。とくに、比重
がコントロールされた酸化チタン担持粒体により酸化チ
タン担持粒体収容手段内で流動層を形成したり、酸化チ
タン担持粒体を酸化チタン担持粒体収容手段内に浮遊さ
せたりすることにより、動き回る酸化チタン担持粒体の
表面に効率よく所定の光を当てることが可能になる。そ
の結果、高い光触媒反応効率が得られ、水中等において
も優れた所望の処理を安価に行うことが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の一実施態様に係る光触媒反応装置を示してお
り、とくに、被処理流体として水を処理する場合を示し
ている。図において、１は、酸化チタン担持粒体収容手
段を示しており、本実施態様では内管２と外管３からな
る二重管に構成されている。この酸化チタン担持粒体収
容手段１は、被処理水流路４中に配設され、内部に、つ
まり、内管２と外管３の間に、表面に酸化チタンを担持
した酸化チタン担持粒体５が収容されている。内管２の
内側には、酸化チタン担持粒体５に光を照射する光照射
手段としての、紫外線を照射するブラックライト６が配
置されている。ただし、この光照射手段は、所望の波長
の光を照射できる手段であれば、いかなるものも使用可
能である。場合によっては、自然光を利用することも可
能である。内管２は、実質的に透明な材質（たとえば、
透明ガラスあるいは透明樹脂）からなり、ブラックライ
ト６からの光が、収容されている酸化チタン担持粒体５
の表面に照射される。ブラックライト６からの光の波長
は、酸化チタンに光触媒活性を効率よく発揮させること
ができる、３６０ｎｍ以下の波長に設定されている。ま
た、本実施態様では、外管３の内面に反射面７が形成さ
れており、該反射面７は、銀メッキによって形成されて
いる。反射面７で反射した光も、収容されている酸化チ
タン担持粒体５の表面に照射される。
形態を、図面を参照して説明する。図１および図２は、
本発明の一実施態様に係る光触媒反応装置を示してお
り、とくに、被処理流体として水を処理する場合を示し
ている。図において、１は、酸化チタン担持粒体収容手
段を示しており、本実施態様では内管２と外管３からな
る二重管に構成されている。この酸化チタン担持粒体収
容手段１は、被処理水流路４中に配設され、内部に、つ
まり、内管２と外管３の間に、表面に酸化チタンを担持
した酸化チタン担持粒体５が収容されている。内管２の
内側には、酸化チタン担持粒体５に光を照射する光照射
手段としての、紫外線を照射するブラックライト６が配
置されている。ただし、この光照射手段は、所望の波長
の光を照射できる手段であれば、いかなるものも使用可
能である。場合によっては、自然光を利用することも可
能である。内管２は、実質的に透明な材質（たとえば、
透明ガラスあるいは透明樹脂）からなり、ブラックライ
ト６からの光が、収容されている酸化チタン担持粒体５
の表面に照射される。ブラックライト６からの光の波長
は、酸化チタンに光触媒活性を効率よく発揮させること
ができる、３６０ｎｍ以下の波長に設定されている。ま
た、本実施態様では、外管３の内面に反射面７が形成さ
れており、該反射面７は、銀メッキによって形成されて
いる。反射面７で反射した光も、収容されている酸化チ
タン担持粒体５の表面に照射される。
【００１９】上記反射面７を形成する銀メッキ層は、助
触媒イオン供給層としても機能し、銀イオンを通水され
る被処理水８中に溶出させ、処理に際しての酸化力を高
める。この助触媒イオン供給層は、銅メッキ等により形
成することも可能である。
触媒イオン供給層としても機能し、銀イオンを通水され
る被処理水８中に溶出させ、処理に際しての酸化力を高
める。この助触媒イオン供給層は、銅メッキ等により形
成することも可能である。
【００２０】酸化チタン担持粒体５は、各種方法によっ
て製造でき、表面に酸化チタンを担持した粒体に形成さ
れればよい。本実施態様では、図３、図４に示すよう
に、樹脂、たとえば熱可塑性樹脂からなる担体としての
球形の粒体１１の表面部分に、酸化チタン粒子１２を、
該酸化チタン粒子１２が粒体１１の表面に垂直な方向に
多重に積み重なるように熱融着したものからなり、粒体
１１の表面部分に酸化チタン粒子担持層１３が形成され
ている。
て製造でき、表面に酸化チタンを担持した粒体に形成さ
れればよい。本実施態様では、図３、図４に示すよう
に、樹脂、たとえば熱可塑性樹脂からなる担体としての
球形の粒体１１の表面部分に、酸化チタン粒子１２を、
該酸化チタン粒子１２が粒体１１の表面に垂直な方向に
多重に積み重なるように熱融着したものからなり、粒体
１１の表面部分に酸化チタン粒子担持層１３が形成され
ている。
【００２１】このような酸化チタン担持粒体５は、とく
に担体としての粒体１１の比重を調整することにより、
酸化チタン担持粒体５全体としての比重を所望の比重に
調整することが可能である。調整方法としては、粒体１
１の材質の選択によって調整することも可能であり、粒
体１１を中空構造に構成することにより、酸化チタン担
持粒体５全体としての見かけ比重を調整することも可能
である。
に担体としての粒体１１の比重を調整することにより、
酸化チタン担持粒体５全体としての比重を所望の比重に
調整することが可能である。調整方法としては、粒体１
１の材質の選択によって調整することも可能であり、粒
体１１を中空構造に構成することにより、酸化チタン担
持粒体５全体としての見かけ比重を調整することも可能
である。
【００２２】酸化チタン担持粒体５の比重は、被処理水
８（被処理流体）の比重に対して相対的に目標とする比
重に調整されることが好ましい。図１、図２に示す実施
態様では、酸化チタン担持粒体５の比重は被処理水８の
比重よりも小さく調整されている。したがって、酸化チ
タン担持粒体５は、通水される被処理水８中を浮遊し
て、浮力により浮き上がろうとするが、被処理水８は下
降流にて通水されているので、浮き上がってきた酸化チ
タン担持粒体５が被処理水８の流れにより下方に向けて
流動される。その結果、図１の矢印で示すように、浮遊
している酸化チタン担持粒体５は、酸化チタン担持粒体
収容手段１内を上下に循環するように流動される。この
流動により、各酸化チタン担持粒体５はランダムに動く
とともに回転するので、その表面の酸化チタン層に光が
万遍なく効率よく当たることになり、光照射率、ひいて
は、光触媒活性が向上される。
８（被処理流体）の比重に対して相対的に目標とする比
重に調整されることが好ましい。図１、図２に示す実施
態様では、酸化チタン担持粒体５の比重は被処理水８の
比重よりも小さく調整されている。したがって、酸化チ
タン担持粒体５は、通水される被処理水８中を浮遊し
て、浮力により浮き上がろうとするが、被処理水８は下
降流にて通水されているので、浮き上がってきた酸化チ
タン担持粒体５が被処理水８の流れにより下方に向けて
流動される。その結果、図１の矢印で示すように、浮遊
している酸化チタン担持粒体５は、酸化チタン担持粒体
収容手段１内を上下に循環するように流動される。この
流動により、各酸化チタン担持粒体５はランダムに動く
とともに回転するので、その表面の酸化チタン層に光が
万遍なく効率よく当たることになり、光照射率、ひいて
は、光触媒活性が向上される。
【００２３】酸化チタン担持粒体５の浮遊状態として
は、各酸化チタン担持粒体５を酸化チタン担持粒体収容
手段１内に形成されたカラム内を自由に動き回れるよう
に浮遊させてもよく、あるいは、ある量の酸化チタン担
持粒体５を透水性のバッグ等の収容し、各バッグ単位で
浮遊させるようにしてもよい。
は、各酸化チタン担持粒体５を酸化チタン担持粒体収容
手段１内に形成されたカラム内を自由に動き回れるよう
に浮遊させてもよく、あるいは、ある量の酸化チタン担
持粒体５を透水性のバッグ等の収容し、各バッグ単位で
浮遊させるようにしてもよい。
【００２４】また、酸化チタン担持粒体５を所定の密度
で酸化チタン担持粒体収容手段１のカラム内に収容し、
被処理水８の流れを利用して、該カラム内で流動層を形
成するようにしてもよい。もちろん、該カラム内に酸化
チタン担持粒体５を、実質的に回動動作の自由度を与え
てある程度密に充填し、充填された酸化チタン担持粒体
５をカラム内で実質的に位置固定した状態としてもよ
い。
で酸化チタン担持粒体収容手段１のカラム内に収容し、
被処理水８の流れを利用して、該カラム内で流動層を形
成するようにしてもよい。もちろん、該カラム内に酸化
チタン担持粒体５を、実質的に回動動作の自由度を与え
てある程度密に充填し、充填された酸化チタン担持粒体
５をカラム内で実質的に位置固定した状態としてもよ
い。
【００２５】さらに、図５に示すように、酸化チタン担
持粒体２１の比重を被処理水８の比重よりも大きく調整
し、被処理水８を上昇流にて通水することもできる。こ
の場合には、酸化チタン担持粒体２１は、通水される被
処理水８中を浮遊しその重量により沈もうとするが、被
処理水８は上昇流にて通水されているので、沈降してき
た酸化チタン担持粒体２１が被処理水８の流れにより上
方に向けて流動される。その結果、図５の矢印で示すよ
うに、浮遊している酸化チタン担持粒体２１は、酸化チ
タン担持粒体収容手段１内を上下に循環するように流動
される。この流動により、各酸化チタン担持粒体２１は
ランダムに動くとともに回転するので、その表面の酸化
チタン層に光が万遍なく効率よく当たることになり、光
照射率、ひいては、光触媒活性が向上される。この場合
にも、酸化チタン担持粒体２１により流動層を形成した
り、酸化チタン担持粒体２１を酸化チタン担持粒体収容
手段１内に実質的に位置固定してもよい。
持粒体２１の比重を被処理水８の比重よりも大きく調整
し、被処理水８を上昇流にて通水することもできる。こ
の場合には、酸化チタン担持粒体２１は、通水される被
処理水８中を浮遊しその重量により沈もうとするが、被
処理水８は上昇流にて通水されているので、沈降してき
た酸化チタン担持粒体２１が被処理水８の流れにより上
方に向けて流動される。その結果、図５の矢印で示すよ
うに、浮遊している酸化チタン担持粒体２１は、酸化チ
タン担持粒体収容手段１内を上下に循環するように流動
される。この流動により、各酸化チタン担持粒体２１は
ランダムに動くとともに回転するので、その表面の酸化
チタン層に光が万遍なく効率よく当たることになり、光
照射率、ひいては、光触媒活性が向上される。この場合
にも、酸化チタン担持粒体２１により流動層を形成した
り、酸化チタン担持粒体２１を酸化チタン担持粒体収容
手段１内に実質的に位置固定してもよい。
【００２６】なお、被処理水８を酸化チタン担持粒体収
容手段１に通水する前に、被処理水８の溶存酸素濃度を
高める手段、たとえば、酸素富化膜やゼオライトなどを
設けておくこともできる。このようにすれば、酸化チタ
ン担持粒体収容手段１内において酸化チタンにより光触
媒反応が起こる際の酸化能力を高めることが可能にな
る。
容手段１に通水する前に、被処理水８の溶存酸素濃度を
高める手段、たとえば、酸素富化膜やゼオライトなどを
設けておくこともできる。このようにすれば、酸化チタ
ン担持粒体収容手段１内において酸化チタンにより光触
媒反応が起こる際の酸化能力を高めることが可能にな
る。
【００２７】上記実施態様では、酸化チタン担持粒体収
容手段１を二重管構造に構成したが、単なる一重管の筒
体に構成してもよい。たとえば図６、図７に示すよう
に、透明な材質からなる円筒状の管によって酸化チタン
担持粒体収容手段３１を構成し、内部に前述したような
酸化チタン担持粒体３２を収容した酸化チタン担持粒体
収容手段３１を複数並設し、これら酸化チタン担持粒体
収容手段３１の周囲に適当数のブラックライト３３を配
設した構造に構成できる。酸化チタン担持粒体３２は、
被処理水８の通水に伴って各酸化チタン担持粒体収容手
段３１のカラム内を流動するので、ブラックライト３３
からの光が万遍なく効率よく酸化チタン担持粒体３２に
照射され、高い光触媒活性が得られる。被処理水８の通
水方向は下降流、上昇流のいずれも可能であり、酸化チ
タン担持粒体３２の保持形態も、浮遊、流動層を形成す
る形態、位置固定のいずれも可能である。
容手段１を二重管構造に構成したが、単なる一重管の筒
体に構成してもよい。たとえば図６、図７に示すよう
に、透明な材質からなる円筒状の管によって酸化チタン
担持粒体収容手段３１を構成し、内部に前述したような
酸化チタン担持粒体３２を収容した酸化チタン担持粒体
収容手段３１を複数並設し、これら酸化チタン担持粒体
収容手段３１の周囲に適当数のブラックライト３３を配
設した構造に構成できる。酸化チタン担持粒体３２は、
被処理水８の通水に伴って各酸化チタン担持粒体収容手
段３１のカラム内を流動するので、ブラックライト３３
からの光が万遍なく効率よく酸化チタン担持粒体３２に
照射され、高い光触媒活性が得られる。被処理水８の通
水方向は下降流、上昇流のいずれも可能であり、酸化チ
タン担持粒体３２の保持形態も、浮遊、流動層を形成す
る形態、位置固定のいずれも可能である。
【００２８】また、たとえば図８、図９に示すように、
光照射手段としてのブラックライト４１を直接通水され
る被処理水８中に設けることもできる。ブラックライト
４１に簡単な防水処理が施されていればよい。ブラック
ライト４１は、たとえばＵ字管構成とすることができ
る。この場合、筒体からなる酸化チタン担持粒体収容手
段４２の内面に、反射面を形成しておけば、光照射率を
大幅に高めることができる。また、反射面を、助触媒イ
オン供給層と兼用させて形成すれば、酸化力の向上も同
時に可能になる。
光照射手段としてのブラックライト４１を直接通水され
る被処理水８中に設けることもできる。ブラックライト
４１に簡単な防水処理が施されていればよい。ブラック
ライト４１は、たとえばＵ字管構成とすることができ
る。この場合、筒体からなる酸化チタン担持粒体収容手
段４２の内面に、反射面を形成しておけば、光照射率を
大幅に高めることができる。また、反射面を、助触媒イ
オン供給層と兼用させて形成すれば、酸化力の向上も同
時に可能になる。
【００２９】上記のような本発明に係る光触媒反応装置
においては、酸化チタン担持粒体が酸化チタン担持粒体
収容手段内で実質的に自由に動き回れるので、光照射手
段からの光が高い照射率をもって万遍なく効率よく照射
され、高い光触媒活性が発揮される。その結果、水中等
でも、効率よく光触媒反応が行われ、菌類、藻類等の微
生物やＴＯＣ成分等を水と炭酸ガスまで効率よく酸化分
解できるようになる。
においては、酸化チタン担持粒体が酸化チタン担持粒体
収容手段内で実質的に自由に動き回れるので、光照射手
段からの光が高い照射率をもって万遍なく効率よく照射
され、高い光触媒活性が発揮される。その結果、水中等
でも、効率よく光触媒反応が行われ、菌類、藻類等の微
生物やＴＯＣ成分等を水と炭酸ガスまで効率よく酸化分
解できるようになる。
【００３０】また、光触媒反応によって循環水中等に溶
存する塩素イオン、臭素イオンを過酸化物へと酸化でき
るため、殺菌・殺藻処理およびＴＯＣ成分の酸化分解反
応で消費されたそれらイオンが系内に存在する限り再利
用して過酸化物を生成することができる。
存する塩素イオン、臭素イオンを過酸化物へと酸化でき
るため、殺菌・殺藻処理およびＴＯＣ成分の酸化分解反
応で消費されたそれらイオンが系内に存在する限り再利
用して過酸化物を生成することができる。
【００３１】また、菌類、藻類等の発生を防止、抑制す
ることにより、スライムの発生を防止、抑制することが
でき、たとえば冷却水循環ラインの配管通路の閉塞や熱
交換器の効率低下などを防止することが可能になる。
ることにより、スライムの発生を防止、抑制することが
でき、たとえば冷却水循環ラインの配管通路の閉塞や熱
交換器の効率低下などを防止することが可能になる。
【００３２】さらに、光触媒反応によって被処理水中の
有機物を適切に分解できるので、廃水処理や水の清浄
化、純水製造ラインの一工程としても利用可能である。
さらにまた、水処理に限らず、ガス流体に対しても同様
の処理が可能である。
有機物を適切に分解できるので、廃水処理や水の清浄
化、純水製造ラインの一工程としても利用可能である。
さらにまた、水処理に限らず、ガス流体に対しても同様
の処理が可能である。
【００３３】上記のような各用途への展開のうち、本発
明の光触媒反応装置による、菌の抑制効果を確認するた
めに、以下のような実験を行った。菌を含む試料廃水に
対し、図１に示した装置を用いて菌の増殖抑制実験を行
った結果、図１０に示すように、一時、菌の増殖により
吸光度は０．０９（Ａｂｓ．）まで上昇したが、１６０
時間循環後には０．０４程度まで減少し、光触媒反応に
よる顕著な効果が見られた。
明の光触媒反応装置による、菌の抑制効果を確認するた
めに、以下のような実験を行った。菌を含む試料廃水に
対し、図１に示した装置を用いて菌の増殖抑制実験を行
った結果、図１０に示すように、一時、菌の増殖により
吸光度は０．０９（Ａｂｓ．）まで上昇したが、１６０
時間循環後には０．０４程度まで減少し、光触媒反応に
よる顕著な効果が見られた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光触媒反
応装置によれば、酸化チタン担持粒体収容手段内に収容
した酸化チタン担持粒体に効率よく光を照射し、高い光
触媒活性を発揮できるようにしたので、被処理流体に対
し効果的な光触媒反応処理を施すことができ、所望のス
ライム発生防止や有機物分解処理を、高い効率をもって
安価に実施できる。
応装置によれば、酸化チタン担持粒体収容手段内に収容
した酸化チタン担持粒体に効率よく光を照射し、高い光
触媒活性を発揮できるようにしたので、被処理流体に対
し効果的な光触媒反応処理を施すことができ、所望のス
ライム発生防止や有機物分解処理を、高い効率をもって
安価に実施できる。
【図１】本発明の一実施態様に係る光触媒反応装置の透
視斜視図である。
視斜視図である。
【図２】図１の装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る酸化チタン担持粒体
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【図４】図３の酸化チタン担持粒体の拡大部分断面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の別の実施態様に係る光触媒反応装置の
透視斜視図である。
透視斜視図である。
【図６】本発明のさらに別の実施態様に係る光触媒反応
装置の透視斜視図である。
装置の透視斜視図である。
【図７】図６の装置の平面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施態様に係る光触媒反応
装置の透視斜視図である。
装置の透視斜視図である。
【図９】図８の装置の平面図である。
【図１０】菌抑制実験の結果を示すグラフである。
１、３１、４２ 酸化チタン担持粒体収容手段 ２ 内管 ３ 外管 ４ 被処理水流路 ５、２１、３２ 酸化チタン担持粒体 ６、３３、４１ 光照射手段としてのブラックライト ７ 反射面（助触媒イオン供給層兼用） ８ 被処理水 １１ 担体としての球形の樹脂粒体 １２ 酸化チタン粒子１２ １３ 酸化チタン粒子担持層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D037 AA08 AA11 AB02 AB03 BA16 BA18 CA12 4D050 AA08 AA12 AB06 AB11 BB01 BC06 BC09 BD02 4G069 AA03 AA08 AA15 BA04A BA04B BA04C BA48A CA01 CA11 DA08 FB71 FC06
Claims (17)
- 【請求項１】 表面に酸化チタンを担持した粒体を収容
した酸化チタン担持粒体収容手段を被処理流体流路中に
配設するとともに、収容された酸化チタン担持粒体に光
を照射可能な光照射手段を設けたことを特徴とする光触
媒反応装置。 - 【請求項２】 前記酸化チタン担持粒体が流動床を形成
している、請求項１の光触媒反応装置。 - 【請求項３】 前記酸化チタン担持粒体が酸化チタン担
持粒体収容手段内で被処理流体中に浮遊されている、請
求項１の光触媒反応装置。 - 【請求項４】 前記酸化チタン担持粒体が酸化チタン担
持粒体収容手段内で実質的に位置固定されている、請求
項１の光触媒反応装置。 - 【請求項５】 被処理流体が前記酸化チタン担持粒体収
容手段を下降流で通過する、請求項１ないし４のいずれ
かに記載の光触媒反応装置。 - 【請求項６】 被処理流体が前記酸化チタン担持粒体収
容手段を上昇流で通過する、請求項１ないし４のいずれ
かに記載の光触媒反応装置。 - 【請求項７】 前記酸化チタン担持粒体の比重が、担体
である前記粒体の比重を調整することにより、被処理流
体の比重に対して調整されている、請求項１ないし６の
いずれかに記載の光触媒反応装置。 - 【請求項８】 前記酸化チタン担持粒体の見かけ比重が
調整されている、請求項７の光触媒反応装置。 - 【請求項９】 前記酸化チタン担持粒体が球体に形成さ
れている、請求項１ないし８のいずれかに記載の光触媒
反応装置。 - 【請求項１０】 前記酸化チタンを担持する粒体が樹脂
からなり、該粒体の表面部分に、酸化チタン粒子が該粒
体の表面に垂直な方向に多重に積み重なるように熱融着
されている、請求項１ないし９のいずれかに記載の光触
媒反応装置。 - 【請求項１１】 前記酸化チタン担持粒体収容手段が、
前記光照射手段からの光に対する反射面を有する、請求
項１ないし１０のいずれかに記載の光触媒反応装置。 - 【請求項１２】 前記酸化チタン担持粒体収容手段が筒
体に形成されている、請求項１ないし１１のいずれかに
記載の光触媒反応装置。 - 【請求項１３】 前記酸化チタン担持粒体収容手段が二
重管に形成されており、内管と外管の間に前記酸化チタ
ン担持粒体が収容されている、請求項１２の光触媒反応
装置。 - 【請求項１４】 前記酸化チタン担持粒体収容手段が、
被処理流体に接する助触媒イオン供給層を有する、請求
項１ないし１３のいずれかに記載の光触媒反応装置。 - 【請求項１５】 前記助触媒イオン供給層が、前記光照
射手段からの光に対する反射面を構成している、請求項
１４の光触媒反応装置。 - 【請求項１６】 被処理流体のスライム発生防止装置と
して構成されている、請求項１ないし１５のいずれかに
記載の光触媒反応装置。 - 【請求項１７】 被処理流体中の有機物分解装置として
構成されている、請求項１ないし１５のいずれかに記載
の光触媒反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000001349A JP2001191067A (ja) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | 光触媒反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000001349A JP2001191067A (ja) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | 光触媒反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001191067A true JP2001191067A (ja) | 2001-07-17 |
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ID=18530590
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000001349A Pending JP2001191067A (ja) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | 光触媒反応装置 |
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| JP (1) | JP2001191067A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003135576A (ja) * | 2001-11-05 | 2003-05-13 | Azuma Engineering:Kk | 光分解による汚染空気の浄化装置及びその方法 |
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| WO2005075360A1 (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | The Hiraga Corporation | 磁気を含む多種の粒、ビーズ等による還元水、温水改質装置及び発電装置及び健康食物ドロドロ汁製造機 |
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-
2000
- 2000-01-07 JP JP2000001349A patent/JP2001191067A/ja active Pending
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