JP2002316021A

JP2002316021A - 汚染ガス処理装置及びこの装置を用いた浄化装置

Info

Publication number: JP2002316021A
Application number: JP2001125522A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Okada; 克己岡田; Yasuhiro Masaki; 康浩正木
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒を用いて汚染ガスを分解処理する際、
光触媒層に照射される光を効率よく捕集し、かつ、光触
媒層と汚染ガスとの接触効率が大きく、さらにガスの圧
損が小さく、効率よく汚染ガスを分解処理することがで
きる汚染ガスの処理装置を提供する。【解決手段】平面状に形成された複数の光触媒要素を
備える光触媒部と光源を備える光照射部の組み合わせを
長手方向に沿って１以上設ける。光触媒部要素の面の法
線方向を長手方向に対して傾斜した状態で取り付け、長
手方向との傾斜角度がα₁の光触媒列と傾斜角度がα₂の
別の光触媒列を構成する。傾斜角度α ₁、α₂は、α₁＜
０＜α₂、またはα₂＜０＜α₁の関係にあることが望ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、トリクロ
ロエチレン、テトラクロロエチレンなどの有害物を含ん
だ汚染ガスを光触媒により分解処理する汚染ガス処理装
置、ならびに、この装置を用いた土壌浄化装置と地下水
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、トリクロロエチレン、テトラクロ
ロエチレンなどの有害物を含んだ地下水や土壌が問題と
なっている。この対策として、このような有害物を含ん
だ汚染ガス（以下、単にガスともいう）を光触媒で酸化
還元反応により分解処理する方法が知られている。

【０００３】例えば、特開２０００−１８５２１９号公
報には、光触媒を担持した気体透過性を有するガラスク
ロス等の担持体を設け、その垂直方向より汚染ガスを供
給する光触媒担持構造が開示されている。また、特開２
０００−２１８１６９号公報には、所定の開口率を有す
る網状体を用い、波形に加工した光触媒体が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報などに開示された方法では、光を効率よく捕集するた
めに、例えば網状体の網目を細かくすると、ガス圧損が
大きくなるといった問題がある。また、ガス圧損を抑制
するために網目を粗くすると、照射された光は透過し易
く、光の捕集が不十分となり、分解効率が低下するとい
う欠点がある。

【０００５】本発明の課題は、光触媒部に照射される光
を効率よく捕集し、かつ、光触媒層とガスとの接触効率
が大きく、さらにガスの圧損が小さく、効率よくガスを
分解処理することができる汚染ガスの処理装置、ならび
に、これを用いた土壌浄化装置と地下水浄化装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため、光触媒を用いた汚染ガス処理装置の性能
を向上させるべく鋭意検討し、以下の（ａ）、（ｂ）の
構造を備えた装置とすることにより、ガスの流路を確保
しながら、光源から照射される光を光触媒部で効率よく
捕集でき、かつ、ガスと光触媒層との接触効率が高くな
り、しかも、ガス圧損が小さく、効率よく汚染ガスを処
理できることを知見した。

【０００７】（ａ）長手方向に汚染ガスの入口、出口お
よび流路を構成するハウジングの内部の長手方向に沿っ
て光触媒部と光照射部の組み合わせを１以上設ける。（ｂ）光触媒部は平面状に形成された複数の光触媒要素
を備える。各光触媒要素の面の法線方向を長手方向に対
して傾斜した状態で取り付ける。

【０００８】（ｃ）同一光触媒部に、光触媒要素の面の
法線方向の長手方向に対する傾斜角度α₁の光触媒列と
傾斜角度α₂の光触媒列とを備える。傾斜角度α₁、α₂
が、α ₁＜０＜α₂、またはα₂＜０＜α₁の関係にあるこ
とが望ましい。

【０００９】（ｄ）傾斜角度α₁、傾斜角度α₂は、絶対
値で５度以上、７５度以下とするのが望ましい。（ｅ）光触媒要素の間隔、幅および傾斜角が所定の関係
にあるのが望ましい。

【００１０】（ｆ）光触媒要素は平板状担体やメッシュ
状担体に光触媒層を形成したものが望ましい。本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その
要旨は以下のとおりである。

【００１１】（１）長手方向に汚染ガスの入口、出口お
よび流路を構成するハウジングと、該ハウジングの内部
に長手方向に沿って光触媒部および光照射部の組み合わ
せを１もしくは２以上備え、該光触媒部は平面状に形成
された複数の光触媒要素を備え、該光触媒要素の面の法
線方向は前記長手方向に対して傾斜していることを特徴
とする汚染ガス処理装置。

【００１２】（２）複数の前記光触媒要素をそれぞれ間
隔を設けて並べて光触媒列を構成し、該光触媒列を構成
する各光触媒要素の面の法線方向の前記長手方向に対す
る傾斜角度α₁を一定とすることを特徴とする上記
（１）項に記載の汚染ガス処理装置。

【００１３】（３）各光触媒要素の面の法線方向の前記
長手方向に対する傾斜角度α₂（但しα₁≠α₂）が一定
である別の光触媒列を同一光触媒部に備えたことを特徴
とする上記（１）または（２）項に記載の汚染ガス処理
装置。

【００１４】（４）前記傾斜角度α₁、α₂が、α₁＜
０＜α₂、またはα₂＜０＜α₁の関係にあることを特徴
とする上記（３）項に記載の汚染ガス処理装置。（５）前記傾斜角度α₁と前記傾斜角度α₂は、いずれも
絶対値が５度以上、７５度以下であることを特徴とする
上記（４）項に記載の汚染ガス処理装置。

【００１５】（６）前記光触媒列における光触媒要素の
間隔ａ₁、幅ｂ₁、傾斜角度α₁が下記式（１）の関係を
充足することを特徴とする上記（２）〜（５）項のいず
れかに記載の汚染ガス処理装置。

【００１６】ａ₁≦１．５ｂ₁×ｃｏｓ（｜α₁｜）（１）（７）前記光触媒列が前記長手方向に沿って複数段設け
られていることを特徴とする上記（３）〜（６）項のい
ずれかに記載の汚染ガス処理装置。

【００１７】（８）前記光触媒部に備えられた光触媒列
は、各光触媒列毎に取り出し自在に構成されていること
を特徴とする上記（２）〜（７）項のいずれかに記載の
汚染ガス処理装置。

【００１８】（９）前記光触媒要素が、平板状担体の少
なくとも１面に光触媒層を形成させてなることを特徴と
する上記（１）〜（８）項のいずれかに記載の汚染ガス
処理装置。

【００１９】（１０）前記平板状担体がガラス板である
ことを特徴とする上記（９）項に記載の汚染ガス処理装
置。（１１）前記光触媒要素が、メッシュ状担体の少なくと
も１面に光触媒層を形成させてなることを特徴とする上
記（１）〜（８）項のいずれかに記載の汚染ガス処理装
置。

【００２０】（１２）前記メッシュ状担体がガラス繊維
集合体であることを特徴とする上記（１１）項に記載の
汚染ガス処理装置。（１３）前記光触媒層が、酸化チタンと珪素酸化物、ジ
ルコニウム酸化物およびアルミニウム酸化物の中の１種
以上との混合物、あるいは酸化チタンからなることを特
徴とする上記（９）〜（１２）項のいずれかに記載の汚
染ガス処理装置。

【００２１】（１４）前記光照射部が複数の光源を並べ
て構成してなることを特徴とする上記（１）〜（１３）
項のいずれかに記載の汚染ガス処理装置。（１５）前記汚染ガスが有機ハロゲン化合物を含有する
ガスであることを特徴とする上記（１）〜（１４）のい
ずれかに記載の汚染ガス処理装置。

【００２２】（１６）汚染した土壌を浄化する装置であ
って、上記（１５）項に記載の汚染ガス処理装置を備え
たことを特徴とする土壌浄化装置。（１７）汚染した地下水を浄化する装置であって、上記
（１５）項に記載の汚染ガス処理装置を備えたことを特
徴とする地下水浄化装置。

【００２３】（１８）前記汚染ガス処理装置で分解処理
される汚染ガスに含まれる水分を事前に除去する手段を
更に備えたことを特徴とする上記（１６）項に記載の土
壌浄化装置。

【００２４】（１９）前記汚染ガス処理装置で分解処理
される汚染ガスに含まれる水分を事前に除去する手段を
更に備えたことを特徴とする上記（１７）に記載の地下
水浄化装置。

【００２５】（２０）前記汚染ガス処理装置で発生する
ガスを中和する手段を更に備えたことを特徴とする上記
（１８）項に記載の土壌浄化装置。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の汚染ガス処理装置の実施
の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の汚
染ガス処理装置の実施の形態の例を示す模式図である。
同図で、符号１は汚染ガス処理装置、２は汚染ガスの入
口、３は流路、４は汚染ガスの出口、５はハウジング、
１０は光触媒要素、Ａ_j（ｊ＝１〜４）は光触媒部、１
４は光源、Ｂ_j（ｊ＝１〜３）は光照射部、１８はガス
整流板を示す。

【００２７】図１に示すように、この汚染ガス処理装置
１は、長手方向に沿って汚染ガスの入口２、流路３およ
び出口４を構成するハウジング５の内部に長手方向に沿
って光触媒部Ａ_j（ｊ＝１〜４）と光照射部Ｂ_j（ｊ＝１
〜３）とを交互に配置した構造を備える。図１は、汚染
ガスの入口２と出口４の双方にそれぞれ光触媒部Ａ₁、
Ａ₄を配した例であるが、本発明はこの例に限定される
ものではない。例えば、入口と出口のいずれか一方にあ
るいは双方に光照射部を配してもよい。また、図１は、
４個の光触媒部と３個の光照射部とを備える例である
が、本発明はこの例に限定されるものではない。

【００２８】図２は、光触媒部Ａと光照射部Ｂのそれぞ
れの構造を示す模式図である。同図で、符号１１、１２
は光触媒列で、図１と同じ要素は同一の符号で表す。図
３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２の光触媒列１１と光
触媒列１２を長手方向から投影した模式図である。同図
で、図２と同じ要素は同一の符号で表す。なお、Ｗ₁、
Ｗ₂は光触媒列１１と光触媒列１２のそれぞれの光触媒
要素の長さである。

【００２９】図１に示す光触媒部Ａｊ（ｊ＝１〜４）
は、図２に示すように、平面状に形成された複数の光触
媒要素１０をそれぞれ間隔を設けて並べて構成した光触
媒列１１、１２を同一光触媒部に備える。光触媒列１１
の各光触媒要素は、その面の法線方向の長手方向に対す
る傾斜角度α₁を一定とする傾斜した状態で取り付けら
れる。光触媒列１２の各光触媒要素は、その面の法線方
向の長手方向に対する傾斜角度α₂（但しα₁≠α₂）を
一定とする傾斜した状態で取り付けられる。

【００３０】図２において、時計方向の傾斜角度をプラ
ス、反時計方向の傾斜角度をマイナスとすると、α₁＜
０＜α₂、またはα₂＜０＜α₁の関係が充足するよう
に、光触媒列１１、１２を構成するのが望ましい。この
関係の充足により、光源１４から照射される光を効果的
に捕集するとともに、汚染ガスと光触媒要素との接触頻
度を高めることができる。

【００３１】図２において、光触媒列１１、１２のそれ
ぞれの光触媒要素の平面形状、光触媒要素の幅ｂ_i、光
触媒要素の数、光触媒要素の間隔ａ_i、傾斜角α_i、光触
媒列の間隔ｃは、特に限定されるものでないが、光源１
４より照射される光を効果的に捕集するとともに、汚染
ガスとの接触頻度を高め、且つガス圧損が小さくなるよ
うに決めることが重要である。なお、添字ｉは光触媒列
の番号で、ｉ＝１は光触媒列１１、ｉ＝２は光触媒列１
２を表す。

【００３２】このような観点から、光触媒要素の平面形
状は四角形、特に長方形とするのがよい。傾斜角α_iが
小さいと、光触媒要素の一方の面に光が主に照射され、
他の面に照射される光量が小さくなり、酸化還元反応の
効率（以下、単に反応効率ともいう）が低下する。また
ガス圧損も増加する。一方、傾斜角が大きいと、光を効
率的に捕集するために多くの光触媒要素が必要になる
が、光触媒要素の数を増やして光触媒面積を増加させて
も、反応効率の向上は十分でなく経済的でない。したが
って、光触媒列１１の傾斜角度α₁と光触媒列１２の傾
斜角度α₂はそれぞれ絶対値で５度以上、７５度以下と
するのが望ましい。更に好ましくは、傾斜角度α ₁と傾
斜角度α₂はそれぞれ絶対値で３０度以上、７５度以下
である。

【００３３】光触媒列１１において、間隔ａ₁、幅ｂ₁、
傾斜角α₁は、ａ₁≦１．５ｂ₁×ｃｏｓ（｜α₁｜）の関
係を充足するように決定するのが望ましい。また、光触
媒列１２において、間隔ａ₂、幅ｂ₂、傾斜角α₂は、ａ₂
≦１．５ｂ₂×ｃｏｓ（｜α₂｜）の関係を充足するよう
に決定するのが望ましい。この関係の充足により、光照
射部からの光は光触媒列１１、１２の光触媒要素によっ
て効率よく捕集されるとともに、汚染ガスと光触媒要素
との接触頻度が大きくなり、また、ガス圧損が抑制さ
れ、汚染ガスを効果的に処理することができる。更に好
ましくは、光触媒列１１、１２のそれぞれにおいて、ａ
_i≦b_i×ｃｏｓ（｜α_i｜）である。

【００３４】図４は、光触媒列における光触媒要素の配
置例を示す模式図である。同図で、図１〜３と同じ要素
は同一の符号で表す。図４の光触媒列１１、１２のそれ
ぞれの光触媒要素は、ａ_i≦b_i×ｃｏｓ（｜α_i｜）の関
係を充足し、この関係の充足により、光照射部からの光
は光触媒列１１、１２の光触媒要素によってほぼ完全に
捕集される。

【００３５】光触媒列の間隔ｃが大きいと、光触媒列１
１と光触媒列１２との間の側面に照射される光が増え、
反応効率が低下する。従って、間隔ｃは、（ｂ₁×ｓｉ
ｎ（｜α₁｜）＋ｂ₂×ｓｉｎ（｜α₂｜））／２の値以
下とするのが望ましい。なお、間隔ｃがこの値を超える
場合には、光触媒層を形成した光触媒要素を装置の側面
に設置するのがよい。

【００３６】図５は、光触媒列における光触媒要素の配
置の別の例を示す模式図である。同図で、図１〜３と同
じ要素は同一の符号で表す。図５に示すように、ガスの
流路を確保できるならば、光触媒列１１と光触媒列１２
の光触媒要素が長手方向に重なるように配置してもよ
い。

【００３７】図１に示す光照射部Ｂｊ（ｊ＝１〜３）
は、図２に示すように、１つ以上の光源を備える。２つ
以上の光源を備える場合のそれぞれの光源の配置は特に
限定されるものではないが、例えば、図１や図２に示す
ように長手方向の垂直面に等間隔に配置することができ
る。

【００３８】図６は、複数の光源を設けた光照射部の別
の例を示す模式図である。同図で、図２と同じ要素は同
一の符号で表す。図６に示すように、複数の光源１４を
長手方向の垂直面にそれぞれ備える第１段目と第２段目
とを有するように光照射部を構成してもよい。

【００３９】光源と光触媒部の担体との距離は限定され
ないが、（ｂ₁×ｓｉｎ（｜α₁｜）＋ｂ₂×ｓｉｎ（｜
α₂｜））／２の値以下にすることが好ましい。図７
は、光触媒部に備えられた光触媒列を取り出す機構の一
例を説明する模式図である。同図で符号１９は、ガイド
で、図１と同じ要素は同一の符号で表す。

【００４０】図７に示すように、汚染ガス処理装置１
は、光触媒列を取り出す機構としてハウジング内部にガ
イド１９を備えており、光触媒列を取り付けた枠をガイ
ド１９に沿ってスライドさせることにより、光触媒列を
外部に取り出すことができ、光触媒要素の交換が容易と
なる。図７では、ガイドを備えた装置の例を示したが、
この例に限定されるものでなく、例えば、光触媒部と光
照射部を分離可能とし、蒸籠型とすることができる。

【００４１】光触媒要素は、担体の少なくとも１面に光
触媒層を形成したものである。好ましくは両面に光触媒
層を形成する。光触媒層の光触媒としては、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ジルコニウム等、公知の光
触媒を用いることができる。また、これらの光触媒にバ
インダ等を混合した組成物を用いてもよい。好ましく
は、光触媒との活性が高い、価格が安い、安全性が高い
等の面から酸化チタンである。

【００４２】酸化チタンは、非晶質でも結晶質のいずれ
でもよく、また、これらが混合した物でもよい。結晶質
の場合は、アナターゼ型、ルチル型、あるいはそれらが
混在したものを用いることができる。アナターゼ型の酸
化チタンは、特に光触媒としての活性が高いのでより好
ましい。なお、酸化チタンは金属をドープしたり、部分
的に酸素欠陥構造とすることにより、可視光の吸収で活
性を示す。したがって、可視光応答性を有する酸化チタ
ンを用いてもよい。

【００４３】光触媒として、酸化チタンを単独で用いて
もよいが、珪素酸化物、ジルコニウム酸化物およびアル
ミニウム酸化物の中の１種以上と酸化チタンとの混合物
を用いるのがより望ましい。この混合物を用いることに
より、光触媒としての活性を一層高め、酸化チタン粒子
の結着力を高めることができる。このときの触媒の構造
としては、各酸化物と酸化チタンとが混合したものであ
っても、また、各酸化物と酸化チタンとが反応し形成さ
れた複合酸化物を部分的に含有するものであってもよ
い。この際、母体となる酸化チタンの結晶形態は非晶質
であっても、結晶質であっても良い。また、各酸化物
や、複合酸化物についても、その結晶形態は非晶質でも
結晶質であってもよい。

【００４４】担体の形態は、特に限定されるものでな
く、平板状、メッシュ状などとすることができる。好ま
しくは、平板状やメッシュ状の担体である。繊維のよう
に形状が保持しにくい場合は繊維を保持する支持体を用
いて、担体としてもよい。

【００４５】担体の材質としては、ガラスやアルミナ、
マグネシア、炭化珪素などのセラミック、あるいはステ
ンレス、アルミニウム、チタンなどの金属を用いること
ができる。

【００４６】したがって、担体としては、上記形態と上
記材質とを適宜組み合わせたものを用いることができ
が、耐食性や反応効率の観点から、平板状担体であるガ
ラス板を、メッシュ状担体であるガラス繊維集合体を用
いるのが望ましい。より望ましくはガラス繊維集合体で
ある。

【００４７】ガラス板の材質としては硬質ガラス、パイ
レックス（登録商標）、石英などを挙げることができ
る。ガラス繊維集合体の形態としては、織布いわゆるク
ロス、不織布、ウールなどが例示される。特に、クロス
は反応効率が高く、また形状を保ちやすく扱い易いので
好ましい。クロスの織り方は、平織り、綾織り、朱子織
等、どのような織り方でも差し支えない。また打ち込み
密度、厚さ、引張強度なども限定されないが、打ち込み
密度については、縦、横ともに１０〜１００本/イン
チ、クロス厚みは０．０１〜２．０ｍｍ、その引張強度
は５０Ｎ／インチ以上が好ましい。クロスは柔軟性があ
るので、くの字状に成形し、第一列の担体と第二列の担
体とつなげてもよい。

【００４８】ガラス繊維集合体を構成するガラス繊維と
しては、SiO₂を主成分とするガラス、例えば石英ガラ
ス、高石英ガラス、Ｅガラス、Ｔガラス、Ｃガラス、Ｓ
ガラス、パイレックス等からなるガラス繊維等が使用で
きる。これらの中から経済性や製造条件、さらには使用
環境等から適当なガラス繊維を選べばよい。

【００４９】ガラス繊維（以下、単に繊維ともいう）の
平均繊維径は、特に限定されないが、表面積を確保する
ために５〜５０ミクロン程度が好ましい。また投影面積
に対する目開き部分面積の割合、すなわちガスの通過を
左右する開口率については、特に限定されないが、３０
％以下が好ましい。３０％を超えると光の漏れが大きく
なり反応効率が低下する。なお、ガラス繊維にガスの透
過性は必要としない。

【００５０】担体への光触媒層の形成方法は、ゾルゲル
法や結着剤を利用する方法、あるいは蒸着法など公知の
方法で行うことができる。また塗布方法もスプレ法、デ
ィップ法、スピンコート法、ロールコート法など担体と
の間で十分な接着強度が得られるならば、どのような方
法でも差し支えない。

【００５１】光照射部に配置させる光源は、蛍光灯、ブ
ラックライト、殺菌灯、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧
水銀灯、キセノンランプなどから、光触媒に光触媒作用
を生じさせる光源を用いればよい。例えば、光触媒が酸
化チタンの場合は、紫外線の照射が可能な光源を使用す
る。

【００５２】本発明の汚染ガス処理装置は、有害物を含
んだガスを浄化処理する装置であり、有害物質の成分と
しては、例えばトリクロロエチレン、テトラクロロエチ
レン、ジクロロエチレン、クロロホルム、ダイオキシ
ン、ＰＣＢなどの有機ハロゲン化合物、さらにベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチレン等の炭化水素類、低
級アルデヒド類、アンモニア、硫化水素、メチルメルカ
プタン等が挙げられる。

【００５３】トリクロロエチレン、テトラクロロエチレ
ンなど有機ハロゲン化合物を含む汚染ガスを処理する際
は、汚染ガスを事前に除湿し、ガス中に含まれる水分量
を相対湿度で５０％以下とすることが望ましい。水分除
去によって反応効率を一層高めることができる。

【００５４】本発明の汚染ガス処理装置は以上のように
構成される。次に、この汚染ガス処理装置による汚染ガ
スの処理方法を図１に基づき説明する。図１において、
汚染ガスは、汚染ガス処理装置１に供給され、汚染ガス
の入口に設けたガス整流板１８で整流された後、光触媒
部Ａ₁に供給される。光触媒部Ａ₁に供給された汚染ガス
は、両面に光触媒層を形成された光触媒要素１０と衝突
接触し、光照射部Ｂ₁の光源１４から照射された紫外線
により活性化された光触媒により分解処理される。次い
で、汚染ガスは、光照射部Ｂ₁を通過して光触媒部Ａ₂に
供給され、この光触媒部Ａ₂で上記と同様に分解処理さ
れる。光触媒部Ａ₃、Ａ₄においても同様に分解処理が行
われる。このように、汚染ガスは光触媒部Ａ_j（ｊ＝１
〜４）を通過する度に分解処理され、有害物濃度の低い
ガスに浄化される。

【００５５】次に、本発明の土壌浄化装置の実施の形態
を図面に基づいて説明する。図８は、土壌浄化装置の構
成例を示す模式図である。同図で、２１は土壌、２２は
土壌ガス、２３はミストセパレータ、２４はガス吸引ブ
ロワ、２５は除湿器、２６はガス中和装置、２７は大気
中で、図１と同じ要素は同一の符号で表す。

【００５６】この土壌浄化装置は、ミストセパレータ２
３と、ガス吸引ブロワ２４と、除湿器２５と、汚染ガス
処理装置１と、ガス中和装置２６を備える。ガス吸引ブ
ロワ２４は、ミストセパレータ２３を介して土壌２１か
ら土壌ガス２２を吸引する作用をなす。除湿器２５は、
ガス吸引ブロワで吸引された土壌ガスを除湿する作用を
なす。汚染ガス処理装置１は、除湿器で除湿された土壌
ガスを分解処理する作用をなし、前述したように、例え
ば、図１に示すように構成される。ガス中和装置２６
は、汚染ガス処理装置で分解処理されたガスを中和処理
する作用をなす。なお、ミストセパレータ、ガス吸引ブ
ロワ、除湿器、ガス中和装置は、公知のもの用いること
ができる。

【００５７】このように構成された土壌浄化装置による
土壌の浄化は、例えば、テトラクロロエチレン（ＰＣ
Ｅ）で汚染された土壌２１から、ミストセパレータ２３
を介して、ガス吸引ブロワ２４で土壌ガス２２を吸引
し、次いで、除湿器２５で除湿した後、汚染ガス処理装
置１に供給して分解処理し、分解処理されたガスをガス
中和装置２６で中和処理し、大気中２７に放出すること
により行われる。

【００５８】次に、本発明の地下水浄化装置の実施の形
態を図面に基づいて説明する。図９は、地下水浄化装置
の構成例を示す模式図である。同図で、２８は地下水、
３０は曝気装置、３１はブロワ、３２は汚染ガスで、図
８と同じ要素は同一の符号で表す。

【００５９】この地下水浄化装置は、曝気装置３０と、
ブロワ３１と、除湿器２５と、汚染ガス処理装置１、
１、１と、ガス中和装置２６を備える。曝気装置３０
は、ブロワ３１からの送風により地下水に含まれるテト
ラクロロエチレンなどの有害物を気化させる機能を備え
る。除湿器２５は、曝気装置３０から放出される有害物
を含んだ汚染ガスを除湿する作用をなす。この際、汚染
ガス中の水分を相対湿度で５０％以下に低減するのが望
ましい。汚染ガス処理装置１、１、１は、除湿器で除湿
された汚染ガスを分解処理する作用をなし、例えば前述
したように、図１に示すように構成される。図９では、
汚染ガス処理装置を３台直列に配置した例を示したが、
この例に限定されるものではない。ガス中和装置２６
は、汚染ガス処理装置で分解処理されたガスを中和処理
する作用をなす。なお、曝気装置、ブロワ、除湿器、ガ
ス中和装置は、いずれも公知のもの用いることができ
る。

【００６０】このように構成された地下水浄化装置によ
る地下水の浄化は、例えば、テトラクロロエチレン（Ｐ
ＣＥ）で汚染された地下水２８を汲み上げ、これを曝気
装置３０に供給し、ブロワ３１でＰＣＥを気化し、次い
で、曝気装置から放出されるＰＣＥを含有する汚染ガス
３２を除湿器２５で除湿した後、汚染ガス処理装置１、
１、１に供給して分解処理し、分解処理されたガスをガ
ス中和装置２６で中和処理し、大気中２７に放出するこ
とにより行われる。

【００６１】このようにして、本発明の汚染ガス処理装
置は、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなど
の有害物質を含む汚染ガスを効果的に分解処理できるの
で、前記有害物質が汚染原因となっている土壌や地下水
の浄化処理に利用することができる。

【００６２】

【実施例】本発明の汚染ガス処理装置を製作し、処理性
能を調査した。（実施例１）図１に示す基本構造で７段の光触媒部と６
段の光照射部を備え、図中の矢印方向に汚染ガスを流し
て汚染ガスを酸化還元処理する汚染ガス処理装置を製作
した。それぞれの光触媒部は、図２に示すように、それ
ぞれ１６枚の光触媒要素を備える光触媒列１１、１２を
備える。各光触媒要素には、両面に酸化チタン層を形成
したガラス板（ｗ：２５ｃｍ、ｂ：６ｃｍ）を用いた。
光触媒列１１、１２における光触媒要素の間隔ａ₁、ａ₂
は、いずれも３．５ｃｍ、光触媒列の間隔ｃは約０．５
ｃｍ、傾斜角度α₁は−６０度、傾斜角度α₂は６０度と
した。

【００６３】それぞれの光照射部には、図２に示すよう
に、光源として２０ワットのブラックライトを等間隔に
５本設置した。また、汚染ガスの入口と出口にはガス整
流板１８、１８を設けた。

【００６４】上記汚染ガス処理装置を組み込んだ土壌浄
化装置を図８に示すように組み立て、土壌ガスの処理試
験を行った。この土壌浄化装置による土壌の処理試験で
は、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）で汚染された土壌
２１から、ミストセパレータ２３を介して、ガス吸引ブ
ロワ２４で土壌ガス２２を流量約８００Ｌ／分で吸引
し、次いで、市販の除湿器２５でガス中の水分を相対湿
度で約３０％に下げ、その後、汚染ガス処理装置１に供
給した。汚染ガス処理装置で分解処理されたガスは塩化
水素などの酸性ガスを含むためガス中和装置２６を用い
て中和処理した後、大気中２７に放出した。

【００６５】汚染ガス処理装置の性能は、土壌ガス２２
中のＰＣＥ濃度ｘ（ｘ：約６５０〜７００ｐｐｍｖ）と
大気中に放出する際のガス中のＰＣＥ濃度ｙとから分解
率（１００−１００ｙ／ｘ）で評価した。

【００６６】その結果、分解率は９３．１％であった。
また汚染ガス処理装置のガスの通気抵抗はほぼ０ｍｍＨ
₂Ｏであった。 (実施例２）実施例１の試験後、図５に示すように装置
の内部に設けたガイド上をスライドさせて光触媒部を外
部に取り出し、光触媒要素を取り替え、再び装置内に設
置し、実施例１と同様に土壌ガスの浄化試験を行った。
光触媒要素として、酸化チタン層を両面に形成したシリ
カクロス（ｗ：２５ｃｍ、ｂ：６ｃｍ）を用いた以外は
実施例１と同様とした。なお、シリカクロスは繊維径が
約８μｍ、綾織で、その開口率はほぼ０％であった。

【００６７】その結果、分解率は９８．４％であった。
また汚染ガス処理装置内のガスの通気抵抗はほぼ０ｍｍ
Ｈ₂Ｏであった。 (比較例１）光触媒要素として、両面に酸化チタン層を
形成したｗ：２５ｃｍ、ｂ：２５ｃｍのシリカクロスを
用い、傾斜角度α₁が０度、傾斜角度α₂が０度、すなわ
ち光触媒列の光触媒要素の面の法線方向が長手方向に対
して平行となるように光触媒要素を１枚配置した以外は
実施例２と同様の構成とした装置を用い、土壌ガスの浄
化試験を行った。

【００６８】その結果、分解率は９５．５％で、汚染ガ
ス処理装置内のガスの通気抵抗は１５ｍｍＨ₂Ｏ以上で
あった。 (比較例２）光触媒要素として酸化チタン層を両面に形
成した開口率が約４０％のガラスクロス（ｗ：２５ｃ
ｍ、ｂ：２５ｃｍ）を用いた以外は比較例1と同様の構
成とした装置を用い、土壌ガスの浄化試験を行った。

【００６９】その結果、分解率は６２．４％で、汚染ガ
ス処理装置内のガスの通気抵抗は約１．５ｍｍＨ₂Ｏで
あった。実施例１、実施例２のいずれもガスの圧損はほ
とんど無く高い分解率が得られた。一方、傾斜角度α₁
が０度、傾斜角度α₂が０度で、ガスの透過性の無いシ
リカクロスを用いた比較例１では、分解性能は比較的高
いがガス圧損が極めて高く、またガスの透過性のあるガ
ラスクロスを用いた比較例２では、圧損は殆どなくなっ
たが、分解率が極めて低く、いずれも不良であった。実
施例１で用いたガラス板は全くガス透過性は無く、実施
例２で用いたシリカクロスもガス透過性がほとんどない
が、本発明の汚染ガス処理装置では、汚染ガスは担体の
配列で確保したガス流路を流れるので、圧損も小さく効
率的に分解処理できる事が判った。なお、実施例２の分
解率が実施例１に比べ高くなった理由は、クロスの形状
に基づく担持面積の違いであると推察される。

【００７０】(実施例３）光触媒要素の間隔ａ₁、ａ₂が
いずれも３．０ｃｍ、光触媒列の間隔ｃが約０．０ｃ
ｍ、光触媒がジルコニウム酸化物と酸化チタンの混合物
とする以外は実施例２と同様の構成の装置で、土壌ガス
の浄化試験を行った。傾斜角度α₁は−６０度、傾斜角
度α₂は６０度とした。

【００７１】その結果、分解率は９９．９％以上で、ガ
スの通気抵抗はほぼ０ｍｍＨ₂Ｏであった。実施例２に
比べ、より効果的に光を捕集できガスとの接触頻度が高
まり、光触媒が高活性化し、分解効率が大幅に向上し
た。

【００７２】(実施例４）実施例３と構成が同様の３台
の汚染ガス処理装置を図９に示すように直列に組み込ん
だ地下水浄化装置を組み立て、地下水の浄化試験を行っ
た。

【００７３】この地下水浄化装置による地下水浄化試験
では、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）で汚染された地
下水（汚染濃度：約９０ｍｇ／Ｌ）２８を流量２．０ｍ
³／Ｈで汲み上げ、次いで、曝気装置３０に供給し、ブ
ロワ３１で地下水よりテトラクロロエチレンをＧ（ガス
量）／Ｌ（地下水量）比＝７５で気化させ（ガス風量：
約２．５ｍ³／分）、次いで、曝気装置３０から放出さ
れるテトラクロロエチレンを含有する汚染ガス(汚染濃
度：約１５５ｐｐｍｖ)３２を、市販の除湿器２５を用
いて、ガス中の水分を相対湿度で約３０％に下げた後、
３台の汚染ガス浄化装置１、１、１に供給した。分解・
処理後のガスは塩化水素などの酸性ガスを含むためガス
中和装置２６を用いて中和処理した後、大気中２７に放
出した。

【００７４】その結果、約１５５ｐｐｍｖでＰＣＥに汚
染された汚染ガスの汚染濃度は、大気中に放出される際
には約２．７５ｐｐｍｖに低下した。この汚染ガス浄化
装置の分解率は９８．２％であった。なお、曝気処理後
の地下水濃度は０．１ｍｇ／Ｌ以下であった。

【００７５】以上のように本発明の汚染ガス浄化装置
は、土壌や地下水の浄化に好適であることが判った。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、ガス圧損を抑制しなが
ら、光源から照射される光を効率よく捕集でき、かつ光
触媒層とガスとの接触頻度を高めることができるので、
汚染ガスを極めて効率的に処理することができる。従っ
て、本発明の汚染ガス処理装置は、トリクロロエチレン
やテトラクロロエチレンなどで汚染された地下水や土壌
の浄化処理に好適に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚染ガス処理装置の実施の形態の例を
示す模式図である。

【図２】光触媒部と光照射部のそれぞれの構造を模式的
に示す断面図である

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２の光触媒
列１１、１２をガス流れ方向から投影した模式図であ
る。

【図４】光触媒列における光触媒要素の配置例を示す模
式図である。

【図５】光触媒列における光触媒要素の配置の別の例を
示す模式図である。

【図６】複数の光源を設けた光照射部の別の例を示す模
式図である。

【図７】光触媒部に備えられた光触媒列を取り出す機構
の一例を説明する模式図である。

【図８】試験に用いた土壌浄化装置の構成を示す模式図
である。

【図９】試験に用いた地下水浄化装置の構成を示す模式
図である。

【符号の説明】

１：汚染ガス処理装置、２：汚染ガスの入口、３：流路、４：汚染ガスの出口、５：ハウジング、１０：光触媒要素、１１、１２：光触媒列、Ａｉ（ｉ＝１〜４）：光触媒部、１４：光源、Ｂｉ（ｉ＝１〜３）：光照射部、１８：ガス整流板、１９：ガイド、２１：土壌、２３：セパレータ、２４：ガス吸引ブロワ、２２：土壌ガス、２５：除湿器、２６：ガス中和装置、２７：大気中、２８：地下水、３０：曝気装置、３１：ブロワ、３２：汚染ガス。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０２Ｆ 1/20 Ｆターム(参考） 4D004 AA41 AB05 AB06 CA36 CA37 CA42 CA43 CC09 DA03 4D037 AA01 AB14 BA18 CA09 CA11 4D048 AA01 AA03 AA08 AA11 AA17 AA19 BA03Y BA06X BA07X BA08X BA41X BB03 BB08 CA07 CC38 CD10 EA01 4D052 AA02 FA08 4G069 AA03 AA08 BA01A BA02A BA02B BA04A BA04B BA05A BA05B BA48A CA01 CA05 CA15 CA17 CA19 DA06 EA09 EA10 EA11 EC22Y FA02 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に汚染ガスの入口、出口および
流路を構成するハウジングと、該ハウジングの内部に長
手方向に沿って光触媒部および光照射部の組み合わせを
１もしくは２以上備え、該光触媒部は平面状に形成され
た複数の光触媒要素を備え、該光触媒要素の面の法線方
向は前記長手方向に対して傾斜していることを特徴とす
る汚染ガス処理装置。
【請求項２】複数の前記光触媒要素をそれぞれ間隔を
設けて並べて光触媒列を構成し、該光触媒列を構成する
各光触媒要素の面の法線方向の前記長手方向に対する傾
斜角度α₁を一定とすることを特徴とする請求項１に記
載の汚染ガス処理装置。
【請求項３】各光触媒要素の面の法線方向の前記長手
方向に対する傾斜角度α₂（但しα₁≠α₂）を一定とす
る別の光触媒列を同一光触媒部に備えたことを特徴とす
る請求項１または２に記載の汚染ガス処理装置。
【請求項４】前記傾斜角度α₁、α₂が、α₁＜０＜
α₂、またはα₂＜０＜α₁の関係にあることを特徴とす
る請求項３に記載の汚染ガス処理装置。
【請求項５】前記傾斜角度α₁と前記傾斜角度α₂は、
いずれも絶対値が５度以上、７５度以下であることを特
徴とする請求項４に記載の汚染ガス処理装置。
【請求項６】前記光触媒列における光触媒要素の間隔
ａ₁、幅ｂ₁、傾斜角度α₁が下記式（１）の関係を充足
することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の
汚染ガス処理装置。ａ₁≦１．５ｂ₁×ｃｏｓ（｜α₁｜）（１）
【請求項７】前記光触媒列が前記長手方向に沿って複
数段設けられていることを特徴とする請求項３〜６のい
ずれかに記載の汚染ガス処理装置。
【請求項８】前記光触媒部に備えられた光触媒列は、
各光触媒列毎に取り出し自在に構成されていることを特
徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の汚染ガス処理
装置。
【請求項９】前記光触媒要素が、平板状担体の少なく
とも１面に光触媒層を形成させてなることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の汚染ガス処理装置。
【請求項１０】前記平板状担体がガラス板であること
を特徴とする請求項９に記載の汚染ガス処理装置。
【請求項１１】前記光触媒要素が、メッシュ状担体の
少なくとも１面に光触媒層を形成させてなることを特徴
とする請求項１〜８のいずれかに記載の汚染ガス処理装
置。
【請求項１２】前記メッシュ状担体がガラス繊維集合
体であることを特徴とする請求項１１に記載の汚染ガス
処理装置。
【請求項１３】前記光触媒層が、酸化チタンと珪素酸
化物、ジルコニウム酸化物およびアルミニウム酸化物の
中の１種以上との混合物、あるいは酸化チタンからなる
ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の汚
染ガス処理装置。
【請求項１４】前記光照射部が複数の光源を並べて構
成してなることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか
に記載の汚染ガス処理装置。
【請求項１５】前記汚染ガスが有機ハロゲン化合物を
含有するガスであることを特徴とする請求項１〜１４の
いずれかに記載の汚染ガス処理装置。
【請求項１６】汚染した土壌を浄化する装置であっ
て、請求項１５に記載の汚染ガス処理装置を備えたこと
を特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１７】汚染した地下水を浄化する装置であっ
て、請求項１５に記載の汚染ガス処理装置を備えたこと
を特徴とする地下水浄化装置。
【請求項１８】前記汚染ガス処理装置で分解処理され
る汚染ガスに含まれる水分を事前に除去する手段を更に
備えたことを特徴とする請求項１６に記載の土壌浄化装
置。
【請求項１９】前記汚染ガス処理装置で分解処理され
る汚染ガスに含まれる水分を事前に除去する手段を更に
備えたことを特徴とする請求項１７に記載の地下水浄化
装置。
【請求項２０】前記汚染ガス処理装置で発生するガス
を中和する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１
８に記載の土壌浄化装置。
【請求項２１】前記汚染ガス処理装置で発生するガス
を中和する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１
９に記載の地下水浄化装置。