JP2002320664A

JP2002320664A - 光触媒体を用いた空気の浄化方法及び空気浄化装置

Info

Publication number: JP2002320664A
Application number: JP2001129419A
Authority: JP
Inventors: Kisao Uekusa; 吉幸男植草; Toshio Yamaguchi; 敏男山口; Masashi Sugiyama; 正史杉山; Yuuki Kanai; 勇樹金井; Takehiko Ito; 武彦伊藤; Fumio Kondo; 文夫近藤
Original assignee: SUMIKO ENGINEERING KK; Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: SUMIKO ENGINEERING KK; Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒体の浄化活性を低下させることなく光
触媒体を再生、好ましくは空気の浄化処理中に再生する
光触媒体を用いた空気の浄化方法を提供する。【解決手段】光触媒体を用いた空気の浄化方法におい
て、光触媒体を加熱、再生させる工程を含むことを特徴
とする空気の浄化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒体を用いた
空気の浄化方法及び空気浄化装置に関し、さらに詳しく
は、光触媒体の浄化活性を低下させることなく光触媒体
を再生する光触媒体を用いた空気の浄化方法及び空気浄
化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品臭、トイレ臭等、悪臭の成分は多種
多様であり、その代表的なものとしては、アンモニア、
アミン類、インドール、スカトール等の窒素化合物、硫
化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチ
ル、二硫化ジメチル等の硫黄化合物、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類、アセトン等の
ケトン類、メタノール、エタノール等のアルコール類が
ある。

【０００３】従来から、これらの悪臭成分を含有する空
気の浄化は、悪臭ガスと薬剤とを化学反応させる方法、
芳香剤で悪臭成分をマスキングする方法、活性炭、ゼオ
ライト等の吸着剤で悪臭成分を吸着除去する方法、又は
これらを組み合わせた方法で行われているが、薬剤又は
芳香剤を使用する方法では、悪臭成分と反応させた後に
薬剤又は芳香剤を再生することはほとんど不可能であ
り、また、吸着剤を使用する方法でも、吸着剤の吸着容
量が飽和すると浄化性能が著しく低下するために吸着剤
を交換する必要があり、いずれも浄化剤が多量に消費さ
れるという点で問題があった。

【０００４】一方、浄化剤を多量に消費することなく、
長期に渡って安定的に悪臭成分を除去できる方法とし
て、光触媒体に紫外線を照射して悪臭成分を分解する光
触媒体を用いた空気の浄化方法が開発されている。光触
媒体は、光エネルギーを化学エネルギーに変える物質で
あり、具体的には、酸化タングステン、酸化チタン、酸
化イットリウム、酸化亜鉛等の金属酸化物、又はこれら
の混合物からなる半導体である。光触媒体に吸着された
悪臭成分は、光触媒体に紫外線を照射することによって
酸化的に分解され、水、二酸化炭素等の無害物質に転化
される。

【０００５】光触媒体の分解活性は、紫外線を照射し続
けることにより長期に渡って保持されるが、光触媒体の
分解能力以上の高濃度ガスや難分解性ガスに長時間曝さ
れた場合には、光触媒体表面に不完全分解物や吸着物等
が残存して蓄積されるため、このデポジットによって光
触媒体の浄化性能が低下する。

【０００６】従って、長期に渡って光触媒体の浄化性能
を良好に保持するには、光触媒体表面のデポジットを取
り除くことによって光触媒体を再生する必要があり、水
洗浄によりデポジットを除去する方法も提案されている
が、斯かる方法では光触媒体表面のデポジットを完全に
は除去できず、加えて、光触媒体に多量の水が吸着する
ため、洗浄後の光触媒体の浄化活性が著しく低下すると
いう問題があった。また、水洗浄によりデポジットを除
去する場合は、光触媒体を浄化システム（装置）から切
り離す必要があるため、浄化処理を停止せざるを得ない
という問題もあった。

【０００７】このため、光触媒体の浄化活性を低下させ
ることなく光触媒体を再生、好ましくは空気の浄化処理
中に再生し、長期に渡って光触媒体の浄化性能を良好に
保持する空気の浄化方法の開発が求められていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、光触
媒体の浄化活性を低下させることなく光触媒体を再生、
好ましくは空気の浄化処理中に再生する光触媒体を用い
た空気の浄化方法及び空気浄化装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、光触媒体を特定温度に
加熱して再生することにより、上記課題が達成されるこ
とを見出し、斯かる知見に基づいて本発明を完成するに
至った。即ち、本発明によれば、以下に示す空気を浄化
するための方法及び装置が提供される。（１）光触媒体を用いた空気の浄化方法において、光触
媒体を加熱、再生させる工程を含むことを特徴とする空
気の浄化方法。（２）該加熱再生温度が１００〜５００℃であることを
特徴とする空気の浄化方法。（３）該光触媒体の加熱再生工程を、該空気の浄化処理
中に行うことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載
の空気の浄化方法が提供される。（４）光触媒体を用いた空気浄化装置において、該光触
媒体再生のための加熱手段が設けられていることを特徴
とする空気浄化装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】光触媒体に吸着された悪臭成分
は、紫外線を照射することによって光触媒体上で分解さ
れる。易分解性のガスは、光触媒体表面に生じるＯＨラ
ジカルやスーパーオキシドイオンの酸化作用によって速
やかに炭酸ガスや水に酸化分解されるが、光触媒体の分
解能力以上の高濃度ガスや難分解性ガス等に長時間曝さ
れた場合には、光触媒体表面に不完全分解物や吸着物等
が残存して光触媒体の浄化性能が低下する。そこで、本
発明においては、好ましくは空気の浄化処理中に、浄化
性能の低下した光触媒体を１００〜５００℃に加熱する
ことにより、光触媒体表面のデポジットを除去し、光触
媒体を再生（再活性化）する。光触媒体の再生を行うこ
とにより、好ましくは空気の浄化処理中に光触媒体の再
生を行うことにより、浄化システム（装置）を停止する
ことなく、光触媒体の浄化性能を長期に渡って高度に保
持することが可能となる。

【００１１】光触媒体を再生するための加熱温度が高く
なりすぎると、空気浄化に要する運転コストが増加する
と共に、環境雰囲気温度が高くなって紫外線ランプや光
触媒体が劣化するため、加熱温度はできるだけ低温側に
設定することが好ましい。最適な加熱温度は、光触媒体
の種類やその表面のデポジットの成分組成等により変化
するため、処理する空気に応じて最適な温度を設定する
ことが好ましい。一般的には、１５０〜３００℃の温度
に設定するのがよい。加熱時間は、加熱中の光触媒体の
浄化性能が室温下の浄化性能より低くなるため、光触媒
体表面のデポジットの除去に必要な最短の時間にするこ
とが好ましい。尚、最適な加熱時間は、光触媒体の種類
やその表面のデポジットの成分組成等により変化するた
め、処理する空気に応じて最適な時間を設定することが
好ましい。

【００１２】また、光触媒体の加熱後の冷却は迅速に行
うことが好ましい。加熱後の光触媒体を迅速に室温下ま
で冷却することにより、光触媒体の浄化性能を有効に利
用できる。室温下における光触媒体の浄化性能は経時的
に徐々に低下するが、その低下傾向は空気中の悪臭成
分、その量によって大きく変化するので、再生間隔は光
触媒体の浄化性能に基づいて決定する。

【００１３】本発明に用いられる光触媒体は、０．５〜
５ｅＶ、好ましくは１〜４ｅＶの禁止帯幅を有する光反
応性半導体である。このような光触媒体としては、酸化
亜鉛、酸化タングステン、酸化チタン、及び酸化イット
リウム等の金属酸化物粒子が挙げられるが、特に酸化チ
タンは、構造安定性、光反応性有機物除去能、さらに取
扱い上の安全性等から、生活空間において使用するのに
最も適しており、本発明に用いる光触媒体として最適で
ある。酸化チタンにはアナターゼ構造のものとルチル構
造のものがあり、前者が浄化性能に優れているため、ア
ナターゼ構造のものを用いることが好ましい。また、光
触媒の結晶子サイズとしては、微細なものが浄化性能に
優れているため、３０〜５００Åの結晶子サイズの光触
媒を用いることが好ましい。

【００１４】光触媒体の形状としては、表面積を大きく
とれる形状が好ましいため、ハニカム状、スポンジ状、
網状、球状等であることが好ましい。本発明の光触媒体
は、光触媒自体からなることができる他、光触媒を担体
に担持させたものであることができる。光触媒を担持す
る担体としては、ガスを吸着しやすく化学的に安定な担
体が好ましく、活性炭、ゼオライト、シリカ、多孔質セ
ラミック、テフロン（登録商標）等の多孔質担体を使用
する。尚、空気の湿度が高いと光触媒体の浄化性能が低
下する恐れがあるため、光触媒体による浄化処理の前
に、乾燥剤または除湿剤等の薬剤処理や除湿装置による
除湿を行い、空気の相対湿度を４０％以下に低下させる
ことが好ましい。乾燥剤または除湿剤としては、例え
ば、シリカゲル、塩化カルシウム、粒状ソーダ石灰、棒
状水酸化ナトリウム、濃硫酸、過塩素酸マグネシウム、
五酸化リン等が挙げられる。

【００１５】また、光触媒体を用いて空気の浄化を行う
には、光触媒体に紫外線を照射する必要がある。紫外線
を照射する手段としては、ブラックライト、低圧水銀ラ
ンプ、高圧水銀ランプ等の専用光源を用いる照射、屋外
や窓際での日光の照射、室内照明光等の他の目的で使用
される光の利用等が挙げられる。紫外線の照射は、連続
でも断続でもよく、使用環境に応じて適宜選択すればよ
い。

【００１６】光触媒体を用いた空気の浄化処理において
は、空気を通風しながら浄化処理を行うことが一般的で
ある。この場合の通風手段としては、シロッコ型、ター
ボ型、ラジアル型、軸流型、プロペラ型、クロスフロー
型等のファンモーターや熱対流によるもの等が挙げられ
る。

【００１７】本発明の空気の浄化方法においては、光触
媒体方式以外の空気浄化手段、例えば、除塵フィルター
や集塵電極ユニット等による除塵；活性炭等の吸着剤や
二酸化マンガン等の酸化触媒等を用いた脱臭；抗菌、防
黴、抗ウイルス等の微生物除去等の各種浄化手段を併用
してもよい。これらの空気の浄化手段は、除湿前、除湿
後の光触媒体処理前、または光触媒体処理後に適宜設け
ることができ、また、複数の手段を集中して構成しても
よく、各々分散して構成してもよいが、除塵や脱臭等の
浄化手段は、光触媒体の前段に設けることが好ましく、
除湿後でかつ光触媒体処理前に設けることが特に好まし
い。

【００１８】本発明の空気浄化装置は、光触媒体を用い
た空気浄化部と、該光触媒体を加熱する加熱部を有する
装置である。空気浄化部としては、光触媒体を用いる従
来公知の各種の空気浄化装置を用いることができる。光
触媒体を加熱する部分は、電気加熱方式や、熱線加熱方
式等の従来公知の加熱装置を用いることができる。本発
明の好ましい装置の１つの態様は、内管と外管とからな
る２重管構造の装置である。この２重管構造の装置にお
いて、その外管と内管との間に光触媒体を充填して空気
浄化部を構成する。また、その内管内に加熱手段を配設
して加熱部を構成する。この２重管構造の装置のその少
なくとも外管は、紫外線透過性のものにして、外部から
の紫外線がその光触媒体に当るようによる。このような
装置を用いて空気を浄化するには、その２重管構造の装
置の内管と外管との間の間隙部に空気を通過させるとと
もに、その間隙部に存在する光触媒体に紫外線を照射す
る。これによって、空気の浄化が達成される。一方、そ
の光触媒体の機能が低下し、その装置から排出される浄
化空気中の汚染物質の検知量が所定濃度を超えたときに
は、その汚染物質検知手段によりその情報を内管内に配
設した加熱手段に伝達してその加熱手段を作動させて光
触媒体を加熱させる。これによって、光触媒体の再生が
達成される。加熱手段を所定時間作動させた後、その加
熱手段の作動を停止させる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例及び比較例を示す
が、本発明は、これらの実施例によって何ら限定される
ものではない。

【００２０】実施例１１００ｐｐｍのトルエンを含有する空気を使用し、光触
媒体を用いた浄化処理を固定床流通系反応装置により行
った。反応装置は、パイレックス（登録商標）ガラス製
の内管（外径２０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）及び石英ガラ
ス製の外管（内径＝３０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）の２重
管構造であり、球状の酸化チタン光触媒（平均粒径４ｍ
ｍφ）を内管と外管の隙間に１２０ｍｌ充填した。ま
た、内管の内部に加熱ヒーターを設置し、酸化チタン光
触媒を加熱できるようにした。トルエンを含有する空気
は、内管と外管の隙間を毎分５リットルの流速で流通さ
せた。光は、２０Ｗブラックライト（波長域＝３００〜
４２０ｎｍ）４本を、反応管を囲むように配置して照射
した。生成物は、メタナイザーを設置したガスクロマト
グラフ（ＦＩＤ検出器）により定量した。空気の浄化処
理試験は、トータル６０時間行い、１時間毎に処理ガス
中のトルエン濃度を分析してトルエンの除去率を求め
た。また、浄化処理中、１０時間毎に光触媒に対して１
５０℃、１０分間の加熱処理を行った。加熱後は、光触
媒の温度を直ちに４０℃以下に下げた。処理ガス分析の
結果、トルエンの分解生成物は二酸化炭素と水だけであ
った。空気の流通を開始してから３５時間、４５時間、
及び５５時間経過後のトルエンの除去率を百分率（％）
で表し、表１に示す。

【００２１】実施例２加熱処理と加熱処理の間の時間間隔を１０時間毎から２
０時間毎に変更した以外は、実施例１と同様に空気の浄
化処理を行った。処理ガス分析の結果、トルエンの分解
生成物は二酸化炭素と水だけであった。空気の流通を開
始してから３５時間、４５時間、５５時間経過後のトル
エンの除去率を百分率（％）で表し、表１に示す。

【００２２】実施例３加熱処理時間を１０分から１時間に変更した以外は、実
施例１と同様に空気の浄化処理を行った。処理ガス分析
の結果、トルエンの分解生成物は二酸化炭素と水だけで
あった。空気の流通を開始してから３５時間、４５時
間、５５時間経過後のトルエンの除去率を百分率（％）
で表し、表１に示す。

【００２３】実施例４加熱処理温度を１５０℃から２５０℃に変更した以外
は、実施例１と同様に空気の浄化処理を行った。処理ガ
ス分析の結果、トルエンの分解生成物は二酸化炭素と水
だけであった。空気の流通を開始してから３５時間、４
５時間、５５時間経過後のトルエンの除去率を百分率
（％）で表し、表１に示す。

【００２４】比較例１１０時間毎に行う加熱処理を省略した以外は、実施例１
と同様に空気の浄化処理を行った。処理ガス分析の結
果、トルエンの分解生成物には、二酸化炭素と水の他
に、途中から微量の一酸化炭素も含まれていた。空気の
流通を開始してから３５時間、４５時間、５５時間経過
後のトルエンの除去率を百分率（％）で表し、表１に示
す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から明らかなように、加熱によ
る光触媒体の再生を行うことにより、トルエン除去率を
高いレベルで維持することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明においては、光触媒体の浄化活性
を低下させることなく光触媒体を再生するため、光触媒
体の浄化性能が高いレベルで長期間維持され、空気の浄
化処理を高効率で行うことができる。また、本発明の浄
化方法は、加熱時間が短くて運転コストも殆ど上昇せ
ず、経済的な空気の浄化方法といえる。

フロントページの続き (72)発明者山口敏男千葉県市川市中国分３−18−５住友金属鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者杉山正史千葉県市川市中国分３−18−５住友金属鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者金井勇樹千葉県市川市中国分３−18−５住友金属鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者伊藤武彦東京都台東区池之端２−７−17 住鉱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者近藤文夫東京都台東区池之端２−７−17 住鉱エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4C080 AA07 BB02 CC02 CC04 CC05 CC07 CC08 CC09 CC13 CC14 HH05 JJ04 LL10 MM02 NN02 NN04 NN05 NN06 NN27 QQ12 4D048 AA21 AA22 AB03 BA05Y BA06Y BA07X BA10Y BA11Y BA13X BA16Y BA18Y BA27Y BA41X BA45Y BB01 BB02 BB07 BB09 BD01 CC40 CC53 CD01 CD03 CD05 DA01 DA02 DA08 DA13 EA01 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒体を用いた空気の浄化方法におい
て、該光触媒体を加熱、再生させる工程を含むことを特
徴とする空気の浄化方法。
【請求項２】該加熱再生温度が１００〜５００℃であ
ることを特徴とする請求項１に記載の空気の浄化方法。
【請求項３】該光触媒体の加熱再生工程を、該空気の
浄化処理中に行うことを特徴とする請求項１又は２に記
載の空気の浄化方法。
【請求項４】光触媒体を用いた空気浄化装置におい
て、該光触媒体再生のための加熱手段が設けられている
ことを特徴とする空気浄化装置。