【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光触媒フィルタおよびその製造方法、さらに詳しく言えば、光触媒による酸化還元反応を利用して処理すべき気体または液体中の有機化合物を分解し、これによりそれら流体中に含まれる汚染物質、細菌、悪臭などを除去する光触媒フィルタおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術文献に言及する前に、光触媒フィルタが効率よく機能するための必要かつ十分な構成上の条件を以下に説明する。まず、
Ｃ１．（条件１の意味、以下同じ） 処理のために対象流体を捕捉し、所要の化学反応が完了するまで、フィルタ内にある程度の時間滞留させることと、この反応がおこる場所を広くするためにフィルタの容積に比して接触表面積が大きいことが必要であって、このためフィルタは多くの微細な空隙部（微小孔）が互いに連通した連通多空隙状（連通多孔状）に形成されていることが必要である。
【０００３】
Ｃ２．しかしてこのすべての連通空隙部の表面に、たとえばＴｉＯ２のような光触媒が高い密度で付着配設されていることが必要である。この条件Ｃ１，Ｃ２の二つは、処理すべき流体が、高密度に存在する光触媒にある程度の時間、直接に接触することを保証するものである。
【０００４】
Ｃ３．しかして光触媒反応を効率的におこなわせるために、この光触媒には所要の波長の光、たとえば上記の例のＴｉＯ２（二酸化チタン）であれば紫外線が継続的に十分に照射されることが必要である。
【０００５】
Ｃ４．処理のための化学反応のためには酸素（Ｏ２）の存在が必要である。Ｏ２の代わりにこれを含む水分（Ｈ２Ｏ）が存在してもよい。
【０００６】
以上の４つの条件を頭に置いて、まず特開平９−２２５２６２号「光触媒フィルタ、その装置、およびそれを用いた流体処理方法」（特許文献１参照）を調べてみる。ここに開示された光触媒フィルタは、光触媒を導光体の表面に付着させた線状の光触媒ファイバ（通常の光ファイバのクラッド部に光触媒を付着し、コア部を導光体とする）による織り構造であり、この光触媒ファイバをすだれ格子状に組み合わせ、あるいはカラスの巣の材料のように複雑にからみ曲げ合わせて処理すべき対象との接触面積を拡大する工夫を施したものである。
【０００７】
しかしこのものでは、光源からある程度の長さまでは、光は確かに光触媒に十分供給されて条件Ｃ３は満たされるものの、処理対象流体はすだれ格子の目をくぐって通過してしまい、それを捕捉する能力に欠け、処理のための化学反応の時間が十分でない。つまり光触媒フィルタとしての必要条件Ｃ１，Ｃ２を欠いている。また光源からの距離が大きすぎれば、散乱損失が大きくなって条件Ｃ３も欠くことになる。つまり長い１本の光触媒ファイバを丸めたカラスの巣の形のフィルタは効果がない。
【０００８】
処理すべき流体の捕捉能力が足りない点はこの先行技術の発明者も意識していたらしく、その明細書の〔００４３〕において、ゼオライトや活性炭と共存させることを記載しているが、これでは捕捉した処理流体の滞留する位置と、光触媒が位置するところはあくまで互いに離れたところであって、直接接触状態の確保という条件Ｃ２を改善したことにはならないのである。
【０００９】
さらにこの先行技術では光ファイバのクラッド部に光触媒を担持させ、光導波路としてコア部分を利用しているため、ステップ型もしくはグレーテッド型の光ファイバでは、光を光触媒担持面に適度に漏らすために開口角よりわずかに大きい角度で入射させる必要があり、また逆に光の散乱損失が大きな光ファイバでは光が漏れすぎないように、開口角よりも小さい角度で光を入射させる必要があるなど、光源部分の装置が複雑になる欠点がある。
【００１０】
別の先行技術である特開平１１−２９０６９５「光触媒フィルタ」（特許文献２参照）を検討してみよう。これは光触媒を表面ないし内部に担持させた吸着材（繊維状活性炭）と、光導波路（シングルモード光ファイバ）とを一体に組み合わせたものである。
【００１１】
この先行技術では、その明細書の各実施例をみても、光触媒を担持した布状の吸着材と、光導波路としての光ファイバを束ねてシート状にしたものを交互に積層したり、あるいは横糸、縦糸として交互に織り込んだりした構造であって、処理すべき流体の停留位置と、光触媒位置とが合致する場所は縦糸、横糸の交錯部分のみに限られており、処理流体と光触媒とは総体としてかなり離隔していると言わざるを得ない。すなわち光触媒フィルタとしての条件Ｃ３を欠いている。またこの構造では物理的に捕捉効率が悪く、条件Ｃ１についても十分ではない。
【００１２】
またこの先行技術においても先のものと同様に、光ファイバにおいて光源からの距離が大きすぎれば散乱損失が大きくなって条件Ｃ３も欠くことになるから、光源からの距離が大きくなると光触媒による処理性能が低下してしまう不都合がある。
【００１３】
またさらに別の先行技術である特開平１１−２９０７０１「光触媒担持部材および光触媒フィルタ」（特許文献３参照）においては、シングルモード光ファイバの外側面の全面または一部に光触媒を担持させて光触媒ファイバとし、この光触媒ファイバを縦、横に組み合わせて織った布状体を積層して処理すべき流体を捕捉する多空隙構造体としたものであるから、所望波長の光がその１本１本の光触媒ファイバに導入供給されるという前提がもし確保されれば、光触媒に光が照射されることについての条件Ｃ３については十分に適格であると言える。
【００１４】
しかしながら、布状に織るには極めて多数本の光触媒ファイバを用いることになり、各光触媒ファイバに光を導入させる光源部構造が極めて複雑となる。また一方、少数の光触媒ファイバを使用し、これらを多数回折り返し使用して同等の面積の布状にする場合は、各光触媒ファイバが極めて長くなってしまい、それらの端部にゆくに従って光の散乱損失は増大するから、条件Ｃ３が満たされるのはある距離範囲までとなり、したがってこの先行技術の光触媒フィルタでは、場所によって処理能力のバラツキが大きすぎて実用にならない欠点がある（特許文献２のものについても同じ欠点がある）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−２２５２６２号公報（全文、特に要約と図面）
【特許文献２】
特開平１１−２９０６９５号公報（同上）
【特許文献３】
特開平１１−２９０７０１号公報（同上）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、〔０００２〕〜〔０００５〕に述べた光触媒フィルタとしての必要かつ十分な条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４がすべて満たされる光触媒フィルタおよびその製造方法を求めようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上述の課題をすべて解決するためになされたものであって、請求項１の発明によるその解決手段は、シリカ、ガラス等の、好ましくは透明なシリカ材の微粒子が互いに連通する微細空隙部を区画するように連通多空隙状に形成された光触媒担持体と、前記微細空隙部の内表面に付着して設けられる光触媒と、前記光触媒担持体の内部に埋設され、クラッド部の外周部がその外側に位置する光触媒担持体のシリカ材と融着している複数本の光ファイバとを有し、前記光ファイバには外部の光源から所望波長の光が照射されるようにされた光触媒フィルタである。
【００１８】
また請求項２の発明によるその解決手段は、前記の光は、前記光ファイバのコア部またはクラッド部、またはこの双方を光導波路として前記光触媒担持体内に導入照射されることを特徴とする請求項１記載の光触媒フィルタである。
【００１９】
また請求項３の発明によるその解決手段は、前記光触媒担持体のシリカ材の屈折率が、前記光ファイバのクラッド部のそれとほぼ同等、またはそれより大きいことを特徴とする請求項１記載の光触媒フィルタである。
【００２０】
また請求項４の発明によるその解決手段は、前記光触媒担持体の微細空隙部に、さらに透明な無機物の吸着材を付着させ、この吸着材に適宜の光触媒を付設したことを特徴とする請求項１記載の光触媒フィルタである。
【００２１】
また請求項５の発明によるその解決手段は、適宜のシリカ材の微粒子を成形型に入れ、一部が外部に延びるように内部に配置された複数本の光ファイバと共に圧縮成形する工程およびこの後加熱焼結して前記光ファイバのクラッド部の外周部と前記シリカ材とを融着させる工程により光触媒担持体を作る工程と、前記光触媒担持体に適宜の化学的または物理的方法によって適宜の光触媒を付着担持させる工程とを有する光触媒フィルタの製造方法である。
【００２２】
また請求項６の発明によるその解決手段は、前記シリカ材の微粒子として、リサイクルガラス、ガラスカレット、廃却スート、廃却ガラス等を使用することを特徴とする請求項５記載ま光触媒フィルタの製造方法である。
【００２３】
また請求項７の発明によるその解決手段は、前記シリカ材の微粒子として、粒径３０ｎｍ〜３μｍのものを使用することを特徴とする請求項５記載の光触媒フィルタの製造方法である。
【００２４】
また請求項８の発明によるその解決手段は、前記光触媒担持体の前記微細空隙部の寸法を制御することによって選択的に有害物を捕獲できるようにした請求項１記載の光触媒フィルタである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
まず順序を変えて、本発明の光触媒フィルタの製造方法から先に説明する。このことによって本発明の光触媒フィルタの構成が一層明確にできる。
【００２６】
まず原料としてシリカ材を用意する。ここでシリカ材というのは、文字通り二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主体とした材料であって、その結晶形は問わない。普通は六方晶形の石英が主流となる。この純然たるシリカ材破片の他に各種のガラス類、ガラスカレット、廃却スート（光ファイバ母材製造におけるもの）、廃却ガラス類などを用いてもよい。重要なことはそれらが光が透過できるようできるだけ透明であることである。
【００２７】
これらの原料のシリカ材破片を粉砕あるいは合成して微粒子（大きさは３０ｎｍ〜３μｍ）として成形型に詰め、圧縮して固める。この成形型は所望のフィルタの機械的な形状に合わせたものでもよいし、あるいはユニットとして所望の規格寸法、たとえば厚さ十数ミリ、縦横が数十センチといった大きさのものでもよい。
【００２８】
なお使用するシリカ微粒子としては気相法で光ファイバを作る際に生成するものも好適である。これが水分を含んだものである場合は型詰めの後に加熱脱水させて使用する。
【００２９】
シリカ微粒子を型内に詰めるとき、シングルモードの光ファイバを、一端部を成形型から外部に出すように複数本、シリカ微粒子の間に適宜の等間隔を保つように挟み込む。光ファイバは通信用の普通の、たとえば外径２５μｍ〜１ｍｍのものでよく、通信用の厳格な規格検査に合格しない不良品や使用済みの廃品などでもよい。ただし有機化合物系の塗料を塗布された光ファイバの場合は加熱してこれらを除去した後に使用する方がよい。
【００３０】
なぜかと言えば、光触媒の汚物処理反応は、基本的には有機化合物を無機化合物に変化させる反応であるから、光触媒に照射される光エネルギーが一部、この塗料の有機物を無機物に変化させる反応に消費されて、本来のフィルタ作用が減殺されるからである。
【００３１】
光ファイバの並べ方は、図１の符号１または１１に示すように、直線状に置いても、曲げたり、折り返したりしてもよい。ただ後述する光の通る光導波路としてコア部１Ａだけを使用する場合は、その各光ファイバの端部が、その成形型内において立体的に平均して散在するよう配置されることが望ましい。
【００３２】
上記工程の後に成形型を加熱して焼結させる。このとき成形型内の気体（主として空気）量を調節して、焼結体が図１で符号２１で示した互いに連通する微細な空隙部（孔部）を数多く含むようにする。
【００３３】
シリカ微粒子２２を焼結させる高温では、もちろん光ファイバ１のクラッド部１Ｂも融解し、図１の一部拡大図である図２に示すように、シリカ微粒子２２は光ファイバ１のクラッド部１Ｂの外周部と融合した状態となる。図１においてクラッド部１Ｂの外周面を破線で示した理由は、この融合状態により境界面がぼやけたことを意味する。
【００３４】
こうして光触媒担持体２の外郭部分は完成された。なおシリカ微粒子２２を詰めて圧縮焼結させる工程において、その屈折率をやや大きめに変えるように、光ファイバ母材製造において周知のドーパント材を混合してもよい。
【００３５】
つぎにこの光触媒担持体２に実際に、図１で黒点で示した光触媒３を担持させる工程を説明する。これには、ゾルゲル法、パエロゾル法、ウォッシュ・コート法、蒸着法、スパッタ法、熱分解法、金属酸化法など化学的または物理的な各方法が利用できる。
【００３６】
光触媒３としては、もっとも好適なものとしてアナスターゼ型二酸化チタンがよく、この他にルチル型二酸化チタン、含水二酸化チタンでもよい。しかしてこの光触媒３の大きさは、粒径３０ｎｍ以下が望ましい。なお図１においては図が錯綜しないために光触媒３は数個の黒点で示しただけだが、実際は微細空隙部２１の内表面の全面に高密度に付着しているものと理解されたい。
【００３７】
また図示してはいないが、これらの光触媒３の表面にさらに金属粒子を付加担持させることで光触媒反応の速度をさらに増大させ得ることが知られており、付加される金属粒子の材質としては、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、タンタル、銀、ニッケル、銅、ジルコニウム、クロム、バナジウム、酸化テル、酸化スズ、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化ルテニウムなどがある。
【００３８】
あるいは光触媒担持体２による処理流体の捕捉性能を増すために、これも図示してはいないが、微細空隙部２１の内表面に、適宜の吸着材を付加し、この上に光触媒３を配設するようにしてもよい。このような吸着材としては、透明で透光性を有することが望ましく、シリカゲルが適している。また透光性は劣るが選択性吸着の性質を持つハイドロキシアパタイト、活性炭、ゼオライト等がある。
【００３９】
つぎに光触媒３に所望の光を照射する装置について説明する。光導波路としては光ファイバ１のコア部１Ａ，クラッド部１Ｂのいずれか、あるいはその両方を使用できるが、クラッド部１Ｂを使用するのが最も好ましい。
【００４０】
光導波路としてコア部１Ａだけを使用するときは、光はほとんどその光ファイバ１の端部から、外部の、この場合は光触媒担持体２の内部に放射され、そこから透明なシリカ材内を伝播して光触媒３に到達する。〔００３１〕項において説明した配置はこの理由による。
【００４１】
光触媒３として二酸化チタンＴｉＯ２を使用した場合は、波長が２００ｎｍ〜５００ｎｍの紫外線を照射する。したがって光源４としては、この波長の光を連続的に発することのできる水銀ランプ、紫外線ランプ、キセノンランプ等を使用する。また反応効率は落ちるが、レンズを用いて太陽光を光源とすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明によれば、この発明の光触媒フィルタは、処理すべき流体を捕捉し、それをある時間停留させておくための微小な空隙部を多く持った光触媒担持体を備え、しかも合計表面積の大きいその空隙部の内表面に光触媒を高密度に設けてあるから、処理流体と光触媒が広い面積においてじかに接触状態に置かれることになって光触媒反応促進の物理的条件は完全に整い、かつ光ファイバを通って照射された光は、そのクラッド部から、またコア部から直接に周囲の透明なシリカ材質部に伝播してそこに位置する光触媒に継続的に光エネルギーを供給し続けるわけだから、光触媒による酸化還元反応が効率的に推進されるすぐれた光触媒フィルタを提供できる利点がある。
【００４３】
請求項６の発明によれば、各自治体のゴミ処理の際にもっとも厄介なガラス破片や、光ファイバ製造工場でも処理が面倒な廃棄スートや廃却ガラス等を利用して、それを汚水処理や悪臭の除去装置として再生転化させるわけだから、エコロジーの観点からも極めてすぐれた方法と言うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光触媒フィルタを示す簡略側断面図である。
【図２】図１の部分的な拡大側断面図である。
【符号の説明】
１，１１ 光ファイバ
１Ａ コア部
１Ｂ クラッド部
２ 光触媒担持体
２１ 空隙部
２２ シリカ微粒子
３ 光触媒
４ 光源部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photocatalyst filter and a method for producing the same, and more specifically, a photocatalytic redox reaction to decompose organic compounds in a gas or liquid to be treated, thereby contaminants and bacteria contained in the fluid. The present invention relates to a photocatalytic filter for removing odors and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Before referring to the conventional technical literature, necessary and sufficient structural conditions for a photocatalytic filter to function efficiently will be described below. First,
C1. (The meaning of condition 1, the same applies hereinafter.) The target fluid is captured for processing, is retained in the filter for a certain period of time until the required chemical reaction is completed, and the filter is used to widen the place where this reaction occurs. It is necessary that the contact surface area is large compared to the volume of the filter. Therefore, the filter is formed in a communicating multi-porous shape (communicating porous shape) in which many fine voids (micropores) communicate with each other. is necessary.
[0003]
C2. Thus, it is necessary that a photocatalyst such as TiO 2 be attached at a high density on the surfaces of all the communication gaps. The two conditions C1 and C2 guarantee that the fluid to be treated is in direct contact with the photocatalyst present at high density for a certain period of time.
[0004]
C3. In order to efficiently carry out the photocatalytic reaction, the photocatalyst needs to be continuously and sufficiently irradiated with light having a required wavelength, for example, TiO 2 (titanium dioxide) in the above example. It is.
[0005]
C4. The presence of oxygen (O 2 ) is required for the chemical reaction for processing. In place of O 2 , water containing this (H 2 O) may be present.
[0006]
With the above four conditions in mind, first, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-225262, “Photocatalytic Filter, Apparatus and Fluid Processing Method Using It,” (see Patent Document 1) will be examined. The photocatalyst filter disclosed herein is woven by a linear photocatalytic fiber in which a photocatalyst is attached to the surface of a light guide (a photocatalyst is attached to a clad portion of a normal optical fiber, and a core portion is used as a light guide). The photocatalytic fibers are combined in a blind grid or have a contrivance designed to expand the contact area with the object to be treated by complicated entanglement and bending like the material of a crow's nest.
[0007]
However, in this case, although the light is certainly supplied to the photocatalyst to a certain extent from the light source and the condition C3 is satisfied, the fluid to be treated passes through the eyes of the blind grid and is trapped. Lack of capacity, not enough time for chemical reaction for treatment. That is, the conditions C1 and C2 required for the photocatalytic filter are lacking. If the distance from the light source is too large, the scattering loss increases and the condition C3 is also missing. That is, a crow's nest-shaped filter obtained by rolling one long photocatalytic fiber is ineffective.
[0008]
The inventor of this prior art seems to be aware that the ability to capture the fluid to be treated is insufficient, and in the specification [0043], it states that the fluid coexists with zeolite or activated carbon. The location where the processing fluid stays and the location where the photocatalyst is located are just distant from each other, and this does not mean that the condition C2 of ensuring the direct contact state has been improved.
[0009]
Furthermore, in this prior art, a photocatalyst is supported on the clad portion of the optical fiber, and the core portion is used as an optical waveguide, so that in a step-type or graded-type optical fiber, light is leaked to the photocatalyst-supporting surface appropriately. It is necessary to enter at an angle slightly larger than the aperture angle, and conversely, it is necessary to enter light at an angle smaller than the aperture angle so that light scattering loss of optical fiber is not excessively leaked in an optical fiber. There is a disadvantage that the device of the light source part becomes complicated.
[0010]
Let us consider another prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-290695 “Photocatalytic filter” (see Patent Document 2). This is a combination of an adsorbent (fibrous activated carbon) carrying a photocatalyst on the surface or inside and an optical waveguide (single-mode optical fiber).
[0011]
In this prior art, even in each embodiment of the specification, a cloth-shaped adsorbent supporting a photocatalyst and an optical fiber as an optical waveguide bundled in a sheet form are alternately laminated or weft-coated. The position where the position of the fluid to be treated coincides with the photocatalyst position is limited only to the intersection of the warp and weft yarns, and the treatment fluid and the photocatalyst I have to say that it is quite far away. That is, the condition C3 as a photocatalytic filter is lacking. In addition, this structure is physically poor in capturing efficiency, and the condition C1 is not sufficient.
[0012]
Also in this prior art, similarly to the prior art, if the distance from the light source in the optical fiber is too large, the scattering loss increases and the condition C3 is also omitted. Is inconvenient.
[0013]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-290701 "Photocatalyst Supporting Member and Photocatalyst Filter" (see Patent Document 3) discloses a photocatalyst fiber in which a photocatalyst is supported on the entire outer surface or a part of a single mode optical fiber. Since the photocatalytic fibers are vertically and horizontally combined to form a woven cloth and laminated to form a multi-void structure for capturing a fluid to be treated, light of a desired wavelength is emitted one by one. If it is ensured that the photocatalyst fiber is introduced and supplied, the condition C3 for irradiating the photocatalyst with light can be said to be sufficiently qualified.
[0014]
However, a very large number of photocatalyst fibers are used for weaving in a cloth shape, and the light source unit structure for introducing light into each photocatalyst fiber becomes extremely complicated. On the other hand, if a small number of photocatalyst fibers are used and many of them are folded back to form a cloth having the same area, each photocatalyst fiber becomes extremely long, and light scattering occurs as it goes to the ends. Since the loss increases, the condition C3 is satisfied up to a certain distance range, and therefore, this prior art photocatalytic filter has a disadvantage that the processing capability varies widely depending on the location and is not practical (see Patent Document 2). Has the same disadvantages).
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-9-225262 (full text, especially abstracts and drawings)
[Patent Document 2]
JP-A-11-290695 (same as above)
[Patent Document 3]
JP-A-11-290701 (same as above)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention seeks to provide a photocatalyst filter that satisfies all of the necessary and sufficient conditions C1, C2, C3, and C4 as a photocatalyst filter described in [0002] to [0005] and a method of manufacturing the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve all the above-mentioned problems, and a means for solving the problems according to the invention of claim 1 is to provide fine voids in which fine particles of a silica material, preferably a transparent silica material, communicate with each other. A photocatalyst carrier formed in a multi-cavity shape so as to divide the portion, a photocatalyst attached to the inner surface of the fine void portion, and an outer peripheral portion of the clad portion embedded in the photocatalyst carrier. Having a plurality of optical fibers fused to a silica material of a photocatalyst carrier positioned outside thereof, wherein the optical fibers are irradiated with light of a desired wavelength from an external light source. Filter.
[0018]
The solution according to the invention of claim 2 is that the light is introduced and irradiated into the photocatalyst carrier using the core part or the clad part of the optical fiber or both as an optical waveguide. 2. The photocatalytic filter according to 1.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a photocatalyst according to the first aspect, wherein the refractive index of the silica material of the photocatalyst carrier is substantially equal to or greater than that of the clad portion of the optical fiber. Filter.
[0020]
According to another aspect of the present invention, a transparent inorganic adsorbent is attached to the fine voids of the photocatalyst carrier, and an appropriate photocatalyst is attached to the adsorbent. 2. The photocatalytic filter according to 1.
[0021]
The solution according to the fifth aspect of the present invention comprises a step of putting appropriate silica fine particles into a molding die, and compression-molding together with a plurality of optical fibers disposed inside so that a part thereof extends to the outside, and A step of heating and sintering to form a photocatalyst carrier by fusing the outer peripheral portion of the clad portion of the optical fiber and the silica material; and an appropriate photocatalyst to the photocatalyst carrier by an appropriate chemical or physical method. And a step of adhering and supporting the photocatalyst.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a photocatalytic filter according to the fifth aspect, wherein the fine particles of the silica material include recycled glass, glass cullet, waste soot, waste glass, and the like. Is the way.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photocatalytic filter according to the fifth aspect, wherein fine particles of the silica material having a particle size of 30 nm to 3 μm are used.
[0024]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a photocatalyst filter according to the first aspect, wherein a harmful substance can be selectively captured by controlling the size of the fine void portion of the photocatalyst carrier.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, by changing the order, the method for manufacturing a photocatalytic filter of the present invention will be described first. Thereby, the configuration of the photocatalytic filter of the present invention can be further clarified.
[0026]
First, a silica material is prepared as a raw material. Here, the silica material is literally a material mainly composed of silicon dioxide (SiO 2 ), and its crystal form does not matter. Usually, hexagonal quartz is the mainstream. In addition to the pure silica fragments, various types of glass, glass cullet, waste soot (in the production of an optical fiber preform), waste glass, and the like may be used. The important thing is that they are as transparent as possible to allow light to pass through.
[0027]
These raw material silica material fragments are pulverized or synthesized, packed as fine particles (having a size of 30 nm to 3 μm) in a molding die, compressed and solidified. The mold may be one that matches the mechanical shape of the desired filter, or one that has a desired standard size as a unit, for example, a thickness of ten and several millimeters and a size of several tens of centimeters in length and width.
[0028]
As the silica fine particles to be used, those produced when an optical fiber is produced by a gas phase method are also suitable. If this contains moisture, it is heated and dehydrated after filling the mold before use.
[0029]
When the silica fine particles are packed in the mold, a plurality of single-mode optical fibers are sandwiched between the silica fine particles such that one end is taken out of the molding die so as to keep an appropriate interval therebetween. The optical fiber may be an ordinary one for communication, for example, having an outer diameter of 25 μm to 1 mm, and may be a defective product which does not pass a strict standard inspection for communication or a used waste product. However, in the case of an optical fiber coated with an organic compound paint, it is better to use the optical fiber after removing it by heating.
[0030]
The reason is that the photocatalytic waste treatment reaction is basically a reaction that changes an organic compound into an inorganic compound, so a part of the light energy applied to the photocatalyst changes the organic matter in the paint into an inorganic substance. And the original filtering action is diminished.
[0031]
The arrangement of the optical fibers may be linear, bent or folded, as shown by reference numeral 1 or 11 in FIG. However, when only the core portion 1A is used as an optical waveguide through which light to be described later passes, it is desirable that the ends of the respective optical fibers are arranged so as to be three-dimensionally averagely scattered in the mold.
[0032]
After the above steps, the mold is heated and sintered. At this time, the amount of gas (mainly air) in the mold is adjusted so that the sintered body includes many fine voids (holes) communicating with each other, which are indicated by reference numeral 21 in FIG.
[0033]
At a high temperature at which the silica fine particles 22 are sintered, the cladding portion 1B of the optical fiber 1 also melts, and as shown in FIG. 2 which is a partially enlarged view of FIG. It becomes a state fused with the outer peripheral part. The reason why the outer peripheral surface of the clad portion 1B is shown by a broken line in FIG. 1 means that the boundary surface is blurred due to this fusion state.
[0034]
Thus, the outer shell of the photocatalyst carrier 2 was completed. In the step of packing and compacting and sintering the silica fine particles 22, a dopant material well-known in the production of optical fiber preforms may be mixed so that the refractive index is slightly increased.
[0035]
Next, a step of actually supporting the photocatalyst 3 indicated by a black dot in FIG. 1 on the photocatalyst support 2 will be described. For this, chemical or physical methods such as a sol-gel method, aerosol method, a wash coat method, a vapor deposition method, a sputtering method, a thermal decomposition method, and a metal oxidation method can be used.
[0036]
As the most suitable photocatalyst 3, anastase type titanium dioxide is preferable, and in addition, rutile type titanium dioxide and hydrous titanium dioxide may be used. The size of the photocatalyst 3 is desirably 30 nm or less in particle size. In FIG. 1, the photocatalyst 3 is shown by only a few black spots so as not to complicate the drawing. However, it should be understood that the photocatalyst 3 actually adheres to the entire inner surface of the fine void portion 21 with high density.
[0037]
Although not shown, it is known that the speed of the photocatalytic reaction can be further increased by further supporting the metal particles on the surface of the photocatalyst 3. Platinum, ruthenium, palladium, rhodium, tantalum, silver, nickel, copper, zirconium, chromium, vanadium, terium oxide, tin oxide, manganese oxide, nickel oxide, ruthenium oxide, and the like.
[0038]
Alternatively, although not shown, an appropriate adsorbent is added to the inner surface of the fine void portion 21 and the photocatalyst 3 is disposed thereon to increase the performance of capturing the processing fluid by the photocatalyst carrier 2. You may make it. As such an adsorbent, it is desirable that the adsorbent is transparent and translucent, and silica gel is suitable. In addition, there are hydroxyapatite, activated carbon, zeolite, and the like, which have poor translucency but have selective adsorption properties.
[0039]
Next, an apparatus for irradiating the photocatalyst 3 with desired light will be described. Either the core 1A or the clad 1B of the optical fiber 1 or both can be used as the optical waveguide, but the clad 1B is most preferably used.
[0040]
When only the core 1A is used as an optical waveguide, almost all of the light is radiated from the end of the optical fiber 1 to the outside, in this case, the inside of the photocatalyst carrier 2, and propagates through the transparent silica material therefrom. And reaches the photocatalyst 3. The arrangement described in section [0031] is for this reason.
[0041]
When using the titanium dioxide TiO 2 as a photocatalyst 3, the wavelength to emit ultraviolet light of 200 nm to 500 nm. Therefore, as the light source 4, a mercury lamp, an ultraviolet lamp, a xenon lamp, or the like that can continuously emit light of this wavelength is used. Although the reaction efficiency is lowered, sunlight can be used as a light source by using a lens.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, a photocatalyst filter of the present invention includes a photocatalyst carrier having a large number of minute voids for capturing a fluid to be treated and keeping the fluid for a certain period of time, and has a large total surface area. Since the photocatalyst is provided at a high density on the inner surface of the void, the processing fluid and the photocatalyst are placed in direct contact over a large area, and the physical conditions for promoting the photocatalytic reaction are completely set, and the optical fiber The light radiated through the photocatalyst propagates directly from the cladding part and the core part to the surrounding transparent silica material part, and continuously supplies light energy to the photocatalyst located there. There is an advantage that it is possible to provide an excellent photocatalytic filter in which the oxidation-reduction reaction is efficiently promoted.
[0043]
According to the invention of claim 6, the most troublesome glass shards and waste soot and waste glass which are troublesome to treat even in an optical fiber manufacturing factory are used for municipal waste disposal, and the wastewater is treated for sewage treatment. Since it is regenerated and converted as an odor removing device, it can be said that it is an extremely excellent method from the viewpoint of ecology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified side sectional view showing a photocatalytic filter of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged side sectional view of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1,11 Optical fiber 1A Core 1B Clad 2 Photocatalyst carrier 21 Void 22 Silica fine particles 3 Photocatalyst 4 Light source
