JP2005052713A - 炭素繊維担持多孔質チタン酸化物光触媒とフイルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気雰囲気中にて熱腐食を加えることにより得られる清浄化した炭素繊維を、焼結時揮発性の空孔生成微粒子を添加したチタン過酸化水素溶液に浸漬し、乾燥、焼結を経て得られる高機能の炭素繊維担持多孔質チタン酸化物光触媒を特徴とし、当該光触媒繊維を上昇する気流に乗せてネット上に捕集する方法にて製造される不織布と、この不織布を開口率の高いネット間に固定して得られることを特徴とする光触媒フイルター
Description
また、公表されている光触媒の多くは、構造的に紫外線の照射が届きにくい部分をもつか、光触媒と担持する物質との混合物であるため、吸着物の光分解が進まず未分解物が残り二次汚染源となっている。この改善策として、触媒による直接吸着と光分解が均一におこなわれるフイルターを作り出す必要がある。
当該光触媒は、光触媒が直接微細な炭素繊維に強固に担持され剥離がない上に、多孔質のチタン酸化物により、気体状態と液体状態にかかわらず、ガス、臭気、汚染等に対し高い吸着能力をもち、担持基盤の炭素繊維と優れた電子接合による高い光分解能力を持つ光触媒としての利点がある。
また、紫外線の照射による光触媒反応が効率よく一様に進むので、未分解領域が抑制され、フイルターが二次汚染源となるのを防ぐことが出来る利点がある。
得られる炭素繊維は非晶質であり、表面にはウレタン系やポリエチレン系のプロセス助剤(サイジング剤)の皮膜が施されている。サイジング剤は空気雰囲気中で約400℃に加熱することにより容易に分解除去できることが知られている。しかし、サイジング剤を除去した炭素繊維にチタン酸化膜をコーティングしたとき、得られる光触媒の性能は低いので、新しい表面清浄化方法を用い優れた光触媒機能を賦活する方法を実現した。
更に高い500℃近傍の温度で焼成することにより、非晶質の炭素繊維の表面に一様な熱腐食を与えることが出来て繊維径を細くすることができ、焼成の前後で必用ならば50%以上重量を減量することが出来た。熱腐食量は500℃を超えると急激に激しくなる。
470℃X6時間の焼成により熱腐食量2.4重量%の清浄化した炭素繊維を得た。
当該光触媒では適切な熱腐食を与え繊維を清浄化することにより優れた電子接合と機械接合を得ることができる。また、熱腐食により炭素繊維の表面が清浄化されるとともにミクロなポアーを生じ多孔質化される。しかし、過剰な熱腐食で繊維径は細り強度も低下するので過剰な腐食を避けなければならない。
TiO(OH)水溶液(0.8重量%)にポリエチレングリコ-ルPEG20000(0.02重量%)を添加し、溶液温度を80℃近傍に保って炭素繊維を浸漬コーティングした。コーティング溶液から引き上げたグリーン炭素繊維は2本ローラ絞り器にて脱水し、温風で乾燥した。
炉内では、一次焼成と同様、空気雰囲気との接触をよくするため、懸架方式にて焼成するのがよい。得られたチタン酸化膜は多孔質であり、炭素繊維との付着強度に優れおり水中で攪拌したときチタン酸化物の剥離が見られない。
また、水フイルターとして使用することにより、アンモニア水に対し効率の良い硝化反応や、菌汚染水に対し高い効率の殺菌効果が得られた。
当該フイルターをオゾン発生器やマイナスイオン発生器と組み合わせて用い、ハイブリッド効果を持つシステムにおいても化学的に安定なフイルターとして使用することが出来る。
_____________________________________
温度(℃) 420 450 460 470 480 490 500
___________________________________
繊維減量(%) 0.079 0.080 1.12 2.36 5.61 26.3 54.6
___________________________________
MB吸光度 0.65 0.58 0.15 0.083 0.070 0.061 0.065
___________________________________
熱腐食温度と相対触媒能(メチレンブルー液吸光度)。
ブラックライト照射10min、サンプル0.1g、初期濃度2.0
Claims (5)
- 微細な炭素繊維に多孔質チタン酸化物光触媒を担持させたことを特徴とする光触媒繊維
- 請求項1において、炭素繊維は空気雰囲気炉中で焼成することにより表面のプロセス助剤(サイジング剤)を除去するとともに、数重量%−数10重量%の減量をともなう熱腐食による表面加工を加えることを特徴とする表面が清浄化された炭素繊維
- 請求項2の清浄炭素繊維を、焼結時に揮発する空孔生成用微粒子を添加した水酸化チタン溶液に浸漬し、乾燥後、空気雰囲気炉の中で焼結して得られることを特徴とする炭素繊維担持多孔質チタン酸化物光触媒
- 請求項3で得られる炭素繊維担持多孔質チタン酸化物光触媒を、換気扇などで上方へ誘引する気流に乗せてネット下面に捕集する方法にて製造する事を特徴とする不織布
- 開口率が大きく強度の高いネットの間に請求項4で得られる不織布を挟んで固定し、フイルター状に製造することを特徴とする気体又は液体浄化用光触媒フイルター
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