JP2005288302A - Liquid treatment method using titanium oxide combined woody carbonized product - Google Patents

Liquid treatment method using titanium oxide combined woody carbonized product Download PDF

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志朗 坂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid treatment method using a titanium oxide combined woody carbonized product by which organic material contained in liquid to be treated is efficiently decomposed by efficiently exhibiting the photocatalytic activity of titanium oxide present in the woody carbonized product. <P>SOLUTION: The liquid treatment method is characterized in that the liquid to be treated containing organic material is irradiated with ultrasonic wave in the presence of the titanium oxide combined woody carbonized product and hydrogen peroxide and the organic material is decomposed as a result. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液体の処理方法に関するものであり、より詳細には、有機物を含有する水の処理方法に関するものである。   The present invention relates to a method for treating a liquid, and more particularly, to a method for treating water containing an organic substance.

近年、環境浄化用や冷蔵庫の脱臭用の触媒として二酸化チタンを活性炭等に担持した光分解触媒が知られている。例えば、特許文献1には、Ti成分の存在下で炭素化および賦活された酸化チタン担持木質炭化物を主成分とする光触媒活性炭が記載されており、具体的にはノボラック樹脂のような活性炭前駆体有機物とTi含有溶液とを均一に混合処理した後、次いで焼成により炭素化し、賦活化処理することにより光触媒活性炭を製造している。また、これらを繊維状にして製造することにより、弾性率や強度の要求される分野に使用できることが示されている。しかしながら、ノボラック樹脂のような活性炭前駆体有機物では、木材等が本来有する細胞壁及び細胞内腔が重要であることを認識しておらず、光分解効率が高く、しかも経済的に有利な触媒は得られない。   In recent years, a photolysis catalyst in which titanium dioxide is supported on activated carbon or the like is known as a catalyst for environmental purification or deodorization of a refrigerator. For example, Patent Document 1 describes a photocatalytic activated carbon based on a titanium oxide-supported wood carbide that has been carbonized and activated in the presence of a Ti component, specifically, an activated carbon precursor such as a novolak resin. After uniformly mixing the organic substance and the Ti-containing solution, the photocatalytic activated carbon is manufactured by carbonization by calcination and activation treatment. Moreover, it has been shown that these can be used in fields requiring elastic modulus and strength by producing them in a fibrous form. However, activated carbon precursor organics such as novolak resin do not recognize the importance of the cell walls and cell lumens inherent to wood and the like, and a catalyst with high photolysis efficiency and economically advantageous is obtained. I can't.

特許文献2には、木質系材料を不活性ガス雰囲気中で焼成した木質焼成炭化物と、酸化チタンとが複合されてなる環境浄化用複合材が開示されている。また、この複合体を使用して窒素酸化物等を吸着させ、光により無害化できることが記載されている。しかしながら、この技術も、木材等が本来有する細胞壁及び細胞内腔とその前処理が重要であることを認識しておらず、光分解効率の高い触媒が得られることを示していない。さらに酸化チタンゲル中に残存する有機残基のために、分解効率の高い触媒能が得られていない。   Patent Document 2 discloses a composite material for environmental purification in which a wood-based fired carbide obtained by firing a wood-based material in an inert gas atmosphere and titanium oxide are combined. Further, it is described that nitrogen oxide or the like can be adsorbed using this complex and can be rendered harmless by light. However, this technique also does not recognize that the cell walls and cell lumens inherent to wood or the like and the pretreatment thereof are important, and does not indicate that a catalyst with high photolysis efficiency can be obtained. Furthermore, due to the organic residues remaining in the titanium oxide gel, catalytic ability with high decomposition efficiency is not obtained.

このような状況のもと、本発明者の一人(坂)は、分解効率の高い触媒能を有するものとして、酸化チタンとバイオマス炭化物が細胞レベルで複合化した新規な複合体およびその製造方法について、先に出願している(特許文献3)。
特開平8−332378号公報 特開平10−28861号公報 特開2000−254495号公報
Under such circumstances, one of the present inventors (Saka) has a novel complex in which titanium oxide and biomass carbide are complexed at the cellular level and a method for producing the same, assuming that the catalyst has high decomposition efficiency. Have been filed earlier (Patent Document 3).
JP-A-8-332378 JP-A-10-28861 JP 2000-254495 A

光触媒を用いた有機物の分解では、光触媒に紫外線などの光エネルギーを供与して光触媒活性を発現させる必要がある。しかしながら、光触媒を用いた液体中の有機物の分解では、液体自体による紫外線(光エネルギー)の吸収や液体中に含まれる微小分散物などによる紫外線の散乱などが起こり、光触媒に効率的に光エネルギーを供与できない場合がある。その結果、光触媒活性化を発現させにくく、分解効率が低下するという問題がある。特に本発明者の一人(坂)が先に提案した酸化チタン複合木質炭化物では、酸化チタンが細胞レベルで複合化され、木質炭化物内部にも酸化チタンが存在しているため、外部から照射される紫外線が酸化チタンにまで到達できないおそれがある。   In the decomposition of an organic substance using a photocatalyst, it is necessary to develop photocatalytic activity by supplying light energy such as ultraviolet rays to the photocatalyst. However, in the decomposition of organic substances in a liquid using a photocatalyst, absorption of ultraviolet light (light energy) by the liquid itself or scattering of ultraviolet light by a microdispersion contained in the liquid occurs, so that light energy is efficiently applied to the photocatalyst. It may not be possible to donate. As a result, there is a problem that the photocatalytic activation is hardly exhibited and the decomposition efficiency is lowered. In particular, in the titanium oxide composite wood carbide previously proposed by one of the inventors (Saka), titanium oxide is compounded at the cellular level, and titanium oxide is also present inside the wood carbide, so that it is irradiated from the outside. There is a possibility that ultraviolet rays cannot reach titanium oxide.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、酸化チタン複合木質炭化物を用いた液体の処理方法において、木質炭化物内部に存在する酸化チタンの光触媒活性を効率良く発現させて、被処理液体に含有される有機物を効率良く分解する液体の処理方法を提供することを目的とする。上記課題を解決することのできた本発明の液体の処理方法とは、酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素との存在下において、有機物を含む被処理液に超音波を照射して、前記有機物を分解することを特徴とする。前記酸化チタン複合木質炭化物としては、酸化チタンが木質炭化物の細胞壁内に生成しているものを使用することが好ましい態様である。また本発明は、有機物含有汚水又は有機物含有排水を処理するのに好適に適用できる。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in a liquid treatment method using a titanium oxide composite wood carbide, the photocatalytic activity of titanium oxide existing inside the wood carbide is efficiently expressed, It is an object of the present invention to provide a liquid processing method for efficiently decomposing organic substances contained in a processing liquid. In the presence of titanium oxide composite wood carbide and hydrogen peroxide, the liquid treatment method of the present invention that has been able to solve the above-described problems is to irradiate the liquid to be treated containing organic matter with ultrasonic waves, thereby treating the organic matter. It is characterized by decomposing. As the titanium oxide composite wood carbide, it is preferable to use one in which titanium oxide is generated in the cell wall of the wood carbide. In addition, the present invention can be suitably applied to treat organic matter-containing wastewater or organic matter-containing wastewater.

まず本発明では、酸化チタン複合木質炭化物を使用するところに第一の特徴がある。
本発明で使用する酸化チタン複合木質炭化物は、光触媒活性を利用した分解作用を発揮し得る酸化チタンと吸着作用を発揮する木質炭化物が複合化されたものであり、光分解サイトと吸着サイトとを複合化(近接)させることによって、有機物の分解効率を一層高めることができる。
First, the present invention has a first feature in that a titanium oxide composite wood carbide is used.
The titanium oxide composite wood carbide used in the present invention is a composite of titanium oxide capable of exhibiting a decomposition action utilizing photocatalytic activity and a wood carbide exhibiting an adsorption action. By decomposing (proximity), the decomposition efficiency of organic substances can be further increased.

次に、本発明は、木質炭化物に複合化された酸化チタンに光触媒活性を付与するエネルギー供与手段として、超音波を使用するところに第二の特徴がある。水溶液などの液体に超音波を照射すると、溶解している気体が気泡になることが知られている。この際、紫外領域に発光スペクトルを有する発光現象(ソノルミネッセンス)が起こることが確認されている。本発明では、酸化チタンに外部から紫外線を照射することなく、超音波を照射して気泡が生じる際に発生する発光(紫外線)を利用して、酸化チタンに間接的に光エネルギーを供与するところに第二の特徴がある。超音波の振動は、木質炭化物内部にまで到達することができ、木質炭化物内部において発光現象が生じる。その結果、木質炭化物の内部に複合化されている酸化チタンにも光エネルギーを付与することができ、酸化チタンが光触媒活性を発揮できるからである。特に、木質炭化物内部に複合化されている酸化チタンの近傍でも発光現象が起こると考えられ、木質炭化物内部に複合化されている酸化チタンに光触媒活性を付与するのに好適である。   Next, the present invention has a second feature in that ultrasonic waves are used as an energy supply means for imparting photocatalytic activity to titanium oxide complexed with wood carbide. It is known that when a liquid such as an aqueous solution is irradiated with ultrasonic waves, the dissolved gas becomes bubbles. At this time, it has been confirmed that a light emission phenomenon (sonoluminescence) having an emission spectrum in the ultraviolet region occurs. In the present invention, light energy is indirectly supplied to titanium oxide by utilizing light emission (ultraviolet light) generated when bubbles are generated by irradiating ultrasonic waves without externally irradiating titanium oxide with ultraviolet rays. There is a second feature. The vibration of the ultrasonic wave can reach the inside of the wood carbide, and a light emission phenomenon occurs inside the wood carbide. As a result, light energy can be imparted to titanium oxide compounded inside the wood carbide, and titanium oxide can exhibit photocatalytic activity. In particular, it is considered that a light emission phenomenon occurs also in the vicinity of titanium oxide compounded inside the wood carbide, which is suitable for imparting photocatalytic activity to titanium oxide compounded inside the wood carbide.

第三に、本発明ではさらに過酸化水素を併用して、有機物の分解効率を高めるところに特徴がある。過酸化水素は、有機物に対して酸化作用を示し、特に、過酸化水素から発生するヒドロキシルラジカルは、非常に強力な酸化作用を示して、被処理液中の有機物を分解するからである。   Third, the present invention is characterized in that hydrogen peroxide is further used in combination to increase the decomposition efficiency of organic matter. This is because hydrogen peroxide exhibits an oxidizing action on organic substances, and in particular, hydroxyl radicals generated from hydrogen peroxide exhibit a very strong oxidizing action and decompose organic substances in the liquid to be treated.

本発明によれば、紫外線を外部から照射することなく、被処理液中の有機物を効率良く分解できる。また、紫外線を発生させる装置の必要がなく、分解処理装置の形状の制約が少ない。   According to the present invention, organic substances in the liquid to be treated can be efficiently decomposed without irradiating ultraviolet rays from the outside. Further, there is no need for an apparatus for generating ultraviolet rays, and there are few restrictions on the shape of the decomposition processing apparatus.

本発明の液体処理方法は、酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素との存在下において、有機物を含む被処理液に超音波を照射して、前記有機物を分解することを特徴とする。尚、本発明で、特別に言及する場合を除き、「酸化チタン」と称するときは「二酸化チタン(TiO2)」を意味するものとする。 The liquid treatment method of the present invention is characterized in that in the presence of a titanium oxide composite wood carbide and hydrogen peroxide, the liquid to be treated is irradiated with ultrasonic waves to decompose the organic matter. In the present invention, “titanium oxide” means “titanium dioxide (TiO 2 )” unless otherwise specified.

まず、本発明で使用する酸化チタン複合木質炭化物について説明する。本発明で使用する酸化チタン複合木質炭化物は、光触媒による分解作用を発揮する酸化チタンと吸着作用を発揮する木質炭化物が複合化されたものであれば特に限定されない。酸化チタンが木質炭化物に複合化する態様としては、特に限定されないが、細胞レベルで酸化チタンと木質炭化物とが複合化していることが好ましく、例えば、酸化チタンが木質炭化物の細胞表面に生成している態様、酸化チタンが木質炭化物の細胞内腔に生成している態様、酸化チタンが木質炭化物の細胞壁内に生成している態様などを挙げることができる。上述のような細胞レベルで複合化することによって、光分解作用と吸着作用の相乗効果が高くなるからである。上記複合態様の中でも、酸化チタンを木質炭化物の細胞壁内に生成させた態様が、本発明を最も効果的に適用できる態様である。酸化チタンが木質炭化物の細胞壁内に生成している態様では、紫外線が細胞壁内の酸化チタンに到達することが難しく、光触媒活性を発現しにくいからである。   First, the titanium oxide composite wood carbide used in the present invention will be described. The titanium oxide composite wood carbide used in the present invention is not particularly limited as long as it is a composite of titanium oxide that exhibits a decomposition action by a photocatalyst and wood carbide that exhibits an adsorption action. The aspect in which titanium oxide is compounded with wood carbide is not particularly limited, but it is preferable that titanium oxide and wood carbide are complexed at the cellular level. For example, titanium oxide is formed on the cell surface of wood carbide. And an embodiment in which titanium oxide is produced in the cell lumen of the wood carbide, and an embodiment in which titanium oxide is produced in the cell wall of the wood carbide. This is because by synthesizing at the cellular level as described above, the synergistic effect of photodegradation and adsorption is enhanced. Among the above composite modes, a mode in which titanium oxide is generated in the cell wall of the wood carbide is a mode to which the present invention can be applied most effectively. This is because, in an embodiment in which titanium oxide is generated in the cell wall of the wood carbide, it is difficult for ultraviolet rays to reach the titanium oxide in the cell wall, and the photocatalytic activity is difficult to be expressed.

前記酸化チタン複合木質炭化物を製造する方法としては、特に限定されるものではないが、本発明者(坂)が先に出願している特開2000−254495号公報に開示の方法を挙げることができ、例えば、以下の通りである。   The method for producing the titanium oxide composite wood carbide is not particularly limited, and examples thereof include the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-254495 previously filed by the present inventor (Saka). For example:

一般に、金属酸化物触媒の調製方法の一つにゾル−ゲル法がある。ゾル−ゲル法とは、金属の有機および無機化合物にゾル化剤を加えてゾル溶液となし、ゾルを担体に担持したりした後、ゲルとして固化させ、熱処理等によって金属酸化物の固体を作る方法である。   In general, one method for preparing a metal oxide catalyst is a sol-gel method. In the sol-gel method, a sol agent is added to metal organic and inorganic compounds to form a sol solution. After the sol is supported on a carrier, it is solidified as a gel and a metal oxide solid is formed by heat treatment or the like. Is the method.

金属アルコキシドM(0R)n、(MはSi、Ti、Ba、Zrなどの金属原子、Rはアルキル基(特に制限はないが、通常炭素数1〜20である。)、nは金属の酸化数を表す。)を用い、例えば、金属アルコキシド−アルコール−水の混合溶液を出発物質とする。金属アルコキシドを25〜80℃で加水分解して重縮合させると、金属酸化物の微粒子コロイドが生成し、溶液はゾルとなり、さらに反応が進むと湿潤ゲルとなる。このゲルは加熱によりガラス、セラミックス状になるが、木材の無機質複合化では、木材試料片(試片と略称する。)中の水を開始剤として、例えば、金属アルコキシド−アルコール−酢酸の系に減圧下または常圧で所定時間、試片を浸漬して、メタロキサン(金属酸化物)ゲルを木材細胞中に生成せしめて、無機質複合化木材を調製する。   Metal alkoxide M (0R) n, where M is a metal atom such as Si, Ti, Ba, Zr, R is an alkyl group (although there is no particular limitation, it usually has 1 to 20 carbon atoms), and n is an oxidation of the metal For example, a mixed solution of metal alkoxide-alcohol-water is used as a starting material. When metal alkoxide is hydrolyzed and polycondensed at 25 to 80 ° C., metal oxide fine particle colloids are formed, the solution becomes a sol, and further proceeds to a wet gel. This gel becomes glass or ceramics when heated. In the case of inorganic composite of wood, for example, a metal alkoxide-alcohol-acetic acid system is used with water in a wood sample piece (abbreviated as a test piece) as an initiator. The specimen is immersed for a predetermined time under reduced pressure or normal pressure to produce a metalloxane (metal oxide) gel in the wood cells, thereby preparing an inorganic composite wood.

これまでの発明者等の研究(例えば、APAST,No.30,pp10−14,1999,1)で、無機物(金属酸化物)の木材細胞内分布は、用いる金属アルコキシドの種類と木材の含水状態の違いによって異なることが、走査型電子顕微鏡による観察で判った。すなわち、調湿試片を用いる場合と飽水試片を用いる場合とでは、同じ金属アルコキシドを用いても無機物の細胞内分布が全く異なったものになる。図1には、無機物の分布のタイプ(図で、白い部分は無機物のない部分を、着色した部分は無機物の存在する部分を示す。)を、また表1には、生成する無機物のゲル組成とその分布のタイプをチタンアルコキシド(又はチタンキレート)/アルコールの反応系について示す。   In the research conducted by the inventors up to now (for example, APAST, No. 30, pp10-14, 1999, 1), the distribution of inorganic substances (metal oxides) in the wood cell is based on the type of metal alkoxide used and the moisture content of the wood. It was found by observation with a scanning electron microscope that the difference was due to the difference in the above. That is, the intracellular distribution of the inorganic substance is completely different between the case where the humidity control specimen is used and the case where the saturated specimen is used, even if the same metal alkoxide is used. FIG. 1 shows the type of inorganic distribution (in the figure, the white part shows the part without inorganic substance, and the colored part shows the part where inorganic substance exists), and Table 1 shows the gel composition of the produced inorganic substance. And the type of the distribution are shown for a reaction system of titanium alkoxide (or titanium chelate) / alcohol.

Figure 2005288302
Figure 2005288302

TPT:テトライソプロポキシチタニウム
TBT:テトラ−n−ブトキシチタニウム
TOT:テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタニウム
TAA:ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナート)チタニウム
TAT:ジ−n−ブトキシビス(トリエタノールアミナート)チタニウム
TPT: Tetraisopropoxy Titanium TBT: Tetra-n-Butoxy Titanium TOT: Tetrakis (2-ethylhexyloxy) Titanium TAA: Diisopropoxybis (acetylacetonato) Titanium TAT: Di-n-Butoxybis (Triethanolaminato) Titanium

表1中、調湿試片とは、繊維飽和点以下の含水率を有するものであり、結合水のみが木材細胞壁内に存在している。飽水試片とは、これに対し、結含水に加えて自由水が細胞内腔にも存在している。このように、水分子の分布の異なる試片を用いると、チタンアルコキシド(又はチタンキレート)との組合せで異なった無機物の分布を持つ複合化木材が得られる。絶乾試片(単に乾燥試片と略す。)とは、結合水が実質的に存在しないものである。調湿試片も乾燥試片も乾燥により得られ、その水分の程度は、乾燥温度、圧力、時間等の条件を調節して決められる。表1の調湿試片の水分は20〜28重量%であり、飽水試片の水分は150重量%程度である。   In Table 1, the humidity control specimen has a moisture content below the fiber saturation point, and only the bound water is present in the wood cell wall. In contrast to the saturated specimen, free water is present in the cell lumen in addition to water containing water. As described above, when samples having different water molecule distributions are used, composite wood having different inorganic distributions in combination with titanium alkoxide (or titanium chelate) can be obtained. An absolutely dry specimen (simply abbreviated as a dry specimen) is one in which bound water is substantially absent. Both the humidity control specimen and the dry specimen are obtained by drying, and the moisture level is determined by adjusting conditions such as drying temperature, pressure, and time. The moisture of the humidity control specimen in Table 1 is 20 to 28% by weight, and the moisture of the saturated specimen is about 150% by weight.

まず、細胞壁内のみに選択的にチタン化合物を生成(タイプ[I])するには、チタンキレートの一種(ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナート)チタニウム(TAA))またはジ−n−ブトキシビス(トリエタノールアミナート)チタニウム(TAT)を調湿試片に対して加えるとよい。一方飽水試片では、細胞内腔にも水があるためにタイプ[IV]のように、細胞壁内、細胞内腔及び試片の外側(細胞表面)等、全体にチタン化合物が存在する分布となる。これらの系では酸化チタンの分布は、ほぼ試片に含まれる水の分布に近い。しかし、チタンアルコキシドのうちテトライソプロポキシチタニウム(TPT)では、調湿試片を用いてもタイプ[I]の分布とはならず、タイプ[II]およびタイプ[III]に見られるような細胞内腔を充填または包囲するような分布となる。一方、飽水試片を用いた場合には、細胞内腔にも細胞壁内にもチタン化合物を生成させることができず、試片の外側を酸化チタンが覆うのみである。しかし、チタンアルコキシドのうちテトラ−n−ブトキシチタニウム(TBT)やテトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタニウム(TOT)を使用した場合には、調湿試片において、タイプ[V]に見られるような細胞壁内と同時に細胞内腔にもチタン化合物を生成し得る。   First, in order to selectively produce a titanium compound only in the cell wall (type [I]), a kind of titanium chelate (diisopropoxybis (acetylacetonato) titanium (TAA)) or di-n-butoxybis (tri Ethanolamine) titanium (TAT) may be added to the humidity control specimen. On the other hand, with saturated specimens, there is also water in the cell lumen, so as in type [IV], the distribution in which the titanium compound is present throughout the cell wall, cell lumen, and outside of the specimen (cell surface), etc. It becomes. In these systems, the distribution of titanium oxide is close to the distribution of water contained in the specimen. However, among the titanium alkoxides, tetraisopropoxytitanium (TPT) does not have the distribution of type [I] even when a humidity control specimen is used, but it is intracellular as in types [II] and [III]. The distribution fills or surrounds the cavity. On the other hand, when a saturated specimen is used, a titanium compound cannot be produced in the cell lumen or the cell wall, and only titanium oxide covers the outside of the specimen. However, when tetra-n-butoxytitanium (TBT) or tetrakis (2-ethylhexyloxy) titanium (TOT) is used among titanium alkoxides, the cell wall as seen in type [V] in the humidity control specimen. At the same time, titanium compounds can be produced in the cell lumen.

これらのチタン化合物の細胞内分布は、その加水分解速度とそれに続く重縮合反応によるゾル化速度に依存するものと思われる。特に、化学成分を吸着状態で光分解させるに必要な酸化チタン複合木質炭化物を製造する場合には、複合化において、チタン化合物がただ単に木材に複合化されるよりも、チタン化合物が最大限の効果を示すように、適切なサイト即ち、細胞内腔及び/又は細胞壁及び/又は細胞表面に複合化させることが極めて重要である。   The intracellular distribution of these titanium compounds appears to depend on their hydrolysis rate and the subsequent solation rate due to the polycondensation reaction. In particular, when producing titanium oxide composite wood carbide necessary for photodegradation of chemical components in an adsorbed state, the titanium compound is maximized in the composite, rather than simply being composited into wood. It is very important to complex to the appropriate site, i.e. cell lumen and / or cell wall and / or cell surface, to show an effect.

チタン酸化物のゾル溶液を合成するために、使用するチタン化合物としては、チタンアルコキシド又はチタンキレートが使用できる。チタンアルコキシドとしては、ジ、トリ又はテトラアルコキシチタンであり、好ましくはテトラアルコキシチタンである。アルコキシ基としては炭素数1〜12のアルコキシ基が好ましい。チタンアルコキシドとしては、具体的には上記TPT、TBT、TOT等が挙げられる。チタンキレートとしては、TAA、TAT等が挙げられる。なお、チタン成分のほかに、必要により、V、Cr、Fe、Co、Ni、Mn、Zn、Zr、Mo、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Si、B等の一種又は2種以上を複合させることも可能である。これら化合物としては、硝酸塩、塩化物、酢酸塩等が好ましく、その水溶液、または、有機溶媒を用いた溶液状態で使用し、焼成後は酸化物になる。   In order to synthesize a sol solution of titanium oxide, titanium alkoxide or titanium chelate can be used as a titanium compound to be used. The titanium alkoxide is di, tri, or tetraalkoxy titanium, preferably tetraalkoxy titanium. As an alkoxy group, a C1-C12 alkoxy group is preferable. Specific examples of the titanium alkoxide include TPT, TBT, TOT and the like. Examples of the titanium chelate include TAA and TAT. In addition to the titanium component, if necessary, one or more of V, Cr, Fe, Co, Ni, Mn, Zn, Zr, Mo, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Si, B, etc. It is also possible to combine them. As these compounds, nitrates, chlorides, acetates and the like are preferable, and they are used in an aqueous solution thereof or in a solution state using an organic solvent, and become an oxide after firing.

本発明で酸化チタンを担持させる原料として使用する木質材料としては、少なくとも細胞壁及び細胞内腔を有する構造のものであり、細胞表面を有していてもよく、細胞壁及び細胞内腔からなる細胞が複数存在していてもよく、好ましくは酸化チタンが複合できる細胞内腔を多数有するものがよい。各細胞は、外気と連通していることが好ましい。木質材料としては、具体的には、針葉樹、広葉樹等の木粉、チップ、木枝、木材、木繊維、樹皮、実、殻、穀物、草等が挙げられるが、それらを加工して得られる紙類や、綿、麻などの繊維等、上記構造を有する全ての木質材料が含まれる。木質材料の形状としては、特に制限はないが、抽出/乾燥/含浸工程を考慮すると、好ましくは木粉又は薄い木片である。木片の大きさは特に制限はないが、好ましくは最大長さ1〜100mm、特に好ましく10mm以下である。木粉の大きさは、0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、特に好ましくは0.05mm以下である。なお、これらの原料は、最初から木粉等にしなくても、酸化チタン複合化木質物形成後に、あるいは焼成後に、粉砕して上記木粉等の大きさにしてもよい。   The wood material used as a raw material for supporting titanium oxide in the present invention has a structure having at least a cell wall and a cell lumen, may have a cell surface, and cells comprising the cell wall and the cell lumen are A plurality of them may be present, and those having a large number of cell lumens capable of complexing with titanium oxide are preferable. Each cell is preferably in communication with outside air. Specific examples of the woody material include wood powder such as conifers and hardwoods, chips, tree branches, wood, wood fibers, bark, berries, shells, grains, grasses, etc., which are obtained by processing them. All woody materials having the above-mentioned structure, such as papers and fibers such as cotton and hemp, are included. The shape of the woody material is not particularly limited, but is preferably wood flour or a thin piece of wood in consideration of the extraction / drying / impregnation process. The size of the piece of wood is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 mm in maximum length, and particularly preferably 10 mm or less. The size of the wood flour is 0.001 to 10 mm, preferably 0.01 to 1 mm, particularly preferably 0.05 mm or less. In addition, these raw materials may not be made into wood powder from the beginning, but may be pulverized to form the above wood powder after forming the titanium oxide composite woody material or after firing.

前記木質材料は、そのまま使用しても、細胞内腔及び細胞内壁に金属酸化物が複合される割合は極めて低く、適切な触媒は得られない。木質材料としては、酸化チタンを細胞壁内に生成させる場合には、調湿した試片とチタンキレートを使用するのがよく、酸化チタンを細胞内腔及び/又は細胞表面に生成させる場合には、調湿した試片とチタンアルコキシドを使用する。ただし、酸化チタンゾルを使用する場合には、乾燥試片、調湿試片、飽水試片のいずれでもよい。調湿試片の水分は、通常、最大28重量%(組織飽和点)であり、20〜28重量%のものが好ましい。試片としては、乾燥したもの、溶媒により抽出処理したもの、溶媒抽出して乾燥したもの、調湿したもの、飽水したもの等が挙げられる。乾燥したり、溶媒抽出したものでは、細胞内腔及び細胞内壁に金属酸化物ゲルを複合させやすくなる。木質材料の抽出溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、メチルエーテル、エチルエーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル;水、及びこれらの混合物である。好ましくはアセトン又はアセトンと水の混合物である。抽出操作としては、上記異なる溶媒により複数回抽出を行ってもよい。抽出温度、時間及び圧力は特に制限はなく、好ましくは常圧で、常圧沸点で、1〜24時間、好ましくは3〜12時間抽出される。抽出後の木質材料は、そのまま金属酸化物ゾルを含浸させてもよいが、好ましくは乾燥される。乾燥条件は、特に制限はないが、80〜150℃、常圧でも減圧下でもよく、1〜48時間、好ましくは3〜24時間乾燥されて、調湿ないし乾燥される。上記処理工程により、酸化チタンが細胞内腔、細胞壁内、細胞表面に複合化され易い木質材料が得られる。   Even if the wood material is used as it is, the ratio of the metal oxide compounded to the cell lumen and the cell inner wall is extremely low, and an appropriate catalyst cannot be obtained. As a woody material, when producing titanium oxide in the cell wall, it is better to use a conditioned specimen and titanium chelate, and when producing titanium oxide in the cell lumen and / or cell surface, Use a conditioned specimen and titanium alkoxide. However, when a titanium oxide sol is used, any of a dry specimen, a humidity control specimen, and a saturated specimen may be used. The moisture content of the humidity control specimen is usually 28% by weight (tissue saturation point), preferably 20 to 28% by weight. Examples of the specimen include a dried sample, a sample extracted with a solvent, a sample extracted with a solvent and dried, a sample conditioned, and a sample saturated with water. When dried or solvent extracted, the metal oxide gel is easily combined with the cell lumen and the cell inner wall. Extraction solvents for wood materials include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol; ethers such as methyl ether, ethyl ether and isopropyl ether; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; water, and these It is a mixture of Preferred is acetone or a mixture of acetone and water. As the extraction operation, extraction may be performed a plurality of times with the different solvents. The extraction temperature, time and pressure are not particularly limited, and the extraction is preferably performed at normal pressure and at the normal pressure boiling point for 1 to 24 hours, preferably 3 to 12 hours. The woody material after extraction may be impregnated with the metal oxide sol as it is, but is preferably dried. The drying conditions are not particularly limited, and may be 80 to 150 ° C., normal pressure or reduced pressure, and may be dried for 1 to 48 hours, preferably 3 to 24 hours to be conditioned or dried. By the above treatment step, a wood material in which titanium oxide is easily combined with the cell lumen, the cell wall, and the cell surface is obtained.

前記チタンアルコキシド、チタンキレート、酸化チタンゾル、又はこれらの混合物(以上を酸化チタン原料という。)は、上記の木質材料に混合され、含浸等により複合化される。該木質材料と酸化チタンゾルの混合比率には特に制限はないが、酸化チタンゾルの溶液に木質材料が十分に浸るのが好ましい。含浸は50℃以下、好ましくは常温付近で、常圧下、加圧下、又は減圧下のいずれでもよく、1〜48時間、好ましくは3〜24時間、静置、振り混ぜ、又は機械的もしくは超音波による撹拌により行われる。含浸後に、不要な酸化チタン原料は遠心分離、ろ過、吸着等により分離される。ゾル溶液を含浸させた場合には、含浸後、例えば酢酸アンモニウム水溶液に加えられる等の操作によりゾルをゲル化してもよい。ゲル分を含む木質材料は好ましくは乾燥される。乾燥条件には、特に制限はないが、好ましくは不活性ガス存在下に、80〜150℃、常圧でも減圧下でもよく、1〜48時間、好ましくは3〜24時間乾燥される。   The titanium alkoxide, titanium chelate, titanium oxide sol, or a mixture thereof (the above is referred to as a titanium oxide raw material) is mixed with the wood material and combined by impregnation or the like. The mixing ratio of the wood material and the titanium oxide sol is not particularly limited, but it is preferable that the wood material is sufficiently immersed in the titanium oxide sol solution. The impregnation may be performed at 50 ° C. or less, preferably near normal temperature, under normal pressure, under pressure, or under reduced pressure, and may be performed for 1 to 48 hours, preferably 3 to 24 hours, standing, shaking, or mechanical or ultrasonic. By agitation. After impregnation, unnecessary titanium oxide raw materials are separated by centrifugation, filtration, adsorption, or the like. When impregnated with a sol solution, the sol may be gelled by an operation such as addition to an aqueous ammonium acetate solution after the impregnation. The wood material containing the gel content is preferably dried. There are no particular restrictions on the drying conditions, but preferably in the presence of an inert gas, the temperature may be 80 to 150 ° C., normal pressure or reduced pressure, and the drying is performed for 1 to 48 hours, preferably 3 to 24 hours.

このようにして得られた酸化チタン複合木質材料は、不活性ガス気流下(酸素非存在下)250〜1,500℃、好ましくは400〜600℃で、特に好ましくは450〜550℃で、0.1〜10時間、好ましくは0.5〜2時間加熱して、炭化、結晶化処理を施した後、酸化性ガス(例えば、酸素ガス、空気)存在下、または空気気流下に300〜1,000℃、好ましくは350〜600℃、さらに好ましくは400〜500℃で、1分〜1時間、好ましくは3〜20分加熱して、酸化チタン複合木質炭化物が得られ、吸着性及び分解性に優れた光触媒として使用される。このような処理をすることにより、細胞内腔及び/又は細胞壁内に酸化チタンが複合され、化学成分の吸着サイトと活性金属触媒サイトとが同一ないし極めて近傍に、多量に存在させることができるので、効率的に化学成分を分解し、脱着させ、新たな化学成分を吸着し、分解することができる。   The titanium oxide composite wood material thus obtained has an inert gas flow (in the absence of oxygen) of 250 to 1,500 ° C., preferably 400 to 600 ° C., particularly preferably 450 to 550 ° C. After heating for 1 to 10 hours, preferably 0.5 to 2 hours for carbonization and crystallization, 300 to 1 in the presence of an oxidizing gas (for example, oxygen gas or air) or in an air stream The titanium oxide composite wood carbide is obtained by heating at 1,000 ° C., preferably 350 to 600 ° C., more preferably 400 to 500 ° C. for 1 minute to 1 hour, preferably 3 to 20 minutes. It is used as an excellent photocatalyst. By performing such a treatment, titanium oxide is compounded in the cell lumen and / or cell wall, so that the adsorption site of the chemical component and the active metal catalyst site can be present in large quantities in the same or very close proximity. It can efficiently decompose and desorb chemical components, adsorb and decompose new chemical components.

木質炭化物に複合化された酸化チタンは、アナターゼ型、ルチル型、プロッカイト型、無定型、又はこれらの混合でもよい。好ましくはアナターゼ型が主体で、ルチル型が0〜50重量%、好ましくは0〜30重量%含むものが使用される。また、酸化チタン複合木質炭化物中の酸化チタンの含有量は、二酸化チタンとして0.1〜90質量%、好ましくは1.0〜87質量%、さらに好ましくは10〜85質量%の範囲である。本発明では、酸化チタンの含有量を、二酸化チタンとして40質量%以上、あるいは50質量%以上、さらには60質量%以上にすることができることも特徴である。酸化チタンの含有量が0.1質量%より小さすぎると光触媒作用の効果が不十分であり、90質量%より大きすぎると木質炭化物による化学成分の吸着効果の減少、機械的物性低下等が生じる。酸化チタン複合木質炭化物の比表面積は、10〜2,000m2/g、好ましくは100m2/g以上、さらに好ましくは500m2/g以上である。比表面積が10m2/g未満であると、処理すべき化学成分の吸着が不足する。 The titanium oxide complexed with the wood carbide may be anatase type, rutile type, procite type, amorphous type, or a mixture thereof. Preferably, an anatase type is mainly used, and a rutile type containing 0 to 50% by weight, preferably 0 to 30% by weight is used. Moreover, content of the titanium oxide in a titanium oxide composite wood carbide is 0.1-90 mass% as titanium dioxide, Preferably it is 1.0-87 mass%, More preferably, it is the range of 10-85 mass%. The present invention is also characterized in that the content of titanium oxide can be 40% by mass or more, 50% by mass or more, and further 60% by mass or more as titanium dioxide. If the content of titanium oxide is less than 0.1% by mass, the effect of photocatalysis is insufficient, and if it is more than 90% by mass, the effect of adsorption of chemical components by the wood carbide decreases, the mechanical properties decrease, etc. . The specific surface area of the titanium oxide composite wood carbide, 10~2,000m 2 / g, preferably 100 m 2 / g or more, further preferably 500 meters 2 / g or more. When the specific surface area is less than 10 m 2 / g, the chemical component to be treated is insufficiently adsorbed.

本発明で使用する酸化チタン複合木質炭化物は、使用目的によって、粉体、粗破砕体、又は成形体のいずれであってもよい。粉体の粒度は特に限定するものではないが、前記木質材料の粉体の大きさ等が挙げられ、光分解触媒活性が増加するように微粉砕してもよい。また、成形体にあっては粒状、ハニカム状、板状、波板状、リング状、繊維状などの形状をとることができる。酸化チタン複合木質炭化物の粉体をセラミック、ガラス、金属面に塗布してもよい。   The titanium oxide composite wood carbide used in the present invention may be a powder, a coarsely crushed body, or a molded body depending on the purpose of use. The particle size of the powder is not particularly limited, and examples thereof include the size of the wood material powder, and the powder may be finely pulverized so as to increase the photolysis catalytic activity. In addition, the molded body can have a granular shape, a honeycomb shape, a plate shape, a corrugated plate shape, a ring shape, a fiber shape, or the like. You may apply | coat the powder of a titanium oxide composite wood carbide to a ceramic, glass, and a metal surface.

本発明の液体の処理方法は、上述のようにして得られた酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素の存在下で、有機物を含む被処理液に超音波を照射して、前記有機物を分解する。具体的には、例えば、有機物を含む被処理液に上述のようにして得られた酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素とを加えて、かかる被処理液に超音波を照射する態様が挙げることができる。   The liquid treatment method of the present invention decomposes the organic matter by irradiating the liquid to be treated containing the organic matter with ultrasonic waves in the presence of the titanium oxide composite wood carbide obtained as described above and hydrogen peroxide. . Specifically, for example, a mode in which the titanium oxide composite wood carbide obtained as described above and hydrogen peroxide are added to a liquid to be treated containing an organic substance and ultrasonic waves are applied to the liquid to be treated is mentioned. Can do.

この際、過酸化水素の添加量は、被処理液中の有機物の濃度に応じて適宜選定できるが、通常、被処理液中の過酸化水素濃度が0.01〜10%程度になるようにすることが好ましい態様である。前記酸化チタン複合木質炭化物の添加量は、特に限定されるものではないが、被処理液1Lに対して、10mg〜1000mgであることが好ましく、より好ましくは50mg〜500mgである。また本発明は、有機物の濃度が数百ppm程度の被処理液を処理するのに好適である。   At this time, the amount of hydrogen peroxide added can be appropriately selected according to the concentration of the organic substance in the liquid to be treated, but usually the hydrogen peroxide concentration in the liquid to be treated is about 0.01 to 10%. It is a preferred embodiment. Although the addition amount of the titanium oxide composite wood carbide is not particularly limited, it is preferably 10 mg to 1000 mg, more preferably 50 mg to 500 mg with respect to 1 L of the liquid to be treated. In addition, the present invention is suitable for treating a liquid to be treated having an organic substance concentration of about several hundred ppm.

本発明の液体の処理方法で使用する超音波照射の条件は、適宜定めることができ、例えば、以下のような条件が好ましい。超音波の振動数は、特に限定されるものではないが、10kHz〜10MHzが好ましく、より好ましくは20kHz〜1000kHzである。照射強度は、被処理液の処理水量に応じて適宜設定することができるが、通常、100W〜1000Wで十分である。超音波の照射時間は、被処理液中の有機物の濃度、被処理液の処理量に応じて適宜設定すればよい。また超音波照射時の被処理液体の温度は、常温でよいが、10℃〜70℃程度にすることも好ましい態様である。過酸化水素が分解して生成するヒドロキシルラジカルの生成効率を高めることができるからである。   The conditions of ultrasonic irradiation used in the liquid processing method of the present invention can be determined as appropriate. For example, the following conditions are preferable. The frequency of the ultrasonic wave is not particularly limited, but is preferably 10 kHz to 10 MHz, and more preferably 20 kHz to 1000 kHz. Irradiation intensity can be appropriately set according to the amount of treated water of the liquid to be treated, but 100 W to 1000 W is usually sufficient. What is necessary is just to set the irradiation time of an ultrasonic wave suitably according to the density | concentration of the organic substance in a to-be-processed liquid, and the processing amount of a to-be-processed liquid. In addition, the temperature of the liquid to be treated at the time of ultrasonic irradiation may be room temperature, but it is also a preferable aspect that the temperature is about 10 ° C to 70 ° C. This is because the generation efficiency of hydroxyl radicals generated by decomposition of hydrogen peroxide can be increased.

本発明の液体処理方法で分解の対象とし得る有機物またはその誘導体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド等のアルデヒド類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等のケトン類;メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ブテン、シクロヘキサン、アセチレン、ブタジエン等の飽和又は不飽和炭化水素;メチルハライド、メチレンジハライド、トリハロメタン、テトラハロゲンメタン、エチレンジハライド、トリハロエタン、ビニルハライド、ビニリデンジハライド、トリハロエチレン、各種フロンガス等のハロゲン化アルキル(ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、及びこれらの混合物である。)、ダイオキシン類、PCB類等のハロゲン化合物;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、キュメン、スチレン、ベンツピレン等の不飽和炭化水素;インドール、スカトール等のインドール類;フェノール類;各種窒素酸化物、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン等の窒素化合物;硫化水素、ジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィド、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、硫黄酸化物等の各種硫黄化合物;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;ギ酸、酢酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸等の脂肪族カルボン酸などを挙げることができる。   An organic substance or a derivative thereof that can be decomposed by the liquid processing method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, and propylaldehyde; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and acetophenone. Ketones such as benzophenone; saturated or unsaturated hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butene, cyclohexane, acetylene, butadiene; methyl halide, methylene dihalide, trihalomethane, tetrahalogen methane, ethylene di Alkyl halides such as halides, trihaloethanes, vinyl halides, vinylidene dihalides, trihaloethylenes, and various chlorofluorocarbons (including halogens such as fluorine, chlorine, bromine, iodine, and ), Halogen compounds such as dioxins and PCBs; unsaturated hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, styrene and benzpyrene; indoles such as indole and skatole; phenols; Nitrogen compounds such as nitrogen oxides, ammonia, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, pyridine; various sulfur compounds such as hydrogen sulfide, dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, sulfur oxide; methanol, ethanol, isopropanol, Examples include alcohols such as butanol; aliphatic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, butyric acid, valeric acid, and isovaleric acid.

また、本発明が対象とする被処理液体としては、上記有機物を含有する液体であれば、特に限定されないが、上下水などの生活排水、工場排水などの有機物含有汚水や有機物含有排水などを挙げることができる。   In addition, the liquid to be treated which is the subject of the present invention is not particularly limited as long as it is a liquid containing the above-mentioned organic matter. be able to.

[酸化チタン複合木質炭化物の調製]
(1)酸化チタンゲルの調製
10%ジメチルアミン水溶液100mlにチタン酸テトライソプロピル(TPT)20gを加え、溶液が透明になるまで加熱しながら撹拌し、その後、室温にて6時間撹拌し、酸化チタンゾルを得た。このゾル溶液に5%酢酸アンモニウム水溶液を加えてゲル化させた後、105℃で24時間処理した。得られたゾルを0.08mm以下に粉砕した後、480℃窒素雰囲気下で1時間、続いて、430℃空気雰囲気下で7分間熱処理を行い、アナターゼ型結晶の酸化チタンを得た。
[Preparation of titanium oxide composite wood carbide]
(1) Preparation of Titanium Oxide Gel Add 20 g of tetraisopropyl titanate (TPT) to 100 ml of 10% dimethylamine aqueous solution, stir while heating until the solution becomes transparent, and then stir at room temperature for 6 hours. Obtained. This sol solution was gelled by adding 5% aqueous ammonium acetate solution, and then treated at 105 ° C. for 24 hours. The obtained sol was pulverized to 0.08 mm or less, and then heat-treated in a nitrogen atmosphere at 480 ° C. for 1 hour, and then in an air atmosphere at 430 ° C. for 7 minutes to obtain anatase-type crystal titanium oxide.

(2)酸化チタン複合木質炭化物の調製
木粉50gを蒸留水500mlに投入し、室温にて3日間膨潤処理を行った。その後、20%、50%、70%、90%、99.5%エタノール水溶液に順に投入し、それぞれ室温にて、30分間撹拌処理を行い、更に、新しい99.5%エタノール水溶液500mlにて30分間撹拌処理を2回行った。その後、木粉を取り出し、10%チタン酸テトライソプロピル(TPT)・エタノール溶液500mlに含浸し、撹拌した。2時間含浸後、エタノール500mlに投入し、5分間撹拌処理を2回繰り返した。その後、この木粉を蒸留水500mlに投入し、ゲル化させた。1時間後に取り出し、60℃で24時間、105℃で24時間乾燥させて、チタン化合物複合木粉を得た。得られた乾燥チタン化合物複合木粉を窒素雰囲気下、回転式炭化炉で430℃にて1時間炭化処理を行った。得られた炭化物をさらに430℃で7分間、空気雰囲気下で賦活処理を行い、酸化チタン複合木質炭化物を得た。
(2) Preparation of titanium oxide composite wood carbide 50 g of wood flour was put into 500 ml of distilled water and subjected to swelling treatment at room temperature for 3 days. Then, 20%, 50%, 70%, 90%, and 99.5% ethanol aqueous solutions were added in order, and each was stirred for 30 minutes at room temperature. The stirring process for 2 minutes was performed twice. Thereafter, the wood flour was taken out and impregnated in 500 ml of a 10% tetraisopropyl titanate (TPT) / ethanol solution and stirred. After impregnation for 2 hours, the solution was added to 500 ml of ethanol, and the stirring treatment was repeated twice for 5 minutes. Then, this wood flour was put into 500 ml of distilled water and gelled. It was taken out after 1 hour and dried at 60 ° C. for 24 hours and at 105 ° C. for 24 hours to obtain a titanium compound composite wood powder. The obtained dry titanium compound composite wood flour was carbonized in a rotary carbonization furnace at 430 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The obtained carbide was further activated at 430 ° C. for 7 minutes in an air atmosphere to obtain a titanium oxide composite wood carbide.

実験例1
三角フラスコに、蒸留水40mlと30%過酸化水素水10mlとを加え、6%過酸化水素50mlを調製し、これに、ホルムアルデヒドの濃度が100ppmになるように36%ホルムアルデヒド水溶液4.6mgを加えた。この三角フラスコを、超音波洗浄器内に設置した。そこに酸化チタンの添加量が10mgになるように酸化チタン複合木質炭化物を加えた。酸化チタン複合木質炭化物を加えた時点を測定開始時間とし、測定開始後120分で超音波照射を開始した。超音波周波数は40kHz、強さは200Wとした。尚、光の影響がでないようにするため遮光下で試験を行った。試験溶液を一時間ごとにサンプリングし、ホルムアルデヒド濃度を測定した。尚、ホルムアルデヒド濃度の測定は、ガスクロマトグラフィー質量分析装置QP5000A(島津製作所)により行った。
結果を図2に示した。また比較のため、100ppmのホルムアルデヒド水溶液(コントロール)、該ホルムアルデヒド水溶液に複合化されていない木質炭化物を加えたもの、該ホルムアルデヒド水溶液に複合化されていない酸化チタンゲルを加えたものに超音波を照射した結果をあわせて図2に示した。
Experimental example 1
Add 40 ml of distilled water and 10 ml of 30% hydrogen peroxide to an Erlenmeyer flask to prepare 50 ml of 6% hydrogen peroxide, and add 4.6 mg of 36% formaldehyde aqueous solution so that the concentration of formaldehyde is 100 ppm. It was. This Erlenmeyer flask was placed in an ultrasonic cleaner. Titanium oxide composite wood carbide was added thereto so that the amount of titanium oxide added was 10 mg. The time when the titanium oxide composite wood carbide was added was taken as the measurement start time, and ultrasonic irradiation was started 120 minutes after the start of the measurement. The ultrasonic frequency was 40 kHz and the strength was 200 W. In order to prevent the influence of light, the test was conducted under light shielding. The test solution was sampled every hour and the formaldehyde concentration was measured. The formaldehyde concentration was measured with a gas chromatography mass spectrometer QP5000A (Shimadzu Corporation).
The results are shown in FIG. For comparison, ultrasonic irradiation was performed on 100 ppm formaldehyde aqueous solution (control), a non-complexed wood carbide added to the formaldehyde aqueous solution, and a titanium oxide gel not combined in the formaldehyde aqueous solution. The results are shown together in FIG.

実験例2
過酸化水素水溶液を添加しないこと以外は実験例1と同じ方法で試験を行った。結果を図3に示した。
Experimental example 2
The test was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that no aqueous hydrogen peroxide solution was added. The results are shown in FIG.

図2より、酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素の存在下で、ホルムアルデヒド水溶液に超音波を照射した本発明例では、ホルムアルデヒドの濃度が著しく低下し、ホルムアルデヒドが効率よく分解されていることが分かる。また、図2と図3とを比較すると、過酸化水素を添加することによって、ホルムアルデヒドの分解速度を著しく高くできることが明らかになった。   From FIG. 2, it can be seen that in the present invention example in which an aqueous formaldehyde solution was irradiated with ultrasonic waves in the presence of titanium oxide composite wood carbide and hydrogen peroxide, the concentration of formaldehyde was significantly reduced and formaldehyde was efficiently decomposed. . Further, comparing FIG. 2 with FIG. 3, it was revealed that the decomposition rate of formaldehyde can be remarkably increased by adding hydrogen peroxide.

本発明は、有機物を含有する液体の処理、特に、上下水、工場廃水などに含まれる有害な有機物を分解するのに好適である。   The present invention is suitable for the treatment of liquids containing organic substances, particularly for decomposing harmful organic substances contained in water and sewage, factory wastewater, and the like.

酸化チタン複合木質炭化物の複合態様の説明図Illustration of composite aspect of titanium oxide composite wood carbide ホルムアルデヒドの濃度変化を示すグラフGraph showing formaldehyde concentration change ホルムアルデヒドの濃度変化を示すグラフGraph showing formaldehyde concentration change

符号の説明Explanation of symbols

1:細胞表面、2:細胞壁、3:細胞内腔、4:細胞内腔の周端部 1: cell surface, 2: cell wall, 3: cell lumen, 4: peripheral edge of cell lumen

Claims (2)

酸化チタン複合木質炭化物と過酸化水素との存在下において、有機物を含む被処理液に超音波を照射して、前記有機物を分解することを特徴とする液体の処理方法。   A liquid treatment method comprising decomposing the organic matter by irradiating a liquid to be treated containing the organic matter with ultrasonic waves in the presence of a titanium oxide composite wood carbide and hydrogen peroxide. 前記酸化チタン複合木質炭化物は、酸化チタンが木質炭化物の細胞壁内に生成しているものである請求項1に記載の液体の処理方法。   2. The liquid treatment method according to claim 1, wherein the titanium oxide composite wood carbide is one in which titanium oxide is generated in a cell wall of the wood carbide. 3.
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