JP2008142660A - Photocatalyst unit and its use - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photocatalyst unit for use in absorption-type polluted water purification, which uses a flat plate-shaped photocatalyst supported porous body, can effectively purify various types of polluted water and efficiently utilize sunlight to recover purification performance and thus to allow the photocatalyst unit to be usable repeatedly. <P>SOLUTION: In this photocatalyst unit, the angle of the flat plate-shaped photocatalyst supported porous body to the ground surface can be freely varied at least in an angle range of 40 to 90 degrees. A liquid to be purified is supplied to the upper end in the flat plate-shaped photocatalyst supported porous body which stands at an angle in the above-defined angle range to allow the liquid to be purified to flow into the flat plate-shaped photocatalyst supported porous body to adsorb the contaminants. Sunlight is then applied to the coating film to decompose the adsorbed contaminants. The above procedure is then repeated. In order to determine the time of switching from the decomposition treatment to the adsorption treatment, an indicator using a coloring matter, which causes color fading upon exposure to ultraviolet light, is mounted on a support of the flat plate-shaped photocatalyst supported porous body. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光触媒ユニット及びその使用方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、吸着型汚水浄化に用いられる光触媒ユニットであって、平板状光触媒担持多孔体を用い、各種汚水、例えば農薬廃液や養液栽培における廃液などを効果的に浄化処理し得ると共に、太陽光を効率的に利用してその浄化性能を回復することにより、繰り返し使用可能な光触媒ユニット、およびその使用方法に関するものである。   The present invention relates to a photocatalytic unit and a method for using the same. More specifically, the present invention is a photocatalyst unit used for purification of adsorption-type sewage, and uses a plate-like photocatalyst-supporting porous body to effectively purify various sewage, for example, pesticide waste liquid and waste liquid in hydroponic cultivation. The present invention relates to a photocatalyst unit that can be used repeatedly by efficiently using sunlight and recovering its purification performance, and a method of using the same.

光触媒材料(以下、単に光触媒と称することがある。)は、そのバンドギャップ以上のエネルギーの光を照射すると、励起されて伝導帯に電子が生じ、かつ価電子帯に正孔が生じる。そして、生成した電子は表面酸素を還元してスーパーオキサイドアニオン(・O2-)を生成させると共に、正孔は表面水酸基を酸化して水酸ラジカル(・OH)を生成し、これらの反応性活性酸素種が強い酸化分解機能を発揮し、光触媒の表面に付着している有機物質を高効率で分解することが知られている。 When a photocatalytic material (hereinafter sometimes simply referred to as a photocatalyst) is irradiated with light having energy higher than its band gap, it is excited to generate electrons in the conduction band and holes in the valence band. The generated electrons reduce surface oxygen to generate superoxide anions (• O 2− ), and holes oxidize surface hydroxyl groups to generate hydroxyl radicals (• OH). It is known that active oxygen species exert a strong oxidative decomposition function and decompose organic substances adhering to the surface of the photocatalyst with high efficiency.

このような光触媒の機能を応用して、例えば脱臭、防汚、抗菌、殺菌、さらには廃水中や廃ガス中の環境汚染上の問題となっている各種物質の分解・除去などが検討されている。   By applying such photocatalytic functions, for example, deodorization, antifouling, antibacterial, sterilization, and decomposition / removal of various substances that cause environmental pollution in wastewater and waste gas are being studied. Yes.

光触媒の用途の一つとして、前述したように廃水中の環境汚染上の問題となっている各種物質を分解・除去処理することが試みられており、例えば光透過性を有する耐熱性繊維からなる織布の耐熱性繊維自体に酸化チタンの被膜を形成してなる光触媒を用い、液中の有害物質を処理する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、酸化チタン光触媒を用い、太陽光を利用して、水稲種子消毒後の廃液を処理する技術(例えば、特許文献2参照)や、有機質培地を用いた培養液循環式養液栽培における廃液の処理技術(例えば、特許文献2、3参照)などが提案されている。   As one of the uses of the photocatalyst, as described above, it has been attempted to decompose and remove various substances that are a problem of environmental pollution in wastewater, and is made of, for example, a heat-resistant fiber having light permeability. There has been proposed a technique for treating harmful substances in a liquid using a photocatalyst formed by forming a titanium oxide film on a heat-resistant fiber itself of a woven fabric (see, for example, Patent Document 1). Moreover, using a titanium oxide photocatalyst and utilizing sunlight, a technique for treating the waste liquid after paddy rice seed disinfection (see, for example, Patent Document 2), and a waste liquid in culture medium circulation type hydroponic cultivation using an organic medium Processing techniques (see, for example, Patent Documents 2 and 3) have been proposed.

しかしながら、このような光触媒反応を利用した、水溶液中に残存する有機物の効率的な分解は一般に困難である。光触媒体に被処理汚水を接触させ、そこに紫外光を照射すれば分解反応は生じるが、この場合、分解反応を決定付ける因子は、光触媒反応ではなく、分解すべき物質の光触媒体への輸送過程と吸着過程にあることが多い。   However, it is generally difficult to efficiently decompose organic substances remaining in an aqueous solution using such a photocatalytic reaction. The decomposition reaction occurs when the wastewater to be treated is brought into contact with the photocatalyst and irradiated with ultraviolet light. In this case, the factor that determines the decomposition reaction is not the photocatalytic reaction, but the transport of the substance to be decomposed to the photocatalyst. Often in the process and adsorption process.

そこで、迅速に浄化できる汚水浄化方法として、吸着現象を利用することが種々試みられており、中には浄化速度について十分に満足できる効果が実現されている技術もあるが、この技術においては、浄化ユニットは原則として使い捨てであり、経済面や廃棄面などで問題がある。   Therefore, various attempts have been made to utilize the adsorption phenomenon as a method for purifying sewage that can be quickly purified, and there are technologies that have achieved an effect that can sufficiently satisfy the purification rate, but in this technology, In principle, the purification unit is disposable, and there are problems in terms of economy and disposal.

このような問題を解決するために、本発明者らは、吸着剤を含む平板状光触媒担持多孔体を備えた浄化ユニットを、地面に対して10°以上の角度に傾けた状態で太陽光が当たるように設置し、この上端部に被処理汚水を供給し、特定の流速で該光触媒担持多孔体内を通過させたのち、その下部端面から回収する吸着型汚水浄化方法を提案した(例えば、特許文献4参照)。   In order to solve such a problem, the present inventors have developed a purification unit having a planar photocatalyst-supporting porous body containing an adsorbent so that sunlight is inclined at an angle of 10 ° or more with respect to the ground. An adsorption type sewage purification method was proposed in which the wastewater to be treated is supplied to the upper end portion, passed through the photocatalyst-supporting porous body at a specific flow rate, and then recovered from the lower end face (for example, patents) Reference 4).

このような太陽光を利用した光触媒反応により、前記浄化ユニットは繰り返し使用が可能である。この浄化ユニットを繰り返し使用するためには、本発明者らの研究によれば、積算光量70mW/cm以上の照射がなされる必要があることが分かった。 The purification unit can be repeatedly used by such a photocatalytic reaction using sunlight. In order to repeatedly use this purification unit, it has been found that it is necessary to irradiate with an integrated light quantity of 70 mW / cm 2 or more according to the study by the present inventors.

しかし、太陽光を利用して70mW/cmの積算光量を得ようとした場合、二つの課題が挙げられる。一つは太陽光中のエネルギー密度の低さであり、もう一つは太陽光のエネルギーの不安定さである。光量を最も得やすい角度は一般に地面に対し45°〜60°であるのに対し、ユニットの地面との角度θと浄化速度の関係は以下の式1のように表され、角度θが90°の場合に最も速い処理速度を達成することができるため、従来の装置ではユニットの傾きはその中間の80°前後にして、紫外光量と再生速度の両立を行っていた。その結果、太陽光中のエネルギーを必ずしも効率良く使うことができなかった。 However, when trying to obtain an integrated light quantity of 70 mW / cm 2 using sunlight, two problems are raised. One is low energy density in sunlight, and the other is instability of solar energy. The angle at which the amount of light is most easily obtained is generally 45 ° to 60 ° with respect to the ground, whereas the relationship between the angle θ of the unit with the ground and the purification rate is expressed by the following equation 1, and the angle θ is 90 °. In this case, the fastest processing speed can be achieved. In the conventional apparatus, the inclination of the unit is set at about 80 °, which is the middle of the unit, and both the ultraviolet light quantity and the reproduction speed are achieved. As a result, the energy in sunlight could not be used efficiently.

最大処理速度V=V90(1−cosθ) (1)
(V90:ユニットを90°に立てたときの最大処理速度)
Maximum processing speed V = V 90 (1-cos θ) (1)
(V 90 : Maximum processing speed when the unit is set at 90 °)

また、太陽光中の紫外光量は地域や天候、立地条件の影響により、変動する。例えば、神奈川県西部において2005年4月20日〜5月23日の期間の任意5日間で得られた積算紫外光量の平均は102mW/cm・hrであったのに対し、2006年の同時期の平均は44mW/cmであった。このような場合、ユニットが再生に必要な紫外光量を十分得ることができているのかを知る方法が困難であるため、再生不良の状態で浄化作業を行ってしまい、浄化対象となる汚染物の環境中への排出を引き起こすことがあった。 In addition, the amount of ultraviolet light in sunlight fluctuates due to the influence of the area, weather, and location conditions. For example, in the western part of Kanagawa Prefecture, the average of the cumulative ultraviolet light intensity obtained in any five days from April 20, 2005 to May 23, 2005 was 102 mW / cm 2 · hr. The average time was 44 mW / cm 2 . In such a case, it is difficult to know whether the unit is able to obtain sufficient amount of ultraviolet light necessary for regeneration. It may cause discharge into the environment.

一方、光触媒を担持した光触媒担持体に被分解物を吸着させる吸着工程と、吸着した被分解物を光照射により分解する分解工程とを含む光触媒担持体の使用方法であって、前記光触媒担持体の呈色に応じて、前記吸着工程と前記分解工程との切り換え又はバランス調整を行う光触媒担持体の使用方法が開示されている(例えば、特許文献5参照)。   On the other hand, a method for using a photocatalyst carrier comprising: an adsorption step for adsorbing a substance to be decomposed on a photocatalyst carrier carrying a photocatalyst; and a decomposition step for decomposing the adsorbed substance to be decomposed by light irradiation, A method of using a photocatalyst carrier that performs switching or balance adjustment between the adsorption step and the decomposition step according to the coloration is disclosed (for example, see Patent Document 5).

しかしながら、この技術においては、光触媒担持体そのものの色調の変化を検知するものであり、該色調の変化が明瞭でないため、光センサを使用しなければならない上、色調の変化をもたらすために、光触媒粒子をシート表面に多く露出させたり、支持基材の材質も、透明又は白色に近い樹脂やセラミックを選択する必要があり、支持基材の材質が制限されるのを免れないなどの欠点がある。   However, in this technique, a change in the color tone of the photocatalyst carrier itself is detected. Since the change in the color tone is not clear, an optical sensor must be used and a change in the color tone is caused. It is necessary to select a transparent or white resin or ceramic as the material of the support base material so that many particles are exposed on the surface of the sheet, and there is a disadvantage that the material of the support base material is unavoidable. .

特開平7−96202号公報JP-A-7-96202 特開2004−82095号公報JP 2004-82095 A 特開平9−327246号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-327246 特開2006−136875号公報JP 2006-136875 A 特開2002−282653号公報JP 2002-282653 A

本発明は、このような事情のもとで、吸着型汚水浄化に用いられる光触媒ユニットであって、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を用い、各種汚水を効果的に浄化処理し得ると共に、太陽光を効率よく利用してその浄化性能を回復することにより、繰り返し使用可能な光触媒ユニット、およびその使用方法を提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention is a photocatalyst unit used for adsorption-type sewage purification, using a plate-like photocatalyst-supported porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent, and various sewage effects. It is an object of the present invention to provide a photocatalyst unit that can be used repeatedly and recover its purification performance by efficiently using sunlight and a method of using the same.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、光触媒ユニットを構成する平板状光触媒担持多孔体を、地面に対して、特定の範囲の角度になるように自在に調整し得るようにすると共に、当該平板状光触媒担持多孔体中の光触媒材料と太陽光による吸着した汚物の分解処理から、吸着処理へ切り換える時期を決定するために、特定のインジケーターを取付けた光触媒ユニットにより、また、前記インジケーターが所定の色調に退色した時点で、分解処理から吸着処理へ切り換えることにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have freely adjusted the flat photocatalyst-supporting porous body constituting the photocatalyst unit so as to have an angle within a specific range with respect to the ground. In order to determine when to switch from the decomposition treatment of the photocatalyst material in the plate-like photocatalyst-supporting porous material and the adsorbed filth with sunlight to the adsorption treatment, a photocatalyst unit equipped with a specific indicator is used. Further, the present inventors have found that the purpose can be achieved by switching from the decomposition process to the adsorption process when the indicator fades to a predetermined color tone. The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、
(1)太陽光が当たる側の表面に、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を備え、かつ当該平板状光触媒担持多孔体が、地面に対して、少なくとも40〜90度の範囲の角度になるように、傾斜度を自在に調整することができ、前記範囲内の角度で立てた当該平板状光触媒担持多孔体の上端部に、被浄化液を幅方向に設けられた複数の滴下口から供給して当該平板状光触媒担持多孔体内に流して汚物を吸着処理し、次いでこの塗膜に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解処理する操作を繰り返し行う光触媒ユニットであって、前記分解処理から吸着処理への切り換え時期を決定するために、太陽光中の紫外線によって退色する色素を用いたインジケーターを、前記分解処理開始時に、当該平板状光触媒担持多孔体またはその支持架台に取付けたことを特徴とする光触媒ユニット、
(2)インジケーターが、紫外線で退色する色素を担持した耐水紙を、耐候性基材にて挟み込んだものである上記(1)項に記載の光触媒ユニット、
(3)紫外線で退色する色素が、1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトールおよび/または1−(フェニルアゾ)−2−ナフトールである上記(1)または(2)項に記載の光触媒ユニット、
(4)インジケーターと共に、色見本を取付けた上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(5)平板状光触媒担持多孔体の上端部に、被浄化液を複数の滴下口から供給して当該平板状光触媒担持多孔体内に流して汚物を吸着処理するに際し、地面に対し、80度以上の角度になるように調整する上記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(6)塗膜に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解処理するに際し、南方向に向けると共に、地面に対し、45〜60度の角度になるように調整する上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(7)被浄化液を供給する複数の滴下口が、2〜10cmの間隔で設けられている上記(1)〜(6)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(8)平板状光触媒担持多孔体における担持体が、無機多孔体からなるものである上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(9)無機多孔体が、ガラス繊維からなる不織布である上記(8)項に記載の光触媒ユニット、
(10)塗膜が無機接着成分を含む上記(1)〜(9)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、
(11)吸着剤が活性炭である上記(1)〜(10)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニット、および
(12)上記(1)〜(11)項のいずれか1項に記載の光触媒ユニットの使用方法であって、インジケーターが所定の色調に退色した時点で、分解処理から吸着処理へ切り換えることを特徴とする光触媒ユニットの使用方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A flat photocatalyst-supporting porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent is provided on the surface that is exposed to sunlight, and the flat photocatalyst-supporting porous body is at least 40 to the ground. The degree of inclination can be adjusted freely so that the angle is in the range of 90 degrees, and the liquid to be purified is provided in the width direction at the upper end of the flat plate-like photocatalyst-supporting porous body standing at an angle within the range. Supplied from the plurality of dripping ports and flowed into the plate-like photocatalyst-supported porous body to adsorb the filth, and then irradiate the coating with sunlight to decompose the adsorbed filth with the photocatalyst material. In order to determine the switching time from the decomposition treatment to the adsorption treatment, an indicator that uses a dye that fades due to ultraviolet rays in sunlight is used for the repetitive photocatalytic unit, and the flat plate-like shape is formed at the start of the decomposition treatment. Catalyst-carrying porous body or a photocatalyst unit, characterized in that attached to the support cradle,
(2) The photocatalytic unit according to (1) above, wherein the indicator is a water-resistant paper carrying a dye that fades with ultraviolet light, and is sandwiched between weather-resistant substrates.
(3) The photocatalytic unit according to (1) or (2) above, wherein the dye that fades with ultraviolet light is 1- (2-pyridylazo) -2-naphthol and / or 1- (phenylazo) -2-naphthol.
(4) The photocatalyst unit according to any one of (1) to (3), wherein a color sample is attached together with the indicator.
(5) At the upper end of the flat photocatalyst-carrying porous body, the liquid to be purified is supplied from a plurality of dripping ports and flows into the flat photocatalyst-carrying porous body to adsorb the filth, and at least 80 degrees with respect to the ground The photocatalyst unit according to any one of (1) to (4), which is adjusted to have an angle of
(6) When the coating film is irradiated with sunlight and the adsorbed filth is decomposed with the photocatalytic material, the coating is directed toward the south and adjusted to have an angle of 45 to 60 degrees with respect to the ground. ) To (5), the photocatalyst unit according to any one of items
(7) The photocatalyst unit according to any one of (1) to (6) above, wherein a plurality of dripping ports for supplying the liquid to be purified are provided at intervals of 2 to 10 cm.
(8) The photocatalyst unit according to any one of (1) to (7) above, wherein the support in the flat photocatalyst-supported porous body is made of an inorganic porous body.
(9) The photocatalytic unit according to the above (8), wherein the inorganic porous material is a nonwoven fabric made of glass fiber,
(10) The photocatalytic unit according to any one of (1) to (9) above, wherein the coating film contains an inorganic adhesive component,
(11) The photocatalyst unit according to any one of (1) to (10) above, wherein the adsorbent is activated carbon, and (12) any one of (1) to (11) above. A method of using the photocatalyst unit, wherein when the indicator fades to a predetermined color tone, the photocatalyst unit is switched from the decomposition process to the adsorption process.
Is to provide.

本発明によれば、吸着型汚水浄化に用いられる光触媒ユニットであって、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を用い、各種汚水を効果的に浄化処理し得ると共に、太陽光を効率的に利用してその浄化性能を回復することにより、繰り返し使用可能な光触媒ユニット、およびその使用方法を提供することができる。   According to the present invention, it is a photocatalyst unit used for purification of adsorption-type sewage, and using a plate-like photocatalyst-supporting porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent, various sewage can be effectively purified. The photocatalytic unit that can be used repeatedly and a method for using the same can be provided by efficiently recovering the purification performance of sunlight.

本発明の光触媒ユニットにおいては、太陽光が当たる側の表面に、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を備え、かつ当該平板状光触媒担持多孔体が、地面に対して、少なくとも40〜90度の範囲の角度になるように、傾斜度を自在に調整することができ、前記範囲内の角度で立てた当該平板状光触媒担持多孔体の上端部に、被浄化液を幅方向に設けられた複数の滴下口から供給して当該平板状光触媒担持多孔体内に流して汚物を吸着処理し、次いでこの塗膜に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解処理する操作が繰り返し行われる。   In the photocatalyst unit of the present invention, a flat photocatalyst-supporting porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent is provided on the surface that is exposed to sunlight, and the flat photocatalyst-supporting porous body is in contact with the ground. The inclination can be freely adjusted so that the angle is in the range of at least 40 to 90 degrees, and the liquid to be purified is placed on the upper end of the flat photocatalyst-supporting porous body set up at an angle within the range. Is supplied from a plurality of dripping ports provided in the width direction to flow into the flat plate-like photocatalyst-supporting porous body to adsorb the filth, and then the coating film is irradiated with sunlight to adsorb the adsorbed filth with the photocatalyst material. The operation of disassembling is repeated.

まず、本発明の光触媒ユニットを構成する平板状光触媒担持多孔体(以下、単に平板状光触媒体と称することがある。)について説明する。   First, a plate-like photocatalyst-supporting porous body (hereinafter sometimes simply referred to as a plate-like photocatalyst) that constitutes the photocatalyst unit of the present invention will be described.

[平板状光触媒担持多孔体]
当該平板状光触媒担持多孔体においては、担持体として、無機多孔体が好ましく用いられる。該無機多孔体は、蒸留水の保水率が500〜3000質量%になるような空隙を有するものが好適である。この保水率が上記の範囲にあれば、汚水と接触する表面積が十分に大きく、また被浄化液が無機多孔体内部を通過しやすい上、紫外光が該無機多孔体の内部に十分に行き届く。より好ましい保水率は500〜1500質量%である。
[Plate-shaped photocatalyst-supported porous body]
In the flat photocatalyst-supporting porous body, an inorganic porous body is preferably used as the support. The inorganic porous material preferably has voids such that the water retention rate of distilled water is 500 to 3000% by mass. If this water retention rate is in the above range, the surface area in contact with the sewage is sufficiently large, the liquid to be purified tends to pass through the inside of the inorganic porous body, and the ultraviolet light reaches the inside of the inorganic porous body sufficiently. A more preferable water retention rate is 500-1500 mass%.

また、蒸留水の吸上げ高さ(毛細管力)が12mm以上であることが好ましい。この吸上げ高さが12mm以上であれば、被浄化液が光触媒体の内部に容易に浸透する。該吸上げ高さは50mm以上であることがより好ましい。該吸上げ高さの上限に特に制限はないが、通常200mm程度である。   Moreover, it is preferable that the suction height (capillary force) of distilled water is 12 mm or more. If the suction height is 12 mm or more, the liquid to be purified penetrates easily into the photocatalyst body. The suction height is more preferably 50 mm or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of this wicking height, Usually, it is about 200 mm.

このような無機多孔体を構成する材料としては、立体的な網目構造を有する多孔質セラミックス、無機繊維からなる織布や不織布の中から、適宜選択することができるが、経済的な観点から、ガラス繊維からなる織布や不織布が好適である。このガラス繊維からなる織布や不織布としては、汎用な方法で織られたシリカガラス長繊維織布や、ニードルパンチ法で作製されたシリカガラス短繊維交絡不織布などを例示することができる。   As a material constituting such an inorganic porous body, it can be appropriately selected from porous ceramics having a three-dimensional network structure, woven fabrics and nonwoven fabrics made of inorganic fibers, from an economic viewpoint, A woven fabric or a nonwoven fabric made of glass fiber is suitable. Examples of the woven fabric and nonwoven fabric made of glass fiber include silica glass long fiber woven fabric woven by a general method, silica glass short fiber entangled nonwoven fabric produced by a needle punch method, and the like.

なお、シリカガラス不織布の保水率は、シリカガラス不織布を蒸留水に10分間浸漬した後、静かに引き上げてさらに10分間吊した状態で放置したときの、シリカガラス不織布の元の質量に対する質量増加量の割合を計算することにより求められる。また、吸上げ高さは、幅3cmの短冊状に裁断したシリカガラス不織布の下方2cmを蒸留水に浸漬させ、10分間保持したときの、シリカガラス不織布に吸い上げられた水面高さを吸上げ高さとする。   In addition, the water retention of the silica glass nonwoven fabric is the amount of increase in mass relative to the original mass of the silica glass nonwoven fabric when the silica glass nonwoven fabric is immersed in distilled water for 10 minutes and then gently lifted and left standing for 10 minutes. It is calculated | required by calculating the ratio. The suction height is the height of the water surface sucked up by the silica glass nonwoven fabric when 2 cm below the silica glass nonwoven fabric cut into a strip of 3 cm width is immersed in distilled water and held for 10 minutes. Say it.

当該平板状光触媒体においては、前記無機多孔体の表面に、光触媒材料と吸着剤および場合により無機接着成分を含む塗膜(光触媒層)が設けられる。該塗膜中の光触媒材料の体積分率は、吸着剤の吸着特性によっても異なるが、一般的に10〜50%の範囲にあることが好ましい。この体積分率が上記範囲にあれば、良好な光触媒活性を有すると共に、被浄化液中の被処理物質が光触媒材料の近傍に存在する吸着剤に捕捉されやすい。該体積分率は、より好ましくは10〜30%の範囲である。   In the said flat photocatalyst body, the coating film (photocatalyst layer) containing a photocatalyst material, an adsorbent, and the inorganic adhesive component depending on the case is provided in the surface of the said inorganic porous body. The volume fraction of the photocatalytic material in the coating film varies depending on the adsorption characteristics of the adsorbent, but is generally preferably in the range of 10 to 50%. If this volume fraction is in the above range, it has good photocatalytic activity, and the substance to be treated in the liquid to be purified is easily trapped by the adsorbent present in the vicinity of the photocatalytic material. The volume fraction is more preferably in the range of 10 to 30%.

また、光触媒材料の担持量は、光触媒活性および経済性のバランスなどの面から、吸着剤の量に関係なく、8〜20g/mの範囲が好ましく、特に10〜15g/mの範囲が好ましい。 In addition, the amount of the photocatalytic material supported is preferably in the range of 8 to 20 g / m 2 , and more preferably in the range of 10 to 15 g / m 2 , regardless of the amount of adsorbent, from the viewpoint of the balance of photocatalytic activity and economy. preferable.

さらに、吸着剤の担持量は、汚水成分の捕捉性能および経済性のバランスなどの面から、一般に塗膜中に体積分率で50〜90%含まれることが好ましいが、10g×吸着剤の比重/4.0〜135g×吸着剤の比重/4.0の範囲にあればよい。例えば、比重1.8のシリカ吸着剤の場合であれば4.5〜61g/mの範囲にあればよく、比重3.7のアルミナ吸着剤の場合であれば9.2〜125g/mの範囲にあればよく、比重0.8の活性炭吸着剤であれば2.0〜27.0g/mの範囲にあればよいと見積もることができる。 In addition, the adsorbent loading is preferably 50 to 90% in terms of volume fraction in the coating film from the viewpoint of the balance between sewage component capture performance and economic efficiency, but 10 g × specific gravity of the adsorbent. /4.0 to 135 g × specific gravity of the adsorbent / 4.0. For example, in the case of a silica adsorbent with a specific gravity of 1.8, it may be in the range of 4.5 to 61 g / m 2 , and in the case of an alumina adsorbent with a specific gravity of 3.7, 9.2 to 125 g / m. if the second range well can be estimated to be sufficient if the range of 2.0~27.0g / m 2 if the activated carbon adsorbent having a specific gravity of 0.8.

さらに、当該平板状光触媒体の表面濡れ性は、平滑面、例えばスライドガラスなどの表面に設けられた前記塗膜の水接触角で60°以下が好ましい。この水接触角が60°以下であれば、当該平板状光触媒体の内部まで汚水が浸透しやすい。   Furthermore, the surface wettability of the flat photocatalyst is preferably 60 ° or less in terms of the water contact angle of the coating film provided on a smooth surface such as a slide glass. If the water contact angle is 60 ° or less, the sewage easily penetrates into the flat photocatalyst.

当該平板状光触媒体の厚さは、12mm未満であることが好ましい。この厚さが12mm未満であれば、紫外光が光触媒体の深部まで到達しやすい。また、最低厚さは、無機多孔体の構造にもよるが、365nmの光の透過率が20%以下の厚さであればよい。   The thickness of the flat photocatalyst is preferably less than 12 mm. If this thickness is less than 12 mm, the ultraviolet light easily reaches the deep part of the photocatalyst. The minimum thickness may be a thickness with which the transmittance of light at 365 nm is 20% or less, although it depends on the structure of the inorganic porous material.

当該光触媒体における塗膜(光触媒層)を構成する光触媒材料としては、例えばアナターゼ型酸化チタンおよび/またはブルッカイト型酸化チタンなどを用いることができるが、平均粒径が1.0〜100nmのアナターゼ型酸化チタンの微粒子状物が好ましく、特に平均粒径1.0〜50nmのものが好ましい。上記平均粒子径は、レーザー光を利用した散乱法によって測定することができる。   As a photocatalyst material constituting the coating film (photocatalyst layer) in the photocatalyst body, for example, anatase type titanium oxide and / or brookite type titanium oxide can be used, and an anatase type having an average particle size of 1.0 to 100 nm. Titanium oxide fine particles are preferable, and those having an average particle diameter of 1.0 to 50 nm are particularly preferable. The average particle diameter can be measured by a scattering method using laser light.

また、前記酸化チタン粒子の内部および/またはその表面に、第二成分として、V、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、PtおよびAuの中から選ばれる少なくとも1種の金属および/または金属化合物を含有させると、一層高い光触媒機能を有するため好ましい。前記の金属化合物としては、例えば、金属の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、硫酸塩、ハロゲン化物、硝酸塩、さらには金属イオンなどが挙げられる。第二成分の含有量はその物質の種類に応じて適宜選定される。   Further, at least one selected from the group consisting of V, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ag, Pt and Au as a second component inside and / or on the surface of the titanium oxide particles. It is preferable to include a seed metal and / or metal compound because it has a higher photocatalytic function. Examples of the metal compound include metal oxides, hydroxides, oxyhydroxides, sulfates, halides, nitrates, and metal ions. The content of the second component is appropriately selected according to the type of the substance.

このアナターゼ型酸化チタン粒子は、従来公知の方法によって製造することができるが、塗工液中に均質に分散させるために酸化チタンゾルの形態で用いるのが有利である。該酸化チタンゾルを製造するには、例えば粉末状のアナターゼ型酸化チタンを酸やアルカリの存在下で解こうさせてもよいし、粉砕によって粒子径を制御してもよい。また、硫酸チタンや塩化チタンを熱分解あるいは中和分解して得られる含水酸化チタンを物理的、化学的な方法で結晶子径、粒子径の制御を行ってもよい。さらにゾル液中での分散安定性を付与するために、分散安定剤を使用することができる。   The anatase-type titanium oxide particles can be produced by a conventionally known method, but it is advantageous to use the titanium oxide sol in the form of a titanium oxide sol in order to uniformly disperse it in the coating liquid. In order to produce the titanium oxide sol, for example, powdered anatase-type titanium oxide may be dissolved in the presence of acid or alkali, or the particle diameter may be controlled by pulverization. In addition, the hydrous or neutralized decomposition of titanium sulfate or titanium chloride may be used to control the crystallite size and particle size by physical and chemical methods. Furthermore, a dispersion stabilizer can be used to impart dispersion stability in the sol solution.

また、当該光触媒体における塗膜(光触媒層)を構成する吸着剤としては、例えばコロイダルシリカ、アルミナ、ジルコニア、非晶質チタニア、水酸化マグネシウム、活性炭などを用いることができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, as an adsorbent which comprises the coating film (photocatalyst layer) in the said photocatalyst body, colloidal silica, an alumina, a zirconia, an amorphous titania, magnesium hydroxide, activated carbon etc. can be used, for example. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

さらに、当該光触媒体における塗膜(光触媒層)を構成する所望成分の無機接着成分としては、例えばシリカバインダー、アルミナバインダー、アモルファス型チタニアバインダーなどを用いることができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中でアモルファス型チタニアバインダーが、耐水性に優れることから好ましい。
このアモルファス型チタニアバインダーは、チタンアルコキシドの加水分解・縮合によって製造することができる。
Furthermore, as a desired inorganic adhesive component constituting the coating film (photocatalyst layer) in the photocatalyst, for example, a silica binder, an alumina binder, an amorphous titania binder, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, an amorphous titania binder is preferable because of its excellent water resistance.
This amorphous titania binder can be produced by hydrolysis and condensation of titanium alkoxide.

前記チタンアルコキシドとしては、アルコキシル基の炭素数が1〜4のチタンテトラアルコキシドが好ましく用いられる。このチタンテトラアルコキシドにおいては、4つのアルコキシル基は、たがいに同一でも異なっていてもよいが、入手の容易さなどの点から、同一のものが好ましく用いられる。該チタンテトラアルコキシドの例としては、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラ−n−プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ−n−ブトキシド、チタンテトライソブトキシド、チタンテトラ−sec−ブトキシドおよびチタンテトラ−tert−ブトキシドなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the titanium alkoxide, titanium tetraalkoxide having 1 to 4 carbon atoms in the alkoxyl group is preferably used. In this titanium tetraalkoxide, the four alkoxyl groups may be the same or different, but the same one is preferably used from the viewpoint of availability. Examples of the titanium tetraalkoxide include titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetra-n-propoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra-n-butoxide, titanium tetraisobutoxide, titanium tetra-sec- Examples include butoxide and titanium tetra-tert-butoxide. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

前記チタンアルコキシドを加水分解・縮合させてアモルファス型チタニアバインダーを形成させるが、この加水分解・縮合反応は、適当な有機溶剤中において、例えばチタンテトラアルコキシドに対して、好ましくは0.5〜4倍モル、より好ましくは1〜3倍モルの水を用い、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸の存在下、通常0〜70℃、好ましくは20〜50℃の範囲の温度において行うことができる。
このようにして、耐水性に優れるアモルファス型チタニアバインダーが得られる。
The titanium alkoxide is hydrolyzed / condensed to form an amorphous type titania binder. This hydrolysis / condensation reaction is preferably 0.5 to 4 times that of titanium tetraalkoxide in an appropriate organic solvent. The reaction can be carried out at a temperature of usually 0 to 70 ° C., preferably 20 to 50 ° C. in the presence of an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc.
In this way, an amorphous titania binder having excellent water resistance is obtained.

本発明において、平板状光触媒担持多孔体を作製するには、まず、光触媒塗工液を調製する。この光触媒塗工液の調製は、適当な溶媒中に、前記光触媒材料と吸着剤と場合により無機接着成分とを分散させることにより、行うことができる。   In the present invention, in order to produce a flat photocatalyst-supporting porous body, first, a photocatalyst coating solution is prepared. The photocatalyst coating solution can be prepared by dispersing the photocatalyst material, an adsorbent, and optionally an inorganic adhesive component in an appropriate solvent.

このようにして得られた光触媒塗工液を、前記無機多孔体の少なくとも太陽光が当たる側の表面に塗工し、塗膜(光触媒層)を設けることにより、厚さ12mm未満の平板状光触媒担持多孔体(光触媒体)を作製することができる。
光触媒塗工液の塗工方法については特に制限はないが、例えば浸漬法などを用いることができる。
The photocatalyst coating liquid thus obtained is applied to at least the surface of the inorganic porous body that is exposed to sunlight, and a coating film (photocatalyst layer) is provided, whereby a flat photocatalyst having a thickness of less than 12 mm is provided. A supported porous body (photocatalyst body) can be produced.
Although there is no restriction | limiting in particular about the coating method of a photocatalyst coating liquid, For example, the immersion method etc. can be used.

本発明においては、厚さ12mm未満の平板状光触媒担持多孔体は、当該光触媒担持多孔体の太陽光が当たる側とは反対面に、無機繊維または有機繊維からなる強度98N/cm以上の織布を積層し、2層構造として用いることができる。このように2層構造にすることにより、汚水の浄化効率を保持したまま、光触媒担持多孔体の強度を飛躍的に向上させることができる。
本発明においては、このようにして得られた平板状光触媒担持多孔体の上端部に幅方向に複数の被浄化液滴下口を設ける。
In the present invention, the flat photocatalyst-supported porous body having a thickness of less than 12 mm is a woven fabric having a strength of 98 N / cm or more made of inorganic fibers or organic fibers on the opposite side of the photocatalyst-supported porous body from the side on which sunlight strikes. Can be used as a two-layer structure. By adopting the two-layer structure in this way, the strength of the photocatalyst-supporting porous body can be dramatically improved while maintaining the purification efficiency of sewage.
In the present invention, a plurality of droplets to be purified are provided in the width direction at the upper end of the plate-like photocatalyst-supporting porous body obtained in this way.

このようにして得られた平板状光触媒担持多孔体のサイズについては、被浄化液の処理量にもよるが、通常長さ30〜200cm、幅5〜120cm程度、好ましくは長さ30〜120cm、幅20〜90cmである。これより大きなサイズのものが必要になる場合は、前記のサイズ内に収まる大きさの平板状光触媒担持多孔体を複数枚使用すれば良い。   About the size of the plate-like photocatalyst-supported porous body obtained in this way, although it depends on the amount of the liquid to be purified, it is usually about 30 to 200 cm in length and about 5 to 120 cm in width, preferably 30 to 120 cm in length, The width is 20 to 90 cm. When a larger size is required, a plurality of plate-like photocatalyst-supporting porous bodies having a size that can be accommodated within the above-described size may be used.

[被浄化液中の汚物の吸着処理]
本発明においては、前記の平板状光触媒担持多孔体を地面に対して、80度以上の角度になるように調整することが好ましい。当該平板状光触媒体の地面に対する角度が80度以上であれば、充分な浄化速度を確保することができる。そして、当該光触媒体の上端部に設けられた複数の滴下口から、所定の流速で所定量の被浄化液を滴下し、当該光触媒体に染み込ませる。染み込んだ汚水は自重によって当該光触媒体の内部を通過し、浄化処理された汚水は、当該光触媒体の下部端面から排水される。
[Adsorption treatment of filth in the liquid to be purified]
In the present invention, it is preferable to adjust the flat photocatalyst-supported porous body so as to have an angle of 80 degrees or more with respect to the ground. If the angle of the flat photocatalyst body with respect to the ground is 80 degrees or more, a sufficient purification rate can be ensured. Then, a predetermined amount of the liquid to be purified is dropped at a predetermined flow rate from a plurality of dropping ports provided at the upper end of the photocatalyst body, and the photocatalyst body is soaked. The soaked sewage passes through the inside of the photocatalyst by its own weight, and the purified sewage is drained from the lower end face of the photocatalyst.

本発明においては、当該平板状光触媒体の上端部に、幅方向に複数の被浄化液滴下口を設けることにより、当該平板状光触媒体に対して、満遍なく被浄化液を染み込ませることができる。   In the present invention, by providing a plurality of droplets to be purified in the width direction at the upper end of the flat photocatalyst body, the liquid to be purified can be uniformly infiltrated into the flat photocatalyst body.

被浄化液の滴下速度は、例えば滴下口の上流部に設けたバルブで流量を調節する方法、孔の空いた送水管に送水元から流量を制御して送水する方法、圧力や流量を制御してミクロ孔が無数にある多孔質チューブから被浄化液をしみださせる方法などによって、コントロールすることができ、また、このような方法により、被浄化液を、光触媒担持多孔体の上端部幅方向全体に亘って一定の流量で供給することが可能となる。滴下口の上流部に設けたバルブで流量を調節する方法や、孔の空いた送水管に送水元から流量を制御して送水する方法を用いる場合、各滴下口の間隔は2〜10cmであることが好ましく、汚水の横方向に広がる毛細管力および汚水の溢出を考慮して2〜5cmであることがより好ましい。   The dropping speed of the liquid to be purified is controlled by, for example, a method of adjusting the flow rate with a valve provided upstream of the dropping port, a method of controlling the flow rate from the water supply source to the perforated water pipe, and controlling the pressure and flow rate. Thus, it is possible to control the liquid to be purified from a porous tube having countless micropores, and the liquid to be purified can be controlled in the width direction of the upper end of the photocatalyst-supporting porous body by such a method. It becomes possible to supply at a constant flow rate throughout. When using a method of adjusting the flow rate with a valve provided upstream of the dripping port or a method of feeding water by controlling the flow rate from the water supply source to a perforated water pipe, the interval between the dripping ports is 2 to 10 cm. It is preferable that the thickness is 2 to 5 cm in consideration of the capillary force spreading in the lateral direction of the sewage and the overflow of the sewage.

本発明の光触媒ユニットにおいては、吸着剤および/または無機接着成分として、等電点のpHが9以上である固体塩基性を有するものを用いることにより、酸性の汚水成分を選択的に除去することができるし、界面活性剤で乳化された疎水性の汚水成分を選択的に除去することができる。   In the photocatalyst unit of the present invention, acidic sewage components are selectively removed by using solid adsorbent having an isoelectric point of 9 or more as an adsorbent and / or an inorganic adhesive component. And hydrophobic sewage components emulsified with a surfactant can be selectively removed.

また、吸着剤および/または無機接着成分として、等電点のpHが3以下である固体酸性を有するものを用いることにより、塩基性の汚水成分を選択的に除去することができる。   Moreover, a basic sewage component can be selectively removed by using an adsorbent and / or an inorganic adhesive component having solid acidity with an isoelectric point of pH 3 or less.

固体塩基性吸着剤としては、アルミナ、水酸化マグネシウムなどが挙げられ、固体塩基性無機接着成分としては、アルミナバインダーなどが挙げられる。一方、固体酸性吸着剤としては、コロイダルシリカなどが挙げられ、固体酸性無機接着成分としては、シリカバインダーなどが挙げられる。   Examples of the solid basic adsorbent include alumina and magnesium hydroxide, and examples of the solid basic inorganic adhesive component include an alumina binder. On the other hand, examples of the solid acidic adsorbent include colloidal silica, and examples of the solid acidic inorganic adhesive component include a silica binder.

固体塩基性吸着剤としてアルミナを用いる場合、平均粒径が100nm以下で結晶形態がベーマイト状のものを用いることが好ましく、無機多孔体の表面に設けられた塗膜中の吸着剤の体積分率を25〜45%にすることが好ましい。   When using alumina as the solid basic adsorbent, it is preferable to use a boehmite-like crystal having an average particle size of 100 nm or less, and the volume fraction of the adsorbent in the coating film provided on the surface of the inorganic porous body. Is preferably 25 to 45%.

水中で活性ラジカルはおよそ数ミクロン移動するため、光触媒材料と吸着剤は数ミクロン以下の範囲で均一に分散させることが望ましいが、アルミナの場合、二次凝集が懸念されるため、その二次凝集体のサイズが数ミクロン以下になるようにするには、その一次粒径の平均を100nm以下にするのがよい。平均粒径の下限は特に限定されないが、10nm以下は技術的にも経済的にも困難である。アルミナの平均粒径は、30〜90nmであることがより好ましい。   Since active radicals move about several microns in water, it is desirable to disperse the photocatalyst material and the adsorbent uniformly within a range of several microns or less. However, in the case of alumina, there is a concern about secondary aggregation. In order to reduce the size of the aggregate to several microns or less, the average primary particle size should be 100 nm or less. The lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, but 10 nm or less is technically and economically difficult. The average particle diameter of alumina is more preferably 30 to 90 nm.

また、例えば環境ホルモンの一つであると言われているフタル酸ジエチルの濃度を0.1ppm以下まで浄化する場合、無機多孔体の表面に設けられた塗膜中の吸着剤の体積分率が25%未満であると、除去成分であるフタル酸ジエチルを吸着するアルミナ量が少ないため、試料中のフタル酸ジエチルの濃度を求める濃度以下にすることができない。また、無機多孔体の表面に設けられた塗膜中の吸着剤の体積分率が45%を超えると吸着剤が塗膜から脱落する現象が見られるため好ましくない。無機多孔体の表面に設けられた塗膜中の吸着剤の体積分率は、35〜43%であることがより好ましい。   For example, when purifying the concentration of diethyl phthalate, which is said to be one of the environmental hormones, to 0.1 ppm or less, the volume fraction of the adsorbent in the coating film provided on the surface of the inorganic porous material is If it is less than 25%, the amount of alumina that adsorbs the removal component diethyl phthalate is small, so the concentration of diethyl phthalate in the sample cannot be reduced below the required concentration. Further, if the volume fraction of the adsorbent in the coating film provided on the surface of the inorganic porous body exceeds 45%, a phenomenon that the adsorbent falls off the coating film is not preferable. The volume fraction of the adsorbent in the coating film provided on the surface of the inorganic porous body is more preferably 35 to 43%.

さらに、平板状光触媒体として、その塗膜が平滑面、例えばスライドガラスなどの表面に設けられた場合の水接触角が40〜60°であるものを用いることにより、疎水性の汚水成分を選択的に分解・除去することができる。   Furthermore, a hydrophobic sewage component is selected by using a flat photocatalyst having a water contact angle of 40 to 60 ° when the coating film is provided on a smooth surface such as a slide glass. Can be decomposed and removed.

疎水性の汚水成分を含む汚水を浄化する場合、吸着剤として活性炭を用いることができる。従来、活性炭としては、細孔径をできるだけ小さくして表面積を大きくしたものが用いられていたが、本発明においては、従来とは逆に、細孔径が大きめであって、かつ塗液中で沈殿を生じない程度の平均粒径を有するものが好適に用いられる。上述したように、活性ラジカルは水中で数ミクロン移動するので、光触媒材料と吸着剤は塗工液中で数ミクロン以下の範囲で均一に分散させることが望ましい。活性炭の場合、そのサイズは既に数ミクロンであるため、塗工液中の活性炭はほぼ単分散の状態でなくてはならないが、単分散性を確保するためには粒子の濡れ性を厳密に制御することが肝要であり、細孔径のサイズは大きな制限を受ける。上記活性炭としては、10nm以上の細孔径を有する細孔の容積の和の割合が全細孔容積の19%以上であり、((10nm以上の細孔径を有する細孔の容積の和/全細孔容積)×100が19%以上であり)、平均粒径が10μm以下であるものが挙げられる。上記活性炭を用いることにより、疎水性の汚水成分を含む排水の、細孔への濡れ性が大きく向上するとともに、光触媒塗工液における活性炭の分散性も向上する。活性炭の分散性が大きく改善されるため、光触媒担持多孔体における光触媒活性を阻害しにくく、また塗膜(光触媒層)中の活性炭の体積分率が75%までは、光触媒による汚水成分の完全分解性を維持することができる。10nm以上の細孔径を有する細孔の容積の和の割合は、全細孔容積の19%以上であることがより好ましく、25%以上であることがさらに好ましい。上記活性炭において、10nm以上の細孔径を有する細孔の容積の和の、全細孔容積に対する比率は、その上限が50%であることが好ましい。これは細孔径が大きなものの比率が高くなると水中での濡れ性には寄与するが、表面積が小さくなり活性炭が本来の吸着能を失ってしまうためである。また、平均粒径に特に下限は無いが1μm以下は技術的も経済的にも困難である。   When purifying sewage containing a hydrophobic sewage component, activated carbon can be used as an adsorbent. Conventionally, activated carbon having a pore size as small as possible and a large surface area has been used. However, in the present invention, contrary to the conventional method, the pore size is large and precipitates in the coating liquid. Those having an average particle size that does not cause the occurrence of the problem are preferably used. As described above, since active radicals move several microns in water, it is desirable to uniformly disperse the photocatalytic material and the adsorbent in the coating solution within a range of several microns or less. In the case of activated carbon, the size is already a few microns, so the activated carbon in the coating solution must be almost monodispersed, but the particle wettability is strictly controlled to ensure monodispersity. It is important to do so, and the size of the pore diameter is greatly limited. As the activated carbon, the ratio of the sum of the volumes of pores having a pore diameter of 10 nm or more is 19% or more of the total pore volume, ((sum of volumes of pores having a pore diameter of 10 nm or more / total fineness). Pore volume) × 100 is 19% or more), and the average particle size is 10 μm or less. By using the activated carbon, the wettability of the waste water containing hydrophobic sewage components to the pores is greatly improved, and the dispersibility of the activated carbon in the photocatalyst coating liquid is also improved. Since the dispersibility of the activated carbon is greatly improved, it is difficult to inhibit the photocatalytic activity in the photocatalyst-supporting porous material, and when the volume fraction of the activated carbon in the coating film (photocatalyst layer) is up to 75%, the sewage components are completely decomposed by the photocatalyst. Sex can be maintained. The ratio of the sum of the volumes of pores having a pore diameter of 10 nm or more is more preferably 19% or more, and further preferably 25% or more of the total pore volume. In the activated carbon, the upper limit of the ratio of the total volume of pores having a pore diameter of 10 nm or more to the total pore volume is preferably 50%. This is because, when the ratio of the large pore diameter increases, it contributes to wettability in water, but the surface area decreases and the activated carbon loses its original adsorption ability. Further, although there is no particular lower limit to the average particle diameter, it is difficult technically and economically if it is 1 μm or less.

また、無機多孔体の表面に設けられた塗膜中の活性炭の体積分率は40〜75%であることが好ましい。活性対の含有割合を上記範囲とすることによって、例えば、浄化容量の最低値が25L/mである装置を用いて、疎水性の汚水成分の一つであるイプコナゾールを含む農薬廃液を浄化する場合に、イプコナゾールを濃度1.0ppm以下まで浄化することが可能となる。上記活性炭の体積分率が40%未満では、除去成分を吸着する活性炭量が少なく求める分解対象物濃度以下にならない場合があり、また、75%を超えると活性炭の絶対量が多くなり紫外線遮蔽効果等から光触媒活性による分解が完全に進行せず再利用が不可能となってしまう場合がある。 Moreover, it is preferable that the volume fraction of the activated carbon in the coating film provided on the surface of the inorganic porous body is 40 to 75%. By setting the content ratio of the active pair within the above range, for example, using an apparatus having a minimum purification capacity of 25 L / m 2 , the pesticide waste liquid containing ipconazole, which is one of the hydrophobic sewage components, is purified. In this case, it is possible to purify ipconazole to a concentration of 1.0 ppm or less. If the volume fraction of the activated carbon is less than 40%, the amount of activated carbon that adsorbs the removal component may be less than the required concentration of decomposition target, and if it exceeds 75%, the absolute amount of activated carbon increases and the UV shielding effect. In some cases, the decomposition due to the photocatalytic activity does not proceed completely and the reuse becomes impossible.

塗膜の接触角は、用いる吸着剤や無機接着成分の種類によって変化する。したがって、平滑面に設けられた塗膜の水接触角を40〜60°に制御するには、塗工液の調製の際に、吸着剤として疎水性コロイダルシリカを、無機接着成分としてチタニアバインダーを用いるのがよい。その混合比率は、吸着剤や接着成分の種類によって変化するため、調製した塗工液を用いて、例えばスライドガラス上に製膜し、水接触角を確認すればよい。   The contact angle of the coating film varies depending on the type of adsorbent and inorganic adhesive component used. Therefore, in order to control the water contact angle of the coating film provided on the smooth surface to 40 to 60 °, hydrophobic colloidal silica is used as an adsorbent and titania binder is used as an inorganic adhesive component when preparing the coating liquid. It is good to use. Since the mixing ratio varies depending on the type of the adsorbent and the adhesive component, the water contact angle may be confirmed by forming a film on, for example, a slide glass using the prepared coating liquid.

本発明においては、このようにして被浄化液中の汚物を吸着処理した光触媒ユニットは、その平板状光触媒担持多孔体における塗膜(光触媒層)に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解する。   In the present invention, the photocatalyst unit that has adsorbed the filth in the liquid to be purified in this way irradiates the coating film (photocatalyst layer) on the plate-like photocatalyst-supporting porous body with sunlight, and the adsorbed filth is photocatalyzed. Decomposes by material.

[光触媒材料による吸着汚物の分解処理]
本発明の光触媒ユニットにおいては、まず、被浄化液中の汚物を吸着剤により吸着処理したのち、太陽光の照射と光触媒材料により、吸着された汚物を分解処理する。したがって、物質の輸送・吸着速度を考慮する必要がなく、分解速度は、単純に紫外光量に依存する。
[Decomposition of adsorbed waste by photocatalytic material]
In the photocatalyst unit of the present invention, first, the filth in the liquid to be purified is adsorbed with an adsorbent, and then the adsorbed filth is decomposed with sunlight and a photocatalytic material. Therefore, it is not necessary to consider the material transport / adsorption rate, and the decomposition rate simply depends on the amount of ultraviolet light.

そこで、本発明者らは、汚染物の分解の光量依存性を調べた結果、本発明の光触媒ユニットの場合、分解速度はR=3.86×10−4×I0.851(ただし、R:反応速度定数、I:紫外線光量)の関係を満たし、光量の0.85乗に比例することが分かった。 Therefore, as a result of examining the dependency of the decomposition of the contaminants on the amount of light, the present inventors found that the decomposition rate was R = 3.86 × 10 −4 × I 0.851 in the case of the photocatalytic unit of the present invention (where R : Reaction rate constant, I: ultraviolet light quantity), and was found to be proportional to the 0.85th power of the light quantity.

一方、太陽光に含まれる紫外光量は、時間帯や方角、地面に対する角度によっても大きく異なり、その角度については45〜60度の角度範囲が、最も強い紫外線を得ることができることも分かった。   On the other hand, the amount of ultraviolet light contained in sunlight varies greatly depending on the time zone, direction, and angle with respect to the ground, and it was also found that an angle range of 45 to 60 degrees can obtain the strongest ultraviolet light.

また、方角については南向きが紫外線量を最も大きく受けやすく、紫外光量の方角依存性は概ね以下の通りである。
北:東:南:西=25:70:100:70
As for the direction, the south direction is most susceptible to the amount of ultraviolet rays, and the direction dependency of the amount of ultraviolet rays is generally as follows.
North: East: South: West = 25: 70: 100: 70

このことから太陽光に含まれる紫外線を効率よく利用するためには、なるべく北向きへの設置は避け、地面に対する角度は45〜60度にするのが良い。実際に、南向きに設置した角度45度あるいは角度80度の条件で、汚染されたユニットの再生挙動を調べた結果、分解速度に1.4倍の差が生じた。これは上記の考察と良く一致する。   For this reason, in order to efficiently use the ultraviolet rays contained in sunlight, it is preferable to avoid the installation in the north direction as much as possible, and the angle with respect to the ground should be 45 to 60 degrees. Actually, as a result of investigating the regeneration behavior of the contaminated unit under the condition of 45 degrees or 80 degrees installed in the south direction, a difference of 1.4 times occurred in the decomposition speed. This is in good agreement with the above considerations.

図1は、晴天時における紫外光量の角度依存性を示すグラフであり(平成17年11月4日、岐阜市、南向き)、図2は、角度による分解速度の違いを示すグラフである。なお、図2において、実曝露日数とは、汚物を吸着処理したユニットを南向きに設置した日数のことである。   FIG. 1 is a graph showing the angle dependence of the amount of ultraviolet light in fine weather (November 4, 2005, Gifu City, facing south), and FIG. 2 is a graph showing the difference in decomposition speed depending on the angle. In FIG. 2, the actual number of exposure days is the number of days in which a unit that has adsorbed filth is installed facing south.

なお、図1の紫外光量の角度依存性は、晴天であった2005年11月14日の12時と14時に周囲に光を遮る物が無い屋外において、紫外線照度計『UVR−2』((株)トプコン)を用い、受光部を任意の角度に傾けて、その時の照度を読み取って測定した。   In addition, the angle dependence of the ultraviolet light quantity of FIG. 1 is the ultraviolet illuminance meter “UVR-2” (( Using Topcon Co., Ltd.), the light receiving part was tilted at an arbitrary angle, and the illuminance at that time was read and measured.

また、図2の角度による分解速度の違いは次のようにして測定した。
屋外の周囲に光を遮る物がない場所に設置した種子消毒廃液を処理したユニットを収納した架台の角度を45度にして、日当たりの良い南向きの面に設置した。
Further, the difference in decomposition speed depending on the angle of FIG. 2 was measured as follows.
The stand containing the unit that treated the seed disinfecting waste liquid installed in a place where there is no light blocking around the outdoors was set at an angle of 45 degrees and installed on the sunny south surface.

同様に処理を行った別のユニットについて、ユニットを収納した架台の角度を80度にして、同様に日当たりの良い南向きの面に設置した。   For another unit that was processed in the same manner, the angle of the gantry containing the unit was set at 80 degrees, and the unit was similarly installed on the south facing surface.

設置から0、1、2日経過後に、それぞれのユニット内のマットを同じ高さの部位を5×5cmサイズに切り取り、この中に含まれる農薬をメタノールで抽出し、高速液体クロマトグラフィー法にて定量した。   After 0, 1, or 2 days after installation, the mat in each unit is cut out to a 5 × 5 cm size, and the pesticide contained therein is extracted with methanol, and subjected to high performance liquid chromatography. Quantified.

定量した農薬濃度と抽出に用いたメタノールの量からマット内に残存していた農薬量残存量を計算し、屋外設置0日のものとの差を分解量と定め、屋外設置日数を横軸に分解量を縦軸にとり、各プロットを直線近似して、その傾きから分解速度の差を求めた。   Calculate the remaining amount of pesticide remaining in the mat from the determined concentration of pesticide and the amount of methanol used for extraction, determine the difference from the outdoor installation day 0 as the decomposition amount, and the number of outdoor installation days on the horizontal axis Taking the amount of decomposition on the vertical axis, each plot was linearly approximated, and the difference in decomposition speed was determined from the slope.

本発明においては、浄化工程と分解工程において、それぞれの工程に相応しい角度にユニットを調整できる、角度調整型のユニット収納架台を用いることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to use an angle-adjustable unit storage stand that can adjust the unit to an angle suitable for each step in the purification step and the disassembly step.

架台の構造については角度調整できるユニット収納架台であれば特に構造上の制約はないが、例えばユニットの中央付近の高い位置に回転軸がある構造が好ましい構造の一つとして挙げられる。これによって、装置の省スペース化と角度調整の省力化を図ることができる。   The structure of the gantry is not particularly limited as long as it is a unit storage gantry capable of adjusting the angle, but for example, a structure having a rotating shaft at a high position near the center of the unit can be cited as one of the preferable structures. As a result, space saving of the apparatus and labor saving of angle adjustment can be achieved.

本発明の特徴は、このようにして角度調整された光触媒ユニットが、吸着汚物を分解処理して、再生するのに必要な紫外光量を充分に得ることができているのかを知るためのインジケーター、すなわち、前記分解処理から吸着処理へ切り換える時期を決定するためのインジケーターを、当該平板状光触媒担持多孔体またはその支持架台に取付けることにある。   The feature of the present invention is that an indicator for knowing whether the photocatalytic unit whose angle has been adjusted in this way can sufficiently obtain the amount of ultraviolet light necessary to decompose and regenerate the adsorbed waste, That is, an indicator for determining the timing for switching from the decomposition process to the adsorption process is attached to the flat plate-like photocatalyst-supporting porous body or its support frame.

[インジケーター]
本発明の光触媒ユニットに用いるインジケーターには、太陽光線中の紫外線によって退色する色素が用いられる。このインジケーターは、熱や水、湿気などで退色を引き起こさないものであることが好ましい。
本発明者らは、太陽光による退色が比較的速いとされる下記の式
[indicator]
For the indicator used in the photocatalytic unit of the present invention, a dye that fades due to ultraviolet rays in sunlight is used. This indicator is preferably one that does not cause fading due to heat, water, moisture, or the like.
The inventors of the present invention have the following formula, which is said to be relatively fast for fading due to sunlight.

Figure 2008142660
Figure 2008142660

で表されるOil Orange R、Oil Red B、Oil Red、PANの4種のアゾ系色素について、次に示すように検討を行った。 The following four types of azo dyes, Oil Orange R, Oil Red B, Oil Red, and PAN, were expressed as follows.

すなわち、アセトンに溶解させた各色素を耐水紙に含浸させ、BLB(ブラックライトブルー)灯による紫外光や蛍光灯による可視光に曝し、その色素の分解による、色素担持紙の退色速度をそれぞれの色素のλmaxにおける吸光度の変化で追跡した。次に太陽光に含まれる可視光量と紫外光量の光量比率を計算しながら、これらの基礎データを元に平均的な太陽光下で退色に必要な日数を予測した。本発明の光触媒ユニットが再生に必要な紫外光量を得るためには、少なくとも3日以上必要となるため、Oil Red、Oil Red Bについては退色が早すぎ、インジケーターとしては不適であることが分かった。一方、Oil Orange R、1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトール(PAN)については、想定している再生期間と退色速度のバランスが良く、求めるインジケーターにふさわしい色素であることが分かった。   That is, each dye dissolved in acetone is impregnated into water-resistant paper, exposed to ultraviolet light from a BLB (black light blue) lamp or visible light from a fluorescent lamp, and the color fading speed of the dye-carrying paper due to the decomposition of the dye is determined for each dye. The change in absorbance at λmax of the dye was followed. Next, while calculating the light intensity ratio between visible light and ultraviolet light contained in sunlight, the number of days required for fading under average sunlight was predicted based on these basic data. Since the photocatalytic unit of the present invention requires at least three days or more to obtain the ultraviolet light amount necessary for regeneration, it was found that Oil Red and Oil Red B are too fading and are not suitable as indicators. . On the other hand, it was found that Oil Orange R, 1- (2-pyridylazo) -2-naphthol (PAN) has a good balance between the expected reproduction period and the fading speed and is suitable for the desired indicator.

図3は、色素による退色に必要な日数の違いを示すグラフである。なお、横軸の初期absとは退色前の色素担持紙のλmaxにおける吸光度のことであり、縦軸の退色に必要な日数とは色素担持紙のλmaxにおける吸光度(abs)が0.1以下になるまでに要した日数である。   FIG. 3 is a graph showing the difference in the number of days required for fading with a pigment. The initial abs on the horizontal axis is the absorbance at λmax of the dye-carrying paper before fading, and the number of days required for fading on the vertical axis is the absorbance (abs) at λmax of the dye-carrying paper is 0.1 or less. It is the number of days required to become.

この図3は、 Oil Orange R、Oil Red B、Oil Red、PANの4種のアゾ系色素についての検討結果である。   FIG. 3 shows the results of studies on four types of azo dyes, Oil Orange R, Oil Red B, Oil Red, and PAN.

すなわち、アセトンに溶解させた各色素を耐水紙に含浸させ、BLB(ブラックライトブルー)灯による紫外光や蛍光灯による可視光に曝し、その色素の分解による、色素担持紙の退色速度をそれぞれの色素のλmaxにおける吸光度の変化で追跡した。次に太陽光に含まれる可視光量と紫外光量の光量比率を計算しながら、これらの基礎データを元に平均的な太陽光下で退色に必要な日数を予測した。   That is, each dye dissolved in acetone is impregnated into water-resistant paper, exposed to ultraviolet light from a BLB (black light blue) lamp or visible light from a fluorescent lamp, and the color fading speed of the dye-carrying paper due to the decomposition of the dye is determined for each dye. The change in absorbance at λmax of the dye was followed. Next, while calculating the light intensity ratio between visible light and ultraviolet light contained in sunlight, the number of days required for fading under average sunlight was predicted based on these basic data.

吸光度の測定は紫外可視分光光度計『UV−2100』((株)島津製作所)を用い、積分球を用いた反射スペクトル測定により行った。   Absorbance was measured by using a UV-visible spectrophotometer “UV-2100” (Shimadzu Corporation) and measuring the reflection spectrum using an integrating sphere.

インジケーターの色素としては、Oil Orange R[1−(フェニルアゾ)−2−ナフトール]および/またはPANが適しているが、本発明で用いるインジケーターは、熱や水、湿気などで退色を引き起こさず、紫外線で退色する色素が特に好ましく、前記Oil Orange RおよびPANが、この条件を満たすかどうかを調べたところ、両方共雨によって退色し、Oil Orange Rについては熱によっても退色することが分かった。   Oil Orange R [1- (phenylazo) -2-naphthol] and / or PAN is suitable as the indicator pigment, but the indicator used in the present invention does not cause fading due to heat, water, moisture, etc. In particular, it was determined whether or not the oil orange R and PAN satisfy this condition. It was found that both the oil orange R and the orange orange R were discolored by heat.

したがって、インジケーターの形態としては、特にPANを担持した耐水紙を、耐候性のある基材にて挟み込み、雨に濡れることを防いだものが好ましい。   Therefore, the indicator form is particularly preferably one in which water-resistant paper carrying PAN is sandwiched between weather-resistant substrates to prevent it from getting wet in the rain.

太陽光によるPAN担持紙の退色を70mW/cmの光量を得られた時に高い視認性を得るためには、その退色の度合いをより大きくする必要がある。そこで、初期のPAN担持量を変化させ、任意の時間における退色の大きさを調べた。その結果、インジケーターが受けた光量と退色の度合いは、PANの担持量と相関があることが分かり、その関係は以下の式2によって表される。 In order to obtain high visibility when the amount of light of 70 mW / cm 2 is obtained by fading of PAN-supported paper by sunlight, it is necessary to increase the degree of fading. Therefore, the amount of fading at an arbitrary time was examined by changing the initial PAN loading. As a result, it can be seen that the amount of light received by the indicator and the degree of fading correlate with the amount of PAN carried, and the relationship is expressed by the following equation 2.

D=0.0019V+0.5051 (2)
(ただし、D:退色最大となる初期ABS(吸光度)、V:積算紫外光量(mW/cm
))
D = 0.0019V + 0.5051 (2)
(However, D: Initial ABS (absorbance) with maximum fading, V: Integrated ultraviolet light (mW / cm
2 ))

本発明で用いるインジケーターは、色の変化がより明確になるように、色素担持紙を挟む基材のうち、下地には濃色の基材を用いることが望ましく、PANを用いたイナジケーターは橙色であるため、青色、緑色、青紫色、黒色などが好ましい。また、カバーとなる基材は、透明性の高いものが好ましく、例えばアクリル樹脂板、ポリプロピレン板、ポリエチレンテレフタレート板、ポリカーボネート板などを挙げることができる。   For the indicator used in the present invention, it is desirable to use a dark base material among the base materials sandwiching the dye-carrying paper so that the color change becomes clearer, and the indicator using PAN is orange. Therefore, blue, green, blue-violet, black and the like are preferable. Further, the base material to be the cover is preferably a highly transparent one, and examples thereof include an acrylic resin plate, a polypropylene plate, a polyethylene terephthalate plate, and a polycarbonate plate.

このようにして作製したインジケーターは、積算光量が増えるに伴い、その色が徐々に薄くなり、その変化が目視でも容易に判別可能であった。また、その退色は、天候の影響をほとんど受けることなく、積算紫外光量を再現性よく示す。   The indicator thus produced gradually faded in color as the integrated light quantity increased, and the change could be easily discerned visually. Moreover, the fading shows the integrated ultraviolet light quantity with good reproducibility with almost no influence of the weather.

図4は、各期間における積算紫外光量とABS(吸光度)との関係を示すグラフであり、この図から、退色は、天候の影響をほとんど受けずに積算紫外光量を再現性よく示すことが分かる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the accumulated ultraviolet light amount and ABS (absorbance) in each period, and it can be seen from this figure that fading shows the accumulated ultraviolet light amount with good reproducibility with almost no influence of the weather. .

なお、インジケーターの作製は次のようにして行った。
アセトンにて700ppmに調製したPANをシャーレに20ml注ぎ、ここに直径55mmの分液ろ紙『No.2S 55φ』(ADVANTEC)を入れ、密封して12時間静置した。12時間後これを引き上げ、オーブンにて40℃で乾燥させた。
The indicator was produced as follows.
20 ml of PAN prepared to 700 ppm with acetone was poured into a petri dish, and a separation filter paper “No. 2S 55φ” (ADVANTEC) having a diameter of 55 mm was put therein, sealed, and allowed to stand for 12 hours. After 12 hours, this was pulled up and dried at 40 ° C. in an oven.

これを2cm×1.5cmに裁断し、5cm×2.5cm、厚さ2mmの黒色のアクリル板『アクリライト』(三菱レイヨン(株))に貼り付け、この上に同じサイズの厚さ2mmの透明なアクリル板『アクリライト』(三菱レイヨン(株))を置きインジケーターとした。   This is cut into 2 cm x 1.5 cm, and pasted on a black acrylic plate "Acrylite" (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) with a thickness of 5 cm x 2.5 cm and a thickness of 2 mm. A transparent acrylic board “Acrylite” (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was placed as an indicator.

ABS(吸光度)の測定は、紫外可視分光光度計『V670』(日本分光(株))を用い、積分球を用いた反射スペクトル測定により行った。
積算紫外光量の測定は1時間おきに測定した太陽光中の紫外光量を積算して求めた。
The measurement of ABS (absorbance) was performed by reflection spectrum measurement using an integrating sphere using an ultraviolet-visible spectrophotometer “V670” (JASCO Corporation).
The measurement of the integrated ultraviolet light amount was obtained by integrating the ultraviolet light amount in sunlight measured every hour.

インジケーターの色の見え方は、時間帯やインジケーターの置かれた光環境の差異、観測者の感性によって異なるので、どのような条件においても誰が見ても目標とする退色レベルまで到達したことを容易に判断できるようにすることが望ましい。したがって本発明の光触媒ユニットにおいては、インジケーターと共に、該インジケーターの退色状態を再現した色見本を取付けることが好ましい。   The way the color of the indicator looks depends on the time zone, the difference in the light environment where the indicator is placed, and the sensitivity of the observer, so it is easy for anyone to reach the target fading level under any conditions It is desirable to be able to judge. Therefore, in the photocatalytic unit of the present invention, it is preferable to attach a color sample that reproduces the faded state of the indicator together with the indicator.

色素としてPANを、カバーとしてアクリル樹脂板を用いたインジケーターにおいて、積算光量70mW/cm時の退色度合いを示す色見本は、分光光学的にX、Y、Zで表すと、X=66.0〜73.0、Y=67.0〜75.0、Z=61.0〜70.0の範囲にあるものが好ましく、X=68.6〜68.8、Y=69.0〜69.1、Z=63.4〜64.6の範囲にあるものがより好ましい。 In an indicator using PAN as a dye and an acrylic resin plate as a cover, a color sample showing the degree of fading when the integrated light quantity is 70 mW / cm 2 is X = 66.0 in terms of spectroscopically X, Y, and Z. To 73.0, Y = 67.0 to 75.0, Z = 61.0 to 70.0 are preferable, X = 68.6 to 68.8, Y = 69.0 to 69. 1, Z is more preferably in the range of 63.4 to 64.6.

この色見本は、退色する前の色から退色後の色への変化をグラデーション状に示したものが好ましく、例えば積算光量70mW/cm時の色見本は、X=58.0〜61.0、Y=54.0〜55.0、Z=23.0〜28.0の範囲から前述のX=66.0〜73.0、Y=67.0〜75.0、Z=61.0〜70.0の範囲へと変化するような色見本にすれば良い。 This color swatch is preferably a gradation showing the change from the color before fading to the color after fading. For example, the color swatch when the accumulated light quantity is 70 mW / cm 2 is X = 58.0 to 61.0. , Y = 54.0-55.0, Z = 23.0-28.0 to the above-mentioned X = 66.0-73.0, Y = 67.0-75.0, Z = 61.0 A color sample that changes to a range of ˜70.0 may be used.

退色した状態の色見本をインジケーターと共に並べ、インジケーターの色を色見本と比較し、色見本の色に到達した時再生が完了していると容易に判断することができる。   It is possible to easily determine that reproduction has been completed when the color sample in the faded state is aligned with the indicator, the color of the indicator is compared with the color sample, and the color of the color sample is reached.

図5は、インジケーターと色見本を共に配置した場合の異なる例を示す平面図であり、符号1はインジケーター、2は色見本を示す。   FIG. 5 is a plan view showing a different example in the case where an indicator and a color sample are arranged together. Reference numeral 1 denotes an indicator and 2 denotes a color sample.

本発明はまた、光触媒ユニットの使用方法をも提供する。
本発明の光触媒ユニットの使用方法においては、前述した本発明の光触媒ユニットにおいて、インジケーターが所定の色調に退色した時点で、分解工程から吸着工程を切り換える操作を行い、被浄化液の浄化処理を繰り返し行う。
The present invention also provides a method of using the photocatalytic unit.
In the method of using the photocatalyst unit of the present invention, in the photocatalyst unit of the present invention described above, when the indicator fades to a predetermined color tone, the operation of switching from the decomposition process to the adsorption process is performed, and the purification process of the liquid to be purified is repeated. Do.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
(1)平板状光触媒担持多孔体の作製
光触媒酸化チタン(アナターゼ型酸化チタン、平均粒径20nm)スラリー[チタン工業(株)製、「PC−203」、固形分20質量%]11.6g、無機接着成分であるアモルファスチタニアバインダー(固形成分7.1質量%)12.3g、活性炭(フタムラ化学(株)製、「太閤活性炭SA−1000」、10nm以上の細孔径を有する細孔の容積の和の割合が全細孔容積の20%、平均粒径が10μm以下)1.1gを、エチルセルソルブと1−プロパノールと水の混合溶媒(エチルセルソルブ/1−プロパノール/水=45/45/10、質量比)中で混合して固形成分濃度1.1質量%の塗工液を調製した。
この塗工液をスライドガラス表面に塗工した際の水接触角は58°であった。
次に、無機多孔体として、ニードルパンチ法で作製した保水率1000質量%、吸上げ高さ100mm、厚さ6mm、目付700g/m(繊維径7μm)のシリカガラス不織布表面に、前記塗工液を塗工して、光触媒酸化チタン15g/mと活性炭7.1g/mを担持し、塗膜中の光触媒酸化チタンの体積分率26%、活性炭の体積分率62%の光触媒担持多孔体を作製した。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
(1) Production of flat photocatalyst-supported porous body Photocatalytic titanium oxide (anatase-type titanium oxide, average particle size 20 nm) slurry [manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., “PC-203”, solid content 20 mass%] 11.6 g, Amorphous titania binder (solid component 7.1 mass%) 12.3 g, which is an inorganic adhesive component, activated carbon (manufactured by Phutamura Chemical Co., Ltd., “Dazai activated carbon SA-1000”, with a pore volume having a pore diameter of 10 nm or more 1.1 g of a sum ratio of 20% of the total pore volume and an average particle size of 10 μm or less) is a mixed solvent of ethyl cellosolve, 1-propanol and water (ethyl cellosolve / 1-propanol / water = 45/45 / 10, mass ratio) to prepare a coating liquid having a solid component concentration of 1.1 mass%.
The water contact angle when this coating solution was applied to the surface of the slide glass was 58 °.
Next, the inorganic porous material is coated on the surface of a silica glass nonwoven fabric having a water retention rate of 1000% by mass, a suction height of 100 mm, a thickness of 6 mm, and a basis weight of 700 g / m 2 (fiber diameter: 7 μm). by applying a liquid, a titanium oxide photocatalyst 15 g / m 2 and activated carbon 7.1 g / m 2 carries a volume fraction of 26% of the titanium oxide photocatalyst in the coating film, the volume fraction of 62% activated carbon photocatalyst carrying A porous body was produced.

(2)積算光量インジケーターの作製
PAN 0.49gをアセトン699.51gに溶解させ、濃度700ppmのPAN溶液を作製した。この溶液20gをガラスシャーレに注ぎ、ここにADVANTEC製分液ろ紙No.2S 55φを1枚浸漬させ、遮光して密封し、12時間静置した。12時間経過後、ろ紙を引き上げ、40℃のオーブンにて乾燥させ、積算光量インジケーターを得た。これを0.5cm×4cmに裁断し、X=68.7、Y=69.1、Z=64.0の色見本と共に厚さ2mmの黒アクリル板に貼り付け、厚さ2mmの透明アクリル板にて挟み込み、積算光量インジケーターを作製した。
(2) Production of integrated light quantity indicator 0.49 g of PAN was dissolved in 699.51 g of acetone to produce a PAN solution having a concentration of 700 ppm. 20 g of this solution was poured into a glass petri dish, where ADVANTEC made separation filter paper No. One piece of 2S 55φ was immersed, sealed from light, and allowed to stand for 12 hours. After 12 hours, the filter paper was pulled up and dried in an oven at 40 ° C. to obtain an integrated light quantity indicator. This is cut into 0.5 cm x 4 cm and pasted on a black acrylic plate with a thickness of 2 mm together with a color sample of X = 68.7, Y = 69.1, Z = 64.0, and a transparent acrylic plate with a thickness of 2 mm The integrated light quantity indicator was produced.

(3)汚水浄化
前記(1)で作製した平板状光触媒担持多孔体を、縦53.3cm、横30.5cmのサイズの平板状に裁断して、角度調整型架台に装着し、地面に対する角度を80度に調整した光触媒ユニットを、予め2.4Lの水で洗浄した。
水稲種子消毒剤[クミアイ化学社製、「テクリードCフロアブル」]で消毒された米を浸種して得られた、イプコナゾール3.4ppmを含み、全有機炭素濃度が609mg/Lである種子消毒廃液4.5Lを、前記消毒ずみの光触媒ユニットに、ユニット上端部に2.5cm間隔で設けた滴下口から、圧力0.1MPaゲージ圧、200ml/minの流速で滴下して浄化を行った。浄化終了後、2.4Lの水を圧力0.1MPaゲージ圧、200ml/minの流速で、同じ滴下口から滴下し、ユニットの洗浄を行った。
(3) Purification of sewage The plate-like photocatalyst-supported porous body produced in (1) above is cut into a flat plate having a size of 53.3 cm in length and 30.5 cm in width, and is mounted on an angle-adjustable gantry, and the angle with respect to the ground The photocatalyst unit adjusted to 80 degrees was previously washed with 2.4 L of water.
Seed disinfection waste solution 4 containing ipconazole 3.4 ppm and total organic carbon concentration 609 mg / L obtained by soaking rice sterilized with paddy rice seed disinfectant [Kumiai Chemical Co., Ltd., “Techlead C Flowable”] Purification was performed by dropping 0.5 L onto the disinfected photocatalyst unit at a pressure of 0.1 MPa gauge and a flow rate of 200 ml / min from a dripping port provided at 2.5 cm intervals on the upper end of the unit. After completion of purification, 2.4 L of water was dropped from the same dripping port at a pressure of 0.1 MPa gauge pressure and a flow rate of 200 ml / min to wash the unit.

(4)繰り返し再生
(3)にて種子消毒廃液を処理したユニットを収納する架台に、前記(2)で作製した積算光量インジケーターを取付け、架台の角度を45度にして、日当たりの良い南向きの面に設置した。積算光量インジケーターの退色を色見本と比較して、色見本と同等もしくはそれ以上に薄い色になったことを目視にて確認した後、架台の角度を80度にして、再度(3)に記載の手法で種子消毒廃液の処理を行った。これを繰り返し、延べ5回廃液処理を行った。回収された浄化液及び洗浄液中のイプコナゾール濃度は、排出基準値以下であった。
表1に、各繰り返し回数における処理量とイプコナゾール濃度の関係を示す。
(4) Repeated regeneration The integrated light quantity indicator prepared in (2) above is attached to the gantry containing the unit treated with the seed disinfecting waste liquid in (3), the gantry angle is set to 45 degrees, and the south direction is sunny. Installed on the surface. Compare the fade of the integrated light quantity indicator with the color sample and visually confirm that the color has become lighter than or equal to that of the color sample. The seed disinfection waste liquid was treated by the method described above. This was repeated, and the waste liquid treatment was performed a total of 5 times. The concentration of ipconazole in the collected cleaning liquid and cleaning liquid was below the emission standard value.
Table 1 shows the relationship between the treatment amount and the ipconazole concentration at each number of repetitions.

Figure 2008142660
Figure 2008142660

図6は、各繰り返し回数における処理量とイプコナゾール(IPC)濃度の関係を示すプロット図である。   FIG. 6 is a plot diagram showing the relationship between the treatment amount and the ipconazole (IPC) concentration at each number of repetitions.

なお、イプコナゾールの濃度については、逆層液クロマトグラフィー法にて分析し、該当するピーク面積から、予め作製しておいた濃度とピーク面積の関係を示す検量線に基づき、試料溶液中の濃度を求めた。   The concentration of ipconazole was analyzed by reversed layer liquid chromatography, and the concentration in the sample solution was calculated from the corresponding peak area based on a calibration curve indicating the relationship between the concentration and peak area prepared in advance. Asked.

本発明の光触媒ユニットは、吸着型汚水浄化に用いられる光触媒ユニットであって、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を用い、各種汚水を効果的に浄化処理し得ると共に、太陽光を効率的に利用してその浄化性能を回復することにより、繰り返し使用可能であり、各種汚水、例えば農業廃液や養液栽培における廃液などの浄化処理に好適に用いられる。   The photocatalyst unit of the present invention is a photocatalyst unit used for purification of adsorption-type sewage, and can effectively purify various sewage using a flat photocatalyst-supported porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent. At the same time, it can be used repeatedly by efficiently utilizing sunlight and recovering its purification performance, and is suitably used for purification treatment of various sewage, for example, agricultural waste liquid and waste liquid in hydroponic cultivation.

晴天時における紫外光量の角度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the angle dependence of the ultraviolet light quantity at the time of fine weather. 角度による分解速度の違いを示すグラフである。It is a graph which shows the difference of the decomposition speed by an angle. 色素による退色に必要な日数の違いを示すグラフである。It is a graph which shows the difference in the number of days required for fading with a pigment | dye. 各期間における積算紫外光量とABSとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the integrated ultraviolet light quantity in each period, and ABS. インジケーターと色見本を共に配置した場合の異なる例を示す平面図である。It is a top view which shows a different example at the time of arrange | positioning both an indicator and a color sample. 各繰り返し回数における処理量とイプコナゾール(IPC)濃度との関係を示すプロット図である。It is a plot figure which shows the relationship between the processing amount in each repetition frequency, and an ipconazole (IPC) density | concentration.

符号の説明Explanation of symbols

1 インジケーター
2 色見本
1 Indicator 2 Color sample

Claims (12)

少なくとも太陽光が当たる側の表面に、光触媒材料と吸着剤を含む塗膜を有する平板状光触媒担持多孔体を備え、かつ当該平板状光触媒担持多孔体が、地面に対して、少なくとも40〜90度の範囲の角度になるように、傾斜度を自在に調整することができ、前記範囲内の角度で立てた当該平板状光触媒担持多孔体の上端部に、被浄化液を幅方向に設けられた複数の滴下口から供給して当該平板状光触媒担持多孔体内に流して汚物を吸着処理し、次いでこの塗膜に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解処理する操作を繰り返し行う光触媒ユニットであって、前記分解処理から吸着処理への切り換え時期を決定するために、太陽光中の紫外線によって退色する色素を用いたインジケーターを、前記分解処理開始時に、当該平板状光触媒担持多孔体またはその支持架台に取付けたことを特徴とする光触媒ユニット。   A flat photocatalyst-supporting porous body having a coating film containing a photocatalyst material and an adsorbent is provided at least on the surface that is exposed to sunlight, and the flat photocatalyst-supporting porous body is at least 40 to 90 degrees with respect to the ground. The degree of inclination can be freely adjusted so that the angle falls within the range, and the liquid to be purified is provided in the width direction at the upper end portion of the flat plate-like photocatalyst-supporting porous body that is raised at an angle within the range. Supplying from a plurality of dripping ports and flowing into the flat photocatalyst-supporting porous body to adsorb filth, and then irradiating the coating with sunlight, and repeatedly decomposing the adsorbed filth with a photocatalytic material In order to determine the switching timing from the decomposition treatment to the adsorption treatment, an indicator using a dye that fades due to ultraviolet rays in sunlight is provided at the start of the decomposition treatment. Jo photocatalyst carrying porous or photocatalytic unit, characterized in that attached to the support cradle. インジケーターが、紫外線で退色する色素を担持した耐水紙を、耐候性基材にて挟み込んだものである請求項1に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to claim 1, wherein the indicator is a paper in which water-resistant paper carrying a dye fading with ultraviolet rays is sandwiched between weather-resistant substrates. 紫外線で退色する色素が、1−(2−ピリジルアゾ)−2−ナフトールおよび/または1−(フェニルアゾ)−2−ナフトールである請求項1または2に記載の光触媒ユニット。   The photocatalytic unit according to claim 1 or 2, wherein the dye fading with ultraviolet rays is 1- (2-pyridylazo) -2-naphthol and / or 1- (phenylazo) -2-naphthol. インジケーターと共に、色見本を取付けた請求項1〜3のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a color sample is attached together with the indicator. 平板状光触媒担持多孔体の上端部に、被浄化液を複数の滴下口から供給して当該平板状光触媒担持多孔体内に流して汚物を吸着処理するに際し、地面に対し、80度以上の角度になるように調整する請求項1〜4のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   At the upper end of the flat photocatalyst-carrying porous body, the liquid to be purified is supplied from a plurality of dripping ports to flow into the flat photocatalyst-carrying porous body and adsorb the filth at an angle of 80 degrees or more with respect to the ground. The photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the photocatalyst unit is adjusted to be. 塗膜に太陽光を照射して、吸着した汚物を光触媒材料により分解処理するに際し、南方向に向けると共に、地面に対し、45〜60度の角度になるように調整する請求項1〜5のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The coating film is irradiated with sunlight, and when the adsorbed filth is decomposed by the photocatalyst material, the film is directed toward the south and adjusted to have an angle of 45 to 60 degrees with respect to the ground. The photocatalytic unit according to any one of the above. 被浄化液を供給する複数の滴下口が、2〜10cmの間隔で設けられている請求項1〜6のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of dripping ports for supplying the liquid to be purified are provided at intervals of 2 to 10 cm. 平板状光触媒担持多孔体における担持体が、無機多孔体からなるものである請求項1〜7のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the support in the flat photocatalyst support porous body is made of an inorganic porous body. 無機多孔体が、ガラス繊維からなる不織布である請求項8に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to claim 8, wherein the inorganic porous body is a nonwoven fabric made of glass fiber. 塗膜が無機接着成分を含む請求項1〜9のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 9, wherein the coating film contains an inorganic adhesive component. 吸着剤が活性炭である請求項1〜10のいずれか1項に記載の光触媒ユニット。   The photocatalytic unit according to any one of claims 1 to 10, wherein the adsorbent is activated carbon. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の光触媒ユニットの使用方法であって、インジケーターが所定の色調に退色した時点で、分解処理から吸着処理へ切り換えることを特徴とする光触媒ユニットの使用方法。   The method of using a photocatalyst unit according to any one of claims 1 to 11, wherein the photocatalyst unit is switched from a decomposition process to an adsorption process when the indicator fades to a predetermined color tone. .
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