JP2010069449A - 液中重金属イオン除去用光触媒 - Google Patents
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Abstract
【課題】白金等の貴金属を必要とせずに低コストでかつ効率よく、液中に存在する重金属イオンを光照射により還元し重金属として析出させることによって除去することのできる液中重金属イオン除去用光触媒、並びに該液中重金属イオン除去用光触媒を使用して重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを除去する方法を提供する。
【解決手段】酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒に、オキシ水酸化鉄微粒子を分散担持することにより液中重金属イオン除去用光触媒を構成する。
【選択図】図4
【解決手段】酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒に、オキシ水酸化鉄微粒子を分散担持することにより液中重金属イオン除去用光触媒を構成する。
【選択図】図4
Description
本発明は、鉛、カドミウム等の重金属イオンの希薄溶液に対し、液中重金属イオン除去用光触媒の存在下で光を照射し、光電着析出によって該重金属イオンを除去することのできる液中重金属イオン除去用光触媒、及び該液中重金属イオン除去用光触媒を使用して重金属イオンを含有する希薄溶液から重金属イオンを除去する方法に関する。
近年、工場排水や、鉱山跡から溶出した鉛、カドミウム、6価クロム、ヒ素、水銀等の有害重金属による干潟、運河、河川、泥地等の汚染が深刻化しており、これらは微量であってもその影響が大きく、健全な生態系の保持の観点から早急な対策が求められている。
めっき工業や金属加工業から排出される重金属の捕集については、これまでに化学的にキレートを形成させることによって不溶化する方法、イオン交換法によって重金属を吸着剤により固定する方法、焼却炉で高温処理し重金属成分を分離する方法等により回収されている。これらの方法はいずれもシステムが複雑化するために処理コストが高くなるとともに、既に環境中に放出された重金属、特に低濃度の重金属については回収が困難であるという問題がある。
めっき工業や金属加工業から排出される重金属の捕集については、これまでに化学的にキレートを形成させることによって不溶化する方法、イオン交換法によって重金属を吸着剤により固定する方法、焼却炉で高温処理し重金属成分を分離する方法等により回収されている。これらの方法はいずれもシステムが複雑化するために処理コストが高くなるとともに、既に環境中に放出された重金属、特に低濃度の重金属については回収が困難であるという問題がある。
一方、光触媒については、光照射によって生じる電子で反応物を還元、正孔で反応物を酸化する能力を持つことが既に知られており、この技術を応用した有害物質の分解除去、光化学反応、および水分解反応などの化学反応プロセスは、環境およびエネルギー問題の観点から近年、注目を集めている。(例えば、非特許文献1,2,3及び特許文献1,2,3参照)
Chemical Engineering Science, Vol.47, No.15/16, p3857-3862(1992)
化学技術研究報告書、第81巻、第12号、p719-722(1986)
Applied Catalysis B - Environmental, Vol.58(2005), p185-191
特開平7−144136号公報
特開平6−320011号公報
特開平7−303835号公報
上記の非特許文献1には、酸化チタンに白金を光電着した光触媒による鉛イオンの光析出が開示されている。この文献には、当該触媒に光を照射することにより水中の鉛濃度が減少することが報告されているが、犠牲試薬としてメタノールを用いている。光励起により生成した電子はメタノールを還元して水素を発生させ、正孔は鉛を酸化析出させる。しかしながら、この方法では助触媒として高価な貴金属を用いることや、犠牲試薬としてメタノールを必要とするといった問題点がある。
非特許文献2には、酸化チタンを光触媒とした、鉛、マンガン、タリウム、コバルトイオン等の重金属イオンの光化学的沈殿法が開示されている。当該触媒は、非特許文献1に記載の触媒と同様に助触媒として白金を担持することによって、光照射により高い効率で重金属を光電着することができるものであるが、白金が存在しない場合には著しく電着速度が遅いことが報告されている。そして、白金を担持した酸化チタン触媒を用いることによって、光照射60分後において鉛の濃度は91%減少することが報告されている。
非特許文献3には、酸化チタン上に担持されたFe(III)を光触媒として用いたモヌロン(monuron)の分解効率について報告されている。しかし、該文献においては、鉛等の重金属の除去については開示されていない。
非特許文献3には、酸化チタン上に担持されたFe(III)を光触媒として用いたモヌロン(monuron)の分解効率について報告されている。しかし、該文献においては、鉛等の重金属の除去については開示されていない。
また、特許文献1及び2には、ガラス繊維からなる織布に貴金属を担持させずに酸化チタンを被覆した光触媒を用いることにより、液中の水銀、鉛、カドミウム、ヒ素、銅、マンガン、6価クロム等の重金属イオンを除去することが開示されている。
特許文献3には、酸化チタンの表面に鉄化合物を含有してなる光触媒用酸化チタンが記載され、該光触媒は廉価で優れた光触媒機能を有することが開示されているものの、重金属の除去作用については開示されていない。
特許文献3には、酸化チタンの表面に鉄化合物を含有してなる光触媒用酸化チタンが記載され、該光触媒は廉価で優れた光触媒機能を有することが開示されているものの、重金属の除去作用については開示されていない。
これらの文献に記載された光触媒で、重金属除去作用を示すものは、いずれも紫外光により励起される酸化チタンを用いるものである。したがって、環境中に存在する低濃度の重金属イオンを除去するには、さらに高い光触媒機能を有するとともに、白金等の高価な貴金属を必要としない低コストの光触媒の開発が求められていた。
したがって、本発明は白金等の貴金属を必要とせずに低コストでかつ効率よく、液中に存在する重金属イオンを光照射により酸化あるいは還元し、金属あるいは酸化物として析出させることによって除去することのできる液中重金属イオン除去用光触媒、並びに該液中重金属イオン除去用光触媒を使用して重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを除去する方法を提供することを目的とする。
本発明では、上記課題を解決するために、次の構成1〜7を採用する。
1.酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒に、オキシ水酸化鉄微粒子を分散担持したことを特徴とする液中重金属イオン除去用光触媒。
2.酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンであることを特徴とする1に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
3.オキシ水酸化鉄微粒子がα−FeOOHの微粒子であることを特徴とする1又は2に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
4.オキシ水酸化鉄微粒子が、酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%担持されていることを特徴とする1〜3のいずれかに記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
5.重金属イオンを含有する液体を1〜4のいずれかに記載された液中重金属イオン除去用光触媒体と接触させて光照射することを特徴とする、重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを捕集する方法。
6.重金属イオンを含有する液体がPbの金属イオン希薄溶液であることを特徴とする5に記載の重金属イオンを捕集する方法。
7.光照射を水銀−キセノンランプを用いて行なうことを特徴とする5又は6に記載の重金属イオンを捕集する方法。
本発明において重金属を含有する液体とは、水又は水と水溶性有機溶媒との混合物中に、重金属イオンを溶解又は分散させた液体を意味する。
1.酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒に、オキシ水酸化鉄微粒子を分散担持したことを特徴とする液中重金属イオン除去用光触媒。
2.酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンであることを特徴とする1に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
3.オキシ水酸化鉄微粒子がα−FeOOHの微粒子であることを特徴とする1又は2に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
4.オキシ水酸化鉄微粒子が、酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%担持されていることを特徴とする1〜3のいずれかに記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
5.重金属イオンを含有する液体を1〜4のいずれかに記載された液中重金属イオン除去用光触媒体と接触させて光照射することを特徴とする、重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを捕集する方法。
6.重金属イオンを含有する液体がPbの金属イオン希薄溶液であることを特徴とする5に記載の重金属イオンを捕集する方法。
7.光照射を水銀−キセノンランプを用いて行なうことを特徴とする5又は6に記載の重金属イオンを捕集する方法。
本発明において重金属を含有する液体とは、水又は水と水溶性有機溶媒との混合物中に、重金属イオンを溶解又は分散させた液体を意味する。
本発明の液中重金属イオン除去用光触媒は、液中に存在する水銀、鉛、カドミウム、ヒ素、銅、マンガン、6価クロム等の重金属イオンを光照射により酸化あるいは還元し、金属あるいは酸化物として析出させることによって効率よく除去することができる。また、白金等の貴金属を必要とせずに低コストで光触媒を製造することが可能であるとともに、低濃度の重金属イオン、特に鉛イオンの捕集に有効であることから、水質系の浄化等に極めて有用である。
本発明の液中重金属イオン除去用光触媒を製造する好ましい手順の例について、以下に説明する。
1)はじめに、酸化チタン系光触媒粒子又は酸化セリウム系光触媒粒子と硝酸鉄を、オキシ水酸化鉄微粒子が酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%となるような比率で混合調整した溶液を作成する。
2)次に、上記溶液を水酸化ナトリウム溶液等により中和し、オキシ水酸化鉄を酸化チタン系光触媒粒子又は酸化セリウム系光触媒粒子上に沈殿、析出させた後分別し、洗浄し、必要に応じて、乾燥、焼成してもよい。
担持されるオキシ水酸化鉄微粒子の量は、酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%の範囲で選択することができるが、0.2〜15モル%の範囲が実用的な面から好ましい。
本発明において、酸化チタンとはアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の酸化チタンあるいは水酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタンを意味する。本発明においては、アナターゼ型酸化チタンが優れた光触媒機能を有するため好ましい。
また、オキシ酸化鉄にはα−、β−、γ−、δ−FeOOH等の結晶系が知られているが、本発明においては、α−FeOOHを主要成分とするものが好ましい。
1)はじめに、酸化チタン系光触媒粒子又は酸化セリウム系光触媒粒子と硝酸鉄を、オキシ水酸化鉄微粒子が酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%となるような比率で混合調整した溶液を作成する。
2)次に、上記溶液を水酸化ナトリウム溶液等により中和し、オキシ水酸化鉄を酸化チタン系光触媒粒子又は酸化セリウム系光触媒粒子上に沈殿、析出させた後分別し、洗浄し、必要に応じて、乾燥、焼成してもよい。
担持されるオキシ水酸化鉄微粒子の量は、酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%の範囲で選択することができるが、0.2〜15モル%の範囲が実用的な面から好ましい。
本発明において、酸化チタンとはアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、無定形酸化チタン、メタチタン酸、オルソチタン酸などの各種の酸化チタンあるいは水酸化チタン、含水酸化チタン、水和酸化チタンを意味する。本発明においては、アナターゼ型酸化チタンが優れた光触媒機能を有するため好ましい。
また、オキシ酸化鉄にはα−、β−、γ−、δ−FeOOH等の結晶系が知られているが、本発明においては、α−FeOOHを主要成分とするものが好ましい。
次に、3)上記酸化セリウム系光触媒粒子は、粉末状の酸化セリウムとランタンを含む化合物を、ランタンの添加量が酸化セリウムを基準として0.1〜100モル%の範囲で混合して前駆体を得た後、該前駆体を空気中、500〜1400℃の温度に加熱することにより得られる。該酸化セリウム系光触媒粒子としては、Ce0.9La0.1O1.9などが挙げられる。
本発明における光照射では主に紫外光領域の光線による光照射が好ましく、水銀−キセノンランプによる光照射が好ましく用いられる。
得られた液中重金属イオン除去用光触媒は、粉末状で処理対象とする液中に分散させて使用することができる。また、板状体、多孔質材料、繊維状材料等の基材表面に、液中重金属イオン除去用光触媒を薄膜状に被覆したものを、処理対象とする重金属イオンを含有する液体と接触させて使用しても良い。粉末状の液中重金属イオン除去用光触媒を液中に分散させて使用する場合には、光照射の際に光触媒反応が液体の表面でのみ進行することがあり、また処理後に液中重金属イオン除去用光触媒を分離する工程が必要となる。これに対して、基材表面に液中重金属イオン除去用光触媒を被覆したものでは、このような問題点が解消されるので好ましい。
本発明における光照射では主に紫外光領域の光線による光照射が好ましく、水銀−キセノンランプによる光照射が好ましく用いられる。
得られた液中重金属イオン除去用光触媒は、粉末状で処理対象とする液中に分散させて使用することができる。また、板状体、多孔質材料、繊維状材料等の基材表面に、液中重金属イオン除去用光触媒を薄膜状に被覆したものを、処理対象とする重金属イオンを含有する液体と接触させて使用しても良い。粉末状の液中重金属イオン除去用光触媒を液中に分散させて使用する場合には、光照射の際に光触媒反応が液体の表面でのみ進行することがあり、また処理後に液中重金属イオン除去用光触媒を分離する工程が必要となる。これに対して、基材表面に液中重金属イオン除去用光触媒を被覆したものでは、このような問題点が解消されるので好ましい。
板状体の基材としては、例えば各種のセラミックス板、ガラス板、金属板、耐熱性プラスチック板等を使用することができる。
また、多孔質基材としては、各種のゼオライト類を使用することができる。好ましい、多孔質基材としては、例えばKaolin、ZSM-5、Mordenite、Faujasite等が挙げられる。
さらに、繊維状基材としては、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維、炭素繊維等の耐熱性繊維を単繊維、織布、不織布等の形態で使用することができる。
また、多孔質基材としては、各種のゼオライト類を使用することができる。好ましい、多孔質基材としては、例えばKaolin、ZSM-5、Mordenite、Faujasite等が挙げられる。
さらに、繊維状基材としては、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維、炭素繊維等の耐熱性繊維を単繊維、織布、不織布等の形態で使用することができる。
次に本発明の液中重金属イオン除去用光触媒を製造する方法について実施例によりさらに詳細に説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
以下の例では、液中重金属イオン除去用光触媒の性能は光照射前後の水溶液中の重金属イオンの濃度を、ICP発光分析法によりつぎのようにして測定することにより評価した。(ICP発光分析法)
ICP発光分光装置(島津社製ICPS−7510)を用い、重金属を含む水溶液をアルゴンプラズマ中に噴霧し、そこから放出される元素固有の光の波長の強度を計測した。
既知濃度の重金属イオンを含む溶液を標準試料とし、その強度と比較することにより該水溶液の重金属イオン濃度を決定した。
以下の例では、液中重金属イオン除去用光触媒の性能は光照射前後の水溶液中の重金属イオンの濃度を、ICP発光分析法によりつぎのようにして測定することにより評価した。(ICP発光分析法)
ICP発光分光装置(島津社製ICPS−7510)を用い、重金属を含む水溶液をアルゴンプラズマ中に噴霧し、そこから放出される元素固有の光の波長の強度を計測した。
既知濃度の重金属イオンを含む溶液を標準試料とし、その強度と比較することにより該水溶液の重金属イオン濃度を決定した。
(実施例1〜3)
アナターゼ型酸化チタンと純水に溶解させた硝酸鉄(III)・9水和物(Iron(III)Nitrate Nonahydrate:Fe(NO3)3・9H2O)とを所定量混合し、スラリー状の酸化チタンと硝酸鉄の懸濁液を調整した。次に、該酸化チタン・硝酸鉄懸濁液に対し、水酸化ナトリウム溶液を攪拌下で添加し中和反応を行ない、さらに、60℃の状態で72時間熟成反応を行なった。
その後、沈殿粉末を回収し、乾燥、粉砕を行うことによりオキシ水酸化鉄含有量が異なる0.2mol%Fe担持TiO2(実施例1)、6.0mol%Fe担持TiO2(実施例2)、及び15mol%Fe担持TiO2(実施例3)の3種類のα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒を作製した。
得られた液中重金属イオン除去用光触媒のX線回折パターンを図1及び2に、α−FeOOH/TiO2の二次電子像写真を図3に、そしてα−FeOOH/TiO2のBET比表面積を表1に示す。
アナターゼ型酸化チタンと純水に溶解させた硝酸鉄(III)・9水和物(Iron(III)Nitrate Nonahydrate:Fe(NO3)3・9H2O)とを所定量混合し、スラリー状の酸化チタンと硝酸鉄の懸濁液を調整した。次に、該酸化チタン・硝酸鉄懸濁液に対し、水酸化ナトリウム溶液を攪拌下で添加し中和反応を行ない、さらに、60℃の状態で72時間熟成反応を行なった。
その後、沈殿粉末を回収し、乾燥、粉砕を行うことによりオキシ水酸化鉄含有量が異なる0.2mol%Fe担持TiO2(実施例1)、6.0mol%Fe担持TiO2(実施例2)、及び15mol%Fe担持TiO2(実施例3)の3種類のα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒を作製した。
得られた液中重金属イオン除去用光触媒のX線回折パターンを図1及び2に、α−FeOOH/TiO2の二次電子像写真を図3に、そしてα−FeOOH/TiO2のBET比表面積を表1に示す。
図1のX線回折パターンでは、全てのサンプルでアナターゼTiO2のピークが確認でき、6.0mol%Fe担持TiO2、15mol%Fe担持TiO2ではFe3+O(OH)ピークが明瞭に確認できる。また、図2のX線回折パターンでは、Fe含有量の増加とともに、α−FeOOHの(110)、(130)、(021)、(101)に対するピークが強く現れることが示されている。
そして、図3のα−FeOOH/TiO2の二次電子像写真は、α−FeOOH単体が長さ数ミクロンメートル程度の針状結晶であるのに対し、TiO2上に担持されたα−FeOOH粒子はTiO2表面で1ミクロンメートルより相当に小さいサイズの微粒子となって堆積していることが示されている。
また、0.2mol%Fe, 1.0mol%Fe,15mol%Feのいずれの試料もTiO2の粒子形態が明りょうに確認でき、α−FeOOHが微粒子であることを示唆している。
さらに、表1に示したこれらの試料の比表面積測定結果は、α−FeOOHの存在量が多くなるにつれて比表面積が増大することを示しており、このことはα−FeOOHが微粒子としてTiO2表面に堆積していることを裏付けている。
すべての作製試料の拡散反射スペクトルを図5に示す。
TiO2に対するα−FeOOHの存在比率が高まると試料における可視光吸収の割合が高まり、α−FeOOHによる可視光吸収効果が明りょうに認められた。
そして、図3のα−FeOOH/TiO2の二次電子像写真は、α−FeOOH単体が長さ数ミクロンメートル程度の針状結晶であるのに対し、TiO2上に担持されたα−FeOOH粒子はTiO2表面で1ミクロンメートルより相当に小さいサイズの微粒子となって堆積していることが示されている。
また、0.2mol%Fe, 1.0mol%Fe,15mol%Feのいずれの試料もTiO2の粒子形態が明りょうに確認でき、α−FeOOHが微粒子であることを示唆している。
さらに、表1に示したこれらの試料の比表面積測定結果は、α−FeOOHの存在量が多くなるにつれて比表面積が増大することを示しており、このことはα−FeOOHが微粒子としてTiO2表面に堆積していることを裏付けている。
すべての作製試料の拡散反射スペクトルを図5に示す。
TiO2に対するα−FeOOHの存在比率が高まると試料における可視光吸収の割合が高まり、α−FeOOHによる可視光吸収効果が明りょうに認められた。
(光触媒の活性試験)
硝酸鉛溶液、酢酸ナトリウム溶液及び酢酸溶液を混合し、さらに、pH6.0となるように水酸化ナトリウム溶液を添加した後、蒸留水を加え、0.5mMのPb(II)イオン溶液を調製した。石英窓を取り付けた反応セルに、この鉛イオンを含む水溶液30mLと上記実施例1〜3で得られた粉末状のα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒150mgを収容し、マグネチックスターラーにより攪拌懸濁させた。この懸濁液に、200W水銀キセノンランプを用いて光を3時間照射した。反応後、懸濁液を遠心分離することにより粉末光触媒を分離し、光照射前後の鉛イオンの濃度をICP発光分析法で求めた。その結果は、図4に示すとおりである。
硝酸鉛溶液、酢酸ナトリウム溶液及び酢酸溶液を混合し、さらに、pH6.0となるように水酸化ナトリウム溶液を添加した後、蒸留水を加え、0.5mMのPb(II)イオン溶液を調製した。石英窓を取り付けた反応セルに、この鉛イオンを含む水溶液30mLと上記実施例1〜3で得られた粉末状のα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒150mgを収容し、マグネチックスターラーにより攪拌懸濁させた。この懸濁液に、200W水銀キセノンランプを用いて光を3時間照射した。反応後、懸濁液を遠心分離することにより粉末光触媒を分離し、光照射前後の鉛イオンの濃度をICP発光分析法で求めた。その結果は、図4に示すとおりである。
光照射によって鉛イオンが効率的に酸化析出することを実証するために、対照として上記実施例1〜3において、光照射を行わずに3時間攪拌した後の鉛イオン濃度を測定した結果を図4に併せて示した。
α−FeOOHとTiO2を複合化したα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒では、実施例1(0.2mol%Fe担持TiO2)、実施例2(6.0mol%Fe担持TiO2)及び実施例3(15mol%Fe担持TiO2)のいずれにおいても、[光照射あり]の水溶液中の鉛イオンの濃度は、[光照射なし]の鉛イオンの濃度の半分程度に低下した。
また、光照射前の液中重金属イオン除去用光触媒は、TiO2の白色からα−FeOOHの存在割合が高まるにつれて、うすい橙色(オレンジ色)が徐々に濃くなる。光照射後における液中重金属イオン除去用光触媒の色に顕著な変化は見いだし難いが、光照射後に反応セルの石英窓の内壁面に褐色の析出物の付着が認められた。
さらに、図4に示した光照射前後の溶液の鉛イオン濃度変化から、液中重金属イオン除去用光触媒に鉛を含む化合物が析出したことが確認できた。
α−FeOOHとTiO2を複合化したα−FeOOH/TiO2系液中重金属イオン除去用光触媒では、実施例1(0.2mol%Fe担持TiO2)、実施例2(6.0mol%Fe担持TiO2)及び実施例3(15mol%Fe担持TiO2)のいずれにおいても、[光照射あり]の水溶液中の鉛イオンの濃度は、[光照射なし]の鉛イオンの濃度の半分程度に低下した。
また、光照射前の液中重金属イオン除去用光触媒は、TiO2の白色からα−FeOOHの存在割合が高まるにつれて、うすい橙色(オレンジ色)が徐々に濃くなる。光照射後における液中重金属イオン除去用光触媒の色に顕著な変化は見いだし難いが、光照射後に反応セルの石英窓の内壁面に褐色の析出物の付着が認められた。
さらに、図4に示した光照射前後の溶液の鉛イオン濃度変化から、液中重金属イオン除去用光触媒に鉛を含む化合物が析出したことが確認できた。
(比較例1及び2)
比較のために、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)、α−FeOOH単独(比較例2)のものを用いて、実施例1〜3と同様にして活性試験を行った結果を図4に示した。
その結果、図4にみられるように、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)又はα−FeOOH単独(比較例2)では、[光照射あり]と[光照射なし]とで鉛イオンの光電着析出効果にほとんど差異がみられなかった。
また、その除去効率の比較では、[光照射あり]の条件で、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)と実施例3(15mol%Fe担持TiO2)とでは、実施例3における処
理後の鉛イオンの濃度はアナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)の1/100以下に低下しており、顕著な効果が確認できた。
比較のために、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)、α−FeOOH単独(比較例2)のものを用いて、実施例1〜3と同様にして活性試験を行った結果を図4に示した。
その結果、図4にみられるように、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)又はα−FeOOH単独(比較例2)では、[光照射あり]と[光照射なし]とで鉛イオンの光電着析出効果にほとんど差異がみられなかった。
また、その除去効率の比較では、[光照射あり]の条件で、アナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)と実施例3(15mol%Fe担持TiO2)とでは、実施例3における処
理後の鉛イオンの濃度はアナターゼ型酸化チタン単独(比較例1)の1/100以下に低下しており、顕著な効果が確認できた。
(実施例4)
実施例1において、アナターゼ型酸化チタンに代えて、酸化セリウム系光触媒である、Ce0.9La0.1O1.9を用いた以外は実施例1と同様にして、酸化セリウム系液中重金属イオン捕集複合体を作製した。この酸化セリウム系液中重金属イオン除去用光触媒を用いて実施例1と同様にして3時間光照射して活性試験を行なったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
実施例1において、アナターゼ型酸化チタンに代えて、酸化セリウム系光触媒である、Ce0.9La0.1O1.9を用いた以外は実施例1と同様にして、酸化セリウム系液中重金属イオン捕集複合体を作製した。この酸化セリウム系液中重金属イオン除去用光触媒を用いて実施例1と同様にして3時間光照射して活性試験を行なったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
本発明で得られる液中重金属イオン除去用光触媒は、重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを低コストで極めて効率良く捕集することができるものであり、重金属で汚染された水質系の浄化等に有用な材料となる。
Claims (7)
- 酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒に、オキシ水酸化鉄微粒子を分散担持したことを特徴とする液中重金属イオン除去用光触媒。
- 酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンであることを特徴とする請求項1に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
- オキシ水酸化鉄微粒子がα−FeOOHの微粒子であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
- オキシ水酸化鉄微粒子が、酸化チタン光触媒又は酸化セリウム系光触媒を基準として0.1〜20モル%担持されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液中重金属イオン除去用光触媒。
- 重金属イオンを含有する液体を請求項1〜4のいずれかに記載された液中重金属イオン除去用光触媒と接触させて光照射することを特徴とする、重金属イオンを含有する液体から重金属イオンを捕集する方法。
- 重金属イオンを含有する液体がPbの金属イオン希薄溶液であることを特徴とする請求項5に記載の重金属イオンを捕集する方法。
- 光照射を水銀−キセノンランプを用いて行なうことを特徴とする請求項5又は6に記載の重金属イオンを捕集する方法。
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2008
- 2008-09-22 JP JP2008241951A patent/JP2010069449A/ja not_active Withdrawn
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