JP2598724B2

JP2598724B2 - 光触媒とそれを用いた有機ハロゲン化合物分解処理装置

Info

Publication number: JP2598724B2
Application number: JP3175993A
Authority: JP
Inventors: 孝二佐藤; 裕一佐山; 茂雄高橋
Original assignee: 協同組合システムナウ
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH04371233A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＰＥやトリクロロエ
チレン等の有機ハロゲン化合物を分解処理する為の光触
媒及びそれを用いた処理装置に関し、更に詳細には、有
機ハロゲン化合物との反応性を高めるために、光触媒を
排水中に浮遊状態に置くと共に回収を迅速化させる触媒
の形態及びその特性を利用した装置の開発に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は、前記ＤＰＥやトリクロロエ
チレン等の有機ハロゲン化合物の分解に、光触媒と酸素
との組合せが光エネルギ−を効率良く変換して、分解反
応を効率良く進めることを見い出し、先に有機ハロゲン
化合物分解処理装置として提案している（特願平２−２
３３８６１号）。その概要は、有機ハロゲン化合物を含
む排水を溜める貯留槽と、その貯留槽に臨んでオゾン又
は空気を混入させて充分な酸素を溶存させる酸素混入器
と、カラム内に照射ランプの光照射により励起する光触
媒を排水と接触する状態で配した反応槽とを連設させた
ことを特徴としている。そして、この光触媒には、Ｔｉ
Ｏ₂，ＺｎＯ，ＲｕＯ₂，ＷＯ₃，ＴｉＮｂ₂Ｏ₇，Ｎｂ₂Ｏ
₅ 等を含むが、これらは、ａ）例えばセラミックスに焼
結させて筒状又はボ−ル状とするか、又は、ｂ）５〜１
０μ程度の微粒子状態のものをそのまま排水中に混合さ
せる状態で使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、さらに鋭意研
究を進めた結果、上記発明には次のような問題が含まれ
ることが明らかとなった。ａ）触媒をセラミックスに焼結させて筒状又はボ−ル状
とした場合には、触媒と有機ハロゲン化合物との接触の
機会が少なく、反応速度が著しく落ちることになる。ｂ）一方、微粒子状とした触媒では、この反応性の問題
は解消されるが、その径を細かくするほど水流の影響を
受け易く、水の回流と共に流されて散逸し易くなり、
又、回収のため回流を止めて沈降させても、その沈降時
間が長時間となり処理効率を著しく悪くする原因とな
る。そこで、上記問題を解決する為、本発明は光触媒の形態
を新たに開発し、その特性を利用した装置を開発するこ
とを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明光触媒は、合成樹
脂で形成した核粒子内に塊状及び／又は分散状に磁性体
を内包させ、該核粒子の表面に光照射で励起される触媒
粒子を打込んで活性を保持した状態で結合させると共に
全体を水に浮遊可能な比重としたことを特徴として構成
される。そして、その特性を利用した処理装置は、ゴル
フ場、工場等から出される有機ハロゲン化合物を含んだ
排水を一時的に溜める貯留槽と、その貯留槽に臨んでオ
ゾン又は空気を混入させて充分な酸素を溶存させる酸素
混入器と、当該酸素を溶存した排水が出入自在な容器
と、その容器内に光の照射ランプを備え、核粒子内に塊
状及び／又は分散状に磁性体を内包させ、その表面に光
照射で励起される触媒粒子を結合させた光触媒を排水に
浮遊する状態で混入させた反応槽と、傾斜させた沈降板
を水流に平行させて配設し、その沈降板の一部に板表面
を磁化させる電磁石装置を連結させた回収槽とを連設し
たことを特徴として構成される。

【０００５】（作用）核粒子の表面に結合した光触媒
は、排水中に浮遊し、排水中に含まれる有機ハロゲン化
合物と接触するので、反応の機会が増大し、光照射を受
けて励起した際に、これを迅速に分解し反応効率を高め
ると共に、核粒子に内包させた磁性体の作用で、電磁石
等の電磁吸着力により一定箇所に集めることができ、反
応後の触媒の回収を速やかにする。その際、触媒粒子を
核粒子の表面に打込んで活性を保持した状態で結合させ
ると、触媒の表面が接着剤等で隠蔽されることがないの
で、反応効率を一層高めるように作用する。そして、本
発明処理装置は、貯留槽にゴルフ場、工場等から出され
る有機ハロゲン化合物を含んだ排水を一時的に溜め、そ
の貯留槽に臨んた酸素混入器でオゾン又は空気を混入さ
せて充分な酸素を溶存させ、当該酸素を溶存した排水を
光照射ランプを備えた反応槽内に投入する。そして、こ
の反応槽内に前記光触媒を排水に浮遊する状態で混入さ
せると、迅速な分解反応が惹起される。更に、分解反応
の後、回収槽に入ると、電磁石を連結させた沈降板が核
粒子中の磁性体に作用して吸着作用を発揮し、その際、
水流に平行して傾斜させて沈降板を形成してあるので、
沈降板と光触媒との沈降距離が短く且つ均一であり、電
磁力が全触媒に及んで、瞬時のうちに光触媒を沈降板の
上に沈殿させる。

【０００６】

【実施例】先ず、光触媒１は、触媒の中心に核粒子１ａ
を設け、その表面にＴｉＯ₂，ＺｎＯ等の触媒１ｂ粒子
を配する。核粒子１ａとは、光触媒１を担持させる為の
比較的大きな粒子をいい、例えば、ナイロン１２等の合
成樹脂で形成した粒子径３０〜１００μ程度の塊をい
う。そして、本発明光触媒１は、この核粒子１ａ内に、
分散状又は塊状に磁性体１ｃを内包させた球状体とす
る。この磁性体１ｃには、フェライト、ニッケル、コバ
ルト等の強磁性を示す材料が適している。そして、これ
を塊状にする場合は、図１に示す如く、ナイロン１２等
の核粒子中に１０〜５０μ程度の磁性体を塊状に内包さ
せる。又、分散状とする場合には、ナイロン１２等の樹
脂中に粒状の磁性体１ｃを混練させて核粒子中に分散さ
せる。

【０００７】次に、この核粒子１ａの表面に触媒粒子１
ｂを固着させるが、例えば接着剤等で固着させた場合に
は、液状の接着剤が光触媒の表面を覆ってしまい、ハロ
ゲン化合物と触媒との接触の機会が失われ、光触媒の活
性が落ちる虞がある。そこで、本発明光触媒１は、望ま
しくは核粒子１ａの表面に打込んで活性を保持したまま
固着させる。この打込み手段には、図２に示す如く、粉
砕機２の中に、突起を放射状に週設させた回転盤２ａ
と、内壁面に凹凸を刻んだケ−シング２ｂとを組合せ
て、ここに不活性ガスと共に静電現象を利用して核粒子
に光触媒１を付着させた粒子を投入し、回転盤２ａを高
速回転させて、突起により粒子を打撃し、又、内壁の凹
凸に衝突させて、その圧縮作用により触媒粒子１ｂを核
粒子１ａに埋設させて固着する装置を用いることができ
る。この結合手段により、表面が接着剤等の障害物で覆
われることがなく、活性を保持した触媒粒子１ｂが核粒
子１ａの周囲に形成される。

【０００８】次に、この光触媒１を利用した装置を説明
すると、図３に示す如く、本発明装置は排水の貯留槽３
と、酸素混入器４又はオゾン発生器５と、照射ランプ６
ｂを備えた反応槽６とを有するが、これに加えて反応槽
の後工程に触媒の回収槽７を設けることに特徴がある。
先ず、排水の貯留槽３から簡単に説明すると、ゴルフ場
や農園等からＤＰＥ（ジメチルクロロヒドロキシエチル
リン酸）やＤＤＶＰ（ジメチルジクロロビニルリン酸）
等の塩素系化合物を含む除草剤や殺菌剤が、又、半導体
製造工場やドライクリ−ニング工場から、トリクロロエ
チレンやテトラクロロエチレン等が排出されるが、貯留
槽３は、これらを含む排水を貯留させる槽であり、排水
量に合せて一定量が貯留できれば良い。

【０００９】そして、この槽に臨ませて酸素混入器４を
付設させる。この酸素混入器４は、図４に示す如く、負
圧を生じさせる回転羽根４ａの先に外気と通じた導入パ
イプ４ｂを臨ませて空気を混入させるものが利用でき
る。該酸素混入器４には、オゾン発生器５をつなぐこと
ができ、このオゾン発生器５は、図５に示す如く、電極
５ａ、５ａ間に誘電体５ｂを挟み、放電空隙間５ｃに金
属充填剤５ｄを装填して交流高電圧を印加できるものが
利用できる。この酸素混入器５及びオゾン発生器５は、
排水処理液中に充分な酸素を溶存させる為のもので、こ
の溶存酸素は、上記ハロゲン化合物を分解させるに重要
な働きをなすものである。例えば、トリクロロエチレン
を分解する場合は、Ｃ₂ＨＣｌ₃ ＋Ｈ₂Ｏ＋ 3/2Ｏ₂ → ２ＣＯ₂ ＋３Ｈ⁺ ＋３Ｃｌ^- の反応で示される通り、二酸化炭素を生成するハロゲン
化合物の分解反応が進行する。この反応進行は、酸素が
ない場合と比較すると、反応速度が３〜５倍程度増加
し、反応効率を著しく向上させる。

【００１０】次に、６が反応槽で、例えば図３に示す如
く、処理液を流動させるカラム６ａ内に、中央に照射ラ
ンプ６ｂを備え、その周囲を透明板で囲み、空間を区切
ってバッフル板６ｃを介設させ、入口から出口までの間
をカラム６ａ内で回転流動させる。そして、この反応槽
６内に、上記光触媒１を投入し、処理液中に光触媒が浮
遊しつつ、カラム６ａ内を流動しつつ、照射ランプ６ｂ
からの光照射を受けられるようにする。

【００１１】そして、７が前記反応槽６の後工程に配置
する回収槽で、図６に示す如く、槽体７ａを設け、その
一端に反応槽６からの導入口を配し、他端に流出口を設
け、その導入口から流出口に至る流路の過程に、沈降板
７ｂを配する。この沈降板７ｂは光触媒との沈降距離を
比較的短く且つ均一に保つため水流に平行させて傾斜状
に形成し、例えば、傾斜角４５゜の角度で、下を邪魔板
７ｄで支えて約１０ｃｍ間隔に深さ１００ｃｍの板体を
６〜８枚程度を互いに平行に並設する。そして、この沈
降板７ｂは、表面を鉄板又は銅板等の磁性体に形成し、
裏側を合成樹脂、セラミックス等非磁性体７ｂ’で覆
い、表側磁性体に通磁するよう電磁石７ｃを連結させ
る。この電磁石７ｃは、コイルを巻いた鉄塊を沈降板７
ｂの中央部に、各沈降板毎に配し、沈降板７ｂの表面に
可及的に効率良く磁力線が発生するように形成する。そ
して、スイッチのＯＮ−ＯＦＦで沈降板表面の磁力線が
発生及び消滅を繰返すようにする。又、この沈降板の一
部には、望ましくは、バイブレ−タ−等の加振装置７ｅ
を連結し、上記沈降板に電磁力を生じさせ、これを消滅
させた後、振動によって光触媒が下方向に沈降するのを
円滑化する。

【００１２】次に、本発明の作用を説明すると、先ず、
ゴルフ場や農園から等から排出されるＤＰＥやＤＤＶＰ
等の除草剤や殺菌剤、又、半導体製造工場やドライクリ
−ニング工場から、トリクロロエチレンやテトラクロロ
エチレン等含む排水を貯留槽３内に一定量が貯留させ
る。そして、その貯留槽３内に付設させた酸素混入器４
から、負圧を生じさせる回転羽根４ａの先に外気と通じ
た導入パイプ４ｂを臨ませて空気を混入させ、又は、オ
ゾン発生器５からオゾンの形で導入し、排水の処理液中
に充分な酸素を供給する。次いで、該酸素を溶存させた
排水を反応槽６に導いて中を通すと、バッフル板６ｃの
旋回作用で処理液が回転しつつ流動し、その間に、反応
槽６内に投入した光触媒１が接触する。このとき光触媒
１は、核粒子１ａを、例えばナイロン１２等の合成樹脂
で粒子径を１０〜５０μ程度の塊とし、比重を全体で１
〜１．５に近い値とすると、水中で沈降することなく浮
遊状態となり、処理液の流動と共に回遊し、処理液と光
触媒との接触の回数を増大させる。従って、反応の効率
を接触頻度の面から向上させる。又、光照射を受けたと
き、突起や凹凸により粒子を打撃、又は、衝突させて、
その圧縮作用により触媒粒子１ｂを核粒子１ａに埋設さ
せる打込み手段によると、表側は接着剤等の障害物で覆
われることがなく、触媒活性を保持し、反応効率を一層
向上させる。

【００１３】このとき起こる反応は、前記の通り、有機
ハロゲン化合物が二酸化炭素の生成を伴う分解反応が光
触媒の作用で極めて効率良く進行し、且つ、酸素の存在
がこの反応性を３〜５倍に高めている。

【００１４】次に、上記分解反応が進んで、反応槽６の
出口から処理液と光触媒１との混合した水が排出し、回
収槽７に入る。そして、その電磁石７ｃのスイッチをＯ
Ｎさせると、沈降板７ｂに接続させた電磁石７ｃの周囲
に磁力線が発生し、その電磁吸着力が光触媒内の磁性体
１ｃに及ぶ。同時に、沈降板７ｂを水流に平行に傾斜さ
せてあるので、沈降板７ｂと光触媒１との沈降距離が短
く且つ均一であり、電磁力が全触媒に及んで吸着力を発
揮する。従って、光触媒は重力の落下による沈降のみな
らず、電磁石の吸着による落下作用を受け、瞬時のうち
に沈降板７ｂの上に沈殿する。さて、この沈降が済んだ
ら、電磁石７ｃのスイッチをＯＦＦにし、沈降板７ｂの
傾斜を利用して、更に下方向に落下させる。このとき、
バイブレ−タ−等の加振装置７ｅにより微振動を与える
と、その落下は一層迅速となる。そして、この電磁石７
ｃによる吸着沈降と加振装置７ｅによる落下作用を繰返
すことで光触媒１の沈殿を蓄えていく。かくして沈殿さ
れた光触媒１は、循環ポンプ８及び循環パイプ８ａによ
り反応槽６内へ戻され、上記と同様にハロゲン化合物の
分解反応に再度使用される。

【００１５】

【発明の効果】以上の構成に基づく本発明は、核粒子の
表面に触媒粒子を結合させる形態としたので、処理液の
中に浮遊させることができ、触媒とハロゲン化合物との
接触の機会を増して、反応効率を著しく向上させること
ができる。且つ、その核粒子内に磁性体を内包させて電
磁石による吸着力が働くものとしたので、回収が容易
で、水流による散逸等がなく、反応性の向上と回収率の
高さをバランスさせて、最も効率の良い装置とすること
ができる。その際、核粒子の表面に触媒粒子をその活性
が失われないよう結合したので、微粒子の光触媒と同等
の反応効率を挙げることができる。更に、傾斜面に電磁
石を連結させた沈降板等を有する回収槽を配した処理装
置は、瞬時に沈降作用が働き、迅速な処理が可能である
等、本発明は実行面に優れて有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明光触媒の縦断正面図、（Ｂ）は
別の態様の縦断正面図である。

【図２】打込み装置を示す正面図である。

【図３】本発明装置の全体の流れを示す模式的正面図で
ある。

【図４】本発明装置の一部である空気混入器を示す縦断
正面図である。

【図５】本発明装置の一部であるオゾン発生器を示す縦
断正面図である。

【図６】本発明装置の一部である回収器を示す縦断正面
図である。

【符号の説明】

１光触媒１ａ核粒子１ｂ触媒粒子１ｃ磁性体２粉砕機２ａ回転盤２ｂケ−シング３貯留槽４酸素混入器５オゾン発生器６反応槽６ｂ照射ランプ６ｃバッフル板７回収槽７ａ槽体７ｂ沈降板７ｃ電磁石７ｄ邪魔板７ｅ加振器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂で形成した核粒子内に塊状及び
／又は分散状に磁性体を内包させ、該核粒子の表面に光
照射で励起される触媒粒子を打込んで活性を保持した状
態で結合させると共に全体を水に浮遊可能な比重とした
ことを特徴とする光触媒。
【請求項２】ゴルフ場、工場等から出される有機ハロ
ゲン化合物を含んだ排水を一時的に溜める貯留槽と、その貯留槽に臨んでオゾン又は空気を混入させて充分な
酸素を溶存させる酸素混入器と、当該酸素を溶存した排水が出入自在な容器と、その容器
内に光の照射ランプを備え、核粒子内に塊状及び／又は
分散状に磁性体を内包させ、その表面に光照射で励起さ
れる触媒粒子を結合させた光触媒を排水に浮遊する状態
で混入させた反応槽と、傾斜させた沈降板を水流に平行させて配設し、その沈降
板の一部に板表面を磁化させる電磁石装置を連結させた
回収槽とを連設したことを特徴とする有機ハロゲン化合
物分解処理装置。