JP3430188B2 - 固定化光触媒及びその製造方法 - Google Patents
固定化光触媒及びその製造方法Info
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Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チタニアの有する光触
媒作用を利用する化学反応や環境汚染物質の分解処理な
どに好適に用いられる固定化光触媒およびその製造方法
に関する。
媒作用を利用する化学反応や環境汚染物質の分解処理な
どに好適に用いられる固定化光触媒およびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】白色顔料として塗料、製紙などの分野で
幅広く用いられているチタニアは、光半導体性を有して
いるため、バンドギャップ以上のエネルギーを有する光
を照射すると伝導帯に電子を、価電子帯に正孔を生じ
る。これらの電子や正孔は各々強い還元力や酸化力を持
っているため、水の分解や環境汚染物質の分解などの処
理に活用されつつある。具体的には、ＰＣＢ、ダイオキ
シンなどの有害物質の分解、アンモニア、アルデヒド、
メルカプタン、アミン類などの悪臭ガスの分解脱臭、Ｎ
Ｏx の酸化除去、細菌、藻類などの殺菌、殺藻などの処
理が挙げられる。上記の処理に用いるチタニアは光触媒
と呼ばれ、被処理流体との分離・回収等の取り扱い性を
考慮して、チタニアを担体に固定化して用いられてい
る。
幅広く用いられているチタニアは、光半導体性を有して
いるため、バンドギャップ以上のエネルギーを有する光
を照射すると伝導帯に電子を、価電子帯に正孔を生じ
る。これらの電子や正孔は各々強い還元力や酸化力を持
っているため、水の分解や環境汚染物質の分解などの処
理に活用されつつある。具体的には、ＰＣＢ、ダイオキ
シンなどの有害物質の分解、アンモニア、アルデヒド、
メルカプタン、アミン類などの悪臭ガスの分解脱臭、Ｎ
Ｏx の酸化除去、細菌、藻類などの殺菌、殺藻などの処
理が挙げられる。上記の処理に用いるチタニアは光触媒
と呼ばれ、被処理流体との分離・回収等の取り扱い性を
考慮して、チタニアを担体に固定化して用いられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】チタニアを固定する担
体としては種々の材質、形状のものが提案されている。
材質としては、たとえば、シリカ、アルミナ、ガラスな
どのセラミックス、活性炭、樹脂等の有機物質などが挙
げられる。形状としては、たとえば、網目状、板状、球
状、ハニカム状、多孔質状、繊維状、布状などが挙げら
れる。
体としては種々の材質、形状のものが提案されている。
材質としては、たとえば、シリカ、アルミナ、ガラスな
どのセラミックス、活性炭、樹脂等の有機物質などが挙
げられる。形状としては、たとえば、網目状、板状、球
状、ハニカム状、多孔質状、繊維状、布状などが挙げら
れる。
【０００４】これらの担体にチタニアを固定化するに
は、チタニアの懸濁液あるいは焼成してチタニアとなる
チタン化合物の液を担体に含浸した後、焼成する方法、
担体の表面にチタニアを衝撃力によって固定化するメカ
ノフュージョン法などの方法がある。
は、チタニアの懸濁液あるいは焼成してチタニアとなる
チタン化合物の液を担体に含浸した後、焼成する方法、
担体の表面にチタニアを衝撃力によって固定化するメカ
ノフュージョン法などの方法がある。
【０００５】しかしながら、焼成して固定化する方法で
は熱によりチタニアの光触媒活性が低下したり、担体の
成分が熱によりチタニアに拡散するためチタニアの光触
媒活性が低下するなどの問題がある。一方、メカノフュ
ージョン法などの焼成しない方法では、チタニアが担体
の表面付近に偏り、さらに担持強度が低いため、チタニ
アが摩耗により担体から剥離し、長期間の使用には耐え
られないなどの問題がある。
は熱によりチタニアの光触媒活性が低下したり、担体の
成分が熱によりチタニアに拡散するためチタニアの光触
媒活性が低下するなどの問題がある。一方、メカノフュ
ージョン法などの焼成しない方法では、チタニアが担体
の表面付近に偏り、さらに担持強度が低いため、チタニ
アが摩耗により担体から剥離し、長期間の使用には耐え
られないなどの問題がある。
【０００６】このほか、ゾル−ゲル法で作製したチタニ
アの多孔質ペレットの充填層を形成し、ここに光を照射
しながら被処理流体を接触させる方法等があるが、ゾル
−ゲル法にはかなりの費用を要するため、これを実用的
規模での用途に供することは経済的に極めて困難であ
る。
アの多孔質ペレットの充填層を形成し、ここに光を照射
しながら被処理流体を接触させる方法等があるが、ゾル
−ゲル法にはかなりの費用を要するため、これを実用的
規模での用途に供することは経済的に極めて困難であ
る。
【０００７】
【発明に至る経過】本発明者らは、鋭意研究を行った結
果、光触媒作用を有するチタニアをケイソウ土担体に担
持した固定化光触媒が著しく高い光触媒活性を発現する
こと、しかも、チタニアの担持強度が大きく、光触媒活
性を長期間にわたって維持できることなどを見いだし、
さらに、検討を重ねて本発明の完成に至った。
果、光触媒作用を有するチタニアをケイソウ土担体に担
持した固定化光触媒が著しく高い光触媒活性を発現する
こと、しかも、チタニアの担持強度が大きく、光触媒活
性を長期間にわたって維持できることなどを見いだし、
さらに、検討を重ねて本発明の完成に至った。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、チタニア単独の高い光触媒活
性をそのまま維持し、かつ長期間にわたってその活性を
持続できる固定化光触媒を提供することを目的とする。
さらに、本発明は極めて優れた光触媒活性を有する前記
固定化光触媒を簡便に、効率よく、かつ比較的廉価に製
造する方法を提供することを目的とする。
性をそのまま維持し、かつ長期間にわたってその活性を
持続できる固定化光触媒を提供することを目的とする。
さらに、本発明は極めて優れた光触媒活性を有する前記
固定化光触媒を簡便に、効率よく、かつ比較的廉価に製
造する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【目的達成のための手段】本発明は光触媒作用を有する
チタニアをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒
である。本発明において用いる、ケイソウ土は、水中に
棲息する植物性プランクトンの１種である珪藻の化石で
あり、多孔質の殻よりなることを特徴とする。また、ケ
イソウは数少ない国内資源の一つで、濾過助剤等に有効
利用されている。本発明において用いられるケイソウ土
担体は、ケイソウ土原石を精製加工したもので、粉砕し
必要に応じて組成調整及び粒度調整した未焼成粉末、こ
れを焼成処理した焼成粉末、フラックスを添加して焼成
処理した融剤焼成粉末、必要に応じてバインダー等の添
加剤を用いて円柱、リング、球、板など種々の形状にし
た成形体、成形体を破砕した不定形粒、さらに他の物質
で構成される物体表面に担持したこれらケイソウ土の粉
末や粒などがある。これらのうち、いずれかを単独で、
あるいは２種以上を組み合わせて用いればよい。
チタニアをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒
である。本発明において用いる、ケイソウ土は、水中に
棲息する植物性プランクトンの１種である珪藻の化石で
あり、多孔質の殻よりなることを特徴とする。また、ケ
イソウは数少ない国内資源の一つで、濾過助剤等に有効
利用されている。本発明において用いられるケイソウ土
担体は、ケイソウ土原石を精製加工したもので、粉砕し
必要に応じて組成調整及び粒度調整した未焼成粉末、こ
れを焼成処理した焼成粉末、フラックスを添加して焼成
処理した融剤焼成粉末、必要に応じてバインダー等の添
加剤を用いて円柱、リング、球、板など種々の形状にし
た成形体、成形体を破砕した不定形粒、さらに他の物質
で構成される物体表面に担持したこれらケイソウ土の粉
末や粒などがある。これらのうち、いずれかを単独で、
あるいは２種以上を組み合わせて用いればよい。
【００１０】これらのケイソウ土担体は、珪藻殻由来の
１００ｎｍ〜１０００ｎｍ径程度の無数のマクロ細孔を
その表面に有し、同時に珪藻殻独特の複雑な形状と相ま
って非常に起伏に富んだ表面を形成し、さらに６０〜９
０％程度の高い空隙率を有することから、光触媒作用を
有するチタニアに対し極めて優れた担持能力を持つ。さ
らに、ケイソウ土担体はシリカを主成分としており、熱
的及び化学的にも安定性が高く、様々な担持処理の操作
に際して、また、製品としての固定化光触媒の使用に際
しても全く問題はない。
１００ｎｍ〜１０００ｎｍ径程度の無数のマクロ細孔を
その表面に有し、同時に珪藻殻独特の複雑な形状と相ま
って非常に起伏に富んだ表面を形成し、さらに６０〜９
０％程度の高い空隙率を有することから、光触媒作用を
有するチタニアに対し極めて優れた担持能力を持つ。さ
らに、ケイソウ土担体はシリカを主成分としており、熱
的及び化学的にも安定性が高く、様々な担持処理の操作
に際して、また、製品としての固定化光触媒の使用に際
しても全く問題はない。
【００１１】本発明において用いられる光触媒作用を有
するチタニアは、たとえば硫酸チタニル、塩化チタン、
酢酸チタン、チタンアルコキシドなどのチタン化合物
を、必要に応じてシードの存在下、加水分解したり、中
和したりして得られたもの、さらに硫酸根、塩素根やア
ルカリなどの不純物を除去したもの、あるいはさらに水
熱処理などにより結晶成長させたものなどである。これ
らは、アナターゼ型チタニア、ルチル型チタニア、無定
型チタニア、メタチタン酸、オルトチタン酸等の各種の
チタニアあるいは含水チタニアであり、約１ｎｍ〜１０
０ｎｍの１次粒子径を有し、特に好ましいものは、１〜
５０ｎｍの１次粒子径を有する。
するチタニアは、たとえば硫酸チタニル、塩化チタン、
酢酸チタン、チタンアルコキシドなどのチタン化合物
を、必要に応じてシードの存在下、加水分解したり、中
和したりして得られたもの、さらに硫酸根、塩素根やア
ルカリなどの不純物を除去したもの、あるいはさらに水
熱処理などにより結晶成長させたものなどである。これ
らは、アナターゼ型チタニア、ルチル型チタニア、無定
型チタニア、メタチタン酸、オルトチタン酸等の各種の
チタニアあるいは含水チタニアであり、約１ｎｍ〜１０
０ｎｍの１次粒子径を有し、特に好ましいものは、１〜
５０ｎｍの１次粒子径を有する。
【００１２】本発明において、光触媒作用を有するチタ
ニアをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒にお
けるこれらチタニアの担持量は、固定化光触媒の重量に
対し１〜７０wt% 程度で、さらにより好ましい担持率は
３〜４０wt% 程度である。この範囲よりも低い担持率で
は、固定化光触媒として十分な光触媒活性が得られず、
また、この範囲よりも高い担持率では、長期間にわたり
光触媒活性を維持する担持強度を得ることが困難であ
る。
ニアをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒にお
けるこれらチタニアの担持量は、固定化光触媒の重量に
対し１〜７０wt% 程度で、さらにより好ましい担持率は
３〜４０wt% 程度である。この範囲よりも低い担持率で
は、固定化光触媒として十分な光触媒活性が得られず、
また、この範囲よりも高い担持率では、長期間にわたり
光触媒活性を維持する担持強度を得ることが困難であ
る。
【００１３】本発明による、光触媒作用を有するチタニ
アをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒を製造
する第１の方法は、チタニアの分散液をケイソウ土担体
に含浸させることにより担持するものである。
アをケイソウ土担体に担持してなる固定化光触媒を製造
する第１の方法は、チタニアの分散液をケイソウ土担体
に含浸させることにより担持するものである。
【００１４】この製造方法を実施するには、先ず、光触
媒作用を有するチタニアの分散液を準備する。これには
上記チタニアの分散液の形態のものをそのままあるいは
任意に希釈した分散液として用いる。また、チタニアが
粉末の形態であれば、これを分散媒中に投入して、攪拌
により均一に分散した、チタニアの分散液を調整する。
ここで、チタニアは極めて微細な粒子であるため凝集し
やすく、必要に応じて適当な解膠剤を添加すれば安定な
分散液となる。
媒作用を有するチタニアの分散液を準備する。これには
上記チタニアの分散液の形態のものをそのままあるいは
任意に希釈した分散液として用いる。また、チタニアが
粉末の形態であれば、これを分散媒中に投入して、攪拌
により均一に分散した、チタニアの分散液を調整する。
ここで、チタニアは極めて微細な粒子であるため凝集し
やすく、必要に応じて適当な解膠剤を添加すれば安定な
分散液となる。
【００１５】次に、チタニアの分散液をケイソウ土担体
表面に含浸し、吸着させる。これには、ケイソウ土担体
を、チタニアの分散液中に投入し、必要に応じて攪拌し
てもよい。あるいは、ケイソウ土担体を攪拌機等を用い
て流動状態とし、ここにチタニアの分散液を添加するな
どの方法を用いることもできる。もしも、ケイソウ土担
体の形態が板状であったり、あるいはサイズが大きく、
チタニアの分散液中に投入したり、担体を流動化するこ
とが困難であれば、スプレーなどを用いてチタニアの分
散液を塗布するなどの方法により、チタニアをケイソウ
土担体表面に含浸させて、吸着させる。
表面に含浸し、吸着させる。これには、ケイソウ土担体
を、チタニアの分散液中に投入し、必要に応じて攪拌し
てもよい。あるいは、ケイソウ土担体を攪拌機等を用い
て流動状態とし、ここにチタニアの分散液を添加するな
どの方法を用いることもできる。もしも、ケイソウ土担
体の形態が板状であったり、あるいはサイズが大きく、
チタニアの分散液中に投入したり、担体を流動化するこ
とが困難であれば、スプレーなどを用いてチタニアの分
散液を塗布するなどの方法により、チタニアをケイソウ
土担体表面に含浸させて、吸着させる。
【００１６】このようにして得られた、チタニアをケイ
ソウ土担体表面に含浸し、吸着したものから、余剰のチ
タニアの分散液を除去するために、必要に応じて濾過あ
るいは脱液操作を行う。ケイソウ土担体は表面のマクロ
細孔及び高い空隙率を有するため液体がその内部を透過
しやすく、工業規模の濾過の分野では、最高の性能を持
つ濾過助剤として幅広く利用されている。したがって、
上記の濾過あるいは脱液操作もケイソウ土担体を用いて
いるために、極めて容易に実施することができる。
ソウ土担体表面に含浸し、吸着したものから、余剰のチ
タニアの分散液を除去するために、必要に応じて濾過あ
るいは脱液操作を行う。ケイソウ土担体は表面のマクロ
細孔及び高い空隙率を有するため液体がその内部を透過
しやすく、工業規模の濾過の分野では、最高の性能を持
つ濾過助剤として幅広く利用されている。したがって、
上記の濾過あるいは脱液操作もケイソウ土担体を用いて
いるために、極めて容易に実施することができる。
【００１７】次に、ケイソウ土担体表面に吸着されたチ
タニアに残留する分散媒を除去し、チタニアをケイソウ
土担体表面に固着させるために、乾燥操作を実施する。
チタニアをケイソウ土担体表面により強く固着させるた
めには、必要に応じ、さらに温度の高い焼成処理を行
う。しかしながら、７００℃を越える高温の熱負荷にお
いては、光触媒活性は著しく低下する。したがって、実
際の処理温度は固定化光触媒の活性と担持強度との兼ね
合いで決定すればよいが、７００℃以下が好ましい。
タニアに残留する分散媒を除去し、チタニアをケイソウ
土担体表面に固着させるために、乾燥操作を実施する。
チタニアをケイソウ土担体表面により強く固着させるた
めには、必要に応じ、さらに温度の高い焼成処理を行
う。しかしながら、７００℃を越える高温の熱負荷にお
いては、光触媒活性は著しく低下する。したがって、実
際の処理温度は固定化光触媒の活性と担持強度との兼ね
合いで決定すればよいが、７００℃以下が好ましい。
【００１８】本発明の光触媒作用を有するチタニアをケ
イソウ土担体に担持してなる固定化光触媒を製造する第
２の方法は、光触媒作用を有するチタニアもしくはその
分散液とケイソウ土担体とを混合し、成形するものであ
る。
イソウ土担体に担持してなる固定化光触媒を製造する第
２の方法は、光触媒作用を有するチタニアもしくはその
分散液とケイソウ土担体とを混合し、成形するものであ
る。
【００１９】ここで用いられるケイソウ土担体として
は、ケイソウ土原石を粉砕し必要に応じて組成調整及び
粒度調整した未焼成粉末、これを焼成した焼成粉末、フ
ラックスを添加して焼成した融剤焼成粉末、成形した細
粒、成形体を粉砕した粉末や細粒などが好ましく、これ
らのうちいずれかをあるいは２種以上を組み合わせて用
いればよい。
は、ケイソウ土原石を粉砕し必要に応じて組成調整及び
粒度調整した未焼成粉末、これを焼成した焼成粉末、フ
ラックスを添加して焼成した融剤焼成粉末、成形した細
粒、成形体を粉砕した粉末や細粒などが好ましく、これ
らのうちいずれかをあるいは２種以上を組み合わせて用
いればよい。
【００２０】この製造方法を実施するには、先ず、ケイ
ソウ土担体とチタニアとを混合する。チタニアを粉末の
形態で用いる場合には、そのチタニア粒子が凝集してい
るため、ケイソウ土担体と均一に混合されるように十分
に攪拌する。ここで、粉末の形態のチタニアの代わりに
チタニアの分散液を用いることも可能である。その場合
には、チタニア粒子が安定に分散されているので、最終
的に、チタニアが均一な状態に分布している成形体が得
られやすい。なお、この混合操作時に、次の成形操作を
容易するために、あるいは最終的に得られた固定化光触
媒の使用に際して必要な強度を付与するために、必要に
応じ水、結合剤、あるいは成形助剤などを添加する。
ソウ土担体とチタニアとを混合する。チタニアを粉末の
形態で用いる場合には、そのチタニア粒子が凝集してい
るため、ケイソウ土担体と均一に混合されるように十分
に攪拌する。ここで、粉末の形態のチタニアの代わりに
チタニアの分散液を用いることも可能である。その場合
には、チタニア粒子が安定に分散されているので、最終
的に、チタニアが均一な状態に分布している成形体が得
られやすい。なお、この混合操作時に、次の成形操作を
容易するために、あるいは最終的に得られた固定化光触
媒の使用に際して必要な強度を付与するために、必要に
応じ水、結合剤、あるいは成形助剤などを添加する。
【００２１】次に、上記混合物を成形する。成形方法と
しては、攪拌造粒、転動造粒、押し出し、プレス、流し
込みなど一般的に用いられる手法のうちから、希望する
製品の形状などを考慮して選択する。成形後に成形体の
内部に水分が残留する場合には、乾燥によりこれを除去
しておく。
しては、攪拌造粒、転動造粒、押し出し、プレス、流し
込みなど一般的に用いられる手法のうちから、希望する
製品の形状などを考慮して選択する。成形後に成形体の
内部に水分が残留する場合には、乾燥によりこれを除去
しておく。
【００２２】つづいて、成形体の強度の向上、成形時に
用いた添加剤の除去、及びチタニアのケイソウ土担体表
面への固着促進などのために、必要に応じ、さらに高い
温度での焼成処理を行う。しかしながら、７００℃を越
える高温の熱負荷においては、光触媒活性は著しく低下
する。したがって、実際の処理温度は固定化光触媒の活
性と担持強度との兼ね合いで決定すればよいが、７００
℃以下が好ましい。
用いた添加剤の除去、及びチタニアのケイソウ土担体表
面への固着促進などのために、必要に応じ、さらに高い
温度での焼成処理を行う。しかしながら、７００℃を越
える高温の熱負荷においては、光触媒活性は著しく低下
する。したがって、実際の処理温度は固定化光触媒の活
性と担持強度との兼ね合いで決定すればよいが、７００
℃以下が好ましい。
【００２３】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。 実施例１ 硫酸チタニルを加水分解し、得られたものを水熱処理し
たアナターゼ型のチタニア分散液（１次粒子径２０ｎ
ｍ、５００ｇ／ｌ）５００ｍｌ中に、粒状のケイソウ土
担体（商品名：ＧＫ−０２、昭和化学工業株式会社製）
５０ｇを投入し、５分間振盪した。次に、これを吸引濾
過して、余剰のチタニア分散液を除去し、チタニア分散
液含浸ケイソウ土担体を得た。これを１０５℃にて１時
間乾燥し、さらに５５０℃にて３０分間焼成して、常温
まで冷却して固定化光触媒（試料Ａ）を得た。この固定
化光触媒には２１％のチタニアが担持されていた。この
固定化光触媒の活性を次の方法により測定した。８０ｍ
ｌの純水を入れたビーカーに上記固定化光触媒試料Ａ
１．５２ｇ（チタニア担持量０．３２ｇ）を添加した
後、攪拌下、２−プロパノール８００μｌを添加し、光
量が２ｍＷ／ｃｍ2 になるようにブラックライトで光を
照射して、２−プロパノールの光分解反応を行った。照
射面積は２８ｃｍ2 であった。２−プロパノールの濃度
変化を測定し、試料Ａの光触媒活性による１次反応分解
速度定数を算出した結果、６．４×１０-2（ｈｒ-1) で
あった。
する。 実施例１ 硫酸チタニルを加水分解し、得られたものを水熱処理し
たアナターゼ型のチタニア分散液（１次粒子径２０ｎ
ｍ、５００ｇ／ｌ）５００ｍｌ中に、粒状のケイソウ土
担体（商品名：ＧＫ−０２、昭和化学工業株式会社製）
５０ｇを投入し、５分間振盪した。次に、これを吸引濾
過して、余剰のチタニア分散液を除去し、チタニア分散
液含浸ケイソウ土担体を得た。これを１０５℃にて１時
間乾燥し、さらに５５０℃にて３０分間焼成して、常温
まで冷却して固定化光触媒（試料Ａ）を得た。この固定
化光触媒には２１％のチタニアが担持されていた。この
固定化光触媒の活性を次の方法により測定した。８０ｍ
ｌの純水を入れたビーカーに上記固定化光触媒試料Ａ
１．５２ｇ（チタニア担持量０．３２ｇ）を添加した
後、攪拌下、２−プロパノール８００μｌを添加し、光
量が２ｍＷ／ｃｍ2 になるようにブラックライトで光を
照射して、２−プロパノールの光分解反応を行った。照
射面積は２８ｃｍ2 であった。２−プロパノールの濃度
変化を測定し、試料Ａの光触媒活性による１次反応分解
速度定数を算出した結果、６．４×１０-2（ｈｒ-1) で
あった。
【００２４】実施例２
粉末状のケイソウ土担体（商品名：ラヂオライトＳＰ
Ｆ、昭和化学工業株式会社製）２００ｇと、硫酸チタニ
ルを加水分解し、得られたものを水熱処理したアナター
ゼ型のチタニア（１次粒子径２０ｎｍ）５０ｇとを１０
分間混合した。これにＣＭＣ水溶液（２．０％）２４０
ｍｌを添加しさらに５分間混合した。次に、これを高速
攪拌造粒機（三井三池化工機製）に投入し、粒状の成形
体を得た。これを１０５℃にて１時間乾燥し、さらに５
５０℃にて４０分間焼成して、固定化光触媒を得た。こ
れを分級して得た、０．５〜１．５ｍｍのサイズのもの
を試料Ｂとして実施例１と同様の試験を行ったところ、
１次反応分解速度定数は５．８×１０-2（ｈｒ-1) であ
った。
Ｆ、昭和化学工業株式会社製）２００ｇと、硫酸チタニ
ルを加水分解し、得られたものを水熱処理したアナター
ゼ型のチタニア（１次粒子径２０ｎｍ）５０ｇとを１０
分間混合した。これにＣＭＣ水溶液（２．０％）２４０
ｍｌを添加しさらに５分間混合した。次に、これを高速
攪拌造粒機（三井三池化工機製）に投入し、粒状の成形
体を得た。これを１０５℃にて１時間乾燥し、さらに５
５０℃にて４０分間焼成して、固定化光触媒を得た。こ
れを分級して得た、０．５〜１．５ｍｍのサイズのもの
を試料Ｂとして実施例１と同様の試験を行ったところ、
１次反応分解速度定数は５．８×１０-2（ｈｒ-1) であ
った。
【００２５】比較例１
固定化していない、硫酸チタニルを加水分解し、得られ
たものを水熱処理したアナターゼ型のチタニア粉末（１
次粒子径２０ｎｍ）を比較試料Ｃとする。８０ｍｌの純
水を入れたビーカーに比較試料Ｃを０．３２ｇ添加した
後、攪拌下、２−プロパノール８００μｌを添加し、光
量が２ｍＷ／ｃｍ2 になるようにブラックライトで光を
照射して、２−プロパノールの光分解反応を行った。照
射面積は２８ｃｍ2 であった。２−プロパノールの濃度
変化を測定し、比較試料Ｃの光触媒活性による１次反応
分解速度定数を算出した結果、６．４×１０-2（ｈ
ｒ-1) であった。
たものを水熱処理したアナターゼ型のチタニア粉末（１
次粒子径２０ｎｍ）を比較試料Ｃとする。８０ｍｌの純
水を入れたビーカーに比較試料Ｃを０．３２ｇ添加した
後、攪拌下、２−プロパノール８００μｌを添加し、光
量が２ｍＷ／ｃｍ2 になるようにブラックライトで光を
照射して、２−プロパノールの光分解反応を行った。照
射面積は２８ｃｍ2 であった。２−プロパノールの濃度
変化を測定し、比較試料Ｃの光触媒活性による１次反応
分解速度定数を算出した結果、６．４×１０-2（ｈ
ｒ-1) であった。
【００２６】比較例２
粒径７ｍｍのセラミックスボールに実施例１で用いた５
００ｇ／ｌのチタニア分散液を含浸させた後、余剰の分
散液を除去し、次いで、乾燥した後、６００℃で３０分
間焼成して、固定化光触媒（比較試料Ｄ）を得た。この
比較試料Ｄの光触媒活性を次の方法により測定した。測
定容器の中ほどに金網をとりつけ、その上に比較試料Ｄ
３０ｇ（担持体１個当たりのチタニア担持量２ｍｇ）
を配置した。比較試料Ｄは、金網の全面を覆うように配
置され、２または３段の層を形成させた。この測定容器
に８０ｍｌの純水を添加した後、攪拌下、２−プロパノ
ール８００μｌを添加し、光量が２ｍＷ／ｃｍ2 になる
ようにブラックライトで光を照射して、２−プロパノー
ルの光分解反応を行った。照射面積は２８ｃｍ2 であっ
た。２−プロパノールの濃度変化を測定し、比較試料Ｄ
の光触媒活性による１次反応分解速度定数を算出した結
果、３．７×１０-2（ｈｒ-1) であった。
００ｇ／ｌのチタニア分散液を含浸させた後、余剰の分
散液を除去し、次いで、乾燥した後、６００℃で３０分
間焼成して、固定化光触媒（比較試料Ｄ）を得た。この
比較試料Ｄの光触媒活性を次の方法により測定した。測
定容器の中ほどに金網をとりつけ、その上に比較試料Ｄ
３０ｇ（担持体１個当たりのチタニア担持量２ｍｇ）
を配置した。比較試料Ｄは、金網の全面を覆うように配
置され、２または３段の層を形成させた。この測定容器
に８０ｍｌの純水を添加した後、攪拌下、２−プロパノ
ール８００μｌを添加し、光量が２ｍＷ／ｃｍ2 になる
ようにブラックライトで光を照射して、２−プロパノー
ルの光分解反応を行った。照射面積は２８ｃｍ2 であっ
た。２−プロパノールの濃度変化を測定し、比較試料Ｄ
の光触媒活性による１次反応分解速度定数を算出した結
果、３．７×１０-2（ｈｒ-1) であった。
【００２７】以上の結果から、本発明の固定化光触媒は
チタニア単独の高い光触媒活性をそのまま維持している
ことがわかった。また、本発明の固定化光触媒は、セラ
ミックスボールを担体として用いたものよりも、優れた
光触媒活性を有することがわかった。さらに、本発明の
固定化光触媒の電子顕微鏡の観察の結果、チタニアはケ
イソウ土粒に均一に分散されて固定化していることがわ
かった。このことは、本発明の固定化光触媒が長期間に
わたって光触媒活性を維持できるものであると期待され
る。
チタニア単独の高い光触媒活性をそのまま維持している
ことがわかった。また、本発明の固定化光触媒は、セラ
ミックスボールを担体として用いたものよりも、優れた
光触媒活性を有することがわかった。さらに、本発明の
固定化光触媒の電子顕微鏡の観察の結果、チタニアはケ
イソウ土粒に均一に分散されて固定化していることがわ
かった。このことは、本発明の固定化光触媒が長期間に
わたって光触媒活性を維持できるものであると期待され
る。
【００２８】
【発明の効果】光触媒作用を有するチタニアをケイソウ
土担体に担持することにより、これまで困難であったチ
タニアの分離・回収が容易となり、チタニアの繰り返し
の使用及び再生処理が可能となる。
土担体に担持することにより、これまで困難であったチ
タニアの分離・回収が容易となり、チタニアの繰り返し
の使用及び再生処理が可能となる。
【００２９】ケイソウ土担体独特の表面構造により、被
処理流体との接触面積及び受光面積が著しく増大する。
このため、本発明品の固定化光触媒はチタニア単独の高
い触媒活性をそのまま維持し、従来のガラスビーズやセ
ラミックスボールに担持したものよりもはるかに優れた
光触媒活性を有する。したがって、固定化光触媒を面状
で利用するものでは単位面積当たりの処理能力が高ま
り、また、反応槽などで利用する場合には単位容積当た
りの処理能力が高まり、処理速度の向上、あるいは装置
自体のコンパクト化を図ることが可能となる。
処理流体との接触面積及び受光面積が著しく増大する。
このため、本発明品の固定化光触媒はチタニア単独の高
い触媒活性をそのまま維持し、従来のガラスビーズやセ
ラミックスボールに担持したものよりもはるかに優れた
光触媒活性を有する。したがって、固定化光触媒を面状
で利用するものでは単位面積当たりの処理能力が高ま
り、また、反応槽などで利用する場合には単位容積当た
りの処理能力が高まり、処理速度の向上、あるいは装置
自体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００３０】また、チタニアがケイソウ土担体の内部に
まで担持されているため、摩耗などで固定化光触媒の表
層部を損失しても、それにより内層部のチタニアが新し
く露出することになり、長期間の光触媒活性の維持が可
能となる。また、薬液を用いた再生操作の代わりに、機
械的に表層部を剥離させるとういう簡便な方法により固
定化光触媒の再生が可能となる。
まで担持されているため、摩耗などで固定化光触媒の表
層部を損失しても、それにより内層部のチタニアが新し
く露出することになり、長期間の光触媒活性の維持が可
能となる。また、薬液を用いた再生操作の代わりに、機
械的に表層部を剥離させるとういう簡便な方法により固
定化光触媒の再生が可能となる。
【００３１】さらに、本発明の固定化光触媒は、ケイソ
ウ土担体を用いていることから空隙率が高く、粒状の場
合には、従来のガラスビーズやセラミックスボールを用
いたものに比較して粒子密度が低い。したがって、装置
内で固定化光触媒を流動させながら被処理流体と接触さ
せる場合には、より少ないエネルギーでの運転が可能と
なる。
ウ土担体を用いていることから空隙率が高く、粒状の場
合には、従来のガラスビーズやセラミックスボールを用
いたものに比較して粒子密度が低い。したがって、装置
内で固定化光触媒を流動させながら被処理流体と接触さ
せる場合には、より少ないエネルギーでの運転が可能と
なる。
【００３２】そのうえ、ケイソウ土担体はチタニアと共
に、耐熱性、化学的安定性、及び安全性にも優れたもの
であるため、本発明の固定化光触媒は取り扱いを簡便に
行うことができ、たとえ廃棄しても環境を汚染すること
はない。
に、耐熱性、化学的安定性、及び安全性にも優れたもの
であるため、本発明の固定化光触媒は取り扱いを簡便に
行うことができ、たとえ廃棄しても環境を汚染すること
はない。
【００３３】さらに、本発明の製造方法によれば、工業
的規模での実施にあたって、ケイソウ土担体という入手
しやすい材料を使用し、比較的簡便な操作で廉価に上記
のような優れた特性を持つ固定化光触媒を製造すること
が可能である。以上により、本発明が産業の発展及び環
境の保全に寄与するところは極めて大である。
的規模での実施にあたって、ケイソウ土担体という入手
しやすい材料を使用し、比較的簡便な操作で廉価に上記
のような優れた特性を持つ固定化光触媒を製造すること
が可能である。以上により、本発明が産業の発展及び環
境の保全に寄与するところは極めて大である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｊ
(56)参考文献 特開 昭52−36118（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−246165（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−273514（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−105178（ＪＰ，Ａ)
特表 平２−503111（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01J 21/00 - 38/74
B01D 53/86,53/94
C02F 1/30
Claims (5)
- 【請求項１】 ケイソウ土がその表面に有するマクロ細
孔や空隙に対し何等他の材料を介することなく直接、１
〜５０ｎｍの１次粒子径を有するチタニアを３〜４０ｗ
ｔ％担持させて、該ケイソウ土の表層部及び内部にチタ
ニアを固定させチタニアのバンドギャップ以上のエネル
ギーを有する光を照射して用いる、固定化光触媒。 - 【請求項２】 光触媒作用を有するチタニアを溶媒中に
均一に分散させたチタニアの分散液中にケイソウ土担体
を投入して、ケイソウ土がその表面に有するマクロ細孔
や空隙に何等他の材料を介することなく直接、チタニア
を担持し、７００℃以下の温度で焼成して該ケイソウ土
の表層部及び内部にチタニアを固定することを特徴とす
る固定化光触媒の製造方法。 - 【請求項３】 ケイソウ土担体を流動状態とし、ここに
光触媒作用を有するチタニアを溶媒中に均一に分散させ
たチタニアの分散液を添加して、ケイソウ土がその表面
に有するマクロ細孔や空隙に何等他の材料を介すること
なく直接、チタニアを担持し、７００°以下の温度で焼
成して該ケイソウ土の表層部および内部にチタニアを固
定することを特徴とする固定化光触媒の製造方法。 - 【請求項４】 前記ケイソウ土担体は、ケイソウ土粉
末、成形体、成形体を破砕した不定形粒、あるいは他の
物質で構成される表面に担持したケイソウ土の粉末また
は粒である請求項２または３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記チタニアは、 硫酸チタニル、塩化チタン、酢酸チタン、チタンアルコ
キシドの中の１以上の化合物を、加水分解又は中和によ
り得たチタニアあるいは含水チタニアであり、１ｎｍ〜
１００ｎｍ、とくに１ｎｍ〜５０ｎｍの１次粒子径を有
するものとする請求項２ないし４のいずれかの方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07364695A JP3430188B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 固定化光触媒及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07364695A JP3430188B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 固定化光触媒及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08266897A JPH08266897A (ja) | 1996-10-15 |
| JP3430188B2 true JP3430188B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=13524271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07364695A Expired - Lifetime JP3430188B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 固定化光触媒及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3430188B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4306264B2 (ja) * | 2003-02-03 | 2009-07-29 | 堺化学工業株式会社 | アナタース型酸化チタン、組成物及び製造方法 |
| PL1524024T3 (pl) * | 2003-10-15 | 2010-07-30 | Haldor Topsoe As | Materiał nośnika do katalizatora, katalizatory wytwarzane za jego pomocą oraz sposób oczyszczania gazów spalinowych |
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