JP3502412B2 - エチレン分解光触媒ランプおよびエチレン分解装置 - Google Patents

エチレン分解光触媒ランプおよびエチレン分解装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、青果物の呼吸作用の進
行に伴って発生するエチレンを分解するための紫外線ラ
ンプに酸化チタン微粒子を担持したエチレン分解光触媒
ランプに関するものであり、さらにはその触媒を使用す
るエチレン分解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレンガスは青果物の呼吸作用の進行
に伴って発生し、このエチレンガスの作用により青果物
の完熟および老化が促進され、日持ちが悪くなる。した
がって、収穫後の青果物の鮮度を移送中もしくは貯蔵中
に保持するためには、これらから発生するエチレンガス
を効率よく除去することが好ましい。貯蔵中の青果物の
鮮度保持方法としては、エチレンガスを活性炭、ゼオラ
イト等の吸着剤で除去する方法と、酸化触媒によって分
解除去する方法が広く行われている。しかしながら、青
果物は一般に湿度が高く炭酸ガス濃度も高い状態で貯蔵
されているので、吸着剤による方法では共存する水分お
よび炭酸ガスの影響でエチレンガスの高い吸着除去が困
難である。さらに、吸着されたエチレンが脱着する恐れ
もあるので、吸着方法により十分なエチレン除去効率を
維持することは期待できない。またエチレンの除去性能
を維持するためには吸着剤をたびたび取り替えなければ
ならない不利がある。一方、エチレンガスの分解除去触
媒としては、例えば特開平2−312541号公報に
は、過マンガン酸カリウムを活性アルミナに担持した保
鮮剤が開示されているが、過マンガン酸カリウムはエチ
レン除去性能は優れているものの毒物であるためその処
理に問題がある。また、特開昭63−63339号公報
には、パラジウムおよび/または塩化パラジウムと硫酸
とを付着させた活性炭からなる鮮度保持剤が開示されて
いるが、鮮度保持剤をヒーター等の加温手段で加温する
必要があり少なからず青果物の鮮度に悪影響を与える恐
れがある。特開平1−252244号公報には、酸化チ
タンを含んで構成されるパウダー状光触媒に光を照射し
て励起させエチレンを分解し、農産物の鮮度を保持する
ための鮮度保持方法および装置が開示されているが、さ
らなるエチレン除去性能の改善が期待される。
【0003】特開平1−293876号公報および特開
平1−139139号公報には内側表面が光触媒で被覆
された筒状体を管状の紫外線光源を囲むように同軸的に
設置した脱臭・殺菌装置が開示されている。また、特開
平2−280818号公報には、波長250nmで紫外
線強度が2.0mW/cm2以上の紫外線を半導体触媒
に照射し、大気中の悪臭成分を分解する光触媒による脱
臭方法が開示されており、半導体触媒は、光源表面に塗
布するか、光源の周囲に支持体を設けてそれに塗布また
は、含浸するなどして使用すると教示されているが、光
源表面に塗布した具体的な実施例は、開示されていな
い。しかしながら、前記特開平1−293876号、特
開平1−139139号、特開平2−280818号各
公報の発明は、いずれも脱臭に関する発明であり、エチ
レンの分解除去に関するものではなく、また、脱臭とエ
チレン分解との間には何の関連性もない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の課題を解決するもので製法が簡単で安価であるにもか
かわらず、光により極めて高いエチレン分解能を有する
エチレン分解光触媒ランプを提供する点にある。
【0005】
【構成】本発明者は、光触媒を用いて青果物の呼吸作用
の進行に伴って発生するエチレンを分解する鮮度保持方
法を研究開発した結果、光触媒に光を照射してエチレン
を分解する方法によらなくとも、光触媒にエネルギーを
供給する光源ランプの外周面に触媒被覆層を設けて光触
媒を構成しても、エチレンは前記触媒被覆層に良く拡散
し分解反応が起こることを確認し、さらに光触媒ランプ
のまわりに距離を隔て反射板を設けることによってさら
にエチレン分解能が改善されることを見出し、エチレン
分解光触媒ランプおよびエチレン分解装置を完成した。
すなわち、本発明の第1は、100〜500オングスト
ロームの結晶粒子径を有する酸化チタン微粒子を光の透
過性の良いバインダーを用いて光源ランプの表面に酸化
チタンとバインダーの合計量で0.1mg/cm以上
の量を担持させたことを特徴とするエチレン分解光触媒
ランプに関する。
【0006】本発明のエチレン分解光触媒ランプの一成
分は光触媒成分であって、金属酸化物半導体系光触媒と
しての酸化チタンである。酸化チタンの結晶粒子径は1
00〜500オングストローム、好ましくは150〜3
00オングストロームのものが特に光によるエチレン分
解能が優れている。光触媒成分の担持量は光源の強さに
依存するが、バインダーとの合計で光源の面積(c
2)当たり0.1mg以上(触媒層の厚さに換算する
と1μm以上)、好ましくは0.2mg以上(触媒層の
厚さに換算すると2μm以上)である。エチレン分解光
触媒のまわりに距離を隔てて反射板を設けた場合には、
光触媒成分の担持量が約0.5mg/cm2のときエチ
レン分解能は最大になる。バインダーは、光の透過率の
よいシリカ系バインダーが好ましく、触媒成分の重量の
10〜30%の量で使用する。光源ランプとしては、酸
化チタンを光化学的に励起させるものであればよく、
3.2eV以上のバンドギャップを有し、波長が388
nm以下の紫外線を放出し、触媒成分に光エネルギーを
供給する紫外線ランプであることが好ましい。
【0007】結晶粒子径100〜500オングストロー
ム、好ましくは結晶粒子径150〜300オングストロ
ームの酸化チタン微粒子と、酸化チタンの重量の10〜
30%のバインダーと水とを混合しスラリー液を調整
し、該スラリー液を紫外線ランプの石英管の外周面に塗
布、乾燥することにより触媒被覆層を形成する。紫外線
ランプ外周面に塗布する方法は、浸漬法、エアスプレー
法等の既存の方法で簡便に効率よく行える。
【0008】本発明の第2は、光によるエチレン分解装
置に関するものであって、酸化チタン微粒子を光の透過
性の良いバインダーを用いて光源の表面に担持させたエ
チレン分解光触媒ランプと、前記エチレン分解光触媒ラ
ンプを距離を隔ててとりまく反射体および前記エチレン
分解光触媒ランプと前記反射体との空間にエチレン含有
ガスを導入する手段よりなるエチレン分解装置に関する
ものである。前記反射体としては、光反射効率の高いも
のなら何でもよいが、好ましくは、鏡面処理された金
属、鏡などが使用できる。
【0009】
【実施例】以下の実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定される
ものではない。 実施例1 イオン交換水4000gに60重量%の濃硝酸10gを
加えた溶液に、バインダーとして1000gの日産化学
工業社製のスノーテックス−0(SiO2を20%含
有)を加えて混合した。この溶液に1000gの日本ア
エロジル社製酸化チタン粉末P−25をターボミキサー
で混合しながら加え、SiO2を3.3重量%、TiO2
を16.7重量%含有するスラリー溶液6000gを得
た。波長が254nmの紫外線を放出する6W東芝社製
GL−6紫外線殺菌ランプ(管長210mm、管直径1
5mm)の放電部の石英管(長さ150mm)に、前記
スラリー溶液をエアースプレー法により均一に塗布した
後、150℃の温度で3時間乾燥して、TiO2とSi
2との合計量で0.067mg/cm2、0.18mg
/cm2、0.46mg/cm2、0.8mg/cm2
よび1.8mg/cm2をそれぞれ担持したエチレン光
触媒ランプA、B、C、DおよびEを得た。 エチレン分解能評価試験1 試料エチレン光触媒ランプを載架し、その下方部に大気
の循環用のファンを設置した16リッターのガラスケー
スに、99.6%のエチレン1.6mlを注入し、ガラス
ケース内のエチレン濃度を100ppmに調整した。試
料触媒を設置した後、試料触媒のエチレン吸着性能を見
るため、最初の十分間はファンにより大気を循環させる
のみで該ランプを点燈しないで、エチレン濃度の変化を
測定したが、エチレン濃度は変化せずエチレンは試料エ
チレン光触媒ランプには吸着されていないことがわかっ
た。10分経過した後、該エチレン光触媒ランプを点灯
し、点灯後90分経過後のエチレン濃度を測定した。そ
の結果を表1に示す。
【0010】
【表1】 触媒の種類 担持量 触媒被覆層の厚さ 照射90分後の残存 (mg/cm2) (μm) エチレン濃度(ppm) A 0.07 0.7 97.2 B 0.18 1.8 47.0 C 0.46 4.6 49.6 D 0.80 8.0 51.6 E 1.82 18.2 48.8 表1より、本発明のエチレン光触媒ランプB、C、Dお
よびEは極めて優れたエチレン分解能を有することが裏
付けられ、触媒の担持量が約0.2mg/cm2以上で
エチレン分解能はほぼ一定になることも判った。 実施例2 150mm×173mmのアルミニウムシートを直径5
5mm長さ150mmの中空筒状反射板に成形し、その
中心軸上に、実施例1のエチレン光触媒ランプA、B、
C、DおよびEを設置して、上述のエチレン分解能評価
試験1を行い、その結果を表2に示す。
【表2】 触媒の種類 担持量 触媒被覆層の厚さ 紫外線の 照射90分後の残存 (mg/cm2) (μm) 漏洩量(mw/cm2) エチレン濃度(ppm) A 0.07 0.7 6.0 96.4 B 0.18 1.8 1.9 13.7 C 0.46 4.6 0.08 7.2 D 0.80 8.0 0.04 9.6 E 1.82 18.2 0.01 24.1 表2より、反射板を取り付けることによって本発明のエ
チレン光触媒ランプB、C、DおよびEはさらに優れた
エチレン分解能を有することが裏付けられ、触媒担持量
は、約0.5mg/cm2で最も高いエチレン分解能を
示している。また、触媒被覆層を透過漏洩するわずかな
紫外線エネルギー(波長220〜290nm)を反射板
によって再び触媒被覆層に集束することにより、表1と
表2の対比から明らかなとおり、エチレン分解能を一桁
ほど改善し、画期的なエチレン分解能を達成できた。
【0011】比較例1 実施例2で使用した反射板の内表面にエチレン光触媒ラ
ンプの触媒被覆面積と同じ面積、すなわち縦47mm×
横150mmの範囲に実施例1のスラリー溶液を塗布し
実施例1と同様にして1.6mg/cm2、2.8mg
/cm2および3.7mg/cm2の筒状のシート触媒
X、YおよびZを調製した。 エチレン分解能評価試験2 波長が254nmの紫外線を放出する6Wの東芝社製紫
外線殺菌ランプ(GL−6)(この光源ランプ表面には
触媒層は形成されていない)を、載架した比較例1の筒
状のシート触媒の中心軸上に挿入載架し、その下方部に
大気の循環用のファンを設置した16リッターのガラス
ケースに、99.6%のエチレン1.6mlを注入し、ガ
ラスケース内のエチレン濃度を100ppmに調整し
た。試料触媒を設置した後、エチレン分解能評価試験1
と同様に試料触媒のエチレン吸着性能を見るため、最初
の十分間はファンにより大気を循環させるのみで該ラン
プを点燈しないで、エチレン濃度の変化を測定したが、
エチレン濃度は変化せずエチレンは該試料触媒には吸着
されていないことがわかった。10分経過した後、該ラ
ンプを点灯し、点灯後90分経過後のエチレン濃度を測
定しその結果を表3に示す。
【表3】 触媒の種類 担持量 照射90分後の残存 (mg/cm2) エチレン濃度(ppm) X 1.6 18 Y 2.8 16 Z 3.7 14 表3より明らかに、実施例2の反射板付きエチレン光触
媒ランプは、比較例1の筒状のシート触媒と比較しても
極めて優れたエチレン分解能を有することが裏付けら
れ、小量の触媒によって優れたエチレン分解能を達成で
きることがわかる。
【0012】
【効果】実施例2における反射板付きエチレン分解光触
媒ランプのように光触媒層の両側から光エネルギーを与
えることによって比較例1ならびに実施例1のように触
媒層の片側のみに光を照射するよりも格段にエチレン分
解能を向上させることができる。したがって、本発明の
触媒は青果物から発生するエチレンを除去し、青果物の
鮮度保持期間を延長するのに極めて有効である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86,53/94 A01N 3/00 A23B 7/144

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 100〜500オングストロームの結晶
    粒子径を有する酸化チタン微粒子を光の透過性の良いバ
    インダーを用いて光源ランプの表面に酸化チタンとバイ
    ンダーの合計量で0.1mg/cm以上の量を担持さ
    せたことを特徴とするエチレン分解光触媒ランプ。
  2. 【請求項2】 酸化チタン微粒子が150〜300オン
    グストロームの結晶粒子径を有する請求項1記載のエチ
    レン分解光触媒ランプ。
  3. 【請求項3】 バインダーがシリカ系バインダーである
    請求項1または2記載のエチレン分解光触媒ランプ。
  4. 【請求項4】 バインダーが触媒成分の重量の10〜3
    0%の量である請求項1、2または3記載のエチレン分
    解光触媒ランプ。
  5. 【請求項5】 光源が3.2eV以上のバンドギャップ
    を有し、波長が388nm以下の紫外線を放出する紫外
    線ランプである請求項1、2、3または4記載のエチレ
    ン分解光触媒ランプ。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載のエ
    チレン分解光触媒ランプ、前記エチレン分解光触媒ラン
    プを距離を隔ててとりまく反射体および前記エチレン分
    解光触媒ランプと前記反射体との空間にエチレン含有ガ
    スを導入する手段よりなることを特徴とするエチレン分
    解装置。
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CN115739126A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 湖北大学 一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用

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