JP3715591B2 - Filter material manufacturing method, photocatalytic filter material manufacturing method, photocatalytic filter, and photocatalytic filter device - Google Patents

Filter material manufacturing method, photocatalytic filter material manufacturing method, photocatalytic filter, and photocatalytic filter device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の線状物のそれぞれの表面に粒状物が接着されてなるフィルタ素材を用いた光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、導光性の線状あるいは繊維状のフィルタ素材の表面に二酸化チタン等の光触媒を形成し、これらを互いに所定の隙間ができるようにして多数束ねてフィルタ束を構成し、このフィルタ束内部の上記隙間に被処理流体を流通させ、この被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、各光触媒フィルタ素材に光を導入して、上記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解するようにした光触媒フィルタが提案されている(例えば、特開平9−225262号公報等参照)。
【0003】
上述のような光触媒フィルタにあっては、線状あるいは繊維状のフィルタ素材どうしの間に適切な隙間を形成すると同時に、フィルタ素材表面に可能な限り凹凸を設けて汚染物を捕捉しやすくすることが重要である。この点は、光触媒フィルタ以外の通常のフィルタにおいても同じである。
【0004】
線状あるいは繊維状のフィルタ素材の表面に凹凸を形成する方法として、線状あるいは繊維状物の表面に適度の粒径の多数の粒状物を接着する方法が考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、線状あるいは繊維状物の表面に適度の粒径の多数の粒状物を接着して、フィルタ素材にする適当な方法はいまだ開発されていないのが実情である。そして、フィルタ素材として用いるためには、線状物等に多数の粒状物が接着されたものが大量に必要になる。このため、多数の線状物のそれぞれに多数の粒状物を迅速に接着する必要がある。
【0006】
その方法としては、例えば、多数の線状物を束ねてその間に多数の粒状物を存在させて接着剤を供給し、その後、個々の線状物に分けて硬化させることが考えられる。しかし、この方法では、束を解除して個々の線状物に分ける際に、粒状物が大量に付着する線状物と粒状物がほとんど付着しない線状物とができてしまい、均一なフィルタ素材を製造できないことが分かった。
【0007】
本発明は上述の背景のもとでなされたものであり、表面に多数の粒状物が接着された均質の線状物からなるフィルタ素材を用いた高性能の光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段に関連する手段としてのフィルタ素材の製造方法は、線状物の表面に多数の粒状物が接着されたフィルタ素材を多数製造する方法であって、多数の線状物の間に、前記線状物の径よりも小径の多数の粒状物が介在するとともに、これら線状物及び粒状物の間に接着剤が介在してなる混合物を形成する前処理工程と、この混合物に振動または揺動等の加速運動を加えて、前記線状物どうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させることによって、前記粒状物が前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定される接着剤硬化工程とを有する。
【0009】
上述の課題を解決するための手段に関連する手段としての光触媒フィルタ素材の製造方法は、ガラスファイバの表面に多数のガラス球を接着して、その表面に光触媒フィルタ素材を多数製造する方法であって、多数のガラスファイバの間に、前記ガラスファイバの径よりも小径の多数のガラス球が介在するとともに、これらガラスファイバの間に接着剤が介在してなる混合物を形成する前処理工程と、この混合物に振動または揺動等の加速運動を加えて、前記ガラスファイバどうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させることによって、前記ガラス球が前記ガラスファイバの表面に複数段に重ねられて島状に接着固定される接着剤硬化工程とを有する。
【0010】
上述の課題を解決するための手段として、本発明に係る光触媒フィルタは、線状物の表面に多数の粒状物を接着して、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねることによって、各光触媒フィルタ素材どうしの間に間隙を有するフィルタ束を形成し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、前記被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、前記各光触媒フィルタ素材に光を導入して前記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解する光触媒フィルタであって、前記粒状物は、その径が前記線状物の径より小さいものであり、かつ、前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定されているものであることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る光触媒フィルタ装置は、光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタを収納するフィルタケース本体と、前記フィルタケース本体の両側に設けられたフランジ部とを有し、前記一方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の導入口が設けられ、前記他方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の排出口が設けられ、前記一方の側のフランジ部の正面部に前記光触媒フィルタに光を入射させるためのガラス窓が設けられているとともに、前記光触媒フィルタとして、前記本発明に係る光触媒フィルタを用いたことを特徴とする。
【0012】
本発明に用いられるフィルタ素材の製造方法を、その具体的事例を挙げて説明すると次の通りである。まず、上記の前処理工程は、接着液中に多数本のガラスファイバ(導光性の線状物)と必要量の石英ガラス球(導光性の粒状物)とを混ぜておき、石英ガラス球をガラスファイバの間に挟むようにして、ガラスファイバの長手方向を揃えてすくい上げ、石英ガラス球や接着液がこぼれ落ちないように、ガラスファイバ束に圧縮力を加えて、この状態を維持するようにする。
【0013】
この外に、上記の前処理工程は、ガラスファイバと石英ガラス球とを先に混ぜておき、その隙間に接着液を浸透させる方法でも構わない。この方法では、まず、ガラスファイバと石英ガラス球を空気中で混合する。その際、雰囲気の湿度を低下させて、静電気によって石英ガラス球をガラスファイバにまとわり付かせる方法が有用である。その後、石英ガラス球がガラスファイバからこぼれ落ちないように、ガラスファイバの向きを揃えて集め、束にして圧縮力を掛け、束の下部に接着液を接触させることで、接着液がガラスファイバと石英ガラス球とで形成される網目状の毛細管中に浸透する現象を利用する。あるいは、ガラスファイバ、石英ガラス球及び接着液を容器にいれて撹拌する方法でもよい。
【0014】
上記のようにして、ガラスファイバの束の中に、石英ガラス球と接着液を含有させることができる。石英ガラス球と接着液は、ガラスファイバに対して均一に混ざっていることが望ましい。
【0015】
次に、上記の接着剤硬化工程は、ガラスファイバ、ガラス球及び接着剤の混合物に振動または揺動等の加速運動を加えることによって、前記ガラスファイバどうしが相対的に運動するようにしながら、前記接着剤を乾燥または硬化させる工程である。
【0016】
この接着剤硬化工程によって、それぞれのガラスファイバに付着している多数の石英ガラス球は、それぞれのガラスファイバに接着される一方で、任意のガラスファイバに接着される石英ガラス球と、このガラスファイバに隣接する他のガラスファイバに接着される石英ガラス球とは、接着されないようにすることが可能である。
【0017】
この場合、上記の接着剤硬化工程の硬化後には、前記粒状物(石英ガラス球)が複数段に重ねて接着されている部分を有するようにすることが比較的容易である。特に、粒状物の径を前記線状物の径に比較して小径にした場合、そのことが容易にできる。この点は、次の意味を有する。
【0018】
すなわち、粒状物の径が線状物の径と同等レベル程度に大きい場合には、これを線状物に接着することが著しく困難である。しかし、例えば、線状のフィルタ素材を多数束ねて構成されるフィルタにおいては、線状のフィルタ素材間に所定以上の大きさの間隙を確保したい場合がある。このような場合には、その大きな間隙を確保するために、線状物の表面に大きな径の粒状物を接着する必要が生ずる。このような場合、大きな径の粒状物を接着する代わりに、小さな径の粒状物を多段に重ねて接着することで同様の作用効果を得ることができ、上記手段(接着硬化工程)が極めて有用である。
【0019】
特に、粒状物の径が線状物の径に比較して小径である場合、上記の接着剤硬化工程の硬化後に、粒状物が複数段に重ねて接着されている部分が形成されるのは、以下の作用によるものと考えられる。
まず、粒状物の径が線状物と同等レベルである場合には、粒状物を線状物に接着しようとしても、線状物と粒状物の接触は点接着であるため接着強度がなく、粒状物が容易に落下してしまい、接着が著しく困難である。
【0020】
これに対し、小径の複数の粒状物を塊状にすることにより、線状物との間の接着面積が増大し、接着強度を増し、接着可能となる。その結果、複数段の粒状物接着が可能となり、複数段の粒状物を接着した線状物を束ねたとき、所望の線状物の隙間を形成することができる。
【0021】
複数の小径の粒状物を多段に接着するために、多数の線状物の間に多数の粒状物を介在させ、これら線状物及び粒状物の間に接着剤が存在する混合物を形成させる。これにより、これらの混合物は、接着剤の表面張力・毛細管現象により一体的に付着する。
【0022】
線状物の質量は、粒状物の質量と比較して非常に大きいため、付着を維持するために必要な付着力は、接着量が少量であると、線状物の付着力の方が粒状物のそれより圧倒的に大きい。このように付着力の大きい線状物の長手方向と垂直に揺動等の加速運動を加えることにより、線状物と粒状物は圧縮、引張りの力を受ける。同時に熱風を吹き付ける等して接着剤を乾燥させると、接着剤量は減少し、その付着力は減少する。そうすると、間に粒状物を介した線状物の束は、付着維持に最も付着力が強く必要なところの線状物間の粒状物間で切り離される。
【0023】
さらに、揺動等の加速運動を加え、熱風を吹き付ける等して接着剤の乾燥を進めると、接着剤量は減少し、切り離された時、線状物面に残った粒状物は格子構造のように付着力が強い構造で形成された塊状のみが残存する。さらに、接着剤が乾燥され、粘性上昇とともに接着性が生じると、塊状に付着していた粒状物は線状物面に接着される。
【0024】
なお、線状物は線径が細いため、長手方向と垂直な方向の局部的な荷重や衝撃(曲げ)と捻れに弱い。これを防ぐためには、直方体形状の容器に線状物と粒状物を入れ、線状物の自由度を長手方向と垂直な方向だけに制限し、長手方向と垂直な方向に揺動等の加速運動を行うことにより、線状物の折れのない接着を実現することができる。
【0025】
粒状物の重ね段数を多くするには、線状物間に介在させる粒状物の量を多くし、重ね段数を少なくするには、線状物間の粒状物の量を削減し、さらに、揺動の量(揺動の幅、速度、回数等)を大きくする。
揺動の条件、乾燥の条件(熱風温度、風量、時間等)等は、これらをパラメータに分解し、これらパラメータを機械化することで、容易に再現性のある条件を作り出すことができる。これにより、小径の粒状物を多段にして線状物に接着したものを大量に生産することが可能になった。
【0026】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1は、本発明に係る実施例1の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。以下、この図1を参照にしながら、実施例1による光触媒フィルタ素材の製造方法を説明し、併せて、実施例1による光触媒フィルタ素材の製造方法、光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を説明する。
【0027】
実施例1による光触媒フィルタの製造方法は、(1)前処理工程、(2)接着剤硬化工程、(3)光触媒フィルタ形成工程、からなる。以下、これら各工程を詳細に説明する。
【0028】
(1)前処理工程
この前処理工程は、多数のガラスファイバの間に多数のガラス球が介在するとともに、これらガラスファイバの間に接着剤が存在する混合物を形成する工程である。図1に示されるように、まず、線状体として、直径125μm、長さ260mmの石英製のガラスファイバ1(又はHOYA株式会社製の商品名「PFG1ガラスファイバ」)を6000本用意する。このガラスファイバ1を長手方向を揃えて全て適当な容器2(例えば、株式会社ニシヤマ化学製の商品名「ナチュラルパックN−10」、寸法80×60×280mm)に入れる。次に、粒状物として、平均粒径50μmの石英ガラス球(株式会社龍森製の商品名「SSV−43」)を40g用意し、上記容器2に入れる。
【0029】
次に、接着液4(常磐電機株式会社製の商品名「FJ−803」)を、ガラスファイバ1及びガラス球3が収容された上記容器2に40ml(ミリ・リットル)投入し、蓋を閉め、往復運動(ストローク80mm、5往復/秒)させて撹拌し、ガラスファイバ2、石英ガラス球3及び接着液4からなる混合物を形成する。
【0030】
(2)接着剤硬化工程
ガラスファイバ1、石英ガラス球3及び接着液4の混合物を、底部に綿布5aが張られた乾燥容器5(寸法200×80×300mm)に収納し、上側にも綿布5bを張って蓋をする。
【0031】
次に、上記乾燥容器5を揺動又は振動させる。この揺動又は振動は、ガラスファイバ1がその長手方向に加速運度するように、ストローク100mm、4往復/秒の往復運動とする。このとき、同時に、接着液4を乾燥させるために熱風(80℃)を吹き付ける。これにより、ガラスファイバ1どうしは接着されることなく、石英ガラス球3のみが各ガラスファイバ1の表面に接着される。接着液4が完全に乾燥するまで約10分揺動と熱風吹き付けを行う。
【0032】
こうして接着されたら、表面に石英ガラス球3が接着されたガラスファイバ1を容器5から取り出し、さらに接着力を高めるために加熱炉6によって、加熱処理(300℃、2時間)を行う。これにより、ガラスファイバ1の表面に多数の石英ガラス球が接着された光触媒用のフィルタ素材が得られる。このフィルタ素材は、図2に示されるように、ガラスファイバ1の表面に石英ガラス球3が複数段に重なった状態で接着剤4によって、島状に接着固定されており、この島状体がガラスファイバ1の表面に多数形成されている。
【0033】
図3は、石英ガラス球3の重なりの態様を示す図である。この図3に示されるように、下段(土台)、すなわち、ガラスファイバ1側にある複数の石英ガラス球3の上に上段の石英ガラス球3が乗るようにして重なっている。この場合、図3(a)は下段が3個で上段が1個の場合、図3(b)は下段が4個で上段が1個の場合、図3(c)は下段が4個で上段が2個の場合、図3(d)は下段が5個で上段が2個の場合の例である。
【0034】
この実施例1では、下段の石英ガラス球がガラスファイバ1の表面の全面積のうちの約60%を覆い、上段の石英ガラス球3は約20%覆っている。このように複数段重ねられた石英ガラス球3が母体となって、後述するように、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねて光触媒フィルタを製作した場合、空間率60%の光触媒フィルタを構成することができる。
【0035】
(3)光触媒フィルタ形成工程
次に、上記接着剤硬化工程によって得た光触媒用のフィルタ素材の表面に光触媒を形成する。この光触媒として、二酸化チタン光触媒膜をディップ法等で形成する。このディップ法は、上記フィルタ素材を光触媒の塗布できる液体中に入れ、所定の速度で引き上げることで所定の光触媒膜を素材表面に形成する方法である(例えば、特開2000−5691号公報参照)。また、上記フィルタ素材を光触媒の塗布できる液体中に入れた後に所定の気流で余分な液体を除去するようにした、いわゆるブローアウエイ法(特開2000−5691号号公報参照)を用いてもよい。図4は、表面に光触媒を塗布形成した光触媒フィルタ素材を示す図である。図4に示されるように、接着剤4によって島状に接着固定された石英ガラス球3の表面と、石英ガラス球3が接着されていないガラスファイバ1の表面とに光触媒7が形成されている。
【0036】
次に、光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねてフィルタ束を形成する。このフィルタ束を適当なフィルタケースに設置し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面(すなわち、光触媒7の表面)に捕捉すると共に、各光触媒フィルタ素材に光を導入して,上記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解できるようにして光触媒フィルタを完成する。
【0037】
図5は、上記した光触媒フィルタを用いた光触媒フィルタ装置100の構成を示す図である。光触媒フィルタ装置100は、図5に示されるように、光触媒膜を形成した光触媒フィルタ素材を多数(本例:6000本)束ねて形成したフィルタ束10が、筒状のフィルタケース本体11内に収納されている。フィルタケース本体11の両側には、フランジ部12及び13が形成されている。フランジ部12の側部には流体導入口12aが設けられ、フランジ部12の正面部には、入射させる光Lを導入するためのガラス窓12bが設けられている。フランジ部13の側部には流体排出口13aが設けられている。被処理流体を処理するときは、ガラス窓12bを通じて光Lを入射しつつ、流体導入口12aから被処理流体を導入してフィルタ束10中の間隙に流通させる。
【0038】
そして、フィルタ束10においては、ガラスファイバ1どうしが複数段に重ねて接着固定された石英ガラス球3が母体となって、上述した通り空間率60%の光触媒フィルタを得ていることから、十分な間隙を確保している。図6は石英ガラス球3による間隙確保の作用の説明図である。図6(a)に示されるように、2段重ねの石英ガラス球の塊が隣接して間隙を確保する場合や、図6(b)に示されるように、2段重ねの石英ガラス球3の塊の間に1段の石英ガラス球の塊が存在して間隙を確保する場合等がある。
【0039】
上述の実施例1によれば、ガラスファイバと石英ガラス球と接着剤とを交ぜた混合物を揺動し、乾燥させるという、極めて単純な工程により、複数段に重ねられた石英ガラス球を島状にガラスファイバの表面に接着固定したことから、比較的大きな石英ガラス球(平均粒径50μm)を多量にかつ多数本のガラスファイバに同時に接着することができる。しかも、ガラスファイバ等に強い力が加わるおそれが少ないので、ガラスファイバ等を破損するおそれがなく、歩留り良く光触媒フィルタを製造することができる。
【0040】
なお、上述の実施例1では、線状物がガラスファイバであり、粒状物が石英ガラス球である場合の例を掲げたが、線状物としては、他に、例えば、プラスチックファイバ、針金、粒状物としては、プラスチック球、球状シリカゲル、ガラス球、中空ガラス球等が挙げられる。
【0041】
さらに、上記実施例1では、接着工程と光触媒工程とを別に設ける例を掲げたが、接着剤自体に光触媒効果のあるものを用いれば、上記工程は1つにすることも可能である。
【0042】
(実施例2)
図7は、本発明に係る実施例2の光触媒フィルタに用いられるフィルタ素材の製造方法の説明図である。以下、この図7を参照にしながら実施例2による光触媒フィルタ素材製造方法を説明する。なお、この実施例2は、前処理工程及び接着剤硬化工程において、ドラム状の容器8のみを用いて行うようにした外は、実施例1と同様の構成を有するので、以下では実施例1との相違点を説明する。
【0043】
図7において、横置きに設置されたドラム状容器8(直径210mm、長さ300mm)にガラスファイバ1(600本)、石英ガラス球3(50g)及び接着液4(40ml)を入れる。ドラム状容器8の容量は、上記ガラスファイバ1、(600本)、石英ガラス球3(50g)及び接着液4(40ml)の混合物のトータル容積に比較して極めて大きいので、これらの混合物は、ドラム状容器8の底部にほとんど張り付くように収容される。
【0044】
次に、ドラム状容器8を回転ローラ8a,8a上に乗せて、回転駆動させる(回転速度約60回/分程度)。なお、ここで、ドラム状容器8の上部付近の内周面部には、図示しない固定機構によって外部に固定されている掻取バー8bが設置されている。
【0045】
したがって、ドラム状容器8の回転によって、底部に張り付いて上部に上がろうとする混合物は、この掻取バー8bに阻止されて、底部に戻される。これにより、良好な撹拌がなされると共に、ガラスファイバ1どうしにも揺動又は振動に相当する加速運動が加わり、適度な相対運動が与えられる。
【0046】
次いで、上記ドラム状容器8を回転しながら、ブローワー9等を用いて上記ドラム状容器8内に熱風を約20分程度吹き付け、乾燥し、接着剤4を乾燥し、硬化させる。このようにして、表面に石英ガラス球3が接着されたら、ガラスファイバ1を容器5から取り出し、さらに接着力を高めるために、実施例1と同様に加熱炉6によって、加熱処理(300℃、2時間)を行う。これにより、ガラスファイバ1の表面に多数の石英ガラス球が接着された光触媒用のフィルタ素材が得られる。
【0047】
上記実施例2によれば、実施例1と比較して、より一層単純な工程とすることができ、より一層迅速にして、かつ、大量に光触媒用のフィルタ素材を製造することが可能となる。
【0048】
次に、上述の実施例1に用いた光触媒フィルタ素材の製造方法によって製造したフィルタ束10を用いて光触媒フィルタ装置100(図5参照)を構成し、その性能試験を行った。図8は光触媒フィルタ装置の性能試験を行うためのシステムの構成図である。図8に示されるように、分解対象ガスを純空気により稀釈し、所定の濃度ガスを作り出す。それぞれのボンベからマスフローコントローラーにより一定流量づつガス混合器を通して混合した。そのガスを一旦バッファータンクで溜め、円筒タイプの光触媒フィルタに送った。連結はステンレスパイプとテフロン(登録商標)チューブを併用して用いた。光触媒フィルタ装置100の前と後それぞれでガス濃度を検知した。検知器はガスクロマトグラフィ(以下、「GC」という。)を用いた。紫外線強度は10mW/cm 流量は1リットル/分に固定して測定した。
【0049】
上述の試験システムを用いて空気中に含まれる成分の除去能力を調べた結果を以下に説明する。
図9はアセトアルデヒド20ppmのガスを本発明の光触媒フィルタ装置100に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。この図9に示されるように、入口側約20ppmのガスが滞留時間2.7秒で出口側濃度がGCの検出限界(0.08ppm)以下まで減少していた。それも500分連続して除去し続けた。20ppmのアセトアルデヒドを含むガス中のアセトアルデヒドをその濃度が1/100以下になるまで一挙に除去したことになる。
【0050】
図10は量子効率を探るためアセトアルデヒドの濃度を70ppmまでにした場合の光触媒フィルタ装置100の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
入口側濃度が初期の低いときはガス混合し始めた時から測定していることを示す。この70ppmでもワンパスで0.08ppm以下まで減少した。アセトアルデヒドは1電子反応で分解すると仮定すると、量子効率は実に50%を示した。
【0051】
図11は、トリクロロエチレン20ppmのガスを光触媒フィルタ装置100に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。20ppmは、環境規制値34ppbの約1,000倍の濃度である。入口側約20ppmのガスが滞留時間2.7秒で、アセトアルデヒドと同様、出口側濃度が検出限界0.08ppm以下まで減少した。トリクロロエチレン20ppmのガス中のトリクロロエチレンを、その濃度が一挙に1/100以下になるまで除去したことになる。これも500分連続して除去し続けた。フィルタ寿命の考えに立つと、500,000分(約140日)持つことが確認されたことに相当する。
【0052】
トリクロロエチレンは有害大気汚染指定物質4種のうちのひとつである。また、トリクロロエチレンは構造式から酸化分解によりホスゲン等の有毒物質を生成する可能性がある。そこで、上記した出口側濃度の0.08ppm以下について、TENAXによる精密分析を行った。その結果、トリクロロエチレンは0.2ppb以下まで除去されていたことが確認された。
【0053】
図12は、ベンゼン1ppmのガスを光触媒フィルタ装置100に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。1ppmは環境規制値0.9ppbの約1,000倍の濃度である。入口側約1ppmのガスが滞留時間2.7秒で出口側濃度が0.2ppmまで減少した。光量、滞留時間等、上記アセトアルデヒド、トリクロロエチレンと同条件での測定であるが、100%分解には至らなかった。このことはベンゼンが安定物質で分解し難い為か、もしくは分解に使用する電子数多いが為の要因かは今後詰めて明らかにしていきたい。ただし、80%分解が16日間連続している。このことから2つのことが考察できる。1つが、環境中のベンゼンフィルターとして16,000日(約43年)以上の寿命がある、もしくは除去率という性能が維持されていることである。もう1つが、ベンゼン自体の吸着特性から考えて、ベンゼンが光触媒上にどんどん堆積していき、将来的に吸着フィルタに起こる破過現象については、本件光触媒フィルタ装置では起きないことを示している。そして、分解生成物の堆積による破過現象も起こらないであろうことを示していると考えられる。
【0054】
ベンゼンはトリクロロエチレンと同様、有害大気汚染指定物質4種のうちの1つである。また、発癌性の非常に高い物質としても知られている。そこで、除去率80%程度では十分ではない。少し条件を変更して、100%除去率でのベンゼン残量および分解生成物の分析を行った。条件は紫外線強度を2倍の20mWcm 上げ、滞留時間も2倍の5.4秒にした。その結果を図13に示す。入口側濃度の1ppmのベンゼンがワンパスでGCの検出限界以下まで減少した。完全分解しているか調べるため、出口側濃度をTENAX分析した。ベンゼンはTENAX検出限界以下の0.2ppb以下まで除去されていた。分解生成物も検出されない状態であった。
【0055】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置によれば、高性能の光触媒フィルタ及び光触媒フィルタ装置を容易に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。
【図2】実施例1の光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材を示す図である。
【図3】実施例1の光触媒フィルタに用いられる石英ガラス球3の重なりの態様を示す図である。
【図4】表面に光触媒を塗布形成した実施例1の光触媒フィルタ素材を示す図である。
【図5】光触媒フィルタ装置100の構成を示す図である。
【図6】石英ガラス球による間隙確保の作用の説明図である。
【図7】実施例2に係る光触媒フィルタに用いられる光触媒フィルタ素材の製造方法の説明図である。
【図8】光触媒フィルタ装置の性能試験を行うためのシステムの構成図である。
【図9】アセトアルデヒド20ppmのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときのフィルタ装置の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図10】量子効率を探るためアセトアルデヒドの濃度を70ppmまでにした場合の入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図11】トリクロロエチレン20ppmのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図12】ベンゼン1ppmのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
【図13】ベンゼン1ppmのガスを光触媒フィルタ装置に通過させたときの入口側濃度と出口側濃度を示すグラフである。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a filter material in which a granular material is bonded to each surface of a large number of linear objects.UsedThe present invention relates to a photocatalytic filter and a photocatalytic filter device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a photocatalyst such as titanium dioxide is formed on the surface of a light-guided linear or fibrous filter material, and a large number of these are bundled so as to form a predetermined gap between them, thereby forming a filter bundle. The fluid to be treated is circulated through the gap, and the contaminants contained in the fluid to be treated are trapped on the surface of each filter material, and light is introduced into each photocatalyst filter material to photocatalyze the captured contaminants. There has been proposed a photocatalytic filter that can be decomposed by the above (see, for example, JP-A-9-225262).
[0003]
In the photocatalyst filter as described above, an appropriate gap should be formed between the linear or fibrous filter materials, and at the same time, the surface of the filter material should be provided with as much irregularities as possible to easily capture contaminants. is important. This point is the same in ordinary filters other than the photocatalytic filter.
[0004]
As a method of forming irregularities on the surface of a linear or fibrous filter material, a method of adhering a large number of granular materials having an appropriate particle size to the surface of the linear or fibrous material is conceivable.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the actual situation is that a suitable method for forming a filter material by bonding a large number of particles having an appropriate particle diameter to the surface of a linear or fibrous material has not been developed yet. In order to use as a filter material, a large amount of a linear material or the like in which a large number of granular materials are bonded is required. For this reason, it is necessary to quickly bond a large number of granular materials to each of the large number of linear objects.
[0006]
As the method, for example, it is conceivable that a large number of linear objects are bundled, a large number of granular materials are present between them, an adhesive is supplied, and then the individual linear objects are divided and cured. However, in this method, when the bundle is released and divided into individual linear objects, a linear object with a large amount of particulate matter and a linear object with almost no particulate matter are formed, and a uniform filter is formed. It turns out that the material cannot be manufactured.
[0007]
  The present invention has been made under the above-mentioned background, and is a filter material comprising a homogeneous linear material having a large number of granular materials bonded to the surface.UsedAn object is to provide a high-performance photocatalytic filter and a photocatalytic filter device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  Means for solving the above-mentioned problemsAs a means related toThe method of manufacturing a filter material is a method of manufacturing a large number of filter materials in which a large number of granular materials are bonded to the surface of a linear object, and a diameter smaller than the diameter of the linear object between the numerous linear objects. A pretreatment process for forming a mixture in which a large number of granular materials are present and an adhesive is interposed between the linear materials and the granular materials, and an acceleration motion such as vibration or oscillation is applied to the mixture. By drying or curing the adhesive while allowing the linear objects to move relative to each other, the granular material is stacked on the surface of the linear object in a plurality of stages and bonded and fixed in an island shape. With adhesive curing processTo do.
[0009]
  As a means related to the means for solving the above problemsA method for producing a photocatalytic filter material is a method in which a large number of glass spheres are bonded to the surface of a glass fiber, and a large number of photocatalytic filter materials are produced on the surface, and the diameter of the glass fiber is interposed between the many glass fibers. A number of glass spheres with a smaller diameter than the pretreatment step of forming a mixture in which an adhesive is interposed between the glass fibers, and applying an acceleration motion such as vibration or oscillation to the mixture, An adhesive in which the glass spheres are stacked on the surface of the glass fiber in a plurality of stages and bonded and fixed in an island shape by drying or curing the adhesive while allowing the glass fibers to move relative to each other. Curing processHave.
[0010]
  As means for solving the above problems,The photocatalytic filter according to the present invention isLinear objectMany on the surface ofGranular materialAre bonded together, and a large number of photocatalyst filter materials having photocatalysts formed on the surface thereof are bundled to form a filter bundle having a gap between the photocatalyst filter materials, and the fluid to be treated is fed from one end face of the filter bundle. The photocatalytic filter is introduced to capture contaminants contained in the fluid to be treated on the surface of each filter material and to introduce light into each photocatalyst filter material to decompose the captured contaminants by photocatalytic action. And saidGranular materialThe diameter isLinear objectSmaller than the diameter ofLinear objectIt is characterized by being laminated and fixed in an island shape on a plurality of steps on the surface.
[0011]
  The photocatalytic filter device according to the present invention includes a photocatalytic filter, a filter case main body that houses the photocatalytic filter, and flange portions provided on both sides of the filter case main body, and the side of the flange portion on the one side An inlet for the fluid to be treated is provided in a portion, an outlet for the fluid to be treated is provided in a side portion of the flange portion on the other side, and the photocatalytic filter is provided in a front portion of the flange portion on the one side. A glass window for allowing light to enter is provided, and as the photocatalytic filter,The photocatalytic filter according to the present inventionIt is characterized by using.
[0012]
  In the present inventionUsedThe filter material manufacturing method will be explained with specific examples.,It is as follows. First, in the pretreatment step, a large number of glass fibers (light-guided linear material) and a required amount of quartz glass spheres (light-guided granular material) are mixed in an adhesive solution, and quartz glass is mixed. Keep the spheres sandwiched between the glass fibers, scoop up the glass fibers in the longitudinal direction, and maintain the state by applying a compressive force to the glass fiber bundle so that the silica glass spheres and adhesive liquid do not spill out. .
[0013]
In addition, the pretreatment step may be a method in which the glass fiber and the quartz glass sphere are first mixed and the adhesive liquid penetrates into the gap. In this method, first, glass fibers and quartz glass spheres are mixed in air. At that time, a method of lowering the humidity of the atmosphere and attaching the quartz glass sphere to the glass fiber by static electricity is useful. Then, gather the glass fibers in the same direction so that the quartz glass spheres do not fall out of the glass fiber, apply a compressive force to the bundle, and bring the adhesive liquid into contact with the lower part of the bundle. The phenomenon of penetrating into a mesh-like capillary tube formed with glass spheres is utilized. Alternatively, a method of stirring a glass fiber, a quartz glass sphere, and an adhesive liquid in a container may be used.
[0014]
As described above, the quartz glass sphere and the adhesive liquid can be contained in the bundle of glass fibers. It is desirable that the quartz glass sphere and the adhesive liquid are uniformly mixed with the glass fiber.
[0015]
Next, in the adhesive curing step, the glass fibers are relatively moved by applying an accelerating motion such as vibration or swing to the mixture of the glass fiber, the glass sphere, and the adhesive. This is a step of drying or curing the adhesive.
[0016]
By this adhesive curing process, a large number of quartz glass spheres adhering to each glass fiber are bonded to each glass fiber, while the quartz glass sphere bonded to any glass fiber and the glass fiber It is possible to prevent the quartz glass spheres from being bonded to other glass fibers adjacent to the glass glass.
[0017]
In this case, it is relatively easy to have a portion where the granular material (quartz glass sphere) is bonded in a plurality of stages after curing in the adhesive curing step. In particular, when the diameter of the granular material is made smaller than the diameter of the linear material, this can be done easily. This point has the following meaning.
[0018]
That is, when the diameter of the granular material is about the same level as the diameter of the linear material, it is extremely difficult to bond it to the linear material. However, for example, in a filter configured by bundling a large number of linear filter materials, there is a case where it is desired to secure a gap of a predetermined size or more between the linear filter materials. In such a case, it is necessary to adhere a granular material having a large diameter to the surface of the linear object in order to ensure the large gap. In such a case, instead of adhering large-diameter granules, the same effect can be obtained by laminating small-diameter granules in multiple stages, and the above means (adhesion curing step) is extremely useful. It is.
[0019]
In particular, when the diameter of the granular material is smaller than the diameter of the linear material, after the curing of the above-mentioned adhesive curing step, a part where the granular material is bonded in multiple stages is formed. The following actions are considered.
First, when the diameter of the granular material is at the same level as the linear material, even if the granular material is to be bonded to the linear material, the contact between the linear material and the granular material is point bonding, so there is no adhesive strength, The granular material easily falls and adhesion is extremely difficult.
[0020]
On the other hand, by making a plurality of small-diameter granular materials into a lump shape, the bonding area between the linear materials increases, the bonding strength increases, and bonding becomes possible. As a result, it becomes possible to bond a plurality of stages of granular objects, and when a linear object having a plurality of stages of bonded granular objects is bundled, a desired gap between the linear objects can be formed.
[0021]
In order to bond a plurality of small-diameter granular materials in a multistage manner, a large number of granular materials are interposed between a large number of linear materials, and a mixture in which an adhesive is present between the linear materials and the granular materials is formed. Thereby, these mixtures adhere together by the surface tension and capillary action of the adhesive.
[0022]
Since the mass of the linear object is very large compared to the mass of the granular material, the adhesive force required to maintain the adhesion is that the adhesion of the linear object is more granular when the amount of adhesion is small. Overwhelmingly bigger than that of things. By applying an acceleration motion such as swinging perpendicularly to the longitudinal direction of the linear object having a large adhesion force, the linear object and the granular material are subjected to compression and tension. At the same time, when the adhesive is dried by blowing hot air or the like, the amount of the adhesive is reduced and the adhesive force is reduced. If it does so, the bundle | flux of the linear thing through a granular material in between will be cut | disconnected between the granular materials between the linear objects of the strongest adhesive force required for adhesion maintenance.
[0023]
Furthermore, if the adhesive is dried by applying accelerated motion such as swinging and blowing hot air, etc., the amount of adhesive decreases, and when separated, the particulate matter remaining on the surface of the linear object has a lattice structure. Thus, only a lump formed with a structure having strong adhesion remains. Further, when the adhesive is dried and the adhesiveness is increased with the increase in viscosity, the granular material adhering to the lump is bonded to the surface of the linear object.
[0024]
Since the wire has a thin wire diameter, it is vulnerable to local loads, impacts (bending) and twists in the direction perpendicular to the longitudinal direction. In order to prevent this, put linear objects and granular objects in a rectangular parallelepiped container, limit the degree of freedom of the linear objects only in the direction perpendicular to the longitudinal direction, and accelerate such as swinging in the direction perpendicular to the longitudinal direction. By performing the movement, it is possible to realize adhesion without bending of the linear object.
[0025]
To increase the number of overlapping layers of granular materials, increase the amount of granular material interposed between linear materials, and to reduce the number of overlapping steps, reduce the amount of granular materials between linear materials, and Increase the amount of movement (swing width, speed, number of times, etc.).
The conditions of oscillation, drying conditions (hot air temperature, air volume, time, etc.), etc. can be easily decomposed into parameters, and these parameters can be mechanized to easily create reproducible conditions. As a result, it has become possible to produce a large number of small-diameter granular materials bonded in a linear manner.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
  FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention.Used for photocatalytic filtersIt is explanatory drawing of the manufacturing method of a photocatalyst filter raw material. Hereinafter, the manufacturing method of the photocatalyst filter material according to Example 1 will be described with reference to FIG. 1, and the photocatalyst filter material manufacturing method, photocatalyst filter, and photocatalyst filter device according to Example 1 will be described.
[0027]
The manufacturing method of the photocatalyst filter by Example 1 consists of (1) pre-processing process, (2) adhesive agent hardening process, and (3) photocatalyst filter formation process. Hereinafter, each of these steps will be described in detail.
[0028]
(1) Pretreatment process
This pretreatment step is a step of forming a mixture in which a large number of glass spheres are interposed between a large number of glass fibers and an adhesive is present between the glass fibers. As shown in FIG. 1, first, 6000 glass fibers 1 made of quartz having a diameter of 125 μm and a length of 260 mm (or a product name “PFG1 glass fiber” manufactured by HOYA Corporation) are prepared as linear bodies. The glass fibers 1 are all placed in a suitable container 2 (for example, trade name “Natural Pack N-10” manufactured by Nishiyama Chemical Co., Ltd., dimensions 80 × 60 × 280 mm) with the longitudinal direction aligned. Next, 40 g of quartz glass spheres (trade name “SSV-43” manufactured by Tatsumori Co., Ltd.) having an average particle diameter of 50 μm are prepared as granular materials and placed in the container 2.
[0029]
Next, 40 ml (milliliter) of the adhesive liquid 4 (trade name “FJ-803” manufactured by Joban Electric Co., Ltd.) is put into the container 2 containing the glass fiber 1 and the glass bulb 3 and the lid is closed. Then, the mixture is stirred by reciprocating motion (stroke 80 mm, 5 reciprocations / second) to form a mixture composed of the glass fiber 2, the quartz glass sphere 3 and the adhesive liquid 4.
[0030]
(2) Adhesive curing process
The mixture of the glass fiber 1, the quartz glass bulb 3 and the adhesive liquid 4 is stored in a drying container 5 (size: 200 × 80 × 300 mm) with a cotton cloth 5a on the bottom, and the cotton cloth 5b is also applied on the upper side to cover the mixture. .
[0031]
Next, the drying container 5 is rocked or vibrated. This oscillation or vibration is a reciprocating motion with a stroke of 100 mm and 4 reciprocations / second so that the glass fiber 1 is accelerated in the longitudinal direction. At the same time, hot air (80 ° C.) is blown to dry the adhesive liquid 4. Thereby, only the quartz glass sphere 3 is bonded to the surface of each glass fiber 1 without bonding the glass fibers 1 to each other. Swing and hot air blowing are performed for about 10 minutes until the adhesive liquid 4 is completely dried.
[0032]
Once bonded, the glass fiber 1 with the quartz glass sphere 3 bonded to the surface is taken out of the container 5 and subjected to heat treatment (300 ° C., 2 hours) in the heating furnace 6 in order to further increase the adhesion. Thereby, a filter material for a photocatalyst in which a large number of quartz glass spheres are bonded to the surface of the glass fiber 1 is obtained. As shown in FIG. 2, this filter material is bonded and fixed in an island shape with an adhesive 4 in a state where the quartz glass spheres 3 are overlapped on the surface of the glass fiber 1 in a plurality of stages. Many are formed on the surface of the glass fiber 1.
[0033]
FIG. 3 is a diagram showing an overlapping mode of the quartz glass spheres 3. As shown in FIG. 3, the upper quartz glass spheres 3 are superimposed on the lower stage (base), that is, the plurality of quartz glass spheres 3 on the glass fiber 1 side. In this case, FIG. 3A shows a case where there are three lower stages and one upper stage, FIG. 3B shows a case where there are four lower stages and one upper stage, and FIG. 3C shows four lower stages. When there are two upper stages, FIG. 3D shows an example in which there are five lower stages and two upper stages.
[0034]
In Example 1, the lower quartz glass sphere covers about 60% of the total surface area of the glass fiber 1, and the upper quartz glass sphere 3 covers about 20%. In this way, when the quartz glass spheres 3 stacked in a plurality of stages serve as a base, and a photocatalytic filter is manufactured by bundling a large number of photocatalytic filter materials having a photocatalyst formed on the surface thereof, a photocatalyst having a space ratio of 60% is produced. A filter can be configured.
[0035]
(3) Photocatalyst filter formation process
Next, a photocatalyst is formed on the surface of the photocatalyst filter material obtained by the adhesive curing step. As this photocatalyst, a titanium dioxide photocatalyst film is formed by a dip method or the like. This dipping method is a method in which a predetermined photocatalytic film is formed on the surface of a material by putting the filter material in a liquid that can be coated with a photocatalyst and pulling it up at a predetermined speed (see, for example, JP-A-2000-5691). . Alternatively, a so-called blow-away method (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-5691) in which excess liquid is removed with a predetermined air flow after the filter material is placed in a liquid that can be coated with a photocatalyst may be used. . FIG. 4 is a view showing a photocatalyst filter material having a photocatalyst coated on the surface. As shown in FIG. 4, the photocatalyst 7 is formed on the surface of the quartz glass sphere 3 bonded and fixed in an island shape by the adhesive 4 and the surface of the glass fiber 1 to which the quartz glass sphere 3 is not bonded. .
[0036]
Next, a filter bundle is formed by bundling a large number of photocatalyst filter materials on which a photocatalyst is formed. This filter bundle is installed in an appropriate filter case, and a fluid to be treated is introduced from one end face of the filter bundle, and contaminants contained in the fluid to be treated are removed from the surface of each filter material (that is, the surface of the photocatalyst 7). At the same time, light is introduced into each photocatalytic filter material so that the captured contaminants can be decomposed by the photocatalytic action to complete the photocatalytic filter.
[0037]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a photocatalytic filter device 100 using the above-described photocatalytic filter. As shown in FIG. 5, the photocatalyst filter device 100 has a filter bundle 10 formed by bundling a large number (in this example: 6000) of photocatalyst filter materials on which a photocatalyst film is formed accommodated in a cylindrical filter case body 11. Has been. Flange portions 12 and 13 are formed on both sides of the filter case main body 11. A fluid introduction port 12 a is provided on the side of the flange portion 12, and incident light L is incident on the front portion of the flange portion 12.0Is provided with a glass window 12b. A fluid discharge port 13 a is provided on the side of the flange portion 13. When processing the fluid to be processed, the light L passes through the glass window 12b.0The fluid to be treated is introduced from the fluid introduction port 12 a and is circulated through the gap in the filter bundle 10.
[0038]
In the filter bundle 10, the quartz glass sphere 3 in which the glass fibers 1 are stacked and fixed in a plurality of stages is used as a base material, and a photocatalytic filter having a space ratio of 60% is obtained as described above. Secure a gap. FIG. 6 is an explanatory view of the effect of securing the gap by the quartz glass sphere 3. As shown in FIG. 6 (a), when two clusters of quartz glass spheres are adjacent to ensure a gap, or as shown in FIG. 6 (b), two-stage quartz glass spheres 3 are stacked. There is a case where a lump of quartz glass spheres exists between the lumps to secure a gap.
[0039]
According to Example 1 described above, the quartz glass spheres stacked in a plurality of stages are formed in an island shape by a very simple process of shaking and drying the mixture of the glass fiber, the quartz glass sphere, and the adhesive. In addition, since the glass fiber surface is bonded and fixed, a relatively large amount of quartz glass spheres (average particle diameter of 50 μm) can be simultaneously bonded to a large number of glass fibers. And since there is little possibility that a strong force will be added to glass fiber etc., there is no possibility of damaging glass fiber etc., and a photocatalyst filter can be manufactured with a sufficient yield.
[0040]
In Example 1 described above, an example in which the linear object is a glass fiber and the granular object is a quartz glass sphere has been described. However, as the linear object, for example, a plastic fiber, a wire, Examples of the granular material include plastic spheres, spherical silica gel, glass spheres, and hollow glass spheres.
[0041]
Furthermore, in Example 1 described above, an example in which the adhesion step and the photocatalytic step are separately provided has been described. However, if an adhesive having a photocatalytic effect is used, the number of steps can be reduced to one.
[0042]
(Example 2)
  FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.Used for photocatalytic filtersIt is explanatory drawing of the manufacturing method of a filter raw material. Hereinafter, referring to FIG.,A method for producing a photocatalytic filter material according to Example 2 will be described. Since Example 2 has the same configuration as that of Example 1 except that only the drum-shaped container 8 is used in the pretreatment process and the adhesive curing process, Example 1 will be described below. Differences from the above will be described.
[0043]
In FIG. 7, glass fiber 1 (600 pieces), quartz glass bulb 3 (50 g), and adhesive liquid 4 (40 ml) are put in a drum-like container 8 (diameter 210 mm, length 300 mm) installed horizontally. Since the capacity of the drum-shaped container 8 is extremely large compared to the total volume of the mixture of the glass fiber 1 (600 pieces), the quartz glass sphere 3 (50 g) and the adhesive liquid 4 (40 ml), these mixtures are The drum-shaped container 8 is accommodated so as to almost stick to the bottom.
[0044]
Next, the drum-shaped container 8 is placed on the rotation rollers 8a and 8a and is rotated (rotation speed is about 60 times / minute). Here, a scraping bar 8b fixed to the outside by a fixing mechanism (not shown) is installed on the inner peripheral surface near the upper portion of the drum-shaped container 8.
[0045]
Accordingly, the mixture that sticks to the bottom and tries to rise to the top by the rotation of the drum-shaped container 8 is blocked by the scraping bar 8b and returned to the bottom. As a result, good agitation is performed, and an acceleration motion corresponding to rocking or vibration is applied to the glass fibers 1 to give an appropriate relative motion.
[0046]
Next, while rotating the drum-shaped container 8, hot air is blown into the drum-shaped container 8 for about 20 minutes using the blower 9 or the like, and the adhesive 4 is dried and cured. In this way, when the quartz glass sphere 3 is bonded to the surface, the glass fiber 1 is taken out from the container 5 and further heated by the heating furnace 6 in the same manner as in Example 1 (300 ° C., 2 hours). Thereby, a filter material for a photocatalyst in which a large number of quartz glass spheres are bonded to the surface of the glass fiber 1 is obtained.
[0047]
According to the second embodiment, it is possible to make the process simpler than in the first embodiment, and it is possible to manufacture a filter material for a photocatalyst more quickly and in a large amount. .
[0048]
  Next, Example 1 described aboveUsed forA photocatalyst filter device 100 (see FIG. 5) was configured using the filter bundle 10 manufactured by the photocatalyst filter material manufacturing method, and the performance test was performed. FIG. 8 is a configuration diagram of a system for performing a performance test of the photocatalytic filter device. As shown in FIG. 8, the gas to be decomposed is diluted with pure air to produce a predetermined concentration gas. Each cylinder was mixed with a mass flow controller at a constant flow rate through a gas mixer. The gas was temporarily stored in a buffer tank and sent to a cylindrical photocatalytic filter. For connection, a stainless steel pipe and a Teflon (registered trademark) tube were used in combination. The gas concentration was detected before and after the photocatalytic filter device 100, respectively. The detector used was gas chromatography (hereinafter referred to as “GC”). UV intensity is 10mW / cm2 ,The flow rate was fixed at 1 liter / min.
[0049]
The results of examining the ability to remove components contained in the air using the above test system will be described below.
FIG. 9 is a graph showing the inlet-side concentration and the outlet-side concentration when a gas of acetaldehyde of 20 ppm is passed through the photocatalytic filter device 100 of the present invention. As shown in FIG. 9, about 20 ppm of gas on the inlet side had a residence time of 2.7 seconds, and the concentration on the outlet side decreased to below the GC detection limit (0.08 ppm). It was also removed continuously for 500 minutes. The acetaldehyde in the gas containing 20 ppm of acetaldehyde was removed all at once until the concentration became 1/100 or less.
[0050]
FIG. 10 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration of the photocatalytic filter device 100 when the concentration of acetaldehyde is set to 70 ppm in order to investigate the quantum efficiency.
When the concentration on the inlet side is low at the initial stage, it indicates that measurement is started from the beginning of gas mixing. Even at this 70 ppm, it decreased to 0.08 ppm or less in one pass. Assuming that acetaldehyde decomposes in a one-electron reaction, the quantum efficiency was indeed 50%.
[0051]
FIG. 11 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration when 20 ppm of trichlorethylene gas is passed through the photocatalytic filter device 100. 20 ppm is a concentration about 1,000 times the environmental regulation value of 34 ppb. About 20 ppm of gas on the inlet side had a residence time of 2.7 seconds, and the concentration on the outlet side decreased to a detection limit of 0.08 ppm or less, like acetaldehyde. Trichloroethylene in the 20 ppm trichlorethylene gas was removed until the concentration became 1/100 or less at a stroke. This was also removed continuously for 500 minutes. From the standpoint of filter life, this is equivalent to having been confirmed to have 500,000 minutes (about 140 days).
[0052]
Trichlorethylene is one of four hazardous air pollutants. In addition, trichlorethylene may generate toxic substances such as phosgene by oxidative decomposition from the structural formula. Therefore, a precise analysis by TENAX was performed for the above-mentioned outlet side concentration of 0.08 ppm or less. As a result, it was confirmed that trichlorethylene was removed to 0.2 ppb or less.
[0053]
FIG. 12 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration when 1 ppm of benzene gas is passed through the photocatalytic filter device 100. 1 ppm is about 1,000 times the environmental regulation value of 0.9 ppb. About 1 ppm of gas on the inlet side decreased to 0.2 ppm on the outlet side after a residence time of 2.7 seconds. The measurement was performed under the same conditions as the acetaldehyde and trichlorethylene, such as the light amount and the residence time, but 100% decomposition was not achieved. I would like to clarify in the future whether this is because benzene is a stable substance that is difficult to decompose or because it has a large number of electrons used for decomposition. However, 80% degradation continues for 16 days. Two things can be considered from this. One is that the benzene filter in the environment has a lifetime of 16,000 days (about 43 years) or more, or the performance of removal rate is maintained. The other is that, considering the adsorption characteristics of benzene itself, benzene accumulates on the photocatalyst, and the breakthrough phenomenon that occurs in the adsorption filter in the future does not occur in the present photocatalytic filter device. And it is thought that it shows that the breakthrough phenomenon due to the accumulation of decomposition products will not occur.
[0054]
  Benzene, like trichlorethylene, is one of four hazardous air pollutants. It is also known as a very carcinogenic substance. Therefore, a removal rate of about 80% is not sufficient. The analysis of the remaining amount of benzene and decomposition products at 100% removal rate was performed with slight changes. Conditions are 20mW, double the UV intensity/cm2 InThe residence time was doubled to 5.4 seconds. The result is shown in FIG. The concentration of 1 ppm of benzene at the inlet side decreased to below the detection limit of GC in one pass. In order to examine whether it was completely decomposed, the concentration on the outlet side was analyzed by TENAX. Benzene was removed to 0.2 ppb or less below the TENAX detection limit. No decomposition products were detected.
[0055]
【The invention's effect】
  As detailed above,According to the photocatalytic filter and the photocatalytic filter device according to the present invention, it is possible to easily obtain a high-performance photocatalytic filter and a photocatalytic filter device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first embodiment.Used for photocatalytic filtersIt is explanatory drawing of the manufacturing method of a photocatalyst filter raw material.
FIG. 2 shows the first embodiment.Used for photocatalytic filtersIt is a figure which shows a photocatalyst filter raw material.
FIG. 3 shows the first embodiment.Used for photocatalytic filtersIt is a figure which shows the aspect of the overlap of the quartz glass bulb | ball 3. FIG.
FIG. 4 is a view showing a photocatalyst filter material of Example 1 in which a photocatalyst is applied and formed on the surface.
5 is a diagram showing a configuration of the photocatalytic filter device 100. FIG.
FIG. 6 is an explanatory view of an operation of securing a gap by a quartz glass sphere.
FIG. 7 shows the second embodiment.Used in such photocatalytic filtersIt is explanatory drawing of the manufacturing method of a photocatalyst filter raw material.
FIG. 8 is a configuration diagram of a system for performing a performance test of the photocatalytic filter device.
FIG. 9 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration of the filter device when a gas of acetaldehyde of 20 ppm is passed through the photocatalytic filter device.
FIG. 10 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration when the concentration of acetaldehyde is up to 70 ppm in order to investigate the quantum efficiency.
FIG. 11 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration when 20 ppm of trichlorethylene gas is passed through the photocatalytic filter device.
FIG. 12 is a graph showing the inlet side concentration and the outlet side concentration when 1 ppm of benzene gas is passed through the photocatalytic filter device.
FIG. 13 is a graph showing an inlet side concentration and an outlet side concentration when 1 ppm of benzene gas is passed through a photocatalytic filter device.

Claims (3)

線状物の表面に多数の粒状物を接着して、その表面に光触媒を形成した光触媒フィルタ素材を多数束ねることによって、各光触媒フィルタ素材どうしの間に間隙を有するフィルタ束を形成し、被処理流体を前記フィルタ束の一方の端面から導入して、前記被処理流体に含まれる汚染物を各フィルタ素材の表面に捕捉すると共に、前記各光触媒フィルタ素材に光を導入して前記捕捉した汚染物を光触媒作用によって分解する光触媒フィルタであって、
前記粒状物は、その径が前記線状物の径より小さいものであり、かつ、前記線状物の表面に複数段に重ねられて島状に接着固定されているものであることを特徴とする光触媒フィルタ。
By adhering a large number of granular materials to the surface of a linear object and bundling a large number of photocatalyst filter materials having a photocatalyst formed on the surface, a filter bundle having gaps between the photocatalyst filter materials is formed and processed. A fluid is introduced from one end face of the filter bundle to capture contaminants contained in the fluid to be treated on the surface of each filter material, and light is introduced into each photocatalyst filter material to capture the captured contaminants. A photocatalytic filter that decomposes by photocatalysis,
The granulate, and characterized by the diameter of the smaller than the diameter of the linear material, and those which are bonded are stacked in a plurality of stages in an island shape on the surface of the linear material Photocatalytic filter to be used.
前記線状物がガラスファイバであり、前記粒状物がガラス球であることを特徴とする請求項1に記載の光触媒フィルタ。The photocatalytic filter according to claim 1, wherein the linear object is a glass fiber, and the granular object is a glass sphere. 光触媒フィルタと、前記光触媒フィルタを収納するフィルタケース本体と、前記フィルタケース本体の両側に設けられたフランジ部とを有し、前記一方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の導入口が設けられ、前記他方の側のフランジ部の側部に前記被処理流体の排出口が設けられ、前記一方の側のフランジ部の正面部に前記光触媒フィルタに光を入射させるためのガラス窓が設けられているとともに、
前記光触媒フィルタとして、請求項1又は2に記載の光触媒フィルタを用いたことを特徴とする光触媒フィルタ装置。
A photocatalyst filter, a filter case main body for housing the photocatalytic filter, and flange portions provided on both sides of the filter case main body, and the inlet of the fluid to be treated at a side portion of the flange portion on the one side And a glass window for allowing light to enter the photocatalytic filter at a front portion of the flange portion on the one side. As well as
A photocatalytic filter device using the photocatalytic filter according to claim 1 or 2 as the photocatalytic filter.
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