JP4048307B2 - 光活性被膜担持体及びその製造方法 - Google Patents
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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- Physical Water Treatments (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光活性被膜担持体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化チタンは紫外線と併用することにより光活性作用により殺菌処理や有機物の分解を促進することが知られている。二酸化チタンは例えば珪藻土や多孔質のセラミックに担持させたり、ガラスやガラス繊維に担持させて、ガス系や水系の処理系中に配置され使用される。
【０００３】
担持体が珪藻土や多孔質のセラミック等の場合は、二酸化チタンを水に分散させた水溶液に、珪藻土や多孔質のセラミックを浸漬し、ファンデルワ−ルス力の物理化学的引力によって付着させ、その後珪藻土や多孔質のセラミックを乾燥炉等で乾燥させて作る。
【０００４】
一方、ガラスやガラス繊維等の担持体に担持させる場合は、二酸化チタンを硝酸の水溶液に分散させたものにガラスやガラス繊維を浸漬し、化学的付着性を強化して付着させ、その後ガラスやガラス繊維を乾燥炉等で乾燥させて作る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら方法により担持体の表面に形成された二酸化チタンの被膜は強度的に弱く、また摩耗性、耐食性、抗菌性も劣り、使用による光活性度の低下が大きいものであった。
【０００６】
本発明は、担持体の表面に光活性被膜を形成してなる、強度、耐摩耗性、抗菌性及び耐食性に優れ、長期間使用しても光活性度が低下しない光活性被膜担持体及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光活性被膜担持体及びその製造方法は、硝酸水溶液に珪酸塩を添加しこれに二酸化チタンを分散してなる二酸化チタンゾルにて化粧石の表面に光活性被膜を形成後、焼 結してなる。
【０００８】
二酸化チタンはアナタ−ス型が好ましく、粒径はＸ線粒径で５〜２０ｎｍのものが好ましい。この範囲外では光活性度が低下し好ましくない。
【０００９】
二酸化チタン分散液の分散媒としては水が使用される。分散剤としては、硝酸、塩酸等を使用できる。これら酸の使用量はｐＨ１．０〜２．０になる割合が好ましく、この範囲外では二酸化チタンが凝集するので好ましくない。分散剤は後の焼結の際に蒸発する。
【００１０】
添加される珪酸塩としては例えばメタ珪酸ナトリウム、ソ−ダライム等が使用できるが、これらに限定するものではない。珪酸塩は焼結の際の加熱により溶融して透明なガラス質となり二酸化チタンを互いに、また担持体に結合させる結合材として作用する。
【００１１】
珪酸塩の添加量は、例えば重量比で二酸化チタン１に対して０．５〜２の範囲がよく、なかでも等量の範囲が好ましい。添加量が０．５未満だと付着強度が弱く、また２を超えると光活性が低下するので好ましくない。
【００１２】
光活性被膜は焼結後、担持体の表面に０．０１ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さになるのが好ましい。被膜が０．０１ｍｍ未満だと光活性度が弱く、また被膜が２．０ｍｍを超えると担持体に化粧石を使用したときなど担持体の色や模様が見えずらくなり好ましくない。
【００１３】
二酸化チタンゾルには抗菌性を高めるために銅イオン又は（及び）銀イオンを添加してもよい。銅イオンは例えば硫酸銅、硝酸銅として添加される。銀イオンは例えば、硝酸銀として添加される。添加される銅イオン又は（及び）銀イオンの量は二酸化チタンゾルの１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍが好ましい。１０ｐｐｍ未満だと抗菌性が弱く、また１００ｐｐｍを超えると銅や銀イオンが溶出しやすくなり好ましくない。
【００１４】
担持体としては、ガラス、ガラス繊維、セラミック、金属などが使用でき、これらは板状、顆粒状、ボ−ル状、布状で使用される。
【００１５】
また担持体として石材を使用してもよく、例えば那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用してもよい。担持体として那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用した場合、屋内外の庭の川や池の底や、敷石としてまた坪庭や植木鉢に配置して装飾を兼ねた水や空気の浄化材として使用できる。
【００１６】
担持体の表面への光活性被膜の形成は、二酸化チタンゾル中に担持体を浸漬したり、スプレ−法により吹き付けるなどにより行われその形成方法は問わない。浸漬する場合、二酸化チタンゾルを原液のまま又は希釈して浸漬したり、或いは減圧しながら浸漬してもよい。減圧下で行うと担持体の表面又は中の孔中にまで光活性被膜ができるので好ましい。
【００１７】
焼結は、例えば熱風炉を使用して行われ、２００℃〜７００℃の温度範囲で２０分〜６０分間加熱して焼結させるのが好ましい。温度が２００℃未満だと焼結構造が弱く、また７００℃を超えると結晶構造がルチル型となり好ましくない。また加熱時間は２０分〜６０分間が好ましく、この範囲外では経済的に好ましくない。
【００１８】
担持体の表面への光活性被膜の形成と焼結は１回に限らず、複数回実施してもよい。重ねて形成すると二酸化チタン量が多くなり、光活性が向上する。
【００１９】
担持体の表面に光活性被膜を形成する場合、油分があるとゾルがはじいて均一な成膜ができないので、担持体の表面をアルコ−ルで洗浄する等の脱脂処理を行ってもよい。また担持体の表面が平滑で密着性が悪いときは、粗にするためブラスト処理などの表面処理を行ってもよい。
【００２０】
【実施例】
硝酸の濃度がｐＨ１．５でありメタ珪酸ナトリウムを５．０重量％含む水溶液１リットルに、粒径５〜２０ｎｍの二酸化チタン５０ｇを分散してなる二酸化チタンゾルを調整し、これに担持体として直径５０ｍｍの那智黒石５００ｇを浸漬した。なお那智黒石は予めアルコ−ルにより洗浄して脱脂処理をした。二酸化チタンゾルの入った容器を３００ｍｍＨｇまで減圧して那智黒石中の気泡を排除し、この状態で２時間放置した。那智黒石を容器から出し風乾後、熱風炉を用いて５００℃で２時間加熱した後、常温まで冷却したところ、那智黒石の表面に厚さ１ｍｍの光活性被膜（二酸化チタンの被膜）が形成された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の光活性被膜を担持した担持体は、光活性被膜の強度、耐摩耗性及び耐食性に優れ、水処理やガス処理系において光触媒として長期間使用していても光活性度が低下せず、またリン酸や微生物群が付着してスケ−ルができるようなこともない。
【００２２】
また光活性被膜は、担持体の形状や滑らかさに関係なく、種々の担持体に強固に焼結形成することができる。
【００２３】
また銅イオンや銀イオンを添加することにより抗菌性が向上する。
【００２４】
さらに担持体として那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用すると、屋内外の庭の川や池の底や、敷石としてまた坪庭や植木鉢に配置して装飾を兼ねた水や空気の浄化材として使用できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は光活性被膜担持体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二酸化チタンは紫外線と併用することにより光活性作用により殺菌処理や有機物の分解を促進することが知られている。二酸化チタンは例えば珪藻土や多孔質のセラミックに担持させたり、ガラスやガラス繊維に担持させて、ガス系や水系の処理系中に配置され使用される。
【０００３】
担持体が珪藻土や多孔質のセラミック等の場合は、二酸化チタンを水に分散させた水溶液に、珪藻土や多孔質のセラミックを浸漬し、ファンデルワ−ルス力の物理化学的引力によって付着させ、その後珪藻土や多孔質のセラミックを乾燥炉等で乾燥させて作る。
【０００４】
一方、ガラスやガラス繊維等の担持体に担持させる場合は、二酸化チタンを硝酸の水溶液に分散させたものにガラスやガラス繊維を浸漬し、化学的付着性を強化して付着させ、その後ガラスやガラス繊維を乾燥炉等で乾燥させて作る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら方法により担持体の表面に形成された二酸化チタンの被膜は強度的に弱く、また摩耗性、耐食性、抗菌性も劣り、使用による光活性度の低下が大きいものであった。
【０００６】
本発明は、担持体の表面に光活性被膜を形成してなる、強度、耐摩耗性、抗菌性及び耐食性に優れ、長期間使用しても光活性度が低下しない光活性被膜担持体及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光活性被膜担持体及びその製造方法は、硝酸水溶液に珪酸塩を添加しこれに二酸化チタンを分散してなる二酸化チタンゾルにて化粧石の表面に光活性被膜を形成後、焼 結してなる。
【０００８】
二酸化チタンはアナタ−ス型が好ましく、粒径はＸ線粒径で５〜２０ｎｍのものが好ましい。この範囲外では光活性度が低下し好ましくない。
【０００９】
二酸化チタン分散液の分散媒としては水が使用される。分散剤としては、硝酸、塩酸等を使用できる。これら酸の使用量はｐＨ１．０〜２．０になる割合が好ましく、この範囲外では二酸化チタンが凝集するので好ましくない。分散剤は後の焼結の際に蒸発する。
【００１０】
添加される珪酸塩としては例えばメタ珪酸ナトリウム、ソ−ダライム等が使用できるが、これらに限定するものではない。珪酸塩は焼結の際の加熱により溶融して透明なガラス質となり二酸化チタンを互いに、また担持体に結合させる結合材として作用する。
【００１１】
珪酸塩の添加量は、例えば重量比で二酸化チタン１に対して０．５〜２の範囲がよく、なかでも等量の範囲が好ましい。添加量が０．５未満だと付着強度が弱く、また２を超えると光活性が低下するので好ましくない。
【００１２】
光活性被膜は焼結後、担持体の表面に０．０１ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さになるのが好ましい。被膜が０．０１ｍｍ未満だと光活性度が弱く、また被膜が２．０ｍｍを超えると担持体に化粧石を使用したときなど担持体の色や模様が見えずらくなり好ましくない。
【００１３】
二酸化チタンゾルには抗菌性を高めるために銅イオン又は（及び）銀イオンを添加してもよい。銅イオンは例えば硫酸銅、硝酸銅として添加される。銀イオンは例えば、硝酸銀として添加される。添加される銅イオン又は（及び）銀イオンの量は二酸化チタンゾルの１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍが好ましい。１０ｐｐｍ未満だと抗菌性が弱く、また１００ｐｐｍを超えると銅や銀イオンが溶出しやすくなり好ましくない。
【００１４】
担持体としては、ガラス、ガラス繊維、セラミック、金属などが使用でき、これらは板状、顆粒状、ボ−ル状、布状で使用される。
【００１５】
また担持体として石材を使用してもよく、例えば那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用してもよい。担持体として那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用した場合、屋内外の庭の川や池の底や、敷石としてまた坪庭や植木鉢に配置して装飾を兼ねた水や空気の浄化材として使用できる。
【００１６】
担持体の表面への光活性被膜の形成は、二酸化チタンゾル中に担持体を浸漬したり、スプレ−法により吹き付けるなどにより行われその形成方法は問わない。浸漬する場合、二酸化チタンゾルを原液のまま又は希釈して浸漬したり、或いは減圧しながら浸漬してもよい。減圧下で行うと担持体の表面又は中の孔中にまで光活性被膜ができるので好ましい。
【００１７】
焼結は、例えば熱風炉を使用して行われ、２００℃〜７００℃の温度範囲で２０分〜６０分間加熱して焼結させるのが好ましい。温度が２００℃未満だと焼結構造が弱く、また７００℃を超えると結晶構造がルチル型となり好ましくない。また加熱時間は２０分〜６０分間が好ましく、この範囲外では経済的に好ましくない。
【００１８】
担持体の表面への光活性被膜の形成と焼結は１回に限らず、複数回実施してもよい。重ねて形成すると二酸化チタン量が多くなり、光活性が向上する。
【００１９】
担持体の表面に光活性被膜を形成する場合、油分があるとゾルがはじいて均一な成膜ができないので、担持体の表面をアルコ−ルで洗浄する等の脱脂処理を行ってもよい。また担持体の表面が平滑で密着性が悪いときは、粗にするためブラスト処理などの表面処理を行ってもよい。
【００２０】
【実施例】
硝酸の濃度がｐＨ１．５でありメタ珪酸ナトリウムを５．０重量％含む水溶液１リットルに、粒径５〜２０ｎｍの二酸化チタン５０ｇを分散してなる二酸化チタンゾルを調整し、これに担持体として直径５０ｍｍの那智黒石５００ｇを浸漬した。なお那智黒石は予めアルコ−ルにより洗浄して脱脂処理をした。二酸化チタンゾルの入った容器を３００ｍｍＨｇまで減圧して那智黒石中の気泡を排除し、この状態で２時間放置した。那智黒石を容器から出し風乾後、熱風炉を用いて５００℃で２時間加熱した後、常温まで冷却したところ、那智黒石の表面に厚さ１ｍｍの光活性被膜（二酸化チタンの被膜）が形成された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の光活性被膜を担持した担持体は、光活性被膜の強度、耐摩耗性及び耐食性に優れ、水処理やガス処理系において光触媒として長期間使用していても光活性度が低下せず、またリン酸や微生物群が付着してスケ−ルができるようなこともない。
【００２２】
また光活性被膜は、担持体の形状や滑らかさに関係なく、種々の担持体に強固に焼結形成することができる。
【００２３】
また銅イオンや銀イオンを添加することにより抗菌性が向上する。
【００２４】
さらに担持体として那智黒石、白玉石、五色石等の化粧石を使用すると、屋内外の庭の川や池の底や、敷石としてまた坪庭や植木鉢に配置して装飾を兼ねた水や空気の浄化材として使用できる。
Claims (6)
- ｐＨが１．０〜２．０の硝酸水溶液に珪酸塩を重量比で二酸化チタン１に対して０．５〜２添加した水溶液に二酸化チタンを分散してなる二酸化チタンゾルにて化粧石の表面に光活性被膜を形成後、焼結してなることを特徴とする光活性被膜担持体の製造方法。
- 珪酸塩がメタ珪酸ナトリウム又は（及び）ソーダライムである請求項１に記載の光活性被膜担持体の製造方法。
- 化粧石の表面に形成される光活性被膜の焼結後の厚さが０．０１ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１又は２に記載の光活性被膜担持体の製造方法。
- 化粧石が那智黒石、白玉石、五色石から選ばれたすくなくとも１つである請求項１〜３のいずれか一つに記載の光活性被膜担持体の製造方法。
- 化粧石を二酸化チタンゾル中に浸漬し、二酸化チタンゾルの入った容器を減圧した状態に放置して化粧石中の気泡を排除した後、乾燥、焼結する請求項１〜４のいずれか一つに記載の光活性被膜担持体の製造方法。
- ｐＨが１．０〜２．０の硝酸水溶液に珪酸塩を重量比で二酸化チタン１に対して０．５〜２を添加した水溶液に二酸化チタンを分散してなる二酸化チタンゾルにて化粧石の表面に光活性被膜を形成後、焼結してなることを特徴とする光活性被膜担持体。
Priority Applications (1)
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| JP36693497A JP4048307B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 光活性被膜担持体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP36693497A JP4048307B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 光活性被膜担持体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11188266A JPH11188266A (ja) | 1999-07-13 |
| JP4048307B2 true JP4048307B2 (ja) | 2008-02-20 |
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ID=18488056
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1997
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