JP5419029B1

JP5419029B1 - Liquid purification device

Info

Publication number: JP5419029B1
Application number: JP2013109924A
Authority: JP
Inventors: 政弘田島; 健一福田; 聡小松原
Original assignee: Shimane Prefecture
Current assignee: Shimane Prefecture
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: JP2014226108A

Abstract

【課題】養液栽培および水耕栽培において、養液を介して伝播する病害の防除に有効であり、かつ植物が放出する生育阻害物質を分解することで、長期間連続的に植物の栽培を可能とする、既存の養液栽培装置の養液槽に後付けで設けることができる、簡易かつ経済的な液体浄化装置を提供する。
【解決手段】光源と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材とを含む光散乱装置、および前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体
を含む液体浄化装置であって、前記光触媒は担体に担持され、かつ液体媒体に浸漬されていることを特徴とする液体浄化装置を使用することにより、光触媒体を三次元的に利用して高効率で殺菌および有機物分解性能を発揮することができる。
【選択図】図１[PROBLEMS] To cultivate a plant continuously for a long period of time by decomposing a growth inhibitory substance released by a plant that is effective in controlling diseases transmitted through the nutrient solution in hydroponics and hydroponics. Provided is a simple and economical liquid purification device that can be retrofitted to a nutrient solution tank of an existing nutrient solution cultivation device.
A light scattering device including a light source and a light scattering member that scatters light from the light source in a horizontal direction, and a liquid purification device including a photocatalyst disposed around the light scattering device, The photocatalyst is supported on a carrier and is immersed in a liquid medium. By using a liquid purification device, the photocatalyst is three-dimensionally used to exhibit sterilization and organic matter decomposition performance with high efficiency. can do.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、液体浄化方法およびその装置に関し、特に養液栽培装置の養液浄化に用いる養液浄化装置に関する。本発明の液体浄化装置は、例えば、水耕栽培等の養液栽培において、養液中の病原菌等の繁殖を抑制するとともに植物の根から排出される生育阻害物質を除去するために利用される。 The present invention relates to a liquid purification method and apparatus, and more particularly to a nutrient solution purification apparatus used for nutrient solution purification of a nutrient solution cultivation apparatus. The liquid purification apparatus of the present invention is used, for example, in hydroponics such as hydroponics to suppress the growth of pathogenic bacteria in the nutrient solution and remove growth inhibitory substances discharged from plant roots. .

前記養液栽培とは、ビニールハウスにおいて、土壌を用いず固形の培地や水中に根を形成する方式で、適切な成分濃度に調整された培養液（養液）を間欠的に供給する栽培方法である。この養液栽培の中で、培地としてロックウール等を利用する方式があり、トマトやメロン、イチゴ等の栽培に盛んに使われている。しかしながら、病原菌の予防や生育阻害物質の蓄積防止のために、養液は、循環使用ではなく、１回使用するだけで廃棄している。そのため、必要以上の養液を供給しないように少ない養液量で栽培しており、植物に必要な栄養が十分でないという問題がある。 The nutrient solution culture is a method of intermittently supplying a culture solution (nutrient solution) adjusted to an appropriate component concentration in a greenhouse in which a root is formed in a solid medium or water without using soil. It is. In this hydroponics, there is a method using rock wool or the like as a medium, and it is actively used for cultivation of tomatoes, melons, strawberries and the like. However, in order to prevent pathogenic bacteria and prevent the accumulation of growth-inhibiting substances, the nutrient solution is discarded after being used only once instead of being recycled. Therefore, there is a problem that cultivation is performed with a small amount of nutrient solution so as not to supply more nutrient solution than necessary, and the nutrients necessary for plants are not sufficient.

そこで、養液を循環使用するために、殺菌および生育阻害物質の分解をおこなう目的で、光触媒が注目されている。光触媒は、熱を必要とせず、室温で紫外線を利用して、殺菌および有機物の分解に効果があることが分かっており、簡単な装置で効果を得ることが期待されている。 Therefore, in order to circulate and use the nutrient solution, a photocatalyst has attracted attention for the purpose of sterilization and decomposition of growth inhibitory substances. The photocatalyst is known to have an effect on sterilization and decomposition of organic substances using ultraviolet rays at room temperature without requiring heat, and is expected to obtain an effect with a simple apparatus.

特許文献１は、ビニールハウス内で使用した農業用液体をビニールハウス外に設置した光触媒を敷き詰めた野外水槽に集め、太陽光を利用した光触媒反応により、農業用液体を殺菌および有害物質の分解をおこない、再びビニールハウス内に戻すシステムを提案している。しかし、太陽光を利用する為に屋外に広大な水槽を設置するため、どこででも利用できるシステムとはいえず、屋外の天気によって、処理能力も左右されるという問題点がある。 Patent document 1 collects the agricultural liquid used in the greenhouse in an outdoor water tank with a photocatalyst installed outside the greenhouse, and sterilizes the agricultural liquid and decomposes harmful substances by photocatalytic reaction using sunlight. I have proposed a system to go back into the greenhouse again. However, since a vast aquarium is installed outdoors in order to use sunlight, it is not a system that can be used everywhere, and there is a problem that the processing capacity is affected by the outdoor weather.

特許文献２には、水耕栽培の培養液の循環用の遮光タンク内の壁面に光触媒を塗布し、人工光源から紫外線を照射する装置を提案している。しかし、光触媒が存在するのは、壁面の薄い層だけであり、光触媒と流体の接触面積が少ないため、培養液の浄化に時間がかかるという問題がある。 Patent Document 2 proposes a device that applies a photocatalyst to a wall surface in a light shielding tank for circulation of a culture medium for hydroponics, and irradiates ultraviolet rays from an artificial light source. However, the photocatalyst exists only in a thin layer of the wall surface, and the contact area between the photocatalyst and the fluid is small, so there is a problem that it takes time to purify the culture solution.

特許文献３には、液体の浄化装置として、光触媒フィルターを水路に設置し、光触媒フィルターと対面するように二次元的に配置された光源が設置され、さらに、光源が周期的に点滅するような装置を提案している。しかし、光源は光触媒フィルターの片面のみにあり、さらに、フィルターの厚みによっては、フィルター内部の光触媒には光が届かないために、光触媒が全て有効に利用されないという問題がある。この問題は、二次元的な光源を利用する限り生じることとなる。 In Patent Document 3, as a liquid purification device, a photocatalytic filter is installed in a water channel, a light source arranged two-dimensionally so as to face the photocatalytic filter is installed, and the light source blinks periodically. A device is proposed. However, the light source is only on one side of the photocatalyst filter, and further, depending on the thickness of the filter, there is a problem that the photocatalyst is not fully utilized because light does not reach the photocatalyst inside the filter. This problem will occur as long as a two-dimensional light source is used.

特開２００４−８２０９５号公報JP 2004-82095 A 特開２０１１−１７２５３９号公報JP 2011-172539 A 特開２００９−９０２６０号公報JP 2009-90260 A

本発明は以上の事情に鑑みなされたもので、その目的は、光触媒を用いた液体浄化方法において、エネルギー消費量を低減させると共に浄化能力を高めることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the energy consumption and increase the purification capability in a liquid purification method using a photocatalyst.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、
光源と
前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材と
を含む光散乱装置、および
前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体
を含む液体浄化装置であって、前記光触媒は担体に担持され、かつ液体媒体に浸漬されていることを特徴とする液体浄化装置を使用することにより、効率的に液体媒体の殺菌および有害物質の分解ができることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明により、養液栽培において養液の殺菌および有害物質を効率的に分解し、循環使用することができた。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor,
A light scattering device including a light source and a light scattering member that scatters light from the light source in the horizontal direction, and a liquid purification device including a photocatalyst body disposed around the light scattering device, wherein the photocatalyst is a carrier By using a liquid purifying apparatus that is supported on and immersed in a liquid medium, the liquid medium can be sterilized and harmful substances can be efficiently decomposed, and the present invention has been completed. It was. According to the present invention, the sterilization of the nutrient solution and the harmful substances can be efficiently decomposed and used in the nutrient solution cultivation.

上記光触媒体は、空孔率５０％以上の多孔質成形体に光触媒を塗布したものであり、光触媒としてアナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタン、硫黄ドープ型酸化チタン、酸化タングステン等を使用することができる。 The photocatalyst body is obtained by applying a photocatalyst to a porous molded body having a porosity of 50% or more. As a photocatalyst, anatase type titanium oxide, rutile type titanium oxide, brookite type titanium oxide, nitrogen-doped type titanium oxide, sulfur dope Type titanium oxide, tungsten oxide, or the like can be used.

本発明による液体浄化装置は、液体媒体流路内に発光ダイオードおよび光触媒体を設置することにより、光触媒体を三次元的に利用することが可能となり、高い効率で養液を浄化することが可能である。この液体浄化装置を使用することにより、ハウスの養液栽培で使用される養液中の殺菌および生育阻害物質の分解が可能となり、循環型養液栽培が可能となる。これにより、養液の減量化と処理費用の低減および作物の収量増加が期待できる。 The liquid purification apparatus according to the present invention can use the photocatalyst body three-dimensionally by installing the light emitting diode and the photocatalyst body in the liquid medium flow path, and can purify the nutrient solution with high efficiency. It is. By using this liquid purification apparatus, it becomes possible to sterilize and decompose growth-inhibiting substances in the nutrient solution used in the nutrient solution cultivation of the house, thereby enabling circulation type nutrient solution cultivation. This can be expected to reduce nutrient solution, reduce processing costs, and increase crop yield.

本発明において好適に使用される液体浄化装置の概略図である。It is the schematic of the liquid purification apparatus used suitably in this invention. 本発明において好適に使用される光散乱装置の概略図である。It is the schematic of the light-scattering apparatus used suitably in this invention. 本発明において好適に使用される液体浄化装置の概略図である。It is the schematic of the liquid purification apparatus used suitably in this invention. 従来技術の液体浄化装置の概略図である。It is the schematic of the liquid purification apparatus of a prior art. 実施例１の光散乱装置の配光分布（ａ）と比較例１の光散乱装置の配光分布（ｂ）である。It is the light distribution (a) of the light-scattering apparatus of Example 1, and the light distribution (b) of the light-scattering apparatus of Comparative Example 1. 本発明の光散乱装置の光の散乱状態のシミュレーション結果である。It is a simulation result of the scattering state of the light of the light-scattering apparatus of this invention.

本発明は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む光散乱装置１０、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０、および光触媒体を浸漬する液体媒体３０を含む液体浄化装置に関する。図１は本発明の液体浄化装置の一実施形態の構成を示す。 The present invention includes a light scattering device 10 including a light source 110 and a light scattering member 120 that scatters light from the light source in a horizontal direction, a photocatalyst body 20 disposed around the light scattering device, and a photocatalyst body. The present invention relates to a liquid purification apparatus including a liquid medium 30 that performs the above operation. FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the liquid purification apparatus of the present invention.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一例であって、当業者であれば、適宜設計変更可能である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiment is merely an example of the present invention, and those skilled in the art can change the design as appropriate.

Ａ．光散乱装置
図２（ａ）は本発明の光散乱装置１０の一実施態様の構成を示す。本発明の光散乱装置１０は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む。 A. Light Scattering Device FIG. 2 (a) shows the configuration of one embodiment of the light scattering device 10 of the present invention. The light scattering device 10 of the present invention includes a light source 110 and a light scattering member 120 that scatters light from the light source in the horizontal direction.

（光源）
光源１１０は光触媒反応に寄与しうる波長の光を発するものであれば限定されないが、好ましくは光の波長は、５００ｎｍ以下が好ましく、４５０ｎｍ以下がより好ましく、４１０ｎｍ以下がさらに好ましい。光源１１０の光は、光触媒を励起させて、菌の殺菌および有機物の分解のために必要であるため、光触媒が作用する波長域を含む。光触媒としてアナタース型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンを用いる場合には、これらが紫外光のみ光を吸収するため、４００ｎｍ以下の波長を含む発光素子が用いられる。可視光を吸収できる可視光応答型光触媒を使用する場合は、５００ｎｍ以下、好ましくは４５０ｎｍ以下の波長を含む発光素子が用いられる。 (light source)
The light source 110 is not limited as long as it emits light having a wavelength that can contribute to the photocatalytic reaction. Preferably, the wavelength of light is preferably 500 nm or less, more preferably 450 nm or less, and even more preferably 410 nm or less. The light of the light source 110 includes a wavelength region in which the photocatalyst acts because it excites the photocatalyst and is necessary for sterilization of bacteria and decomposition of organic substances. When anatase-type titanium oxide and brookite-type titanium oxide are used as the photocatalyst, since these absorb light only in ultraviolet light, a light-emitting element having a wavelength of 400 nm or less is used. When a visible light responsive photocatalyst capable of absorbing visible light is used, a light emitting element having a wavelength of 500 nm or less, preferably 450 nm or less is used.

光源１１０には、光触媒が作用する波長を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）、高圧水銀灯、水銀灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、冷陰極管、蛍光灯等を用いることができる。好ましくはＬＥＤである。いずれも市販の光源を用いることができる。 As the light source 110, a light emitting diode (LED) emitting a wavelength on which a photocatalyst acts, a high pressure mercury lamp, a mercury lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, a cold cathode tube, a fluorescent lamp, or the like can be used. LED is preferable. In any case, a commercially available light source can be used.

光源１１０にＬＥＤを用いる場合、発光素子１１１の形状は、リードフレームと一体化したカップ内にＬＥＤチップを実装した構造、セラミックや樹脂などで成型したパッケージの中にＬＥＤチップを実装した構造のいずれであってもよい。また、実装するＬＥＤチップは、複数でもよい。実装したＬＥＤの出力は３００ｍＷ以上、好ましくは５００ｍＷ以上、さらに好ましくは１０００ｍＷ以上である。 When the LED is used for the light source 110, the shape of the light emitting element 111 is either a structure in which the LED chip is mounted in a cup integrated with the lead frame, or a structure in which the LED chip is mounted in a package formed of ceramic or resin. It may be. Further, a plurality of LED chips may be mounted. The output of the mounted LED is 300 mW or more, preferably 500 mW or more, more preferably 1000 mW or more.

（光散乱部材）
光散乱部材１２０は、光源１１０からの光を反射して、光散乱装置１０の周りの光触媒体２０および液体媒体３０に低角度で光を照射するための部材である。 (Light scattering member)
The light scattering member 120 is a member that reflects light from the light source 110 and irradiates the photocatalyst body 20 and the liquid medium 30 around the light scattering device 10 with light at a low angle.

例えば、光源１１０に発光ダイオードを用いた場合、光源からの光の照射範囲は、４０°〜６０°程度であるため、従来、空気媒体中に光を散乱させる場合には、高屈折率を有するレンズ状の封止材を使用して、空気との屈折率の差により、照射範囲を広範囲としている。しかし、本発明のように液体媒体中に光を散乱させる場合は、液体媒体と樹脂との屈折率の差は大きくないため、照射範囲は空気中より遙かに狭くなる。 For example, when a light-emitting diode is used as the light source 110, the irradiation range of light from the light source is about 40 ° to 60 °, and thus conventionally has a high refractive index when light is scattered in an air medium. Using a lens-shaped sealing material, the irradiation range is wide due to the difference in refractive index with air. However, when light is scattered in the liquid medium as in the present invention, the difference in refractive index between the liquid medium and the resin is not large, so the irradiation range is much narrower than in the air.

そこで、本発明は、光散乱部材１２０により、光源１１０から直線的に出てきた光を反射して、液体媒体中でも光の照射範囲を広範囲にした。例えば、本発明の光散乱部材１２０を光源１１０に用いた場合、相対強度５０％以上の光の分布が、頭頂を０°としたときに、−８０°〜８０°にすることができる。 Therefore, in the present invention, the light scattering member 120 reflects the light linearly emitted from the light source 110 to widen the light irradiation range even in the liquid medium. For example, when the light scattering member 120 of the present invention is used for the light source 110, the distribution of light having a relative intensity of 50% or more can be -80 ° to 80 ° when the top of the head is 0 °.

本発明の一実施態様において、光散乱部材１２０は円柱状の透明材料成形体であって、光源１１０と接する面と対峙する面の少なくとも一部を底面とする直径Ｒ_１を有する円錐状のくぼみ１２１を有し、該くぼみ１２１に反射膜１２２が設けられている（図２（ａ）参照）。反射膜１２２をくぼみ１２１に設けることにより、全方向に光を照射できる。 In one embodiment of the present invention, the light scattering member 120 is a cylindrical transparent material molded body, and has a conical indentation having a diameter R ₁ with a bottom surface of at least a part of the surface facing the light source 110. 121, and a reflection film 122 is provided in the recess 121 (see FIG. 2A). By providing the reflective film 122 in the recess 121, light can be irradiated in all directions.

光散乱部材１２０に用いる材料は、光触媒に作用できる波長の光を透過することのできる透明材料であればよい。例えば、ガラス、石英、シリコ−ン樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン等を用いることができる。 The material used for the light-scattering member 120 should just be a transparent material which can permeate | transmit the light of the wavelength which can act on a photocatalyst. For example, glass, quartz, silicone resin, methylpentene resin, polymethyl methacrylate resin, acrylic resin, polystyrene, or the like can be used.

光触媒２００に可視光応答型光触媒を使用する場合は、４００ｎｍ以上の波長の光が透過できる透明樹脂が好ましい。アナタース型酸化チタンのように、紫外線で作用する光触媒を使用する場合は３５０ｎｍ以上の波長の光が透過できる樹脂が好ましい。３５０ｎｍの波長以上の光を透過できる樹脂は、シリコーン樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等がある。 When using a visible light responsive photocatalyst for the photocatalyst 200, a transparent resin capable of transmitting light having a wavelength of 400 nm or more is preferable. When using a photocatalyst that acts on ultraviolet rays, such as anatase-type titanium oxide, a resin that can transmit light having a wavelength of 350 nm or more is preferable. Resins that can transmit light having a wavelength of 350 nm or more include silicone resin, methylpentene resin, polymethyl methacrylate resin, acrylic resin, and polystyrene resin.

本発明の光散乱部材１２０において、くぼみ１２１には反射膜１２２が設けられている。反射膜１２２は光源からの光の全てを反射する全反射膜であってもよく、また光源からの光の一部を透過させる半反射膜であってもよい。反射膜１２２の材料は、これらに限定されないが、銀、すず、アルミニウムを用いることができる。好ましくはアルミニウムである。また、反射膜１２２の形成は、金属薄膜を形成する方法として一般によく知られている方法を用いることができる。例えば、アルミニウムの微細片を含有する塗料を塗る方法や、スパッタリングによるアルミニウムや銀を蒸着する方法があるが、特に限定はされない。 In the light scattering member 120 of the present invention, the recess 121 is provided with a reflective film 122. The reflection film 122 may be a total reflection film that reflects all of the light from the light source, or may be a semi-reflection film that transmits part of the light from the light source. The material of the reflective film 122 is not limited to these, but silver, tin, and aluminum can be used. Aluminum is preferable. The reflective film 122 can be formed by a method generally well known as a method for forming a metal thin film. For example, there are a method of applying a paint containing fine pieces of aluminum and a method of depositing aluminum or silver by sputtering, but there is no particular limitation.

円錐状のくぼみ１２１の形状は、該円錐の側面図において、頂点１２３を中心とする中心角が３５°〜６０°であることが好ましく、４０°〜５５°がより好ましい。該中心角が、３５°より小さい場合は、光の照射範囲が上部に集中し、下部への光の照射量が少なくなる。また、該中心角が６０°を超える場合においても、上部に光の照射範囲が集中し、下部への光の照射量が少なくなる。 The shape of the conical recess 121 is preferably such that the central angle with respect to the apex 123 is 35 ° to 60 °, more preferably 40 ° to 55 ° in the side view of the cone. When the central angle is smaller than 35 °, the light irradiation range is concentrated on the upper part, and the light irradiation amount on the lower part is reduced. Even when the central angle exceeds 60 °, the light irradiation range is concentrated on the upper portion, and the light irradiation amount on the lower portion is reduced.

本発明の一実施態様において、光散乱部材１２０は、くぼみ１２１の円錐部分の直径Ｒ_１と高さＬ_１および光源１１０から該円錐の頂点１２３までの距離Ｌ_２が、Ｒ_１：Ｌ_１：Ｌ_２＝１：１：１であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the light scattering member 120 has a diameter R ₁ and a height L ₁ of the cone portion of the indentation 121 and a distance L ₂ from the light source 110 to the apex 123 of the cone R ₁ : L ₁ : It is preferable that L ₂ = 1: 1: 1.

また、本発明において、円錐状のくぼみ１２１は、該円錐から直径Ｒ_２を有する小円錐を切り取った円錐台形状１２１’であってもよい（図２（ｂ）参照）。この場合、Ｒ_２はＲ_１の１／４以下であることが好ましく、より好ましくは１／１０以下である。 Further, in the present invention, the conical recess 121 (see FIG. 2 (b)) may be a small cone frustoconical 121 taken 'having a diameter R ₂ of the cone. In this case, R ₂ is preferably 1/4 or less, more preferably 1/10 or less of R ₁ .

（光散乱装置の形成）
本発明の光散乱装置１０は、上記光源１１０および光散乱部材１２０を含む。 (Formation of light scattering device)
The light scattering device 10 of the present invention includes the light source 110 and the light scattering member 120.

光源１１０にＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤ発光素子１１１は、光散乱部材１２０を成形する際に該成形体に埋め込んでもよい。光散乱部材１２０を液体状の樹脂を鋳型内部で硬化させることにより成形する場合は、鋳型の液状の樹脂の内部にＬＥＤ発光素子１１１を埋め込んでから硬化させることができる。また、熱可塑性樹脂の場合、温度をかけて樹脂を溶融し、鋳型に流し込む時にＬＥＤ発光素子１１１を埋め込んでもよい。 When an LED is used as the light source 110, the LED light emitting element 111 may be embedded in the molded body when the light scattering member 120 is molded. When the light scattering member 120 is molded by curing a liquid resin inside the mold, the LED light emitting element 111 can be embedded in the liquid resin of the mold and then cured. In the case of a thermoplastic resin, the LED light emitting element 111 may be embedded when the resin is melted by pouring temperature and poured into a mold.

また、ＬＥＤ発光素子１１１を、あらかじめ成形した光散乱部材１２０の下部に設置して、光散乱装置１０を形成してもよい。光散乱部材１２０を射出成形または鋳型を用いた成形等で作成し、くぼみ１２１の反対側にＬＥＤ発光素子１１１を取り付ける部分を作成しておくことにより、成形された光散乱部材１２０にＬＥＤ発光素子１１１を設置することができる。 Alternatively, the light-scattering device 10 may be formed by installing the LED light-emitting element 111 below the light-scattering member 120 that has been molded in advance. The light-scattering member 120 is formed by injection molding or molding using a mold, and a portion for attaching the LED light-emitting element 111 to the opposite side of the recess 121 is created. 111 can be installed.

Ｂ．光触媒体
光触媒体２０は前記光散乱装置１０の周囲に配置される。本発明の光触媒体２０は担体２１０に担持された光触媒２００を含む。 B. Photocatalyst body The photocatalyst body 20 is disposed around the light scattering device 10. The photocatalyst body 20 of the present invention includes a photocatalyst 200 supported on a carrier 210.

（光触媒）
光触媒２００には、紫外光域でのみ作用するタイプと可視光域でも作用できるタイプがある。紫外光域でのみ作用するタイプには、アナタース型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンがある。可視光域でも作用できる光触媒は、可視光応答型光触媒と呼ばれ、代表的な種類として、ルチル型酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタン、硫黄ドープ型酸化チタン、酸化タングステン等がある。本発明では、紫外光域でのみ作用するタイプ、可視光域でも作用できるタイプのどちらの光触媒を使用してもよい。 (photocatalyst)
The photocatalyst 200 includes a type that operates only in the ultraviolet light region and a type that can operate in the visible light region. There are anatase-type titanium oxide and brookite-type titanium oxide as types that operate only in the ultraviolet region. Photocatalysts that can also work in the visible light region are called visible light responsive photocatalysts, and representative types include rutile titanium oxide, nitrogen-doped titanium oxide, sulfur-doped titanium oxide, and tungsten oxide. In the present invention, either a type that works only in the ultraviolet region or a type that can act in the visible region may be used.

また、光触媒は、耐熱性を高めるために、シリカを粒子表面に複合化してもよい。後述するように、光触媒２００を担体２１０に担持する場合、高分子系接着剤等の有機系のバインダーを使用する方法とシリカやアルミナ等の無機系のバインダーを使用する方法とがある。無機系のバインダーを使用する場合は、３００℃以上の温度で加熱処理して結合させることから、光触媒２００に耐熱性が必要とされる。そこで、無機系のバインダーを使用する場合は、光触媒粒子表面にシリカを複合化させて、耐熱性を高めた光触媒を使用することが好ましい。 Further, the photocatalyst may be combined with silica on the particle surface in order to improve heat resistance. As will be described later, when the photocatalyst 200 is supported on the carrier 210, there are a method using an organic binder such as a polymer adhesive and a method using an inorganic binder such as silica or alumina. In the case of using an inorganic binder, the photocatalyst 200 needs to have heat resistance because it is heated and bonded at a temperature of 300 ° C. or higher. Therefore, when an inorganic binder is used, it is preferable to use a photocatalyst in which silica is complexed on the surface of the photocatalyst particles to improve heat resistance.

さらに、本発明の光触媒２００は、助触媒として、白金、パラジウム、鉄、銅等を微量担持させてもよい。上記金属種を０．０５〜２重量％、好ましくは、０．１〜１重量％の範囲で光触媒２００に担持させることにより、光触媒２００の活性を向上させることができる。 Furthermore, the photocatalyst 200 of the present invention may carry a small amount of platinum, palladium, iron, copper or the like as a cocatalyst. The activity of the photocatalyst 200 can be improved by loading the metal species on the photocatalyst 200 in the range of 0.05 to 2% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight.

（担体）
粉末形状の光触媒２００は、担体２１０に担持して使用される。担体２１０の形状は、球状、円柱状、ハニカム状、多孔質状等のいずれであってもよい。本発明では、多孔質状の担体２１０を使用するのが好ましい。多孔質状の担体２１０は、三次元網目状の構造を有するものが好ましい。三次元網目状の構造にすることにより、空孔が大きくなり、光散乱装置１０からの光が担体２１０の奥まで届きやすくなる。光触媒２００は、光照射されることにより殺菌や有機物の分解等の作用が発揮されるため、光散乱装置１０の光が光触媒体２０の内部に到達することが好ましい。 (Carrier)
The powder-shaped photocatalyst 200 is used by being supported on a carrier 210. The shape of the carrier 210 may be any of a spherical shape, a cylindrical shape, a honeycomb shape, a porous shape, and the like. In the present invention, it is preferable to use a porous carrier 210. The porous carrier 210 preferably has a three-dimensional network structure. By adopting a three-dimensional network structure, the holes become larger and the light from the light scattering device 10 can easily reach the back of the carrier 210. Since the photocatalyst 200 exerts actions such as sterilization and decomposition of organic matter when irradiated with light, the light of the light scattering device 10 preferably reaches the inside of the photocatalyst body 20.

本発明で使用する多孔質体は、空孔率が５０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。また、見掛比重は、０．６ｇ／ｃｍ^３以下が好ましい。さらに、空孔径が１ｍｍ以上であることが好ましい。 The porous body used in the present invention preferably has a porosity of 50% or more, more preferably 80% or more. The apparent specific gravity is preferably 0.6 g / cm ³ or less. Furthermore, the hole diameter is preferably 1 mm or more.

本発明で使用する多孔質体の材質は、５００℃程度の耐熱性があれば、ほとんどの材質が使用可能であるが、特にアルミナ、コーディエライト、炭化ケイ素、シリカ、シリカ・アルミナ、粘土が好ましい。 As the material of the porous body used in the present invention, most materials can be used as long as they have a heat resistance of about 500 ° C., but particularly alumina, cordierite, silicon carbide, silica, silica / alumina, and clay. preferable.

本発明で使用する多孔質体は、光触媒２００を担持する前に、シリカでコーティングすることが好ましい。これは、多孔質体に含まれるアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンが光触媒２００に移動することを防ぐためである。アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンは、光触媒２００上にある格子酸素に配位し、光触媒２００の効果を発現する水酸基ラジカルや酸素ラジカルの生成を妨げることが知られている。シリカコーティングの手法は、当技術分野でよく知られているものを用いることができる。例えば、シリカゾルや有機シラン化合物を多孔質体の表面に吸着させた後、乾燥または加熱処理によりシリカを生成してもよい。 The porous body used in the present invention is preferably coated with silica before supporting the photocatalyst 200. This is to prevent alkali metal ions or alkaline earth metal ions contained in the porous body from moving to the photocatalyst 200. It is known that alkali metal ions and alkaline earth metal ions coordinate to lattice oxygen on the photocatalyst 200 and prevent the generation of hydroxyl radicals and oxygen radicals that exhibit the effect of the photocatalyst 200. As the silica coating method, those well known in the art can be used. For example, after silica sol or an organosilane compound is adsorbed on the surface of the porous body, silica may be generated by drying or heat treatment.

本発明の担体２１０は、光触媒２００を担持する前に、酸化銀および／または酸化銅を担持することが好ましい。酸化銀および／または酸化銅により、装置内の微生物や藻類の繁殖を抑えることができる。担体２１０に担持する酸化銀および／または酸化銅の量は、銀および／または銅として、担体２１０に対してそれぞれ０．１〜１重量％が好ましく、０．２〜０．５重量％がより好ましい。酸化銀及び酸化銅の担体２１０への担持方法としては、当技術分野でよく知られているものを用いることができる。例えば、硝酸銀および／または硝酸銅の水溶液を担体２１０に吸収させ、乾燥後、３００℃以上で空気中・加熱処理することにより酸化銀および／または酸化銅を担持できる。 The carrier 210 of the present invention preferably supports silver oxide and / or copper oxide before supporting the photocatalyst 200. Silver oxide and / or copper oxide can suppress the growth of microorganisms and algae in the apparatus. The amount of silver oxide and / or copper oxide supported on the carrier 210 is preferably 0.1 to 1% by weight, more preferably 0.2 to 0.5% by weight, based on the carrier 210, as silver and / or copper. preferable. As a method for supporting silver oxide and copper oxide on the carrier 210, those well known in the art can be used. For example, an aqueous solution of silver nitrate and / or copper nitrate can be absorbed into the carrier 210, dried, and then subjected to heat treatment in air at 300 ° C. or higher to support silver oxide and / or copper oxide.

（光触媒体２０の形成）
本発明の光触媒体２０は、担体２１０に担持された光触媒２００を含む。担体２１０に光触媒２００を担持する方法は、特に限定されないが、高分子系接着剤をバインダーとして使用する方法およびシリカ、アルミナ等の無機系のバインダーを使用する方法がある。高分子系接着剤として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂等を用いてもよい。無機系のバインダーとして、シリカゾル、アルミナゾル、変性シリコーン樹脂等を用いてもよい。 (Formation of the photocatalyst 20)
The photocatalyst body 20 of the present invention includes a photocatalyst 200 supported on a carrier 210. The method for supporting the photocatalyst 200 on the carrier 210 is not particularly limited, and there are a method using a polymer adhesive as a binder and a method using an inorganic binder such as silica and alumina. As the polymer adhesive, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, vinyl acetate resin, polyvinyl alcohol, silicone resin, or the like may be used. As an inorganic binder, silica sol, alumina sol, modified silicone resin, or the like may be used.

光触媒２００の担体２１０への担持量は、０．１〜５重量％の範囲が好ましく、１〜３重量％の範囲がより好ましい。０．１重量％以下の量では、光触媒の量が少ないために光触媒の効果が望めず、５重量％より多くなると、光触媒の層が厚くなりすぎて、有効に利用される光触媒が少なくなるためである。 The amount of the photocatalyst 200 supported on the carrier 210 is preferably in the range of 0.1 to 5% by weight, and more preferably in the range of 1 to 3% by weight. If the amount is 0.1% by weight or less, the amount of the photocatalyst is small, so that the effect of the photocatalyst cannot be expected. It is.

本発明では、このようにして三次元網目構造を有する多孔質体２１０に光触媒２００を担持した光触媒体２０を使用して、液体の浄化をおこなう。 In the present invention, the liquid is purified by using the photocatalyst body 20 in which the photocatalyst 200 is supported on the porous body 210 having the three-dimensional network structure in this way.

Ｃ．液体媒体
本発明の光触媒体２０は、後述する液体浄化装置内において液体媒体３０に浸漬される。液体媒体３０は、溶媒３００と光触媒により分解・除去されるターゲット物質３１０とを含む。溶媒３００は水である。 C. Liquid medium The photocatalyst body 20 of the present invention is immersed in the liquid medium 30 in a liquid purification apparatus to be described later. The liquid medium 30 includes a solvent 300 and a target material 310 that is decomposed and removed by a photocatalyst. The solvent 300 is water.

本発明が養液栽培に用いられる場合には、液体媒体３０は栽培用養液である。また、本発明が水槽浄化に用いられる場合には、液体媒体３０は水槽水である。 When the present invention is used for hydroponics, the liquid medium 30 is a culture broth. Moreover, when this invention is used for aquarium purification, the liquid medium 30 is aquarium water.

Ｄ．液体浄化装置
本発明の液体浄化装置は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む光散乱装置１０、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０、および光触媒体を浸漬する液体媒体３０を含む。好ましくは、本発明の液体浄化装置は複数の光散乱装置１０を含み、それぞれの周囲に光触媒体２０が配置される。 D. Liquid Purification Device The liquid purification device of the present invention includes a light scattering device 10 including a light source 110 and a light scattering member 120 that scatters light from the light source in the horizontal direction, and a photocatalyst disposed around the light scattering device. 20 and a liquid medium 30 in which the photocatalyst is immersed. Preferably, the liquid purification apparatus of the present invention includes a plurality of light scattering devices 10, and the photocatalyst body 20 is disposed around each of them.

本発明の液体浄化装置は、一定量ごとに浄化処理を行うバッチ方式と、連続的に浄化処理を行う連続方式のいずれの方式に対応した装置であってもよい。 The liquid purifying apparatus of the present invention may be an apparatus corresponding to either a batch system that performs a purification process for each predetermined amount or a continuous system that performs a purification process continuously.

本発明の一実施態様において、複数の光散乱装置１０は、筐体の底面または上面に設置され、それらの周囲に光触媒体２０が配置される。また、本発明の他の実施態様において、複数の光散乱装置１０は管状流路に設置され、それらの周囲に光触媒体２０が配置される。管状流路は、好ましくはジグザグ状の流路を有する。ジグザグ状の水路にすることにより、細長い流路を折りたたんだ状態になり、コンパクトな装置となる。 In one embodiment of the present invention, the plurality of light scattering devices 10 are installed on the bottom surface or top surface of the housing, and the photocatalyst body 20 is disposed around them. In another embodiment of the present invention, the plurality of light scattering devices 10 are installed in a tubular flow channel, and the photocatalyst body 20 is disposed around them. The tubular channel preferably has a zigzag channel. By using a zigzag channel, the elongated channel is folded and a compact device is obtained.

本発明の液体浄化装置は、浄化処理の行われる筐体または管状流路に、光を水平方向にまで散乱させる光散乱装置１０が、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０とともに設置されていることを特徴とする。 In the liquid purification apparatus of the present invention, a light scattering apparatus 10 that scatters light in a horizontal direction is installed together with a photocatalyst body 20 disposed around the light scattering apparatus in a casing or a tubular flow path where purification treatment is performed. It is characterized by being.

従来、光触媒を用いた液体浄化装置は、浄化される液体の流路に光触媒体を組み込み、該流路の上部または下部に光源を設置し、光を照射して光触媒体を二次元的に利用してきた（図４参照）。このような構造は、光触媒体が薄い場合は、光触媒体の全体が利用できるが、光触媒体を厚くすると、光の照射側と反対側の光触媒には光が届かず、光触媒を有効に利用することができない。 Conventionally, a liquid purification device using a photocatalyst incorporates a photocatalyst into the flow path of the liquid to be purified, installs a light source above or below the flow path, and irradiates light to use the photocatalyst in a two-dimensional manner. (See FIG. 4). In such a structure, when the photocatalyst body is thin, the entire photocatalyst body can be used, but when the photocatalyst body is thickened, light does not reach the photocatalyst on the side opposite to the light irradiation side, and the photocatalyst is effectively used. I can't.

本発明の浄化装置では、光散乱装置１０の周囲に光触媒体２０を配置することにより、光触媒体２０を三次元的に利用することが可能であり、光触媒体を厚くして大量の水を浄化することができる。さらに、本発明は光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０を用いることにより、指向性の高い光を発する光源１１０からの光であっても、周囲に配置した光触媒に効率的に光を到達させることができる。 In the purification apparatus of the present invention, the photocatalyst body 20 can be used three-dimensionally by arranging the photocatalyst body 20 around the light scattering apparatus 10, and the photocatalyst body is thickened to purify a large amount of water. can do. Furthermore, the present invention uses the light scattering member 120 that scatters the light from the light source in the horizontal direction, so that even the light from the light source 110 that emits highly directional light can be efficiently applied to the surrounding photocatalyst. Can make light reach.

以下に本発明の実施例を説明するが、以下の実施例は、本発明をなんら限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者により種々変更可能である。 Examples of the present invention will be described below. However, the following examples do not limit the present invention at all, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.

（実施例１）
光散乱装置１０の作成
光散乱装置１０は、光散乱部材１２０として、ペルノックス（株）製シリコーン樹脂ＸＪＬ−００１２を図２（ｂ）の形状に成形したものを用い、該光散乱部材１２０を形成する際に、光源１１０として波長４０５ｎｍ、出力１００ｍＷのＬＥＤチップ３個をカップ内にマウントしたものを埋め込み、透明材料成形体を形成した。さらに、この透明材料成形体の円錐台形状のくぼみ１２１’に、アルミ塗料を小型スプレーガンで塗布し、乾燥後、黒色の塗料を上塗りして反射膜１２２を形成し、光散乱装置１０を作製した。 Example 1
Creation of Light Scattering Device 10 The light scattering device 10 is formed by using, as the light scattering member 120, a silicone resin XJL-0012 manufactured by Pernox Co., Ltd. formed into the shape of FIG. 2B, and forming the light scattering member 120. At that time, a light source 110 in which three LED chips having a wavelength of 405 nm and an output of 100 mW were mounted in a cup was embedded to form a transparent material molded body. Further, an aluminum paint is applied to the truncated cone-shaped recess 121 ′ of the transparent material molded body with a small spray gun, and after drying, a black paint is applied to form a reflective film 122, thereby producing the light scattering device 10. did.

得られた光散乱装置１０の光の指向特性を空気中で測定し、図５（ａ）に示す配光分布が得られた。 The light directivity characteristic of the obtained light scattering device 10 was measured in the air, and the light distribution shown in FIG. 5A was obtained.

（比較例１）
実施例１で、透明材料成形体のくぼみ１２１’に何も塗布しなかった以外は、同様の手順で光散乱装置を作成した。 (Comparative Example 1)
A light scattering apparatus was prepared in the same procedure as in Example 1 except that nothing was applied to the indentation 121 ′ of the transparent material molded body.

反射膜１２２を形成していない光散乱装置の光の指向特性を空気中で測定した結果を図５（ｂ）に示す。 FIG. 5B shows the result of measuring the light directivity characteristics of the light scattering device in which the reflective film 122 is not formed in the air.

（実施例２）
光触媒体２０の作成
多孔質体としてコーディエライト／アルミナでできたセラミックフォームを使用した。１インチ角のセル数は２０個であった。 (Example 2)
Preparation of photocatalyst 20 Ceramic foam made of cordierite / alumina was used as the porous body. The number of 1-inch square cells was 20.

この多孔質体に、５重量％シリカゾルを含浸させ、１２０℃で乾燥して、シリカコーティング多孔質体とした。 This porous body was impregnated with 5 wt% silica sol and dried at 120 ° C. to obtain a silica-coated porous body.

得られたシリカコーティング多孔質体に、銀および銅として各０．１重量％で担持されるように、硝酸銀・硝酸銅混合水溶液を含浸させ、１２０℃で乾燥後、４５０℃で空気中加熱処理して、酸化銀および酸化銅を担持した。 The resulting silica-coated porous body is impregnated with a silver nitrate / copper nitrate mixed aqueous solution so as to be supported at 0.1% by weight as silver and copper, dried at 120 ° C., and heated in air at 450 ° C. Thus, silver oxide and copper oxide were supported.

さらに、シリカを１０％複合化した窒素ドープ型酸化チタンを遊星ボールミルで粉砕し、５％懸濁水溶液を調整した。この懸濁水溶液に、バインダーとしてシリカゾルを７．５重量％になるように添加して、光触媒コーティング液とした。 Furthermore, nitrogen-doped titanium oxide combined with 10% silica was pulverized with a planetary ball mill to prepare a 5% suspension aqueous solution. Silica sol as a binder was added to this suspension aqueous solution so that it might become 7.5 weight%, and it was set as the photocatalyst coating liquid.

この光触媒コーティング液に、酸化銀および酸化銅を担持した前記セラミックフォームを浸漬し、乾燥後、４５０℃で空気中加熱処理して、光触媒体２０を作製した。得られた光触媒体２０に担持された光触媒量は、４．０重量％であった。 The ceramic foam supporting silver oxide and copper oxide was immersed in this photocatalyst coating liquid, dried, and then heat-treated in air at 450 ° C. to produce a photocatalyst body 20. The amount of photocatalyst carried on the obtained photocatalyst body 20 was 4.0% by weight.

（実施例３）
液体浄化装置の評価試験１：殺菌試験
本発明の液体浄化装置を用いた殺菌試験を以下のように行った。 (Example 3)
Evaluation test 1 of liquid purification apparatus 1: Sterilization test The sterilization test using the liquid purification apparatus of the present invention was performed as follows.

２００ｍＬ容積の水路に、実施例１で作製した光散乱装置１０と実施例２で作製した光触媒体２０とを設置して本発明の液体浄化装置を作製し、殺菌対象として大腸菌（Escherichia coli）Ｋ−１２株が２１０００個／ｍＬ含まれる大腸菌懸濁水４００ｍＬを１．５ｍＬ／ｍｉｎの流速で循環させた。 A liquid purification apparatus of the present invention is prepared by installing the light scattering apparatus 10 produced in Example 1 and the photocatalyst body 20 produced in Example 2 in a water channel having a volume of 200 mL, and Escherichia coli K is used as a sterilization target. 400 mL of E. coli suspension water containing 21000 strains / mL of −12 strain was circulated at a flow rate of 1.5 mL / min.

その結果、４時間後には、大腸菌数は、３個／ｍＬまで低下した。 As a result, after 4 hours, the number of E. coli decreased to 3 / mL.

（実施例４）
液体浄化装置の評価試験２：フェノール分解能力検証試験
本発明の液体浄化装置の有機物分解能力の検証のため、フェノール分解試験を以下のように行った。植物から放出される生育阻害物質は、フェノール類似物であることが知られているため、フェノールを対象とした。 Example 4
Evaluation test 2 of liquid purification apparatus: Phenol decomposition ability verification test In order to verify the organic substance decomposition ability of the liquid purification apparatus of the present invention, a phenol decomposition test was performed as follows. Since growth inhibitors released from plants are known to be phenol analogs, phenol was targeted.

５００ｍＬ容積の水路に、実施例１で作製した光散乱装置１０と実施例２で作製した光触媒体２０とを設置して本発明の液体浄化装置を作製し、フェノール２０ｍｇ／Ｌを含む水溶液２Ｌを３ｍＬ／ｍｉｎの流速で循環させた。その結果、４８時間後には、フェノール濃度が、３ｍｇ／Ｌまで低下した。 A liquid purification apparatus of the present invention is prepared by installing the light scattering device 10 produced in Example 1 and the photocatalyst body 20 produced in Example 2 in a water channel having a volume of 500 mL, and 2 L of an aqueous solution containing 20 mg / L of phenol is prepared. Circulation was performed at a flow rate of 3 mL / min. As a result, the phenol concentration decreased to 3 mg / L after 48 hours.

（実施例５）
液体浄化装置の評価試験３
本発明の液体浄化装置の一実施態様について図面を参照しながら説明する。図３は、本実施例に係る液体浄化装置の概略構成を示す図である。本実施例に係る浄化装置は、流路、実施例１で作製した光散乱装置１０（波長４０５ｎｍ、出力３００ｍＷ）、実施例２で作製した光触媒体２０を含む循環式の光触媒反応装置であった。流路は、アクリル樹脂で構成されており、ジグザグ状の流路内に、該光散乱装置９６個及び光触媒体２００ｇが設置された。流路の高さは５０ｍｍであった。 (Example 5)
Evaluation test 3 of liquid purification equipment
An embodiment of the liquid purification apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the liquid purification apparatus according to the present embodiment. The purification device according to this example was a circulation type photocatalytic reaction device including the flow path, the light scattering device 10 produced in Example 1 (wavelength 405 nm, output 300 mW), and the photocatalyst body 20 produced in Example 2. . The flow path was made of an acrylic resin, and 96 light scattering devices and 200 g of the photocatalyst body were installed in the zigzag flow path. The height of the flow path was 50 mm.

この浄化装置を使用して、フェノール分解試験を行った。本液体浄化装置内にフェノール２０ｍｇ／Ｌを含む水溶液２０Ｌを流速３８ｍＬ／ｍｉｎで循環させた。得られたフェノール濃度をもとに横軸に時間、縦軸にフェノール濃度の対数を使用したグラフを作成し、線形近似により一次直線の式から傾きを得た。傾きの値は、−０．００１３であった。 Using this purification apparatus, a phenol decomposition test was conducted. In this liquid purification apparatus, 20 L of an aqueous solution containing 20 mg / L of phenol was circulated at a flow rate of 38 mL / min. Based on the obtained phenol concentration, a graph using time on the horizontal axis and logarithm of phenol concentration on the vertical axis was prepared, and a slope was obtained from the linear equation by linear approximation. The slope value was -0.0013.

（比較例２）
流路の下にフラット型のＬＥＤ光源（波長４０５ｎｍ、出力３００ｍＷ）９６個を設置し、流路内には実施例２で作製した光触媒体５００ｇのみを設置した以外は、実施例５と同様にフェノール分解試験を行った。 (Comparative Example 2)
Similar to Example 5 except that 96 flat LED light sources (wavelength 405 nm, output 300 mW) 96 were installed under the channel, and only the photocatalyst 500 g produced in Example 2 was installed in the channel. A phenol degradation test was performed.

その結果、得られた一次直線の式の傾きは、−０．０００９であった。この結果より、流路内に光散乱装置１０を設置することが、光触媒の効果をよりよく発揮させることができることが確認された。 As a result, the slope of the obtained linear equation was −0.0009. From this result, it was confirmed that installing the light scattering device 10 in the flow channel can better exhibit the effect of the photocatalyst.

（実施例６）
液体浄化装置の評価試験４
実施例５の液体浄化装置を、トマトの循環型溶液栽培装置の５０Ｌ養液タンクにつなげて、液体浄化装置の効果を確認した。養液タンクからフィルターを通した後、ポンプで液体浄化装置に養液を送液し、装置の出口から養液タンクに浄化後の養液を戻した。流速は１５０ｍＬ／ｍｉｎであった。 (Example 6)
Evaluation test 4 of liquid purification equipment
The liquid purification apparatus of Example 5 was connected to the 50 L nutrient solution tank of the tomato circulation type solution cultivation apparatus, and the effect of the liquid purification apparatus was confirmed. After passing through the filter from the nutrient solution tank, the nutrient solution was sent to the liquid purification device with a pump, and the purified nutrient solution was returned to the nutrient solution tank from the outlet of the device. The flow rate was 150 mL / min.

養液タンク内の全有機炭素量および一般生菌数を観測した。 The total amount of organic carbon in the nutrient solution tank and the number of general viable bacteria were observed.

全有機炭素量は、液体浄化装置を設置する前は１５〜２０ｐｐｍの間で推移していたが、本発明の液体浄化装置設置後は、５ｐｐｍ前後の低い水準で安定した。一般生菌数は、装置設置前は５００００個／ｍＬ以上であったが、装置設置後２ヶ月後には１００００個／ｍＬ以下になり、低い水準で安定した。 The total amount of organic carbon changed between 15 and 20 ppm before installing the liquid purification device, but stabilized at a low level of about 5 ppm after the liquid purification device of the present invention was installed. The number of general viable bacteria was 50,000 / mL or more before the installation of the device, but became 10000 / mL or less two months after the installation of the device and stabilized at a low level.

また、１ヶ月運転後、液体浄化装置内を確認したところ、微生物フロックはほとんど認められず、藻類の繁殖もわずかであった。 In addition, when the inside of the liquid purification apparatus was confirmed after one month of operation, almost no microbial floc was observed, and algae grew slightly.

これらの結果より、本発明の液体浄化装置の効果および長期の使用に耐えることが確認できた。 From these results, it was confirmed that the liquid purification apparatus of the present invention can withstand the effects and long-term use.

（実施例７）
液体浄化装置の評価試験５
実施例６において、浄化装置内の光触媒体２０に、酸化銀・酸化銅を担持しないものを使用した。 (Example 7)
Evaluation test 5 of liquid purification equipment
In Example 6, the photocatalyst body 20 in the purification device was used without supporting silver oxide / copper oxide.

全有機炭素量は、液体浄化装置を設置する前は１５〜２０ｐｐｍの間で推移していたが、液体浄化装置設置後は、５ｐｐｍ前後の低い水準となった。 The total amount of organic carbon changed between 15 and 20 ppm before the liquid purification device was installed, but it became a low level of about 5 ppm after the liquid purification device was installed.

（実施例８）
光散乱装置１０のシミュレーション
図２（ａ）の光散乱装置１０（Ｒ１＝１５ｍｍ，Ｌ_１＋Ｌ_２＝３５ｍｍ）において、Ｌ_１と中心角θを表１の値にした場合の、光の散乱状態をシミュレートした。シミュレーション用ソフトは、OPTIS社製optisworksを使用した。結果を表１および図６（ａ）〜（ｇ）に示す。図６（ａ）〜（ｇ）の各図において、角度６０°における光度が１５０以上、または角度７０°における光度が１００以上の場合に、光が十分散乱されたものとして散乱状態良好と判断した。 (Example 8)
Light scattering device 10 of the simulation Figure 2 of the light scattering device 10 (a) in _{_{(R1 = 15mm, L 1 +}} L 2 = 35mm), in the case where the _{L 1} and the central angle θ to the values in Table 1, the scattering state of light Was simulated. The simulation software used was optisworks manufactured by OPTIS. The results are shown in Table 1 and FIGS. 6 (a) to (g). 6A to 6G, when the luminous intensity at an angle of 60 ° is 150 or more, or when the luminous intensity at an angle of 70 ° is 100 or more, it is determined that the light is sufficiently scattered and the scattering state is good. .

１０光散乱装置
２０光触媒体
３０液体媒体
１１０光源
１２０光散乱部材
１２１円錐状のくぼみ
１２１’ 円錐台形状のくぼみ
１２２反射膜
１２３頂点
４１０光源
４２０光触媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light scattering apparatus 20 Photocatalyst body 30 Liquid medium 110 Light source 120 Light scattering member 121 Conical recess 121 'Frustum-shaped recess 122 Reflective film 123 Vertex 410 Light source 420 Photocatalyst

Claims

A light scattering apparatus, and a liquid purification apparatus comprising a photocatalyst which is filled around the light scattering apparatus comprising a light scattering member for disturbing scattered light from the light source and the light source
The light scattering member is a cylindrical transparent material molded body,
The light scattering member has a conical or frusto-conical recess having at least a part of one bottom surface of the cylinder as a bottom surface,
The light source is provided on a line extending in parallel with the axis of the cylinder from the center of the bottom surface of the cone or the truncated cone toward the other bottom surface of the cylinder,
The light from the light source is irradiated toward the bottom surface of the cone or truncated cone, and is scattered by a reflective film provided in the recess,
The liquid purification apparatus, wherein the photocatalyst body includes a photocatalyst supported on a carrier and is immersed in a liquid medium.

The liquid purification apparatus according to claim 1, wherein the carrier is a porous body.

The liquid purification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the carrier further carries one of silver oxide, copper oxide, and a mixture thereof.

2. The liquid purification apparatus according to claim 1 , wherein the light emission distribution of the light scattering device is in a range of −80 ° to 80 ° when the top of the head is 0 °.

The recess of conical or frustoconical, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the angle formed by the vertices and bus is 35 ° to 60 ° in a side view Liquid purification device.

Liquid purifier according to any one of claims 1 to 5, the emission wavelength of the light source is characterized in that it is a 350Nm～470nm.

The photocatalyst is selected from the group consisting of anatase-type titanium oxide, brookite-type titanium oxide, rutile-type titanium oxide, nitrogen-doped titanium oxide, sulfur-doped titanium oxide, tungsten oxide, and mixtures thereof. Item 7. The liquid purification device according to any one of Items 1 to 6 .

The liquid purifier according to claim 7 , wherein the photocatalyst further includes a promoter selected from the group consisting of platinum, palladium, copper, iron, and a mixture thereof.

Wherein a porous body is a three-dimensional network structure, porosity of 50% or more, an apparent specific gravity of claim 2-8 in which 0.6 g / cm ³ or less and the pore diameter is equal to or is 1mm or more The liquid purification apparatus as described in any one .

Any the porous body of alumina, cordierite, silicon carbide, silica, silica-alumina composite, according to claim 2-9, characterized in that it consists of one or more materials selected from the group consisting of clay A liquid purifier according to claim 1 .

Liquid purifier according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the light-scattering device is provided plural.