JP5604188B2 - 大気浄化用の光触媒塗布材とこの光触媒塗布材を用いた大気浄化舗装工法および大気浄化壁面作製工法 - Google Patents
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Description
本工法は舗装表面で太陽光エネルギー(太陽光中のUV:波長390nm程度)を受けて光触媒によりNOXを処理する工法である。図1にNOX処理のメカニズムを示すように、車から排出されるNOXは光触媒で酸化して硝酸となり、光触媒塗布材の主要成分であるカルシウムと化合して無害な硝酸カルシウムとなる。硝酸カルシウムは降雨時に無害で植物の肥料成分である硝酸イオン及びカルシウムイオンとして洗い流され、光触媒は再び光触媒反応がより活発になされる状態に復元される。
すなわち、本発明の目的は、NOX処理性能を飛躍的に高めることができる大気浄化用の光触媒塗布材を提供することにある。
また、本発明の目的は、その光触媒塗布材を水と混合して舗装(密粒アスファルト舗装、排水性舗装、半たわみ性舗装など)の表面に塗布するようにした大気浄化舗装工法および構造物の壁面に塗布するようにした大気浄化壁面作製工法を提供することにある。
また、本発明は、前記の大気浄化用の光触媒塗布材を、水と混合して舗装の表面に塗布するようにしたことを特徴とする大気浄化舗装工法である。
また、本発明は、前記の大気浄化用の光触媒塗布材を、水と混合して構造物の壁面に塗布するようにしたことを特徴とする大気浄化壁面作製工法である。
本発明の大気浄化舗装工法によれば、道路上におけるNOXの処理能力を格段と高めることができ、また、本発明の大気浄化壁面作製工法によれば、構造物の壁面上におけるNOXの処理能力を格段と高めることができる。
本発明では、セメント、充填材、光触媒(TiO2:二酸化チタン)を主な構成成分とし、水と混合して舗装表面に塗布する従来の大気浄化用の光触媒塗布材に、疎水性合成ゼオライトの粉末を2〜20重量%添加して本発明の新たな大気浄化用の光触媒塗布材を得る。
セメントは光触媒を保持する保持材として、また、充填材を舗装表面や壁面などの被対象面に取着させる取着材として機能する。
また、充填材は、耐摩耗性向上などの物性改善及び容積を増すために用いられるもので、珪砂(微細粒子)のほかに、ガラス粒子やセラミックス粒子などを用いることができる。
疎水性ゼオライトは、ゼオライト中の酸化珪素(SiO2)の比率を高め、ハイシリカゼオライトにすることにより、水のような極性物質に対する親和性を失い、非極性物質をより強く吸着するようにしたものである。すなわち、極性化合物である水の吸着が無いため大気中の水分に影響されることが無く、汚染物質であるNOXの処理能力を高めることができる。
中でも、ポアサイズが数〜6オングストローム(Å)に加工された疎水性合成ゼオライトの粉末は、NOX分子を補足吸着するのに適しており、吸着性能が特に高い。
この従来の大気浄化用の光触媒塗布材に、疎水性合成ゼオライトの粉末を2〜20重量%添加した新たな大気浄化用の光触媒塗布材を、水と混合して舗装表面に塗布することにより、NOX除去量をゼオライト無添加の従来の光触媒塗布材及び天然ゼオライト添加の光触媒塗布材と比較して著しく高められることが確認できた。
これは、光触媒による酸化機能と疎水性合成ゼオライト粉末によるNOX分子補足吸着機能との相乗効果によるものと考えられる。また、疎水性合成ゼオライトの吸着現象による飽和状態が見られず光触媒により疎水性合成ゼオライトに吸着したNOxの分解による再生が行われていることが確認できた。また、疎水性合成ゼオライトは天然(親水性)ゼオライトのように大気中の水分を吸着することが無いため、NOxを効果的に吸着して大気浄化効果を向上するものと思われる。
このような物性およびNOX処理性能の観点から光触媒塗布材に添加する疎水性合成ゼオライトの粉末の割合は、2〜20重量%が好ましく、5〜10重量%であるとより好ましい。
従来例、比較例1、2、実施例1〜7について、NOX処理性能をJIS R 1701−1「光触媒材料の空気浄化性能試験方法 第一部:窒素酸化物の除去性能試験」に準拠した試験法により測定を行った。
本試験法は大気浄化用の光触媒塗布材の試験体を上部が光(UV)を透過するガラスにより構成された試料セルにいれ、UVランプにより紫外線を照射し、一定濃度の一酸化窒素(N0)を含むガスを流し、出口部のNOX濃度を測定して光触媒塗布材による除去量を測定するものである。なお、ゼオライトによるNOXの吸着現象による影響を除くために光(UV)を遮断した状態でNOガスを流し、吸着によるNO濃度の低下が収まった段階(吸着飽和状態)で光(UV)を照射して測定を行った。
比較例1:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に(親水性)天然ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を5重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
比較例2:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を1重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例1:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を2重量%添加した光大気浄化用の触媒塗布材である。
実施例2:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を5重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例3:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を10重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例4:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を20重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例5:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜10μm)を10重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例6:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:100〜250μm)を10重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
実施例7:セメント、光触媒系の大気浄化用の光触媒塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:250〜500μm)を10重量%添加した大気浄化用の光触媒塗布材である。
なお、比較例2と実施例1〜4では、疎水性合成ゼオライトとして、ユニオン昭和(株)製の商品名「モレキュラーシーブHiSiv−3000」を用いた。
NOX処理性能試験結果を図2に示す。
[試験条件]
試験対寸法:50mm×100mm(ガラス基板に塗布材約1mm塗布)
供給ガスNO濃度:1.0volppm(湿度:50%)
供給ガス流量:3.0L/min
UV照射強度:10W/m2
測定時間:5h
天然ゼオライト粉末を添加した比較例1では、ゼオライト粉末を用いていない従来例に比べて、NOX処理性能が僅かに上昇するに留まる。
(比較例2)
光触媒系の塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を1%添加した比較例2では、添加する疎水性合成ゼオライト粉末の量が少ないため、従来例に比べてNOX処理性能が上昇しているものの、顕著に上昇するとはいえない。
光触媒系の塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径:3〜100μm)を2%添加した実施例1では、従来例に比べてNOX処理性能が約25%向上し顕著な上昇となった。
(実施例2、3、4)
光触媒系の塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末を5重量%、10重量%、20重量%添加した実施例2、3、4では、実施例1に比べてNOX処理性能が更に上昇し、実施例3、4では、従来例の処理能力の約1.5倍となっている。
一方、光触媒系の塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末を20重量%添加した実施例4は、光触媒系の塗布材に疎水性合成ゼオライト粉末を10重量%添加した実施例3よりもNOX処理性能が僅かに低下している。これは、光触媒による酸化機能と疎水性合成ゼオライト粉末によるNOX分子補足吸着機能との相乗効果が減衰しているものと考えられる。
したがって、実施例1、2、3、4から、物性およびNOX処理性能の観点から光触媒塗布材に添加する疎水性合成ゼオライトの粉末の割合は、2〜20重量%が好ましく、5〜10重量%がより好ましい。
(実施例5)
粒子径が3μm〜10μmの疎水性合成ゼオライトの粉末を用いた実施例5では、疎水性合成ゼオライト粉末(粒子径が3μm〜100μm)を同じ10%添加した実施例3に比べてNOX処理性能が更に上昇している。
(実施例6)
粒子径が100μm〜250μmの疎水性合成ゼオライトの粉末を用いた実施例6では、従来例に比べてNOX処理性能が顕著に上昇しているものの、疎水性合成ゼオライト粉末を同じ10%添加した実施例3(粒子径が3μm〜100μm)、実施例5(粒子径が3μm〜10μm)に比べてNOX処理性能が僅かに低下している。
(実施例7)
粒子径が250μm〜500μmの疎水性合成ゼオライトの粉末を用いた実施例7では、従来例に比べてNOX処理性能が顕著に上昇しているものの、実施例6(粒子径が100μm〜250μm)に比べてNOX処理性能が僅かに低下している。
したがって、実施例5、6、7から、添加する疎水性合成ゼオライトの粉末の粒子径は、3μm〜250μmが好ましく、3μm〜10μmであるとより好ましい。
Claims (6)
- セメント、珪砂、光触媒を主成分とし、水と混合して使用される大気浄化用の光触媒塗布材であって、
疎水性合成ゼオライトの粉末が2重量%〜20重量%添加されている、
ことを特徴とする大気浄化用の光触媒塗布材。 - 前記疎水性合成ゼオライトが5重量%〜10重量%添加されている、
ことを特徴とする請求項1記載の大気浄化用の光触媒塗布材。 - 疎水性合成ゼオライトの粉末の粒子径は、3μm〜250μmである、
ことを特徴とする請求項1または2記載の大気浄化用の光触媒塗布材。 - 疎水性合成ゼオライトの粉末の粒子径は、3μm〜10μmである、
ことを特徴とする請求項3記載の大気浄化用の光触媒塗布材。 - 請求項1乃至4に何れか1項記載の大気浄化用の光触媒塗布材を、水と混合して舗装の表面に塗布するようにした、
ことを特徴とする大気浄化舗装工法。 - 請求項1乃至4に何れか1項記載の大気浄化用の光触媒塗布材を、水と混合して構造物の壁面に塗布するようにした、
ことを特徴とする大気浄化壁面作製工法。
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