JP5948178B2 - 流体浄化用フィルター及びその製造方法 - Google Patents
流体浄化用フィルター及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5948178B2 JP5948178B2 JP2012165262A JP2012165262A JP5948178B2 JP 5948178 B2 JP5948178 B2 JP 5948178B2 JP 2012165262 A JP2012165262 A JP 2012165262A JP 2012165262 A JP2012165262 A JP 2012165262A JP 5948178 B2 JP5948178 B2 JP 5948178B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter
- photocatalyst layer
- silver
- ultraviolet
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 75
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 101
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 75
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 75
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 63
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 51
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 32
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 17
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 16
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 6
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 75
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 18
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 14
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 More particularly Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000002659 electrodeposit Substances 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
前記多孔質セラミックス製フィルター基材が、珪素(Si)からなる3次元骨格が炭化珪素(SiC)により補強されたSi/SiCフィルター基材であって、網目状に形成された空孔のインチ当たりの目の数であるメッシュ数が6〜24の範囲内であるものであり、
金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)及びロジウム(Rh)から選択される前記貴金属の元素を少なくとも1種含む貴金属化合物を溶解させた溶液を紫外線が照射される前記光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けて噴霧する工程と、前記光触媒層付フィルター基材の前記紫外線照射面に向けて紫外線を照射する工程とを有し、前記紫外線を照射する工程において、当該紫外線照射面から5mm以上の厚さの層である紫外線到達部の領域内に形成される光触媒層に20%以上の光量の紫外線を到達させて前記貴金属を電着することを特徴とする流体浄化用フィルターの製造方法を提案するものである。
本発明に係る流体浄化用フィルターには、3次元セラミックスフィルターとも称される多孔質構造のセラミックス製フィルター基材(単に「多孔質セラミックス製フィルター基材」と称することがある)が用いられる。多孔質セラミックス製フィルター基材として、例えば、珪素(Si)からなる3次元骨格が炭化珪素(SiC)により補強されたフィルター基材が用いられる。以下、このフィルター基材を「Si/SiCフィルター基材」と称することがある。
図1は、流体浄化用フィルターの一部を撮影した写真図である。図1の(1A)、(1B)及び(1C)はいずれも、現物を20倍に拡大して撮影した写真図である。
図1の(1A)、(1B)及び(1C)に示される流体浄化用フィルターには、全て、多孔質セラミックス製フィルター基材としてSi/SiCフィルター基材が用いられており、各々、Si/SiCフィルター基材の空孔の大きさが異なっている。(1A)〜(1C)に示される流体浄化用フィルターの具体的な各物性値は、後述の表1に示している。
Si/SiCフィルター基材は、アルミナ等を主成分とする従来品と較べて、骨格は細く、かさ密度も約1/4程度と軽く、更に、空孔率が高いにもかかわらず圧縮強度は従来品と同等以上である。
Si/SiCフィルター基材は、アルコール溶媒にSi、SiC及びフェノール樹脂等を混合したスラリーを、ウレタン等の樹脂製スポンジに含浸させ、熱処理によりスポンジを炭化させて除去することにより作製される。従って、用いるスポンジの構造を選択することにより、Si/SiCフィルター基材のメッシュの大きさやその他の物性値を比較的自在に調整することが可能である。
また、流体浄化用フィルターには、多孔質セラミックス製フィルター基材として、アルミナ等の他のセラミックスからなるフィルター基材を用いることも可能である。
図1に示した流体浄化用フィルターは、一次粒子21nm、比表面積50m3、アナターゼ型を主成分とし、ルチル型を含む酸化チタン(二酸化チタン(TiO2))を光触媒物質とする光触媒層が形成されている。光触媒層は、多孔質セラミックス製フィルター基材の表面(外側表面及び空孔内部の内側表面)に満遍なく形成されている。以下、光触媒層が形成されたフィルター基材を「光触媒層付フィルター基材」と称し、同様に、光触媒層が形成されたフィルター基材としてのSi/SiCフィルター基材を「光触媒層付Si/SiCフィルター基材」と称することがある。尚、(1A)には、光触媒活性を更に向上させる目的で光触媒層に銀が担持された流体浄化用フィルターが示されている。銀担持の具体的な方法については後述する。(1A)〜(1C)に示した流体浄化用フィルターにおいて、酸化チタンは、Si/SiCフィルター基材に対して5〜10wt%担持されている。
(1A)〜(1C)に示した流体浄化用フィルターでは、外側表面に対して紫外線が照射される場合、フィルター基材の骨格構造上、その内側においては、照射される紫外線の光量のうち到達する光量が徐々に減少していき、やがてその光量が20%以下に減少する。例えば、(1A)に示した流体浄化用フィルターでは、外側表面から約5mmの厚さを超えると、到達する紫外線の光量が平均して20%以下に減衰することが実験により確かめられた。よって、(1A)〜(1C)に示した流体浄化用フィルターでは、紫外線が照射される外側表面から光量が平均して20%以上到達するまでの厚さの層を紫外線到達部と呼び、その内側の層を紫外線難到達部と呼ぶ。例えば、(1A)に示した#20メッシュの流体浄化用フィルターでは、紫外線が照射される外側表面から5mm程度の厚さの層が紫外線到達部となり、その内側の層が紫外線難到達部となる。(1B)に示した#13メッシュの流体浄化用フィルター、及び(1C)に示した#8メッシュの流体浄化用フィルターにおいては、それよりも目が粗いため紫外線が到達し易く、紫外線到達部は外側表面から5mm以上の厚さの層となる。
図2の(2A)に示した流体浄化用フィルター1は、光触媒層付フィルター基材1aが用いられており、紫外線が照射される紫外線照射面2の側に紫外線到達部3を有し、紫外線が照射されない非照射面4の側に紫外線難到達部5を有している。紫外線到達部3と紫外線難到達部5は一体形成されており、矢印aで示した紫外線が紫外線照射面2に入射し、厚さT1の範囲内で光量が平均して20%以上到達するとき、紫外線到達部3の厚さT1と紫外線難到達部5の厚さT2が定義される。即ち、紫外線照射面2に入射した紫外線の光量が平均して20%以上到達する面までの距離が厚さT1に相当し、その面から非照射面4までの距離が厚さT2に相当する。このように、(2A)に示した流体浄化用フィルター1は、紫外線が一方の外側表面である紫外線照射面2のみに対して照射可能に構成され、流体浄化用フィルター1の厚さ方向において、紫外線照射面2の側が紫外線到達部3を構成し、他方の非照射面4の側が紫外線難到達部5を構成する。
これに対して、図2の(2B)に示した流体浄化用フィルター1は、紫外線が両面に対して照射可能に構成され、両面に紫外線照射面2、6が設けられ、流体浄化用フィルター1の厚さ方向において、紫外線照射面2、6の側がそれぞれ紫外線到達部3、7を構成し、その内側が紫外線難到達部5を構成する。即ち、(2B)に示した流体浄化用フィルター1は、両面に入射した紫外線の光量が平均して20%以上到達する、各々、厚さT1、T3の紫外線到達部3、7を有し、その内側に厚さT2の紫外線難到達部5を有している。
尚、流体浄化用フィルター1に対する紫外線の照射は、後述のように、製造の際の貴金属の電着工程時、及び空気浄化装置及び水浄化装置等の流体浄化装置に取り付けて使用する際の運転時に行われる。その時、(2A)に示した流体浄化用フィルター1については、紫外線照射面2として形成された片面にしか紫外線を照射できないが、(2B)に示した流体浄化用フィルター1については、紫外線照射面2、6として形成された両面に交互に又は同時に紫外線を照射することができる。(2B)の流体浄化用フィルター1を一方から紫外線照射を行って使用する場合、定期的に流体浄化用フィルター1を裏返しに取り付け直して使用することが好ましい。そうすることで、より長期間、フィルターを使用することが可能である。
本発明に係る流体浄化用フィルターは、貴金属を光触媒層に担持し、光触媒活性を向上させている。後述の実施例では、貴金属として銀(Ag)が用いられている。銀担持のため、例えば、100ml当たり0.10gの硝酸銀を蒸留水又はイオン交換水に溶解させた硝酸銀水溶液を準備する。
尚、実施例では、硝酸銀水溶液が用いられているが、光触媒活性を向上させる貴金属の元素を少なくとも1種含む他の貴金属化合物を溶解させた溶液を作製し、光触媒層付フィルター基材に噴霧する貴金属化合物溶液として用いることも可能である。そのような貴金属として、例えば、銀(Ag)の他に、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)及びロジウム(Rh)が挙げられる。
図3は、本発明に係る流体浄化用フィルター1に対して貴金属化合物溶液bがスプレーされる様子を示した模式図である。
噴霧工程では、上記噴霧工程の準備で調整した貴金属化合物溶液が光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けてスプレー(「噴霧」とも称される)される。ここで述べるスプレーとは、貴金属化合物溶液の液滴を霧状に噴出させて紫外線照射面に向けて吹き付けることをいい、エアー圧式スプレーガン等の噴霧装置が用いられる。光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けてスプレーされた貴金属化合物溶液の一部は紫外線照射面に留まり、他の一部は紫外線到達部及び紫外線難到達部の領域内にある空孔内部に入り込む。ただし、紫外線難到達部の領域内にある空孔内部にまで入り込む貴金属化合物溶液はごく僅かである。よって、貴金属化合物溶液の大半は、紫外線照射面及び空孔内部の内側表面(いずれも紫外線到達部の領域内)に形成されている光触媒層に付着する。つまり、貴金属化合物溶液は、主として、紫外線照射面に対して照射される紫外線の光が届きやすい部分に形成されている光触媒層に付着する。また、噴霧工程では、スプレーされた貴金属化合物溶液の殆どを光触媒層に付着させることができ、付着させられずに滴下して無駄となる貴金属化合物溶液はごく僅かである。
この実施方法によれば、従来のように光触媒層付フィルター基材を貴金属化合物溶液に浸漬させる方法と較べて、硝酸銀水溶液を多量に用いる必要が無く、高価な硝酸銀水溶液を有効利用することができるだけでなく、廃液処理のコストを大幅に低減化することができる。
図2の(2A)に示した流体浄化用フィルター1(片面のみに紫外線照射面2を有するフィルター)の場合には、図3の(3A)に示すように、貴金属化合物溶液bが、触媒層付フィルター基材1aの紫外線照射面2に向けてスプレーされ、貴金属化合物溶液bの大半が、紫外線照射面2及び空孔内部の内側表面(いずれも紫外線到達部3の領域内)に形成されている光触媒層に付着する。また、図2の(2B)に示した流体浄化用フィルター1(両面に紫外線照射面2、6を有するフィルター)の場合には、図3の(3B)に示すように、貴金属化合物溶液bが、触媒層付フィルター基材1aの紫外線照射面2、6に向けてスプレーされ、貴金属化合物溶液bの大半が、紫外線照射面2、6及び空孔内部の内側表面(いずれも紫外線到達部3、7の領域内)に形成されている光触媒層に付着する。
例えば、光触媒活性を向上させる貴金属として銀を用いる場合、酸化チタンに対して好ましい銀担持量は、酸化チタンの質量に対し、0.05wt%〜0.3wt%であり、光触媒活性を好適に向上させることができる。この場合、噴霧工程では、上記銀担持量の範囲に相当する硝酸銀水溶液を光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けてスプレーすると、噴霧された硝酸銀水溶液の殆どが、紫外線照射面及び空孔内部の内側表面(いずれも紫外線到達部の領域内)に形成されている光触媒層に付着する。図1の(1A)に示した#20メッシュの流体浄化用フィルターの製造では、前述のように、外側表面から5mm程度の厚さの層が紫外線到達部となるので、噴霧される硝酸銀水溶液の殆どが、外側表面から5mm程度の厚さの範囲に属する光触媒層に付着する。例えば、後述のように、#20メッシュの光触媒層付フィルター基材では、噴霧量の約99wt%の硝酸銀水溶液を光触媒層付フィルター基材に付着させることができ、付着させられずに滴下して無駄となった硝酸銀水溶液は、噴霧量の約1wt%であった。
尚、噴霧工程の後、貴金属化合物溶液の溶媒(水分)を蒸発させる際、自然乾燥でも良いが、90℃程度の乾燥炉で30分〜1時間程度加熱することにより、貴金属化合物溶液を急速に乾燥させることができる。
電着工程では、貴金属化合物溶液が付着した光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けて紫外線が照射される。これにより、前述のように、外側表面から一定の厚さの層である紫外線到達部に平均して20%以上の光量の紫外線が到達する。即ち、図2の(2A)に示した流体浄化用フィルター1においては紫外線到達部3に、図2の(2B)に示した流体浄化用フィルター1においては紫外線到達部3、7に、平均して20%以上の光量の紫外線が到達する。よって、噴霧工程で光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面及び空孔内部の内側表面(いずれも紫外線到達部の領域内)に形成された光触媒層に付着した貴金属化合物溶液に平均して20%以上の光量の紫外線が照射される。これにより、貴金属が、光触媒層を形成する光触媒物質上に析出し、貴金属が担持される(電着する)。
後述の実施例では、銀担持のため、光触媒流体浄化装置内に、硝酸銀水溶液を噴霧して付着させた光触媒層付フィルター基材を設置した状態で、電着工程を実施する。即ち、光触媒層付フィルター基材は、この装置内部でブラックライト等の紫外線ランプにより10W/m2の紫外線が2時間程度照射され、銀が、光触媒層を形成する酸化チタンに電着し、担持される。
ここで、平均して約2W/m2以上の紫外線が紫外線到達部における紫外線難到達部との境界まで透過しており、紫外線到達部の内部では、内部表面に付着した硝酸銀水溶液に対し、電着に十分な光量の紫外線が照射されるから、ほぼ確実に銀が担持される。
この実施方法によれば、従来のように光触媒層付フィルター基材を貴金属化合物溶液に浸漬させた状態で紫外線を照射する方法(浸漬光照射法)と較べて、紫外線照射による銀担持のために大型浴槽を準備する必要が無く、大型浴槽に対する紫外線ランプの配置や照度・光量等を考える必要が無く、光触媒層付フィルター基材の大きさ及び形状を問わず、光触媒流体浄化装置内で銀担持を行うことができる。
尚、銀担持のための紫外線照射は、必ずしも光触媒層付フィルター基材を光触媒流体浄化装置内に設置した状態で行う必要はなく、設置する前に、光触媒流体浄化装置外で行っても良い。
流体浄化用フィルターを大型の流体浄化装置で用いる場合には、装置内部に大型及び/又は多数の光触媒層付フィルター基材を配置した状態で、スプレーガン等の噴霧装置により貴金属化合物溶液を噴霧して光触媒層に付着させる。次に、通常運転を行うことにより、装置に内蔵されている紫外線ランプにより紫外線を照射して、電着により貴金属を光触媒層に担持することができる。
尚、この実施方法は、流体浄化用フィルターを大型の流体浄化装置で用いる場合に限定されるものでは無く、小型の流体浄化装置で用いる光触媒層付フィルター基材に対して行うこともでき、貴金属化合物溶液の噴霧に引き続いて、装置を運転することにより紫外線を照射して、電着により貴金属を光触媒層に担持することができる。また、紫外線を照射する前に貴金属化合物溶液を乾燥させる際、弱運転しながら送風すれば、より速く貴金属化合物溶液を乾燥させることができる。
<実施例1>
表1に示した実施例1は、図1の(1A)に示した流体浄化用フィルターの例であり、該フィルターは、前述のように、酸化チタンからなる光触媒層がフィルター基材の表面に形成されており、フィルター基材の材質はSi/SiCである。表1に示す通り、メッシュ数は♯20−4〜20+4メッシュである。寸法は、幅50mm×長さ100mm×厚さ20mmであり、その重量は12gであり、空孔率は96%である。尚、空孔率は、空孔率%=(比重−かさ密度)/比重で定義される。酸化チタンは、前記寸法のフィルター基材に2g(0.02g/cm3)担持されている。
実施例1では、硝酸銀0.1gを100mlのイオン交換水に溶解させた硝酸銀水溶液(溶液1とする)を準備する。次に、銀担持量に適した量の溶液1を取り出す。本実施例では、付着させる銀の量を約0.002gと定め、3.15mlの溶液1を取り出す。ここで、溶液1は、硝酸銀AgNO3(分子量:169.9g)の濃度が約5.885×10−3mol/Lであり、約0.002gの銀(分子量:108g)を付着させる場合、銀が約1.851×10−5mol溶解した溶液1を取り出せば良い。
次に、取り出した溶液1を、スプレーに適した量のイオン交換水等からなる溶媒に投入し、その溶液を撹拌して溶液2を準備する。例えば、10mlのイオン交換水に溶液1を3.15ml投入し、スプレー用の硝酸銀水溶液である溶液2を準備する。
次に、溶液2をスプレーガンのポッドに充填し、約6.6gずつ光触媒層付フィルター基材の両面(表面及び裏面)に満遍なくスプレーする。
次に、ブラックライト(FL−10BL)により、光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に照射される紫外線照射のエネルギー密度が10W/m2となるよう調整して、片面1時間ずつ計2時間の紫外線照射を行う。この紫外線照射により、酸化チタンからなる光触媒層に銀が電着し、担持される。尚、紫外線照射による銀の担持が完了したか否かは、フィルターの変色具合を確認して把握することができる。
実施例1の流体浄化用フィルターに用いられているSi/SiCフィルター基材は、細孔径が平均1.12mmと小さく、目が細かいため、スプレー時に溶液2の硝酸銀水溶液が滴下することなく、後述の表2に示すように、スプレー量に対して約99%に当たる量の溶液2が光触媒層付フィルター基材に付着している。実施例1では、約0.002gの銀を担持させることを目標として、前述のように、溶液1の濃度が調整されており、結果として、約99%の溶液2が光触媒層付フィルター基材に付着し、目標値に対する銀担持精度は、−0.001wt%〜+0.001wt%の範囲であった。
表1に示した実施例2は、図1の(1B)に示した流体浄化用フィルターに銀が担持されたフィルターの例であり、該フィルターの物性値は表1に示す通りである。表1に示す通り、重量、かさ密度及び空孔率の値は、実施例1のフィルターと大きな違いは無いが、骨格太さは0.23mmで、実施例1のフィルターよりも1.5倍以上太く、細孔径も平均1.72mmで、実施例1のフィルターよりも1.5倍以上大きくなっている。該フィルターにおいても、実施例1と同条件で調製した溶液2の硝酸銀水溶液を光触媒層付フィルター基材にスプレーし、実施例1と同条件で紫外線照射を行うことにより、光触媒層に銀を担持させる。
実施例2のフィルターにおいては、表1に示す通り、Si/SiCフィルター基材のメッシュ数が♯13−3〜13+3メッシュである。実施例2のフィルターでは、実施例1のフィルターと較べて、メッシュ数が少なく、細孔径が大きいため、スプレー時に滴下する溶液2の量が増加している。具体的には、溶液2のスプレー量に対する付着量の割合は、後述の表2に示すように73%であった。また、前述の目標値に対する銀担持精度は、−0.015wt%〜+0.015wt%であった。
表1に示した実施例3は、図1の(1C)に示した流体浄化用フィルターに銀が担持されたフィルターの例であり、該フィルターの物性値は表1に示す通りである。表1に示す通り、重量、かさ密度及び空孔率の値は、実施例1のフィルターと大きな違いは無いが、骨格太さは0.37mmで、実施例1のフィルターよりも2.5倍以上太く、細孔径も平均2.8mmで、実施例1のフィルターよりも2.5倍以上大きくなっている。該フィルターにおいても、実施例1と同条件で調製した溶液2の硝酸銀水溶液を光触媒層付フィルター基材にスプレーし、実施例1と同条件で紫外線照射を行うことにより、光触媒層に銀を担持させる。
実施例3のフィルターにおいては、表1に示す通り、Si/SiCフィルター基材のメッシュ数が♯8−2〜8+2メッシュである。実施例3のフィルターでは、実施例2のフィルターと較べて、更にメッシュ数が少なく、細孔径が大きいため、スプレー時に滴下する溶液2の量が更に増加している。具体的には、溶液2のスプレー量に対する付着量は、後述の表2に示すように65%であった。また、前述の目標値に対する銀担持精度は、−0.015wt%〜+0.015wt%であった。
上記結果から、実施例2、3のフィルターは、実施例1のフィルターと較べると、銀担持精度の面で劣るものの、本発明に係る流体浄化用フィルターとして十分使用可能なものである。
スプレー付着量(%)は、前述のように、溶液2の硝酸銀水溶液のスプレー量に対する付着量の比率であり、実施例1が99%、実施例2が73%、実施例3が65%である。即ち、スプレー後に、滴下した溶液2の量をスプレー量から差し引いた量の、スプレー量に対する割合である。実施例3、実施例2、実施例1の順に、即ち、フィルターのメッシュ数が多く、細孔径が小さくなるにつれて、スプレー付着量が増大していることがわかる。
実際の銀担持量(mg/cm3)は、誘導結合プラズマ発光分光分析法(以下、「ICP分析法」と称する)により測定されている。測定対象は、実施例1〜3のフィルターにおける紫外線到達部(実施例1のフィルターにおいては、紫外線照射面となる外側表面から約5mmの厚さの層)の一部を切り取ったものであり、紫外線到達部の銀担持量を示している。因みに、紫外線難到達部の銀担持量は、実施例1、実施例2、実施例3のフィルターにおいて、夫々、0.02×10−2mg/cm3、0.08×10−2mg/cm3、0.05×10−2mg/cm3であった。よって、これらの結果によれば、全担持量に対する紫外線到達部の銀担持量は、実施例1が約99%、実施例2が約94%、実施例3が96%であり、紫外線到達部における担持効率は極めて高い。即ち、紫外線到達部に硝酸銀水溶液をより効率的に付着させることにより、硝酸銀水溶液を用いた担持効率を格段に向上させることができる。特に、実施例1では、スプレー付着量が99%であり、後述する目標値(0.1wt%)に対する銀の担持量が0.098wt%であるから、スプレー量の殆どが紫外線到達部の内部表面に付着している。
表2に示す結果より、実施例3、実施例2、実施例1の順で、フィルターのメッシュ数が多くなるにつれて、銀担持量も増大している。特に、実施例1のフィルターでは、銀担持量が1.95×10−2mg/cm3であり、スプレー量に対する銀担持効率が極めて高くなっている。但し、実施例2、3のフィルターも、実用上十分な光触媒活性が発揮される1×10−2mg/cm3以上の銀担持量を有している。
質量比率Ag/TiO2は、光触媒層を形成する光触媒物質である酸化チタン量(TiO2)に対する銀担持量(Ag)の質量比率Ag/TiO2であり、その目標値は、0.1wt%である。実施例1では、質量比率Ag/TiO2(wt%)の値が、ほぼ目標値に近い0.098wt%となっている。即ち、スプレーした溶液2の殆どが紫外線到達部の光触媒層に付着し、紫外線照射により、光触媒層に銀が電着し、担持されていることを示している。
分解性能の評価の対象とした有害物質は、JIS規格の分解性能試験の対象に準じて選択したものである。分解性能試験は、具体的には、アセトアルデヒド(JIS R 1701−2)、トルエン(JIS R 1701−2)、窒素酸化物(JIS R 1701−2)について、各JIS規格に規定される分解性能試験に準じて行った。
表3に示す結果より、実施例1〜3のフィルターにおいて、メッシュ数が多く、銀担持量が大きいほど、各有害物質に対する分解性能が高いことが分かる。特に、メッシュ数が最も多い実施例1のフィルターでは、極めて高い分解性能を有している。
分解性能の評価の対象とした有害物質は、表3に示した物質と同一である。比較例1〜3のフィルターに用いられた光触媒層付フィルター基材は、夫々、実施例1〜3のフィルターと同一であり、比較例1のメッシュ数が♯20−4〜20+4メッシュ、比較例2のメッシュ数が#13−3〜13+3メッシュ、比較例3のメッシュ数が#8−2〜8+2メッシュである。但し、比較例1〜3のフィルターは、実施例1〜3のフィルターとは異なり、光触媒層に銀が坦持されていない。
表4に示す結果より、比較例1〜3のフィルターにおける各有害物質に対する分解性能は、実施例1〜3のフィルターにおける分解性能よりも劣っていることが分かる。換言すると、実施例1〜3のフィルターについて、銀担持による分解性能の向上が改めて確認できた。
比較例4の浸漬光照射法では、まず、実施例1の場合と同様に、硝酸銀0.1gを100mlのイオン交換水に溶解させた硝酸銀水溶液(溶液1)を準備し、付着させる銀の量を約0.002gと定め、銀が約1.851×10−5mol溶解した3.15mlの溶液1を取り出す。次に、取り出した溶液1を、浸漬に適した量のイオン交換水等からなる溶媒に投入し、その溶液を撹拌して溶液2を準備する。例えば、220mlのイオン交換水に溶液1を3.15ml投入し、浸漬用の硝酸銀水溶液である溶液2を準備する。次に、光触媒層付フィルター基材を容器中の溶液2に完全に浸漬させる。次に、ブラックライト(FL−10BL)により、光触媒層付フィルター基材を容器中の溶液2に浸漬させた状態で、光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に照射される紫外線照射のエネルギー密度が10W/m2となるよう調整して、片面2時間ずつ計4時間の紫外線照射を行う。この紫外線照射により、酸化チタンからなる光触媒層に銀が電着し、担持される。ここで、紫外線の照射時間が実施例1の場合よりも長くなっているが、これは、浸漬光照射法では、水中にある光触媒層付フィルター基材に対して紫外線を照射することになるため、銀の電着効率が悪く(紫外線の光が溶液2中で乱反射してフィルターまで届きにくいためと推測される)、実施例1の場合と較べて2倍の時間を掛けないと、実施例1の場合と同等量の銀を担持させることができなかった。尚、浸漬光照射法では、その後、流水にて洗浄後、乾燥させる工程が必要となる。
比較例4の分解性能試験は、上記分解性能試験を実施例1と同条件で行った。スプレーにより硝酸銀水溶液を付着させ、紫外線照射により銀を電着担持させた実施例1のフィルターでは、浸漬光照射法により銀を電着担持させた比較例4の流体浄化用フィルターよりも分解性能が向上している。これは、噴霧工程を有するスプレー方式の方が、高効率に銀担持を行うことが可能であり、照射される紫外線が効率的に光触媒作用して、分解性能を向上させることができることを示している。例えば、アセトアルデヒドの除去率を確認すると、スプレー方式により銀の担持を行った実施例1のフィルターにおいては、銀の担持を行わなかった比較例1のフィルターよりも除去率が23.2%向上している。これに対して、浸漬光照射法により銀の担持行った比較例4のフィルターにおいては、銀の担持を行わなかった比較例1のフィルターから7.1%しか除去率が向上していない。他の有害物質についても同様の傾向が見て取れる。
なお、流体浄化用フィルターにおいて、光触媒層は、多孔質セラミックス製フィルター基材の表面(外側表面及び空孔内部の内側表面)に満遍なく形成されているものとしたが、多孔質セラミックス製フィルター基材のうちの紫外線到達部、即ち、紫外線が到達し易く貴金属が集中して担持される部位に集中して形成されていてもよい。
本発明に係る流体浄化用フィルターは、空気浄化装置及び水浄化装置等の流体浄化装置に取り付けて、紫外線照射面に向けて紫外線を照射して光触媒を活性化させてやると、流体中に含まれる種々の有害物質を除去して流体を浄化するので、好適である。
1a 光触媒層付フィルター基材
2 紫外線照射面
3 紫外線到達部
4 非照射面
5 紫外線難到達部
6 紫外線照射面
7 紫外線到達部
a 紫外線
b 貴金属化合物溶液
Claims (1)
- 多孔質セラミックス製フィルター基材の表面に光触媒層が形成された光触媒層付フィルター基材に光触媒活性を向上させる貴金属を担持させてなる流体浄化用フィルターを製造する方法であって、
前記多孔質セラミックス製フィルター基材が、珪素(Si)からなる3次元骨格が炭化珪素(SiC)により補強されたSi/SiCフィルター基材であって、網目状に形成された空孔のインチ当たりの目の数であるメッシュ数が6〜24の範囲内であるものであり、
金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)及びロジウム(Rh)から選択される前記貴金属の元素を少なくとも1種含む貴金属化合物を溶解させた溶液を紫外線が照射される前記光触媒層付フィルター基材の紫外線照射面に向けて噴霧する工程と、
前記光触媒層付フィルター基材の前記紫外線照射面に向けて紫外線を照射する工程とを有し、
前記紫外線を照射する工程において、当該紫外線照射面から5mm以上の厚さの層である紫外線到達部の領域内に形成される光触媒層に20%以上の光量の紫外線を到達させて前記貴金属を電着することを特徴とする流体浄化用フィルターの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012165262A JP5948178B2 (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 流体浄化用フィルター及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012165262A JP5948178B2 (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 流体浄化用フィルター及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014023991A JP2014023991A (ja) | 2014-02-06 |
JP5948178B2 true JP5948178B2 (ja) | 2016-07-06 |
Family
ID=50198176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012165262A Active JP5948178B2 (ja) | 2012-07-25 | 2012-07-25 | 流体浄化用フィルター及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5948178B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018025370A1 (ja) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | 株式会社オー・ティー・エー | 光触媒フィルタ |
WO2023285641A1 (en) * | 2021-07-15 | 2023-01-19 | Liqtech Holding A/S | Membrane for ultra- and/or nanofiltration |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2818051B2 (ja) * | 1991-05-17 | 1998-10-30 | シャープ株式会社 | 暖房機を兼ねる空気清浄機 |
JPH0866635A (ja) * | 1993-12-14 | 1996-03-12 | Toto Ltd | 光触媒薄膜及びその形成方法 |
JP3791901B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2006-06-28 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 光触媒保持体およびその製造方法 |
JP2003073997A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Toto Ltd | 機能性内装材及びその製造方法 |
JP4915979B2 (ja) * | 2004-12-03 | 2012-04-11 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 流体浄化装置 |
JP4406845B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2010-02-03 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池電極材の剥離剤及び該剥離剤を用いた二次電池の処理方法 |
JP2009030163A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-02-12 | Mec Kk | 銅又は銅合金の表面処理方法 |
TW200927988A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-01 | Ind Tech Res Inst | Method for manufacturing high performance photocatalytic filter |
JP5521607B2 (ja) * | 2009-03-13 | 2014-06-18 | 株式会社リコー | 膜厚測定方法、膜厚測定装置および該膜厚測定装置を有する画像形成装置、並びに光導電性感光体の製造方法および光導電性感光体 |
JP5498824B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2014-05-21 | 株式会社Snt | スプレー法による交互吸着膜の製造方法及び製造装置 |
-
2012
- 2012-07-25 JP JP2012165262A patent/JP5948178B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014023991A (ja) | 2014-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3791901B2 (ja) | 光触媒保持体およびその製造方法 | |
JP4564263B2 (ja) | 金属超微粒子含有光触媒及びその製造方法 | |
JP6078336B2 (ja) | 光触媒担持体およびその製造方法 | |
Plesch et al. | Zr doped anatase supported reticulated ceramic foams for photocatalytic water purification | |
JP5948178B2 (ja) | 流体浄化用フィルター及びその製造方法 | |
CN204768261U (zh) | 用于降解混合气体的光催化过滤器 | |
EP1905861B1 (en) | Method for formation of alumina coating film, alumina fiber, and gas treatment system comprising the alumina fiber | |
TWI630029B (zh) | 光催化過濾器及其製造方法和再生方法 | |
CN1206035C (zh) | 载体、其生产方法和催化剂体 | |
WO2011118531A1 (ja) | 酸化タングステン光触媒体及び酸化タングステン光触媒体の製造方法 | |
JP2003299965A (ja) | 光触媒材料とその製造方法 | |
WO2007148642A1 (ja) | 導電性基材上への金属酸化物微粒子層の形成方法 | |
JP2015058406A (ja) | 貴金属担持装置及びこれを用いた貴金属担持方法 | |
JP2013202215A (ja) | 空気清浄装置 | |
US11565246B2 (en) | Photocatalytic filter, method for manufacturing the same, and method for reactivating the same | |
JP5656224B2 (ja) | 光触媒体及びその製造方法 | |
JP2003112058A (ja) | セラミック触媒体 | |
JP5230862B2 (ja) | フィルタ | |
JP2004321864A (ja) | 光触媒フィルターの洗浄方法及び洗浄用キット | |
JPH11157966A (ja) | 光触媒機能を有する陶磁器及びその製造方法 | |
JP7222761B2 (ja) | 光触媒複合材料、光触媒複合材料の製造方法および光触媒装置 | |
JP4786498B2 (ja) | 触媒の製造方法 | |
JP2000300957A (ja) | 気相用光触媒装置及び有害物質処理方法 | |
CN107043277A (zh) | 多空式光触媒陶瓷板 | |
JPH08224481A (ja) | 光触媒作用を有する部材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160204 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160606 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5948178 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |