JP6322956B2 - 鉄イオンを利用した光触媒 - Google Patents
鉄イオンを利用した光触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6322956B2 JP6322956B2 JP2013224439A JP2013224439A JP6322956B2 JP 6322956 B2 JP6322956 B2 JP 6322956B2 JP 2013224439 A JP2013224439 A JP 2013224439A JP 2013224439 A JP2013224439 A JP 2013224439A JP 6322956 B2 JP6322956 B2 JP 6322956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- iron
- photocatalyst
- water
- ppm
- present
- 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
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 136
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 95
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims description 62
- -1 iron ions Chemical class 0.000 title claims description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 34
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 13
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 13
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 17
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 11
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 10
- JUQPZRLQQYSMEQ-UHFFFAOYSA-N CI Basic red 9 Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC=C1C(C=1C=CC(N)=CC=1)=C1C=CC(=[NH2+])C=C1 JUQPZRLQQYSMEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229940052223 basic fuchsin Drugs 0.000 description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- JVXHQHGWBAHSSF-UHFFFAOYSA-L 2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate;hydron;iron(2+) Chemical compound [H+].[H+].[Fe+2].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O JVXHQHGWBAHSSF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010082455 Sebelipase alfa Proteins 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 2
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 2
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002552 dosage form Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 150000003278 haem Chemical class 0.000 description 2
- 239000010800 human waste Substances 0.000 description 2
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NPFOYSMITVOQOS-UHFFFAOYSA-K iron(III) citrate Chemical compound [Fe+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NPFOYSMITVOQOS-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- VRIVJOXICYMTAG-IYEMJOQQSA-L iron(ii) gluconate Chemical compound [Fe+2].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O VRIVJOXICYMTAG-IYEMJOQQSA-L 0.000 description 2
- 239000010977 jade Substances 0.000 description 2
- 229940041615 kanuma Drugs 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 2
- KXFFQVUPQCREHA-UHFFFAOYSA-K sodium;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate;iron(2+) Chemical compound [Na+].[Fe+2].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KXFFQVUPQCREHA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- CGVPYAREDIUBOY-UHFFFAOYSA-K 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate;iron(2+) Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O CGVPYAREDIUBOY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- YNVZDODIHZTHOZ-UHFFFAOYSA-K 2-hydroxypropanoate;iron(3+) Chemical compound [Fe+3].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O YNVZDODIHZTHOZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004277 Ferrous carbonate Substances 0.000 description 1
- PMVSDNDAUGGCCE-TYYBGVCCSA-L Ferrous fumarate Chemical compound [Fe+2].[O-]C(=O)\C=C\C([O-])=O PMVSDNDAUGGCCE-TYYBGVCCSA-L 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000726445 Viroids Species 0.000 description 1
- 229910000754 Wrought iron Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCITVHFNWJIDNA-UHFFFAOYSA-K [NH4+].[NH4+].[NH4+].[Fe+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[Fe+3].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O RCITVHFNWJIDNA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910001583 allophane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000011706 ferric diphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000007144 ferric diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- CADNYOZXMIKYPR-UHFFFAOYSA-B ferric pyrophosphate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O CADNYOZXMIKYPR-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 1
- RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L ferrous carbonate Chemical compound [Fe+2].[O-]C([O-])=O RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019268 ferrous carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004222 ferrous gluconate Substances 0.000 description 1
- 235000013924 ferrous gluconate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000015 iron(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 229910001710 laterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011504 laterite Substances 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910021646 siderite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
現在、光触媒活性を示すものとしては、酸化チタンの他、タングステン、インジウム、バナジウム、銀、モリブデン、亜鉛、ガリウムリン、ガリウム、ヒ素などの金属化合物が知られている。しかし、これらの金属化合物のほとんどのものは、非常に高価で毒性が強いなどの問題があることから実用化が進んでおらず、現段階で光触媒として実用化されているのは酸化チタンだけである。
また、酸化チタンは、米国において発癌物質の認定を受けている物質であり、酸化チタン自体の安全性が疑問視されている。そのため、酸化チタンが利用可能な場面はかなり限定されたものとなっている。
即ち、[請求項1]に係る本発明は、二価鉄の供給原料として、水溶性の鉄化合物である塩化鉄(II)のみと、水(ただし、酒を除く。)とを、混合を伴う操作にて接触させることによって、水を媒質として二価鉄イオンを生成させて得ることを特徴とする、二価鉄イオンを活性成分として含んでなる光触媒の製造方法に関するものである。
また、[請求項2]に係る本発明は、塩化鉄(II)のみと、水のみとを、混合を伴う操作にて接触させることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法に関するものである。
また、[請求項3]に係る本発明は、請求項1又は2のいずれかに記載の製造方法から得られ、二価鉄イオンを活性成分として含んでなる光触媒に関するものである。
また、[請求項4]に係る本発明は、前記光触媒が、紫外線に属する波長の光を照射したときに有機物分解活性を発揮するものである、請求項3に記載の光触媒に関するものである。
また、[請求項5]に係る本発明は、請求項3に記載の光触媒を含有してなる有機物分解剤に関するものである。
また、[請求項6]に係る本発明は、請求項3に記載の光触媒と分解対象物を接触させ、紫外線に属する波長の光を照射することを特徴とする有機物分解方法に関するものである。
また、[請求項7]に係る本発明は、請求項3に記載の光触媒を含有してなる殺菌剤に関するものである。
また、[請求項8]に係る本発明は、請求項3に記載の光触媒と殺菌対象物を接触させ、紫外線に属する波長の光を照射することを特徴とする殺菌方法に関するものである。
また、本発明により、安価な原料(鉄化合物)のみを用いた簡便な手法により、優れた光触媒を提供することが可能となる。一方、従来技術である酸化チタンは10mgあたり数万円と極めて高価な資材である。この点、本発明の光触媒は、酸化チタンの製造コストの問題を解決する技術となることが期待される。
本発明に係る光触媒は、鉄イオンを活性成分として含有してなるものである。ここで「鉄イオン」とは、電子を放出した鉄原子の状態を指す。
鉄イオンを光触媒の活性成分として用いるためには、具体的には、電解質溶液中の二価鉄イオン及び/又は三価鉄イオンとして用いることが好適である。
本発明では、鉄イオンを供給する原料として、二価鉄の供給原料、三価鉄の供給原料、又は金属鉄の供給原料のいずれをも用いることができる。また、複数のものを混合して用いることもできる。
また、三価鉄の化合物を多く含む天然原料としては、赤玉土、鹿沼土、ローム(アロフェン質の鉄分を多く含む土壌)、ラテライト(酸化鉄(III)を多く含む土壌)、ゲータイト(非結晶質の鉱物を含む土壌)などの土壌、;黄鉄鉱、白鉄鉱、菱鉄鉱、磁鉄鉱、針鉄鉱など天然の鉄鉱石、;前記鉄鉱石が砂塵化した砂鉄、;ヘム鉄、貝殻などの生体由来の物質、;を挙げることができる。なお、土壌や鉄鉱石に含まれる三価鉄の化合物は、通常は水に対して不溶性を示すものが多い。
また、原料コスト及び安定供給の観点を踏まえて製造するためには、天然物である土壌(特に赤玉土、鹿沼土、ロームなど)、金属鉄を鉄供給原料として用いることが好適である。
本発明では、前記鉄供給原料と水を接触させることによって、二価鉄イオン又は三価鉄イオンを得ることができる。
この点、本発明においては、前記鉄供給原料を光触媒の供給剤として利用することが可能である。
なお、上限としては、混合や撹拌操作が可能な量であればよいが、例えば、1,000質量部以下、好ましくは500質量部以下、より好ましくは250質量部以下、さらに好ましくは200質量部以下、特に好ましくは100質量部以下を挙げることができる。
また、水の種類としては、鉄イオンの生成が可能であるものであれば如何なるものも用いることができる。例えば、水道水、井戸水、地下水、河川水、脱イオン水、蒸留水、などを挙げることができる。
ここで酸としては、如何なる酸を用いることができるが、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、アミノ酸、蟻酸、乳酸、グルコン酸、EDTA、シアンなどを挙げることができる。好ましくは、塩酸、酢酸を好適に用いることができる。水に含ませる酸の濃度は、例えば、0.0001〜10N、好ましくは0.001〜8N、より好ましくは0.01〜6N、さらに好ましくは0.05〜4N、特に好ましくは0.1〜3N、にて含有させることが望ましい。
加熱を要さない室温程度(例えば10〜35℃)を採用することが可能であるが、加熱する場合、40℃以上、好ましくは50℃以上での加熱を行うことにより、水溶化が促進され好適である。温度の上限としては200℃(加圧加熱の場合)を挙げることができるが、製造コストの観点から、常圧条件での通常加熱での沸点である100℃以下、好ましくは90℃さらに好ましくは70℃以下で行うことが望ましい。
なお、鉄供給原料として不溶性の鉄化合物を用いた場合、温度を高くすることによって、鉄イオンの生成量を増加させることができる。
また、上限としては、特に制限はないが10日以内、好ましくは7日以内、より好ましくは5日以内、さらに好ましくは3日以内、特に好ましくは2日以内、一層好ましくは1日以内で行うことが望ましい。
なお、鉄供給原料として不溶性の鉄化合物を用いた場合、当該水接触処理の時間を長く取ることによって、鉄イオンの生成量を増加させることができる。
また、加熱する場合は酸化を避けるため、酸素の少ない条件下で行うことが望ましい。
鉄イオンは、優れた光触媒活性を有するため、本発明においては上記水接触処理後に得られた上清や含水状態の沈殿物のまま光触媒として用いることができる。また、上清や沈殿物をそれぞれ分離回収して、光触媒として用いることができる。また、上清及び/又は沈殿物の乾燥物(例えば、自然乾燥、焙煎など)、当該乾燥物を水に溶いた上清や懸濁物についても、光触媒として用いることもできる。なお、ここで完全な乾燥物とした場合、鉄イオンは塩の状態となるが、当該鉄塩は水可溶性であり即座に水に溶解して鉄イオンの状態とすることができる。
当該鉄イオンは、紫外線を照射した場合に光を吸収して優れた光触媒活性を発揮する性質を有する。ここで、‘紫外線’とは、380nm以下の波長域の光を指す。特に近紫外線である200〜380nmの波長の光においてのその活性の強さは、酸化チタンよりも遥かに大きな力価を示す。
当該鉄イオンは、照射された光エネルギーを吸収し、近傍の有機物質等を分解する活性を示す。当該活性は、光エネルギーによって励起した光触媒が発生させるラジカルによる現象と推測される。
なお、光源としては、紫外線を多く含む光を発する光源(LED等)を用いることが好適であるが、紫外線を含む太陽光を光源に利用することも当然に可能である。
その原理としては、水分子、水酸化物イオン、水素イオンなどのイオンなどから電子を授受することができるためと推測される。
本発明の光触媒(鉄イオン)は、人体や環境に対して安全性が高い物質であるので、医薬、食品、公衆衛生、農業等、工業等、様々な用途に用いることができる。
例えば、前記鉄供給原料として、服用可能な鉄剤等に含まれる鉄化合物(例えば、塩化鉄、クエン酸鉄、クエン酸鉄ナトリウム、クエン酸鉄アンモニウム、乳酸鉄、硫酸鉄、グルコン酸鉄、ピロリン酸鉄、ヘム鉄など)を用いた場合、これらは食品由来の供給原料に由来する物質であるので、特に食品分野での使用が期待される。
また、前記鉄供給原料として、土壌や金属鉄を用いた場合、これらは非常に安価であるため、農業、公衆衛生等の分野での使用が特に期待される。
本発明では、当該光触媒が有する有機物分解活性を利用して、有機物全般の分解が可能であるが、特に有機系の汚染物質や有害物質の分解に好適に用いることができる。即ち、環境浄化の一工程に有用に用いることができる。
分解対象となる具体的な有機物質としては、例えば、洗剤、飲食品残渣、し尿、糞便、農薬、悪臭物質、廃油、ダイオキシン、PCB、DNA、RNA、タンパク質など有機性廃棄物などを挙げることができる。
本発明においては、当該光触媒を分解対象に噴霧、散布、添加、混合、塗布、練り込み等した後、光照射することによって有機物の分解を行うことができる。
なお、剤形態を‘水分を含まない剤形態’として製造した場合、使用時において水存在下(水を媒質として鉄イオンが遊離できる条件)におくことによって、有機物分解剤として使用可能となる。例えば、水溶液中に溶解した状態, 又は, 水分を添加して水分を含む状態, にして使用することが必要となる。
また、上限としては特にないが、例えば、鉄イオン換算濃度で300,000ppm(30%)以下、好ましくは100,000ppm(10%)以下、より好ましくは40,000ppm(4%)以下、さらに好ましくは30,000ppm(3%)以下、特に好ましくは20,000ppm(2%)以下、もっと好ましくは10,000ppm(1%)以下、一層好ましくは5,000ppm(0.5%)以下、より一層好ましくは1,000ppm(0.1%)以下、さらに一層好ましくは500ppm(0.05%)以下、特に一層好ましくは100ppm(0.01%)以下、を挙げることができる。
また、100W/m2の紫外線を照射する場合であれば、1日あたり35mg/L以上の有機物の分解が可能となる。
本発明の光触媒の強力な有機物分解作用を利用して、様々な分野の殺菌に用いることができる。当該殺菌作用は、微生物の細胞膜やウイルスの外壁を構成する高分子化合物が、光触媒によって分解されることによって発揮される作用である。
当該光触媒の殺菌対象として、具体的には、医療器具、病室の壁、患者の患部、衣服、寝具など、食品の製造機器のライン、食材、まな板、包丁等の台所用品、食器、便座、手すり、農機具、養液栽培の装置や養液などを挙げることができる。本発明の光触媒では、通常の酸化チタンを用いた殺菌方法と違って安価で安全性が高いものであるため、使用用途や使用場面が大幅に向上したものとなる。
また、殺菌可能な対象としては、バクテリアだけでなく、真核微生物、藻類、古細菌、ウイルス、ウイロイドなどの殺菌が可能である。
本発明においては、当該光触媒を殺菌対象に噴霧、散布、添加、混合、塗布、練り込み等した後、光照射することによって殺菌を行うことができる。
なお、剤形態を‘水分を含まない剤形態’として製造した場合、使用時において水存在下(水を媒質として鉄イオンが遊離できる条件)におくことによって、殺菌剤として使用可能となる。例えば、水溶液中に溶解した状態, 又は, 水分を添加して水分を含む状態, にして使用することが必要となる。
また、上限としては特にないが、例えば、鉄イオン換算濃度で300,000ppm(30%)以下、好ましくは100,000ppm(10%)以下、より好ましくは40,000ppm(4%)以下、さらに好ましくは30,000ppm(3%)以下、特に好ましくは20,000ppm(2%)以下、もっと好ましくは10,000ppm(1%)以下、一層好ましくは5,000ppm(0.5%)以下、より一層好ましくは1,000ppm(0.1%)以下、さらに一層好ましくは500ppm(0.05%)以下、特に一層好ましくは100ppm(0.01%)以下、を挙げることができる。
鉄イオンに紫外線を照射した場合において、光触媒活性が得られるかを検討した。
表1,2に示す各試料を鉄元素換算(酸化チタン(TiO2)についてはチタン元素換算)で5.5ppmになるように加えて、各3.5ppm塩基性フクシン水溶液を調製した。これらの水溶液に、紫外線(375nm:光強度1mW/cm2)又は可視光(660nm:光量子密度100μmol/m2/sec)のLEDを24時間照射して静置し、塩基性フクシンの定量を経時的に行った。塩基性フクシンの定量は540nmの吸光度を測定することで行った。また、対照として試料を添加せずに紫外線又は可視光を照射し、24時間静置し塩基性フクシンの定量を経時的に行った。
540nmの吸光度(abs 540nm:塩基性フクシンの定量結果)を測定し、各試料が有する光触媒活性を6段階(「+5」〜「+1」:各数値に応じた活性あり、「−」:検出限界以下=活性なし)で評価した。紫外線(375nm)を照射した場合の結果を表1に、可視光(660nm)を照射した場合の結果を表2に示した。
特に塩化鉄(II)や塩化鉄(III)を添加した場合、約12時間経過後には、添加した塩基性フクシンの全量が分解されるほどの強い活性であることが明らかになった。特に塩化鉄(III)の活性は極めて強いものであった(図1:紫外線を照射した場合のabs 540の測定結果 参照)。
一方、表2が示すように、可視光である660nmを照射した場合には、塩基性フクシンの分解は全く確認されなかった。
以上の結果から、水溶液中の「鉄イオン」に紫外線を照射することによって、酸化チタンよりも大幅に強い光触媒活性が発揮されることが示された。また、当該光触媒活性は、二価鉄イオン及び三価鉄イオンの両方が有する活性であることが示された。特に三価鉄イオンの活性は、極めて急激で強いものであった。
なお、EDTA鉄を添加した場合に塩化鉄を添加した場合よりも光触媒活性が弱かった理由としては、EDTA鉄からの鉄イオン遊離量が塩化鉄より少なかったためと考えられた。
一方、当該光触媒活性は、可視光である660nmを照射した場合には発揮されないことが示唆された。
2: 試料2(塩化鉄(III))
3: 試料3(EDTA鉄(III))
4: 試料4(酸化チタン(TiO2))
5: 対照(試料なし)
Claims (8)
- 二価鉄の供給原料として、水溶性の鉄化合物である塩化鉄(II)のみと、水(ただし、酒を除く。)とを、混合を伴う操作にて接触させることによって、水を媒質として二価鉄イオンを生成させて得ることを特徴とする、二価鉄イオンを活性成分として含んでなる光触媒の製造方法。
- 塩化鉄(II)のみと、水のみとを、混合を伴う操作にて接触させることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
- 請求項1又は2のいずれかに記載の製造方法から得られ、二価鉄イオンを活性成分として含んでなる光触媒。
- 前記光触媒が、紫外線に属する波長の光を照射したときに有機物分解活性を発揮するものである、請求項3に記載の光触媒。
- 請求項3に記載の光触媒を含有してなる有機物分解剤。
- 請求項3に記載の光触媒と分解対象物を接触させ、紫外線に属する波長の光を照射することを特徴とする有機物分解方法。
- 請求項3に記載の光触媒を含有してなる殺菌剤。
- 請求項3に記載の光触媒と殺菌対象物を接触させ、紫外線に属する波長の光を照射することを特徴とする殺菌方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013224439A JP6322956B2 (ja) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 鉄イオンを利用した光触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013224439A JP6322956B2 (ja) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 鉄イオンを利用した光触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015085243A JP2015085243A (ja) | 2015-05-07 |
JP6322956B2 true JP6322956B2 (ja) | 2018-05-16 |
Family
ID=53048649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013224439A Active JP6322956B2 (ja) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 鉄イオンを利用した光触媒 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6322956B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112206790B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-04-22 | 厦门理工学院 | 具有光催化性能的改性硫铁矿的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2909403B2 (ja) * | 1994-02-07 | 1999-06-23 | 石原産業株式会社 | 光触媒用酸化チタンおよびその製造方法 |
JP4484468B2 (ja) * | 2002-08-20 | 2010-06-16 | 株式会社メニコン | コンタクトレンズの消毒方法及びそのための消毒液 |
JP2004361714A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Menicon Co Ltd | コンタクトレンズの保存/消毒方法 |
JP2006082071A (ja) * | 2004-02-20 | 2006-03-30 | Sekisui Jushi Co Ltd | 光触媒組成物、内装用建材、塗料、合成樹脂成形体、光触媒の活用方法及び有害物質の分解方法 |
EP1980296B1 (en) * | 2005-12-28 | 2014-03-05 | Osaka University | Method for purification of substances contaminated with organic chemicals |
JP5733781B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2015-06-10 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | コーヒー粕あるいは茶殻を原料とするフェントン反応触媒 |
JP2012239952A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | National Agriculture & Food Research Organization | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 |
-
2013
- 2013-10-29 JP JP2013224439A patent/JP6322956B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015085243A (ja) | 2015-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5733781B2 (ja) | コーヒー粕あるいは茶殻を原料とするフェントン反応触媒 | |
Duan et al. | Advanced oxidation processes for water disinfection: Features, mechanisms and prospects | |
WO2012157365A1 (ja) | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 | |
Ezeuko et al. | Potentials of metallic nanoparticles for the removal of antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes from wastewater: A critical review | |
Hu et al. | Sonophotocatalytic degradation of trichloroacetic acid in aqueous solution | |
CN103503922A (zh) | 一种用于医院污水消毒的消毒粉剂 | |
Noor et al. | Degradation of antibiotics in aquaculture wastewater by bio-nanoparticles: A critical review | |
Daramola et al. | Occurrence of herbicides in the aquatic environment and their removal using advanced oxidation processes: a critical review | |
JP6057227B2 (ja) | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 | |
Marquínez-Marquínez et al. | Recent advances in the remediation of perfluoroalkylated and polyfluoroalkylated contaminated sites | |
JP6322956B2 (ja) | 鉄イオンを利用した光触媒 | |
Xiao et al. | Photolysis for the removal and transformation of pesticide residues during food processing: A state-of-the-art minireview | |
JP6179957B2 (ja) | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 | |
Mohammed et al. | BOD5 removal from tannery wastewater over ZnO-ZnFe2O4 composite photocatalyst supported on activated carbon | |
JP6202770B2 (ja) | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 | |
JP2017177092A (ja) | 光触媒及び光触媒の製造方法 | |
Raj et al. | Box-behnken Design for the Photocatalytic Degradation of Sulfamethazine Using Mil-100 (Fe) as a Photocatalyst | |
JP7161659B2 (ja) | ヨウ素担持活性炭含有多孔質体及びその製造方法 | |
Zheng et al. | Efficient mineralisation and disinfection of neonicotinoid pesticides with unique ZnAl-LDH intercalation structure and synergistic effect of Cu2O crystalline surface | |
Ahlawat et al. | Environmentally Friendly UV-C Excimer Light Source with Advanced Oxidation Process for Rapid Mineralization of Azo Dye in Wastewater | |
JP2017148804A (ja) | 還元性有機物を原料とするフェントン反応触媒 | |
KR20120138416A (ko) | 녹조 및 이취미 제거용 수처리제, 이의 제조방법 및 이의 사용방법 | |
Teribia Casado | Performance of a hybrid system combining constructed wetland and solar photo-Fenton for micropollutant removal in aquaculture farms | |
Kumar et al. | How Eco‐friendly Nanomaterials are Effective for the Sustainability of the Environment | |
Oves et al. | Graphene quantum dot application in water purification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170303 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170314 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171218 |
|
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: 20180313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180326 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6322956 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |