JP6370698B2 - Antimicrobial agent - Google Patents
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Description
本発明は、結晶性ルチル型酸化チタンを含み、明所及び暗所において優れた抗微生物活性を発揮する抗微生物剤に関する。 The present invention relates to an antimicrobial agent comprising crystalline rutile-type titanium oxide and exhibiting excellent antimicrobial activity in bright and dark places.
酸化チタン粒子は紫外線を吸収すると強い酸化作用を発揮することができるため、微生物の増殖抑制、死滅又は不活性化に利用されている。しかし、酸化チタン粒子は、屋外の紫外線の照射下では強い酸化作用を発揮するものの、屋内や暗所では酸化作用が十分に発揮されず、菌の増殖を抑制することができないことが問題であった。 Since titanium oxide particles can exhibit a strong oxidizing action when absorbing ultraviolet rays, they are used to suppress the growth of microorganisms, kill them or inactivate them. However, although titanium oxide particles exert a strong oxidizing action under outdoor ultraviolet irradiation, the oxidizing action is not sufficiently exhibited indoors and in the dark, and the problem is that the growth of bacteria cannot be suppressed. It was.
暗所で抗微生物活性を発現する酸化チタン粒子として、特許文献1には、アナタース型酸化チタンにフッ化水素酸を反応させることによりフッ素を化学結合させた化合物が提案されている。しかし、この化合物は、扱いにくいフッ化水素酸を原料とする必要があり、工業的に有利とは言えなかった。 As titanium oxide particles that exhibit antimicrobial activity in the dark, Patent Document 1 proposes a compound in which fluorine is chemically bonded by reacting anatase-type titanium oxide with hydrofluoric acid. However, this compound needs to be made from difficult-to-handle hydrofluoric acid as a raw material, and was not industrially advantageous.
特許文献2には、銀又は銅担持アナタース型酸化チタンが記載されている。しかし、この化合物は、暗所での抗微生物活性、及び抗菌スペクトルの点で満足できるものではなかった。 Patent Document 2 describes silver or copper-supported anatase-type titanium oxide. However, this compound was not satisfactory in terms of antimicrobial activity in the dark and antibacterial spectrum.
従って、本発明の目的は、結晶性ルチル型酸化チタンを含み、明所及び暗所において優れた抗微生物活性を発揮する抗微生物剤を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an antimicrobial agent comprising crystalline rutile-type titanium oxide and exhibiting excellent antimicrobial activity in light and dark places.
本発明者等は上記目的を達成するため鋭意検討した結果、チタン化合物を、水性媒体中で水熱処理することにより、ロッド状[詳細には、平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上]の結晶性ルチル型酸化チタンを、簡便且つ安価に製造することができること、前記ロッド状の結晶性ルチル型酸化チタンは、先端部と側面部とで電荷が分離され、励起電子とホールの分離性に優れ、励起電子とホールの再結合及び逆反応の進行を抑制することができるため、紫外線域から可視光線域までの広い波長の光源下において、更に暗所においても、優れた抗微生物活性を発揮することができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have conducted a hydrothermal treatment of the titanium compound in an aqueous medium, thereby producing a rod shape [specifically, the average minor axis is 50 nm or less, the average aspect ratio (major axis / The crystalline rutile-type titanium oxide having a minor axis of 1.5 or more] can be easily and inexpensively manufactured, and the rod-like crystalline rutile-type titanium oxide has a charge separated between the tip portion and the side portion. In addition, it has excellent separation between excited electrons and holes, and can suppress the recombination of excited electrons and holes and the progress of reverse reaction. In addition, it was found that excellent antimicrobial activity can be exhibited. The present invention has been completed based on these findings.
すなわち、本発明は、チタン化合物を含む抗微生物剤であって、チタン化合物として、平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上の結晶性ルチル型酸化チタン(アニオンをドープした酸化チタン及び遷移金属化合物を担持した酸化チタンを除く)を抗微生物剤に含まれる全チタン化合物の50重量%を超えて含むことを特徴とする抗微生物剤を提供する。 That is, the present invention is an antimicrobial agent containing a titanium compound, which is a crystalline rutile-type titanium oxide having an average minor axis of 50 nm or less and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more. The present invention provides an antimicrobial agent comprising more than 50% by weight of the total titanium compound contained in the antimicrobial agent (excluding titanium oxide doped with anions and titanium oxide supporting a transition metal compound).
本発明は、また、結晶性ルチル型酸化チタンが結晶面(110)及び結晶面(111)を有するルチル型酸化チタン及び/又は結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するルチル型酸化チタンである前記の抗微生物剤を提供する。 The present invention also provides a rutile type titanium oxide in which the crystalline rutile type titanium oxide has a crystal face (110) and a crystal face (111) and / or a crystal face (110), a crystal face (111) and a crystal face (001). The antimicrobial agent is a rutile-type titanium oxide having the following.
本発明は、また、結晶性ルチル型酸化チタンの比表面積が10m2/g以上である前記の抗微生物剤を提供する。 The present invention also provides the antimicrobial agent described above, wherein the crystalline rutile-type titanium oxide has a specific surface area of 10 m 2 / g or more.
本発明は、また、チタン化合物と分散媒を含む塗布用抗微生物剤であって、チタン化合物として、平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上の結晶性ルチル型酸化チタン(アニオンをドープした酸化チタン及び遷移金属化合物を担持した酸化チタンを除く)を塗布用抗微生物剤に含まれる全チタン化合物の50重量%を超えて含むことを特徴とする塗布用抗微生物剤を提供する。 The present invention also relates to an antimicrobial agent for coating containing a titanium compound and a dispersion medium. As a titanium compound, the crystallinity having an average minor axis of 50 nm or less and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more. Rutile-type titanium oxide (excluding anion-doped titanium oxide and transition metal compound-supported titanium oxide) containing more than 50% by weight of the total titanium compound contained in the coating antimicrobial agent An antimicrobial agent is provided.
本発明の抗微生物剤は、チタン化合物として、平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上の結晶性ルチル型酸化チタンを含有するため、非定型状のルチル型酸化チタンを含有する場合よりも優れた酸化作用を発揮することができ、紫外線域から可視光線域までの広い波長の光源下や、更に暗所においても、細菌からウイルスに至るまで広範囲の微生物に対して抗微生物活性を発揮することができる。そのため、太陽光の下ではもちろん、車内や屋内、更には光の無い或いは光の届かない場所や、照明設備があっても光の非照射状態が長い場所等の、従来は抗微生物活性を十分に発揮させることが困難であった空間の環境浄化等に好適に使用することができる。 The antimicrobial agent of the present invention contains, as a titanium compound, crystalline rutile titanium oxide having an average minor axis of 50 nm or less and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more. A superior range of oxidative activity compared to the case of containing type titanium oxide, and a wide range of microorganisms from bacteria to viruses under a wide wavelength light source from the ultraviolet range to the visible light range and even in the dark. Can exhibit antimicrobial activity against. For this reason, the antimicrobial activity has been sufficient in the past, such as in a car or indoors, where there is no light or light, or where there is a long light non-irradiation state even if there is a lighting facility. It can be suitably used for environmental purification of a space that has been difficult to exhibit.
[抗微生物剤]
本発明の抗微生物剤は、チタン化合物を含む抗微生物剤であって、チタン化合物として平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上の結晶性ルチル型酸化チタンを含むことを特徴とする。尚、本発明の結晶性ルチル型酸化チタンには、窒素や硫黄等のアニオンをドープした酸化チタンや、鉄化合物等の遷移金属化合物を担持した酸化チタンは含まれない。
[Antimicrobial agent]
The antimicrobial agent of the present invention is an antimicrobial agent containing a titanium compound, which is a crystalline rutile titanium oxide having an average minor axis of 50 nm or less and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more. It is characterized by including. The crystalline rutile-type titanium oxide of the present invention does not include titanium oxide doped with anions such as nitrogen and sulfur and titanium oxide carrying a transition metal compound such as an iron compound.
(結晶性ルチル型酸化チタン)
本発明の結晶性ルチル型酸化チタンの平均短径は50nm以下(例えば5〜50nm、好ましくは5〜30nm、特に好ましくは5〜20nm)である。
(Crystalline rutile titanium oxide)
The average minor axis of the crystalline rutile type titanium oxide of the present invention is 50 nm or less (for example, 5 to 50 nm, preferably 5 to 30 nm, particularly preferably 5 to 20 nm).
また、本発明の結晶性ルチル型酸化チタンの形状はロッド状(すなわち、棒状或いは針状)であり、平均アスペクト比(長径/短径)は1.5以上(例えば1.5〜40であり、下限は、好ましくは2、特に好ましくは3、最も好ましくは5である。また、上限は、好ましくは30、特に好ましくは20、最も好ましくは15である)である。そのため、励起電子とホールの分離性が高く、励起電子とホールの再結合及び逆反応の進行を極めて低く抑制することができ、優れた抗微生物活性を発揮することができる。 The crystalline rutile titanium oxide of the present invention has a rod shape (that is, a rod shape or a needle shape) and an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more (for example, 1.5 to 40). The lower limit is preferably 2, particularly preferably 3, and most preferably 5. The upper limit is preferably 30, particularly preferably 20, and most preferably 15. Therefore, the separation between excited electrons and holes is high, the recombination of excited electrons and holes and the progress of reverse reaction can be suppressed very low, and excellent antimicrobial activity can be exhibited.
更に、本発明の結晶性ルチル型酸化チタンは、結晶面(110)及び結晶面(111)を有するルチル型酸化チタン及び/又は結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するルチル型酸化チタンであることが、先端部と側面部とで電荷が分離され、励起電子とホールの分離性に優れ、励起電子とホールの再結合及び逆反応の進行を抑制することができるため、紫外線域から可視光線域までの広い波長の光源下において、更に暗所においても、優れた抗微生物活性を発揮することができる点で好ましい。 Furthermore, the crystalline rutile type titanium oxide of the present invention comprises a rutile type titanium oxide having a crystal face (110) and a crystal face (111) and / or a crystal face (110), a crystal face (111) and a crystal face (001). Is a rutile type titanium oxide having a separation between charges at the tip and side portions, excellent separation between excited electrons and holes, and suppression of recombination of excited electrons and holes and progress of reverse reaction Therefore, it is preferable in that it can exhibit excellent antimicrobial activity under a light source having a wide wavelength from the ultraviolet region to the visible light region, and even in a dark place.
更にまた、結晶性ルチル型酸化チタンの比表面積(BET多点法による)としては、例えば10m2/g以上、好ましくは10〜200m2/g、より好ましくは10〜150m2/g、更に好ましくは30〜150m2/g、特に好ましくは50〜100m2/g、最も好ましくは60〜100m2/gである。結晶性ルチル型酸化チタンの比表面積が上記範囲を下回ると、反応物質を吸着する能力が低下して抗微生物活性が低下する傾向がある。一方、結晶性ルチル型酸化チタンの比表面積が上記範囲を上回ると、励起電子とホールの分離性が低下するため、やはり抗微生物活性が低下する傾向がある。 Furthermore, the specific surface area (by the BET multipoint method) of the crystalline rutile type titanium oxide is, for example, 10 m 2 / g or more, preferably 10 to 200 m 2 / g, more preferably 10 to 150 m 2 / g, still more preferably. Is 30 to 150 m 2 / g, particularly preferably 50 to 100 m 2 / g, and most preferably 60 to 100 m 2 / g. When the specific surface area of the crystalline rutile type titanium oxide is less than the above range, the ability to adsorb the reactant tends to be reduced, and the antimicrobial activity tends to be reduced. On the other hand, if the specific surface area of the crystalline rutile-type titanium oxide exceeds the above range, the separability between excited electrons and holes decreases, so that the antimicrobial activity also tends to decrease.
尚、比表面積は、結晶性ルチル型酸化チタンを100℃(真空下)で60分間脱気して得られるサンプルについて、高速比表面積・細孔径分布装置(商品名「NOVA-1200」、Quantachtome.Co製)を使用して下記条件下でサンプルを換えて2回測定して得られた値の平均である。
<比表面積測定条件>
測定原理:定容法(ブランク補正型)
検出法:相対圧力(圧力トランスデューサーによる圧力検出とサミスタによるマニホールド温度検出から理想気体での注入ガス量を計算)
吸着ガス:窒素ガス
セルサイズ:スモールペレットセル(セル容量:1.8cm3、ステム外径:9mm)
測定項目:P/P0(相対圧、P0:飽和蒸気圧)=0.1、0.2、0.3の吸着側3点
The specific surface area of a sample obtained by degassing crystalline rutile-type titanium oxide at 100 ° C. (under vacuum) for 60 minutes was measured using a high-speed specific surface area / pore size distribution device (trade name “NOVA-1200”, Quantachtome. It is the average of the values obtained by measuring the sample twice under the following conditions using Co).
<Specific surface area measurement conditions>
Measuring principle: Constant volume method (blank correction type)
Detection method: Relative pressure (Calculates the amount of injected gas in the ideal gas from pressure detection using a pressure transducer and manifold temperature detection using a thermistor)
Adsorption gas: Nitrogen gas Cell size: Small pellet cell (cell capacity: 1.8 cm 3 , stem outer diameter: 9 mm)
Measurement item: P / P 0 (relative pressure, P 0 : saturated vapor pressure) = 0.1, 0.2, 0.3 adsorption side 3 points
本発明の結晶性ルチル型酸化チタンとしては、公知の方法により製造されたものを使用することができる。 As the crystalline rutile-type titanium oxide of the present invention, those produced by a known method can be used.
結晶性ルチル型酸化チタンのうち、結晶面(110)及び結晶面(111)を有するルチル型酸化チタンや、結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するルチル型酸化チタンは、例えば、チタン化合物を、水性媒体(例えば水、又は水と水溶性有機溶媒との混合液)中で水熱処理[例えば100〜200℃、3〜48時間(好ましくは6〜12時間)]することにより合成することができる。 Among crystalline rutile type titanium oxides, rutile type titanium oxide having crystal face (110) and crystal face (111), and rutile type oxide having crystal face (110), crystal face (111) and crystal face (001). For example, titanium is hydrothermally treated in an aqueous medium (for example, water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent) [for example, 100 to 200 ° C., 3 to 48 hours (preferably 6 to 12 hours). ] Can be synthesized.
また、水熱処理の際は、撹拌[撹拌所要動力(Pv値)は、例えば0.1〜1500W/m3程度]すると、得られる粒子のサイズ及び表面積を調整することができるため好ましい。 Further, in the case of hydrothermal treatment, stirring [required stirring power (Pv value) is, for example, about 0.1 to 1500 W / m 3 ] is preferable because the size and surface area of the particles to be obtained can be adjusted.
前記チタン化合物としては、3価又は4価のチタン化合物を挙げることができる。 Examples of the titanium compound include trivalent or tetravalent titanium compounds.
3価のチタン化合物としては、例えば、三塩化チタンや三臭化チタン等のトリハロゲン化チタン等を挙げることができる。3価のチタン化合物としては、なかでも安価で、入手が容易な点で三塩化チタン(TiCl3)が好ましい。 Examples of the trivalent titanium compound include titanium trihalides such as titanium trichloride and titanium tribromide. As the trivalent titanium compound, titanium trichloride (TiCl 3 ) is preferable because it is inexpensive and easily available.
また、4価のチタン化合物としては、例えば、下記式(1)で表される化合物等を挙げることができる。
Ti(OR1)tX4-t (1)
(式中、R1は炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子を示す。tは0〜3の整数を示す)
Moreover, as a tetravalent titanium compound, the compound etc. which are represented by following formula (1) can be mentioned, for example.
Ti (OR 1 ) t X 4-t (1)
(Wherein R 1 represents a hydrocarbon group, X represents a halogen atom, t represents an integer of 0 to 3)
R1における炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル等のC1-4脂肪族炭化水素基(好ましくは、直鎖状又は分岐鎖状C1-4アルキル基)等を挙げることができる。 Examples of the hydrocarbon group for R 1 include C 1-4 aliphatic hydrocarbon groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl (preferably linear or branched). Chain C 1-4 alkyl group) and the like.
Xにおけるハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素原子等を挙げることができる。 Examples of the halogen atom in X include chlorine, bromine, iodine atom and the like.
このような4価のチタン化合物としては、例えば、TiCl4、TiBr4、TiI4等のテトラハロゲン化チタン;Ti(OCH3)Cl3、Ti(OC2H5)Cl3、Ti(OC4H9)Cl3、Ti(OC2H5)Br3、Ti(OC4H9)Br3等のトリハロゲン化アルコキシチタン;Ti(OCH3)2Cl2、Ti(OC2H5)2Cl2、Ti(OC4H9)2Cl2、Ti(OC2H5)2Br2等のジハロゲン化ジアルコキシチタン;Ti(OCH3)3Cl、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(OC4H9)3Cl、Ti(OC2H5)3Br等のモノハロゲン化トリアルコキシチタン等を挙げることができる。本発明における4価のチタン化合物としては、なかでも安価で、入手が容易な点で、テトラハロゲン化チタンが好ましく、特に四塩化チタン(TiCl4)が好ましい。 Examples of such tetravalent titanium compounds include titanium tetrahalides such as TiCl 4 , TiBr 4 , and TiI 4 ; Ti (OCH 3 ) Cl 3 , Ti (OC 2 H 5 ) Cl 3 , and Ti (OC 4). H 9) Cl 3, Ti ( OC 2 H 5) Br 3, Ti (OC 4 H 9) trihalide alkoxy titanium Br 3 such; Ti (OCH 3) 2 Cl 2, Ti (OC 2 H 5) 2 Dihalogenated dialkoxytitanium such as Cl 2 , Ti (OC 4 H 9 ) 2 Cl 2 , Ti (OC 2 H 5 ) 2 Br 2 ; Ti (OCH 3 ) 3 Cl, Ti (OC 2 H 5 ) 3 Cl, Examples thereof include monohalogenated trialkoxytitanium such as Ti (OC 4 H 9 ) 3 Cl and Ti (OC 2 H 5 ) 3 Br. As the tetravalent titanium compound in the present invention, titanium tetrahalide is preferable, and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) is particularly preferable because it is inexpensive and easily available.
特に、前記チタン化合物として4価のチタン化合物を使用する場合は、反応温度110〜220℃(好ましくは130〜220℃)、その反応温度における飽和蒸気圧以上の圧力下、水性媒体中で2時間以上(好ましくは5〜15時間)水熱処理を施すことにより結晶面(110)及び結晶面(111)を有するルチル型酸化チタン、及び/又は結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するルチル型酸化チタンを合成することができる。 In particular, when a tetravalent titanium compound is used as the titanium compound, the reaction temperature is 110 to 220 ° C. (preferably 130 to 220 ° C.), and the reaction temperature is higher than the saturated vapor pressure for 2 hours in an aqueous medium. Rutile type titanium oxide having crystal face (110) and crystal face (111) and / or crystal face (110), crystal face (111) and crystal face by hydrothermal treatment as above (preferably 5 to 15 hours) A rutile-type titanium oxide having (001) can be synthesized.
結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するルチル型酸化チタンは、その他、結晶面(110)及び結晶面(111)を有するルチル型酸化チタンを硫酸(好ましくは50重量%以上の高濃度の硫酸、特に好ましくは濃硫酸)中に投入し、加熱下で撹拌することにより、前記結晶性ルチル型酸化チタンの稜又は頂点の部位を浸食(溶解)して合成することもできる。 The rutile type titanium oxide having the crystal plane (110), the crystal plane (111), and the crystal plane (001) is obtained by converting the rutile type titanium oxide having the crystal plane (110) and the crystal plane (111) into sulfuric acid (preferably 50 It is put into sulfuric acid having a high concentration of not less than% by weight, particularly preferably concentrated sulfuric acid), and is stirred under heating to synthesize (dissolve) the ridge or apex of the crystalline rutile titanium oxide. You can also.
上記方法により得られた粗結晶性ルチル型酸化チタン(=不純物を含む結晶性ルチル型酸化チタン)は、例えば、濾過、濃縮、蒸留等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により不純物を分離し、精製された結晶性ルチル型酸化チタンを得ることができる。 The crude crystalline rutile type titanium oxide (= crystalline rutile type titanium oxide containing impurities) obtained by the above method is separated from impurities by, for example, separation means such as filtration, concentration, distillation, etc., or a separation means combining these. Thus, purified crystalline rutile-type titanium oxide can be obtained.
本発明においては、なかでも、結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液の上澄み液のpHが1以上(好ましくは1〜7、特に好ましくは2〜6、最も好ましくは2〜5.5)となるまで繰り返し水洗することが好ましく、特に、クロスフロー方式により膜濾過することが、結晶性ルチル型酸化チタンの結晶構造を維持しつつ、イオン性不純物(例えば、水素イオン、塩素イオン、チタンイオン)の含有量を低減することができ(塩素イオン含有量は、例えば1000ppm以下、好ましくは850ppm以下にまで低減することができ)、分散性に優れた結晶性ルチル型酸化チタンが得られる点で好ましい。 In the present invention, among them, the pH of the supernatant of the aqueous suspension of crystalline rutile-type titanium oxide is 1 or more (preferably 1 to 7, particularly preferably 2 to 6, most preferably 2 to 5.5). It is preferable to repeatedly wash with water until it becomes, and in particular, membrane filtration by the cross flow method maintains ionic impurities (for example, hydrogen ions, chlorine ions, titanium ions while maintaining the crystal structure of crystalline rutile titanium oxide) (The chloride ion content can be reduced to, for example, 1000 ppm or less, and preferably 850 ppm or less), and a crystalline rutile-type titanium oxide having excellent dispersibility can be obtained. preferable.
また、水洗処理に付す結晶性ルチル型酸化チタンは湿状態であること(すなわち、水熱処理後、蒸発・乾固等を行うことなく水洗処理に付すこと)が好ましい。それにより結晶性ルチル型酸化チタンの凝集を防止することができ、高分散性を有する結晶性ルチル型酸化チタンを得ることができる。 Moreover, it is preferable that the crystalline rutile-type titanium oxide to be subjected to the water washing treatment is in a wet state (that is, to be subjected to the water washing treatment without performing evaporation / drying after hydrothermal treatment). Thereby, aggregation of crystalline rutile type titanium oxide can be prevented, and crystalline rutile type titanium oxide having high dispersibility can be obtained.
上記水洗に使用する水としては、例えば、精製水、蒸留水、イオン交換水、純水等を挙げることができる。 Examples of water used for the water washing include purified water, distilled water, ion exchange water, and pure water.
前記クロスフロー方式による膜濾過とは、濾過膜面に平行に被処理水を流し、濾滓の沈着による濾過膜汚染を防ぎながら被処理水の一部を、被処理水の流れの側方で濾過する方法である。粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液をクロスフロー方式による膜濾過に付すことにより、濾過膜表面に圧密化された濾滓を形成することなくイオン性不純物を効率よく取り除くことができ、結晶性ルチル型酸化チタンの結晶構造を維持しつつ、イオン性不純物の含有量を極めて低く低減することができる。 Membrane filtration by the cross flow method means that water to be treated flows parallel to the surface of the filtration membrane, and a part of the water to be treated is moved to the side of the flow of the water to be treated while preventing filtration membrane contamination due to deposition of filter cake. It is a method of filtering. By subjecting the aqueous suspension of crude crystalline rutile-type titanium oxide to membrane filtration by the cross flow method, ionic impurities can be efficiently removed without forming a compacted filter cake on the filtration membrane surface, While maintaining the crystal structure of the crystalline rutile-type titanium oxide, the content of ionic impurities can be reduced extremely low.
クロスフロー方式による膜濾過に付す粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液の濃度は、例えば0.1〜40重量%程度(好ましくは0.1〜30重量%)である。粗結晶性ルチル型酸化チタンの濃度が上記範囲を外れると、イオン性不純物の除去効率が低下する傾向がある。また、粗結晶性ルチル型酸化チタンの濃度が上記範囲を上回る場合は、粘度が高くなりすぎ、濾過膜が目詰まりし易くなる。 The concentration of the aqueous suspension of the crude crystalline rutile-type titanium oxide subjected to membrane filtration by the crossflow method is, for example, about 0.1 to 40% by weight (preferably 0.1 to 30% by weight). When the concentration of the coarse crystalline rutile-type titanium oxide is out of the above range, the removal efficiency of ionic impurities tends to decrease. Moreover, when the density | concentration of a coarse crystalline rutile type titanium oxide exceeds the said range, a viscosity will become high too much and it will become easy to clog a filtration membrane.
粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液をクロスフロー方式による膜濾過に付すと、イオン性不純物が透過液と共に分離除去され、濃縮された結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液が得られる。 When an aqueous suspension of crude crystalline rutile-type titanium oxide is subjected to membrane filtration by a cross flow method, ionic impurities are separated and removed together with the permeate, and a concentrated aqueous suspension of crystalline rutile-type titanium oxide is obtained. It is done.
濃縮倍率は1〜400倍程度(なかでも1〜20倍、特に1〜10倍)に調整することが好ましい。濃縮倍率が上記範囲を上回ると、膜面への付着物質の堆積抑制が困難となり、結晶性ルチル型酸化チタンの圧密化を防止することが困難となる傾向がある。また、膜面への付着物質の堆積により濾過膜に目詰まりが発生することにより膜寿命が低下し易くなり、逆洗浄を頻繁に行う必要が生じたり、濾過処理が運転不能となる場合が生じる等により濾過速度が低下する傾向がある。一方、濃縮倍率が上記範囲を下回ると、イオン性不純物の分離効率が低下し、洗浄水の使用量が増加する傾向がある。 The concentration ratio is preferably adjusted to about 1 to 400 times (in particular, 1 to 20 times, particularly 1 to 10 times). When the concentration ratio exceeds the above range, it is difficult to suppress the deposition of the adhering substance on the film surface, and it tends to be difficult to prevent consolidation of the crystalline rutile-type titanium oxide. In addition, clogging of the filtration membrane due to the deposition of adhering substances on the membrane surface tends to reduce the membrane life, often necessitating frequent backwashing, or the filtration process becoming inoperable. There exists a tendency for the filtration rate to fall by such. On the other hand, when the concentration factor is below the above range, the separation efficiency of ionic impurities tends to decrease and the amount of washing water used tends to increase.
前記濃縮倍率は、例えば、濾過圧力、粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液の膜面線速(クロスフロー速度)等をコントロールすることにより調整することができる。濾過圧力は、例えば0.001〜5.0MPa程度、好ましくは0.005〜3MPa、特に好ましくは0.01〜2.0MPaである。 The concentration ratio can be adjusted, for example, by controlling the filtration pressure, the film surface linear velocity (cross flow velocity) of the aqueous suspension of the coarse crystalline rutile-type titanium oxide, and the like. The filtration pressure is, for example, about 0.001 to 5.0 MPa, preferably 0.005 to 3 MPa, and particularly preferably 0.01 to 2.0 MPa.
また、粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液を含む供給液の膜面線速は大きいほど膜面への付着物質の堆積が抑制され、高い濾過流束(フラックス)が得られる。膜面線速(クロスフロー速度)は、例えば0.02m/s以上、3m/s未満、好ましくは0.05m/s以上、1.5m/s未満である。 Further, the larger the film surface linear velocity of the supply liquid containing the aqueous suspension of the crude crystalline rutile-type titanium oxide, the more the deposition of adhering substances on the film surface is suppressed, and a higher filtration flux (flux) is obtained. The film surface linear velocity (cross flow velocity) is, for example, 0.02 m / s or more and less than 3 m / s, preferably 0.05 m / s or more and less than 1.5 m / s.
クロスフロー方式による膜濾過を経て得られる濃縮された結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液は、水を加えて結晶性ルチル型酸化チタンの濃度が上記範囲となるように希釈し、再びクロスフロー方式により膜濾過する操作を繰り返すことが好ましい。それにより、目詰まり等の濾過膜の負荷を軽減し、濾過膜の寿命の低下を抑制しつつ結晶性ルチル型酸化チタン中のイオン性不純物の含有量を極めて低く低減することができる。 The concentrated crystalline rutile-type titanium oxide aqueous suspension obtained through membrane filtration by the cross-flow method is diluted by adding water so that the concentration of the crystalline rutile-type titanium oxide falls within the above range, and then cross-linked again. It is preferable to repeat the operation of membrane filtration by the flow method. Thereby, the load of the filtration membrane such as clogging can be reduced, and the content of ionic impurities in the crystalline rutile-type titanium oxide can be reduced extremely low while suppressing the decrease in the lifetime of the filtration membrane.
クロスフロー方式による膜濾過に使用する濾過膜としては、例えば、限外濾過膜、精密濾過膜、ナノフィルター、逆浸透膜等を挙げることができる。本発明においては、なかでも、分離性能に優れる点で限外濾過膜を使用することが好ましい。 Examples of the filtration membrane used for membrane filtration by the crossflow method include an ultrafiltration membrane, a microfiltration membrane, a nanofilter, and a reverse osmosis membrane. In the present invention, it is particularly preferable to use an ultrafiltration membrane in terms of excellent separation performance.
限外濾過膜は平均細孔径が1〜20nm程度(好ましくは1〜10nm)であり、分子量が1000以下、平均短径が1nm未満の物質を分離、除去することができる。 The ultrafiltration membrane has an average pore diameter of about 1 to 20 nm (preferably 1 to 10 nm), and can separate and remove substances having a molecular weight of 1000 or less and an average minor axis of less than 1 nm.
限外濾過膜の膜形状としては、例えば、中空糸型濾過膜、チューブラー膜、スパイラル膜、平膜等の何れであっても良いが、逆洗浄が比較的容易に行える点から、中空糸型濾過膜又はチューブラー膜を使用することが好ましい。 The membrane shape of the ultrafiltration membrane may be, for example, any of a hollow fiber type filtration membrane, a tubular membrane, a spiral membrane, a flat membrane, etc. It is preferable to use a mold filtration membrane or a tubular membrane.
中空糸型濾過膜における中空糸膜の内径は、汚染物質による閉塞の防止、膜モジュールへの中空糸充填率の向上という観点から、0.1〜2.0mm程度(好ましくは、0.5〜1.5mm)である。 The inner diameter of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane is about 0.1 to 2.0 mm (preferably, 0.5 to 2.0 mm) from the viewpoint of preventing clogging with contaminants and improving the hollow fiber filling rate of the membrane module. 1.5 mm).
濾過膜の材質としては、例えば、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリロニトリル、芳香族ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、セラミックなどの一般的な材質を挙げることができる。本発明においては、なかでも、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリアクリロニトリル、及び芳香族ポリアミドが好ましい。 Examples of the material of the filtration membrane include general cellulose acetate, polyacrylonitrile, polysulfone, polyethersulfone (PES), polyacrylonitrile, aromatic polyamide, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polyimide, ceramic and the like. Can be mentioned. In the present invention, among them, cellulose acetate, polysulfone, polyethersulfone (PES), polyacrylonitrile, and aromatic polyamide are preferable.
中空糸型濾過膜を使用する場合、粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液を流す方法(濾過方式)としては、内側(中空糸膜の内側)に粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液を含む供給液を流し、外側(中空糸膜の外側)に向けて透過水が流れる方式(内圧濾過方式)と、その逆に外側に粗結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液を含む供給液を流し、内側に向けて透過水が流れる方式(外圧濾過方式)が挙げられる。本発明においては、なかでも、膜面流速を高く維持できる点で内圧濾過方式が好ましい。 When using a hollow fiber type filtration membrane, as a method of flowing an aqueous suspension of coarse crystalline rutile type titanium oxide (filtration method), water of the coarse crystalline rutile type titanium oxide is provided on the inner side (inside the hollow fiber membrane). A feed liquid containing a suspension is flowed and permeate flows toward the outside (outside of the hollow fiber membrane) (internal pressure filtration system), and vice versa. A system (external pressure filtration system) in which permeated water flows toward the inside is allowed to flow. In the present invention, the internal pressure filtration method is preferable because the membrane surface flow rate can be kept high.
クロスフロー方式による膜濾過においては、濾過膜面への付着物質の堆積を防止して濾過膜への負担を軽減し、長期間膜濾過運転を行うため、濾過膜に対し洗浄水により間欠的な逆洗浄を施すことが好ましい。逆洗浄は圧力及び流速を制御しつつ予め定められた周期で行うことが好ましい。 In membrane filtration by the cross flow method, the deposition on the filtration membrane surface is prevented to reduce the burden on the filtration membrane and the membrane filtration operation is performed for a long time. It is preferable to perform back washing. The reverse cleaning is preferably performed at a predetermined cycle while controlling the pressure and flow rate.
逆洗浄の圧力としては、例えば0.01〜3.0MPa程度であり、好ましくは0.01〜2.0MPa、特に好ましくは0.01〜1.0MPa、最も好ましくは0.01〜0.5MPa、さらに好ましくは0.05〜0.5MPaである。また、逆洗浄の流速としては、例えば0.01〜10kg/mim程度、好ましくは0.05〜5kg/mim、特に好ましくは0.1〜5kg/mim[或いは、例えば1×10-7〜2×10-4m/sec程度、好ましくは8×10-7〜9×10-5m/sec、特に好ましくは1×10-6〜9×10-5m/sec]である。逆洗浄の頻度としては、例えば0.5〜3時間に1回程度行うことが好ましい。逆洗浄の時間は0.5〜10分程度が好ましい。 The pressure for back washing is, for example, about 0.01 to 3.0 MPa, preferably 0.01 to 2.0 MPa, particularly preferably 0.01 to 1.0 MPa, and most preferably 0.01 to 0.5 MPa. More preferably, it is 0.05 to 0.5 MPa. The flow rate of backwashing is, for example, about 0.01 to 10 kg / mim, preferably 0.05 to 5 kg / mim, particularly preferably 0.1 to 5 kg / mim [or, for example, 1 × 10 −7 to 2. × 10 −4 m / sec, preferably 8 × 10 −7 to 9 × 10 −5 m / sec, and particularly preferably 1 × 10 −6 to 9 × 10 −5 m / sec. The frequency of back washing is preferably about once every 0.5 to 3 hours, for example. The back washing time is preferably about 0.5 to 10 minutes.
尚、逆洗浄に用いる洗浄水としては、水(例えば、精製水、蒸留水、純水、イオン交換水等)を使用することが好ましい。また、逆洗浄により膜通過した洗浄水は、濃縮された結晶性ルチル型酸化チタンの水懸濁液の希釈用の水として再利用してもよい。 In addition, it is preferable to use water (for example, purified water, distilled water, pure water, ion-exchanged water, etc.) as washing water used for back washing. Further, the washing water that has passed through the membrane by back washing may be reused as water for diluting the concentrated aqueous suspension of crystalline rutile-type titanium oxide.
本発明の抗微生物剤は、チタン化合物を含む抗微生物剤であって、チタン化合物として上記結晶性ルチル型酸化チタン(アニオンをドープした酸化チタン及び遷移金属化合物を担持した酸化チタンを除く)を抗微生物剤に含まれる全チタン化合物の50重量%超(好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上)含むことを特徴とする。尚、前記結晶性ルチル型酸化チタンの含有量の上限は100重量%である。 The antimicrobial agent of the present invention is an antimicrobial agent containing a titanium compound, which resists the crystalline rutile-type titanium oxide (excluding titanium oxide doped with an anion and titanium oxide supporting a transition metal compound) as the titanium compound. More than 50 wt% (preferably 70 wt% or more, particularly preferably 80 wt% or more, most preferably 90 wt% or more) of the total titanium compound contained in the microbial agent is characterized. The upper limit of the content of the crystalline rutile-type titanium oxide is 100% by weight.
本発明の抗微生物剤は、チタン化合物以外にも他の成分を含有していても良く、例えば、チタン化合物(特に、結晶性ルチル型酸化チタン)が分散媒に懸濁されたものであってもよい。前記分散媒としては、例えば、水、アルコール等の水溶性有機溶媒、及びこれらの混合物等を挙げることができる。すなわち、前記分散媒としては、水及び/又は水溶性有機溶媒が好ましい。 The antimicrobial agent of the present invention may contain other components in addition to the titanium compound. For example, a titanium compound (particularly, crystalline rutile titanium oxide) is suspended in a dispersion medium. Also good. Examples of the dispersion medium include water, water-soluble organic solvents such as alcohol, and mixtures thereof. That is, the dispersion medium is preferably water and / or a water-soluble organic solvent.
本発明の抗微生物剤がチタン化合物と分散媒を含み、チタン化合物が分散媒で懸濁されたものである場合、スプレーで噴霧する方法やローラーで塗工する方法等により、微生物の増殖抑制、死滅又は不活性化が求められる場所に塗布することで、前記場所に抗微生物活性を付与することができる。そのため、塗布用抗微生物剤として有用である。 When the antimicrobial agent of the present invention contains a titanium compound and a dispersion medium, and the titanium compound is suspended in the dispersion medium, the method of spraying with a spray or the method of applying with a roller, etc. By applying to a place where death or inactivation is required, antimicrobial activity can be imparted to the place. Therefore, it is useful as an antimicrobial agent for coating.
本発明の抗微生物剤全量(100重量%)におけるチタン化合物の含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、抗微生物活性を発揮することができる濃度であれば特に制限されることがなく、例えば0.001重量%以上である。上限は、例えば100重量%、好ましくは95重量%、より好ましくは80重量%、更に好ましくは70重量%、特に好ましくは50重量%、最も好ましくは30重量%、とりわけ好ましくは10重量%である。下限は、好ましくは0.01重量%、より好ましくは0.05重量%、更に好ましくは0.1重量%、特に好ましくは0.5重量%、最も好ましくは1.0重量%、とりわけ好ましくは5.0重量%である。 The content of titanium compound in the total amount (100% by weight) of the antimicrobial agent of the present invention (the total amount when containing two or more) is particularly limited as long as it is a concentration that can exhibit antimicrobial activity. For example, it is 0.001% by weight or more. The upper limit is, for example, 100% by weight, preferably 95% by weight, more preferably 80% by weight, further preferably 70% by weight, particularly preferably 50% by weight, most preferably 30% by weight, particularly preferably 10% by weight. . The lower limit is preferably 0.01% by weight, more preferably 0.05% by weight, still more preferably 0.1% by weight, particularly preferably 0.5% by weight, most preferably 1.0% by weight, particularly preferably 5.0% by weight.
本発明の抗微生物剤は、上記分散媒以外にも、更に、非水溶性有機溶媒、分散剤、界面活性剤、バインダー、香料、着色料等の添加物を必要に応じて適宜含有することができる。前記添加物の含有量は抗微生物剤全量の例えば70重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは30重量%以下、特に好ましくは10重量%以下、最も好ましくは5重量%以下である。 In addition to the dispersion medium, the antimicrobial agent of the present invention may further contain additives such as a water-insoluble organic solvent, a dispersant, a surfactant, a binder, a fragrance, and a colorant as necessary. it can. The content of the additive is, for example, 70% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less, and most preferably 5% by weight or less of the total amount of the antimicrobial agent. .
従来のチタン化合物は紫外線量の少ない環境下、若しくは暗所では抗微生物活性が充分に発揮できなかったため、屋内や車内用途への応用はなかなか進まなかったが、本発明の抗微生物剤は、紫外線域から可視光線域までの広い波長の光源下において、更に暗所においても、優れた抗微生物活性を発揮することができる。そのため、屋外だけでなく、屋内や車内等の紫外線量が低い環境下、更には照明設備があっても光の非照射状態が長い場所や光の届かない或いは光の無い場所においても優れた抗微生物活性を発揮することができ、細菌からウイルスに至るまで広範囲の微生物に対し、その増殖を抑制したり、死滅又は不活性化させることができる。尚、抗菌活性値は、例えば2以上であり、抗ウイルス活性値は、例えば2以上である。前記抗菌活性値や抗ウイルス活性値は実施例に記載の方法で測定することができる。そのため、本発明の抗微生物剤は暗所用抗微生物剤としても好適に使用することができる。 Conventional titanium compounds did not sufficiently exhibit antimicrobial activity in an environment with a low amount of ultraviolet light or in a dark place, so application to indoor and in-car applications did not progress very easily. Excellent antimicrobial activity can be exhibited under a light source having a wide wavelength from a visible light region to a visible light region, and even in a dark place. Therefore, not only outdoors, but also in an environment where the amount of ultraviolet rays is low, such as indoors or in a car, and even in a place where there is a long light non-irradiation state or a place where light does not reach or where there is no light even if there is a lighting facility. It can exert microbial activity, and can suppress the growth, kill or inactivate a wide range of microorganisms from bacteria to viruses. The antibacterial activity value is, for example, 2 or more, and the antiviral activity value is, for example, 2 or more. The antibacterial activity value and antiviral activity value can be measured by the methods described in the Examples. Therefore, the antimicrobial agent of this invention can be used conveniently also as an antimicrobial agent for dark places.
本発明の抗微生物剤の適用場所としては、微生物の増殖抑制、死滅又は不活性化が求められる場所であれば特に制限されることがなく、例えば、家庭や公共施設(病院、学校、介護施設等)における、トイレ、汚物処理室、キッチン、風呂場、洗面所、倉庫、会議室、待合室、床(特に、手術室の床)、壁、天井、カーテン、家具、電化製品、空調設備、衛生設備;車のシート、エアコンフィルター、床、壁面等を挙げることができる。本発明の抗微生物剤を前記場所に適用することで、そこに存在する細菌やウイルス等の微生物の増殖を抑制したり、死滅又は不活性化させることができる。特に、冷蔵庫の内部(収納室)、洗濯機や浴室乾燥機等の機械の内部、水道管、配水管、冷却器、加湿器の水タンク、エアコンのドレンパンなどの、光がほとんど照射されない部位における細菌やウイルスの増殖を効果的に抑制することができる。 The application location of the antimicrobial agent of the present invention is not particularly limited as long as it is a place where suppression of growth, killing or inactivation of microorganisms is required. For example, homes and public facilities (hospitals, schools, care facilities) Etc.), toilets, waste disposal rooms, kitchens, bathrooms, washrooms, warehouses, meeting rooms, waiting rooms, floors (especially operating room floors), walls, ceilings, curtains, furniture, electrical appliances, air conditioning equipment, hygiene Equipment: Car seats, air conditioner filters, floors, wall surfaces, etc. By applying the antimicrobial agent of the present invention to the place, the growth of microorganisms such as bacteria and viruses existing there can be suppressed, or can be killed or inactivated. Especially in areas where light is hardly irradiated, such as inside refrigerators (storage rooms), inside machines such as washing machines and bathroom dryers, water pipes, water pipes, coolers, humidifier water tanks, air conditioner drain pans, etc. Bacteria and virus growth can be effectively suppressed.
また、本発明の抗微生物剤の適用方法としては、上記微生物の増殖抑制、死滅又は不活性化が求められる場所に塗布することができれば良く、例えば、前記場所にスプレーで噴霧する方法、ローラーで塗工する方法等が挙げられる。適用量は、前記効果が発揮される量であれば特に制限されることがない。 In addition, as an application method of the antimicrobial agent of the present invention, it may be applied to a place where growth suppression, killing or inactivation of the microorganism is required. For example, a method of spraying the place with a spray, a roller The method of coating etc. are mentioned. The application amount is not particularly limited as long as the effect is exhibited.
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
尚、平均短径及び平均アスペクト比は下記方法(画像解析法)により求めた。
<サンプル調製方法>
1.少量(耳かきサイズのスパチュラに半分程度)の結晶性ルチル型酸化チタンを9mLのガラス製サンプル瓶に入れ、エタノールを7mL入れ、超音波洗浄器にて超音波を5分間かけてエタノール中に分散させエタノール分散液を得る。
2.得られたエタノール分散液をガラス製スポイドで1滴取り、SEM用試料台の上に落として自然乾燥させた後、30秒間白金蒸着を行う。
<測定方法>
電界放出型走査電子顕微鏡(商品名「FE-SEM JSM-6700F」、日本電子(株)製、加速電圧:15kV、WD:約3mm、倍率:20万倍)を使用して結晶粒子をランダムに観察し、代表的な3カ所を抽出し、抽出されたSEM写真全体の中で、見た目に極端に大きく又は小さくなく、平均的な大きさの粒子を中心に輪郭がはっきりしている粒子30個を抽出してOHPシートに写し、それらの粒子について、画像解析ソフトウェア(商品名「WinROOF Version5.6」、三谷商事(株)製)を用いて各短径(最大長径に直交する幅)を求め、それらの値を平均して平均短径とした。また、同様の方法で平均長径(最大長径)を求め、これらの比(平均長径/平均短径)を平均アスペクト比とした。
The average minor axis and average aspect ratio were determined by the following method (image analysis method).
<Sample preparation method>
1. Put a small amount (about half of the earpick size spatula) crystalline rutile titanium oxide into a 9 mL glass sample bottle, add 7 mL of ethanol, and disperse the ultrasonic wave in ethanol over 5 minutes with an ultrasonic cleaner. An ethanol dispersion is obtained.
2. One drop of the obtained ethanol dispersion is taken with a glass spoid, dropped on a sample stage for SEM and allowed to dry naturally, and then platinum deposition is performed for 30 seconds.
<Measurement method>
Use a field emission scanning electron microscope (trade name “FE-SEM JSM-6700F”, manufactured by JEOL Ltd., acceleration voltage: 15 kV, WD: about 3 mm, magnification: 200,000 times) to randomly crystallize particles Observe, extract three representative points, and 30 particles that are not extremely large or small in appearance in the entire extracted SEM photograph and have a clear outline centered on average-sized particles Extracted and copied to OHP sheet, and for each of these particles, find each short diameter (width orthogonal to the maximum long diameter) using image analysis software (trade name “WinROOF Version5.6”, manufactured by Mitani Corp.) These values were averaged to obtain an average minor axis. Further, the average major axis (maximum major axis) was determined by the same method, and the ratio (average major axis / average minor axis) was taken as the average aspect ratio.
実施例1
(粗酸化チタン懸濁液の調製)
室温(25℃)にて、四塩化チタン水溶液(Ti濃度:16.5重量%±0.5重量%、塩素イオン濃度:31重量%±2重量%、東邦チタニウム(株)製)をTi濃度が5.6重量%になるように純水で希釈した。希釈後の四塩化チタン水溶液5650gを容量10Lのタンタルライニングのオートクレーブに入れ密閉した。熱媒を用い、2時間かけて上記オートクレーブ内温度を140℃まで昇温した。その後、撹拌所要動力(Pv値)220W/m3で撹拌しつつ、温度:140℃、圧力:その温度における蒸気圧の条件下で10時間保持した後、熱媒を冷却することにより、オートクレーブを40℃以下まで冷却した。オートクレーブ内温度が40℃以下になったことを確認して、粗酸化チタン懸濁液5650gを取り出した。
Example 1
(Preparation of crude titanium oxide suspension)
At room temperature (25 ° C.), titanium tetrachloride aqueous solution (Ti concentration: 16.5 wt% ± 0.5 wt%, chloride ion concentration: 31 wt% ± 2 wt%, manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.) Ti concentration Was diluted with pure water so as to be 5.6% by weight. The diluted titanium tetrachloride aqueous solution 5650 g was placed in a 10 L tantalum-lined autoclave and sealed. Using a heat medium, the temperature inside the autoclave was raised to 140 ° C. over 2 hours. Then, while stirring at a required power for stirring (Pv value) of 220 W / m 3 , the temperature was maintained at 140 ° C., pressure: vapor pressure at that temperature for 10 hours, and then the heat medium was cooled to cool the autoclave. It cooled to 40 degrees C or less. After confirming that the temperature inside the autoclave was 40 ° C. or less, 5650 g of a crude titanium oxide suspension was taken out.
(クロスフロー方式による膜濾過処理)
得られた粗酸化チタン懸濁液を純水で3倍に希釈し、撹拌速度300rpmにて撹拌混合して、中空糸型限外濾過膜(商品名「FS03−FC−FUS03C1」、材質:PES、公称分画分子量:3万、ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)を用い、室温(25℃)、濾過圧力0.02MPaにて、透過液量と同量の純水を加えながらクロスフロー方式による濾過処理を行った。濾過処理を経て得られた濃縮液は再度仕込みタンクに循環し、透過液のpHが4.0になるまで繰り返し濾過処理に付した。尚、pHはpH試験紙を使用して測定した。
この間、1時間に1回の割合で0.1MPaの圧力、2kg/minの流速で1分間逆洗浄を実施した。この逆洗浄により膜通過した洗浄水は仕込みタンクに循環した。その後、純水の仕込みを停止し、酸化チタン濃度を濃縮させて酸化チタン懸濁液(ロッド状の結晶性ルチル型酸化チタン含有量:10重量%)を得、これを抗微生物剤とした。
(Cross flow membrane filtration)
The obtained crude titanium oxide suspension was diluted three-fold with pure water, stirred and mixed at a stirring speed of 300 rpm, and hollow fiber type ultrafiltration membrane (trade name “FS03-FC-FUS03C1”, material: PES , Nominal molecular weight cut off: 30,000, manufactured by Daisen Membrane Systems Co., Ltd.) at room temperature (25 ° C.) and filtration pressure of 0.02 MPa while adding pure water in the same amount as the permeated liquid. Filtration treatment by the method was performed. The concentrate obtained through the filtration treatment was circulated again into the charging tank, and repeatedly subjected to the filtration treatment until the pH of the permeate became 4.0. The pH was measured using a pH test paper.
During this time, backwashing was performed once a hour at a pressure of 0.1 MPa and a flow rate of 2 kg / min for 1 minute. The washing water that passed through the membrane by this reverse washing was circulated to the charging tank. Thereafter, the preparation of pure water was stopped and the titanium oxide concentration was concentrated to obtain a titanium oxide suspension (rod-like crystalline rutile-type titanium oxide content: 10% by weight), which was used as an antimicrobial agent.
得られた酸化チタン懸濁液を常圧下、105℃で1時間乾燥したところ、結晶面(110)及び結晶面(111)を有するロッド状ルチル型酸化チタンと、結晶面(110)、結晶面(111)及び結晶面(001)を有するロッド状ルチル型酸化チタンの混合物である結晶性ルチル型酸化チタン(平均短径:15nm、平均アスペクト比:5、比表面積:80.2m2/g)533gを得た。得られた結晶性ルチル型酸化チタンの表面に残存している塩素イオンは830ppm(mg/kg)であった。 When the obtained titanium oxide suspension was dried at 105 ° C. for 1 hour under normal pressure, rod-shaped rutile titanium oxide having crystal face (110) and crystal face (111), crystal face (110), crystal face (111) and crystalline rutile type titanium oxide which is a mixture of rod-like rutile type titanium oxide having crystal plane (001) (average minor axis: 15 nm, average aspect ratio: 5, specific surface area: 80.2 m 2 / g) 533 g was obtained. Chlorine ion remaining on the surface of the obtained crystalline rutile type titanium oxide was 830 ppm (mg / kg).
(抗微生物活性評価)
得られた抗微生物剤について、下記方法で大腸菌に対する抗菌性を評価したところ、暗所保管4時間後に抗菌活性値4.7であった。また、バクテリオファージQβに対する抗ウイルス性は、暗所保管2時間後に抗ウイルス活性値5.2であった。
(Antimicrobial activity evaluation)
The obtained antimicrobial agent was evaluated for antibacterial activity against Escherichia coli by the following method. The antibacterial activity value was 4.7 after 4 hours of storage in the dark. Further, the antiviral property against bacteriophage Qβ was an antiviral activity value of 5.2 after 2 hours in the dark.
<抗菌性活性、抗ウイルス性活性試験>
ガラス板(50mm×50mm×1mm)表面に、抗微生物剤をチタン化合物が25mg/25cm2となるようにスプレーガンを用いて塗布し、自然乾燥することにより抗微生物剤層を形成したものを試験片(=抗微生物剤塗工ガラス板)として使用して、抗菌性、抗ウイルス性試験を行った。
<Antimicrobial activity and antiviral activity test>
An antimicrobial agent layer was formed by applying an antimicrobial agent to a glass plate (50 mm x 50 mm x 1 mm) surface using a spray gun so that the titanium compound was 25 mg / 25 cm 2 and drying it naturally. Antibacterial and antiviral tests were carried out using a piece (= antimicrobial agent-coated glass plate).
(抗菌性活性の測定方法)
上記試験片を用いて、日本工業規格JIS R 1752:2013「ファインセラミックス−可視光応答形光触媒抗菌加工製品の抗菌性試験方法・抗菌効果」に基づく方法で暗所のみで試験を行い、大腸菌の生菌数を測定することにより評価した。
まず、抗微生物剤層に、紫外線強度が1mW/cm2となるように(トプコン社製紫外線強度計「UVR−2」に同社製受光部「UD−36」を取り付けて測定)、ブラックライトを用いて紫外線を17時間照射した。
次に、抗微生物剤層に大腸菌(Escherichia coli NBRC3972)の菌液(生菌数:2.0×105個)を接種し、被覆フィルムを載せて密着させ、これを室温(25±5℃)、暗所で4時間保存し、試験片1個当たりの生菌数を測定した。試験片を3つ用いて同時に前記測定を行い、これら3つの生菌数の平均値で評価を行った。
抗微生物剤未塗工ガラス板についても同様の操作を行い、生菌数を測定した。
抗菌活性値は以下の式で求めた。抗菌活性値が2以上であれば、一般的に抗菌活性を発現しているといえる。
抗菌活性値=log(Nb0/Nb)
Nb0:抗微生物剤未塗工ガラス板での生菌数の平均値
Nb:抗微生物剤塗工ガラス板での生菌数の平均値
暗所保管4時間後の生菌数が少ないものほど、大腸菌の抗菌性が高いと言える。
(Measurement method of antibacterial activity)
Using the above test piece, the test was conducted only in the dark by a method based on Japanese Industrial Standard JIS R 1752: 2013 “Fine Ceramics-Antibacterial Test Method / Antimicrobial Effect of Visible Light Responsive Photocatalyst Antibacterial Products”. Evaluation was made by measuring the number of viable bacteria.
First, on the antimicrobial agent layer, the UV light intensity is 1 mW / cm 2 (measured by attaching the UV receiver “UD-36” to Topcon UV intensity meter “UVR-2”) and the black light. The sample was irradiated with ultraviolet rays for 17 hours.
Next, the antimicrobial agent layer is inoculated with Escherichia coli NBRC3972 bacterial solution (viable cell count: 2.0 × 10 5 ), and a coated film is placed on top of it to allow it to come to room temperature (25 ± 5 ° C.). ), Stored in the dark for 4 hours, and the number of viable bacteria per test piece was measured. The measurement was performed simultaneously using three test pieces, and the evaluation was performed using the average value of the number of these three viable bacteria.
The same operation was performed on the glass plate not coated with the antimicrobial agent, and the viable cell count was measured.
The antibacterial activity value was determined by the following formula. If the antibacterial activity value is 2 or more, it can be said that the antibacterial activity is generally expressed.
Antibacterial activity value = log (N b0 / N b )
N b0 : Average number of viable cells on glass plate not coated with antimicrobial agent N b : Average value of viable cells on glass plate coated with antimicrobial agent Low number of viable cells after 4 hours storage in dark place It can be said that the antibacterial properties of Escherichia coli are high.
(抗ウイルス活性の測定方法)
上記試験片を用いて、日本工業規格JIS R 1756:2013「ファインセラミックス−可視光応答形光触媒材料の抗ウイルス性試験方法−バクテリオファージQβ」に基づく方法で暗所のみで試験を行い、バクテリオファージ感染価を測定することにより評価した。
まず、抗微生物剤層に、紫外線強度が1mW/cm2となるように(トプコン社製紫外線強度計「UVR−2」に同社製受光部「UD−36」を取り付けて測定)、ブラックライトを用いて紫外線を24時間照射した。
次に、抗微生物剤層にバクテリオファージQβ(Escherichia coli phage Qβ NBRC20012)の試験液(バクテリオファージ感染価:1.0×106pfu)を接種し、被覆フィルムを載せて密着させ、これを室温(25±5℃)、暗所で2時間保存後、活性ファージを大腸菌に感染させることにより、試験片1個当たりのバクテリオファージ感染価を測定した。尚、試験片を3つ用いて同時に行い、これら3つのバクテリオファージ感染価の平均値で評価を行った。
抗微生物剤未塗工ガラス板についても同様の操作を行い、バクテリオファージ感染価を測定した。
抗ウイルス活性値は以下の式で求めた。抗ウイルス活性値が2以上であれば、一般的に抗ウイルス活性を発現しているといえる。
抗ウイルス活性値=log(Nv0/Nv)
Nv0:抗微生物剤未塗工ガラス板でのバクテリオファージ感染価の平均値
Nv:抗微生物剤塗工ガラス板でのバクテリオファージ感染価の平均値
暗所保管2時間後のバクテリオファージ感染価が少ないものほど、抗ウイルス性、すなわち光触媒活性が高いと言える。
(Measurement method of antiviral activity)
Using the above test piece, a test based on Japanese Industrial Standard JIS R 1756: 2013 “Fine Ceramics—Antiviral Test Method for Visible Light Responsive Photocatalyst Material—Bacteriophage Qβ” was performed only in the dark, and bacteriophage Evaluation was made by measuring the infectious titer.
First, on the antimicrobial agent layer, the UV light intensity is 1 mW / cm 2 (measured by attaching the UV receiver “UD-36” to Topcon UV intensity meter “UVR-2”) and the black light. Used and irradiated with ultraviolet rays for 24 hours.
Next, the antimicrobial agent layer is inoculated with a test solution of bacteriophage Qβ (Escherichia coli phage Qβ NBRC20012) (bacteriophage infectivity titer: 1.0 × 10 6 pfu), and a coated film is placed on the layer, and this is allowed to come to room temperature. After storage for 2 hours in the dark (25 ± 5 ° C.), the infectivity phage was infected with E. coli to measure the bacteriophage infectivity per test piece. In addition, it performed simultaneously using three test pieces, and evaluated by the average value of these three bacteriophage infectious titers.
The same operation was performed on the glass plate not coated with the antimicrobial agent, and the bacteriophage infectivity titer was measured.
The antiviral activity value was determined by the following formula. If the antiviral activity value is 2 or more, it can be said that the antiviral activity is generally expressed.
Antiviral activity value = log (N v0 / N v )
N v0 : Average value of bacteriophage infectious titer on glass plate not coated with antimicrobial agent N v : Average value of bacteriophage infectious titer on glass plate coated with antimicrobial agent Nb0 : Bacteriophage infectious titer after 2 hours storage in dark place It can be said that the smaller the amount, the higher the antiviral property, that is, the photocatalytic activity.
Claims (3)
チタン化合物:平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上、比表面積が60m 2 /g以上の結晶性ルチル型酸化チタン(アニオンをドープした酸化チタン及び遷移金属化合物を担持した酸化チタンを除く)を暗所用抗微生物剤に含まれる全チタン化合物の50重量%を超えて含む The antimicrobial agent for dark places containing the following titanium compound .
Titanium compound : crystalline rutile-type titanium oxide (anion-doped titanium oxide and transition metal) having an average minor axis of 50 nm or less, an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more , and a specific surface area of 60 m 2 / g or more (Excluding titanium oxide supporting the compound) in excess of 50% by weight of the total titanium compound contained in the antimicrobial agent for dark places
チタン化合物:平均短径が50nm以下、平均アスペクト比(長径/短径)が1.5以上、比表面積が60m 2 /g以上の結晶性ルチル型酸化チタン(アニオンをドープした酸化チタン及び遷移金属化合物を担持した酸化チタンを除く)を暗所塗布用抗微生物剤に含まれる全チタン化合物の50重量%を超えて含む An antimicrobial agent for coating in the dark containing the following titanium compound and dispersion medium.
Titanium compound : crystalline rutile-type titanium oxide (anion-doped titanium oxide and transition metal) having an average minor axis of 50 nm or less, an average aspect ratio (major axis / minor axis) of 1.5 or more , and a specific surface area of 60 m 2 / g or more (Excluding titanium oxide supporting the compound) in excess of 50% by weight of the total titanium compound contained in the antimicrobial agent for dark coating
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