JPH01119394A - 光触媒による水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各撞産業廃水、都市下水、上水等の水の処理
方法に関し、水中の有機物の酸化分解処理、脱色、脱臭
、殺ｅＩＭ金行なう方法に関するものである。

表−１に本発明の用途並びに用途に対応し几利用分野金
示す。

表−１利用分野及び用途 用途　・利　用　分　野 脱　色　下水、し尿、パルプ精製、染色排水脱　臭　下
水、し尿、畜産もごみ焼却亀空気清浄病院、食品、プー
ル、上水、美容、公衆浴場、殺　菌　、泉、空え清浄 −ＩＬａ　　ＩＬ＋＾−−１−＾７／ｌ−＋＋＋」！−
自ロー＋、　−、−ｍ−，−〔従来の技術及びその問題
点〕 水中の有機物の処理方法について説明する。

従来から、微生物を使用する方法以外の方法として一般
に良く知られている排水中の溶解有機物の除去方法とし
ては、活性炭法、オゾン法、電気分解法、化学的酸化法
、電気透析法などがある。

この中、実際規模のものとして工業化されているものと
しては、活性炭法、オゾン法、電気分解法の各処理法が
ある。

しかしながら、これらの処理法には次の如き問題点があ
る。

■　活性炭法 処理効率は比較的良いが、活性炭の再生が面倒でありコ
ストが高い。

■　オゾン法 有機物処理として脱色、脱臭、分解作用の効率は比較的
良く、他に殺菌作用が存在するが、オゾンは製造するの
にコスト高であシ、又未利用のオゾンが廃オゾンとして
放出される友め、リーク廃オゾンの公害対策が必要であ
る。

■　電気分解法 有機物処理としての脱色の効率は比較的良いが、Ｍ愼物
分解には充分な効果が得られない。又、コスト高である
。

〔発明の目的〕

本発明は、水を過酸化物の存在下に光罷射されている光
触媒で処理することによシ、水中の有機物の酸化分解或
いは水の脱色及び／又は脱臭処理並びに殺菌処理を行な
うことを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、水を過酸化物の存在下に光照射されている光
触媒で処理することを特徴とする水の処理方法であって
、水の脱色、脱臭、殺菌あるいは水に含有されている有
機物の分解等全効率よく行なうものである。

第１図に基いて本発明によりし尿を処理する方法につい
て説明する。

生物化学的に脱窒され之し尿は原水導入口１よシ反応槽
１０に導入され反応部Ａで酸化処理され、処理液は出口
２↓夛排出される。

反応部Ａは、浮遊状態の光触媒３及び紫外線ランプ４よ
りな９下部配管５よシ過酸化水素が配管６エ夛散気装ｆ
ｆ１７ｔ−介して空気が供給される。

空気は反応部Ａ中を気泡となシ上昇し、その攪拌作用等
にＬり反応部Ａにおける作用を促進する。

反応部Ａにおいては、紫外線ランプ４の照射金量けた光
触媒３と過酸化水素の作用によシ泳水中の有機物が分解
され、脱色とＣＯＤの除去が行なわれる。

反応部Ａにおける作用は、次のように考えられる。

紫外線照射を受は九元触媒と過酸化水素により、非常に
強力な酸化作用を有するヒドロキシラジカルをはじめと
する酸素活性ａｌ（例・ＯＨ。

ＨＯｉ、０２″″）が効率良く生成され、原水中の有機
物と反応し、該有機物を酸化分解する。

次に、光触媒について説明する。

光触媒材は、光照射により励起され、過酸化水素との作
用により酸素活性鴇を効果的に生成させるものであれば
何れでも良い。

通常半導体材料が効果的であシ容易に入手出来、加工性
も良いことから好ましい。

効果や経済性の面から、Ｓｓ、　Ｇｏ、　Ｓｉ、　７１
゜Ｚｎ、　Ｏｕ、　ｋｌ、　ａｎ、　Ｇａ、　Ｉｎ、　
Ｐ、　Ａｓ、　Ｓｂ、　Ｏ，Ｃｄ。

Ｓ、　Ｔｅ、　Ｎｉ、　Ｆｅ、　Ｇｏ、　＊ｇ、　Ｍｏ
、　Ｓｒ、　Ｗ、　Ｃｒ、　Ｂａ。

ｐｂ　　のいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、
又は酸化物が好１しく、これらは単独で、又二種類以上
を複合して用いる。

例えば、元素としてはＳｉ、　Ｇｏ、　Ｓｅ　、　　化
合物、とじてはｋｌＰ、　ＡＪＦＡ８．　ＧａＰ、　ｋ
ｌｓｂ、　ＧａＡｓ、　ＩｎＰ。

Ｇａｒｂ、　ＩｎＡ３．　ＩｎＳｂ、　ｃａｓ、　Ｃ（
１１９６，ＺｎＳ、　Ｍｏ８２゜ＷＴｓ２．０ｒ２Ｔｏ
３．　ＭｏＴｅ、　Ｃｕ２Ｓ、　ＷＥ３２、酸化物とし
てはＴｉＯ２，Ｂｉ２Ｏ，、Ｏｕｒ、　Ｃｕ２Ｏ，Ｚｎ
Ｏ，Ｍｏｂ、。

ＺｎＯ３，Ａｇ２Ｏ，ＰｂＯ，５ｒＴｉＯ，、ＢａＴｉ
０．、　Ｇｏ、０４゜Ｆｅ２Ｏ，、ＮｉＯ等がある。

光触媒は、第１図に示したように浮遊状態で用いてもよ
く、或いは、壁面への固定化、膜状めるいは膜固定した
状態即ち、紫外線を透過する膜で光触媒を包み、又は挾
み込んで膜状に固定し次状態で用いてもよい。

゛光触媒の使用量は、一般に０．００１〜５％、通常は
０．０１〜１比（ｙＡ水に対するｉｔ比）でるる。

光触媒は、粉体状のままで用いることが出来るが、焼結
、蒸涜、スパッタリング等の周知の方法で適宜の形状に
して用いることも出来る。

これらは、反応装置の規模や形状、処理対象物のｍ度、
種類、光源の橿頌や形状、光触媒の種類、希望する効果
、経済性等に１り適宜選択することが出来る。

過酸化物は、光触媒との作用により酸素活性ａを効率良
く生成するものであれば倒れでも良い。

過酸化物としては、過酢酸、過酸化水素等があるが、通
常過酸化水素が取扱いやすさ、効果等から好ましい。

光源としては、可視及び／又は紫外領域の元を発するも
のであれば良く、紫外線ランプや太陽光ｔ′適宜用いる
ことが出来る。通常、紫外線ラングが処理速度が早いこ
と等から好ましい。

紫外線は元触媒材好ましくは元触媒材と過酸化物の双方
に吸収される波長金石するものが良く、元触媒材、過酸
化物の樵類にエフ定まる光吸収領域の波長を放出するラ
ンプを選べば良い。

例えば元触媒材としてＴｉｅ２’ｉｉ用いる場合は、光
吸収が近紫外部にある九め近紫外部の波長の元を放出す
るラングを使用する。

光源は、水銀灯、水素放電管、キセノン放電管、２イｉ
ン放電管など′ｆｒ：適宜１棟又は２株以上を組合せて
利用することが出来る。

光源が過酸化物に吸収される波長を有するととくより、
過酸化物の光触媒による酸素活性種への変ｌ１１１Ｋ加
えて、過酸化物の紫外線吸収による自己分解によるｒＩ
ｌｌ素活性橿の生成が起こり、酸素活性種の生成効率が
高ｌる。

光源の″位Ｉｔは、第１図に示すように光触媒反応器１
０内部に設置してもよいが、別の例として該反応器外側
に設置し紫外線を反射面を利用することにより、あるい
は照射窓ｔ−通して元触媒材に照射するようにしても艮
い。

過酸化水素の供給は、ｌ＠１図に示すように反応部Ａの
下部に別途供給する他、処理水人口１よシ供給してもよ
く、あるいは供給空気６に同伴させ行なってもよく、反
応装置の規模や形状等にエリ適宜選択することができる
。

過酸化水素の供給ｔは、Ｍ漬物の濃度、樵類、効果、経
済性等にＬす、予め予備試験を行ない適宜決めることが
出来る。

例えば、Ｍ漬物としてフミン酸が多い場合は、７ミン酸
濃度に対して０．１倍〜１．０倍（過酸化水素のフミン
酸に対する重量比）、通常０．５〜０．５倍相度の過酸
化水素の濃度で十分な効果が得られる。

過酸化水素は、光触媒との作用で効率良くヒドロキシラ
ジカルのような＃１素活性桟に変換され、非常に強力な
酸化剤として効果的に作用するので、供給量は比較的に
少なくても良い。

反応部Ａでの攪拌混合は、第１図に示す例においては供
給空気の気泡にふり行なわれているが空気の代わシに酸
素音用でもよく、或いは攪拌器を設置し行なっても艮い
。空気又は＃Ｉ！累の供給は反応部Ａでの酸化反応を促
進させる。

１１は、粒状の光触媒５が反応部Ａから外部に流出する
のを紡ぐスクリーンである。

１２は、供給空気や反応にニジ生じたＧＯ２等の排気孔
でめる。

反応部Ａの温度は、温度全上昇さく九方が反応は促進さ
れるが、一般には荷に加温は不要で任意に行なうことが
出来る。

処理水の−は低い方が好１しく、通常１０以下、好まし
くは８以下である。通常、処理水の一調整は面倒で、コ
ストがかかるので、実用上は特に行わなくても良いが対
象処理水、反応器の形状、大きさ、経済性、効率等によ
っては適宜性なっても良い。

次に別のガとして、排水中の難分解性の有機物であるポ
リビニルアルコール（Ｐ’／Ａ）の処理例を第２図に基
いて説明する。

２０は、ＰＶＡｔ−ｆｉむ原水入口、２１は処理水の出
口、５０は光触媒、４０は太陽光、５０は過酸化水素供
給管、６０は攬袢器、７０はガラス等の光透過材料、１
００は反応器、１１０はスクリーン、１２０は排気孔で
あシ、それぞれの作用は、第１図において説明したのと
同じである。

実施例 ＃ＩＪ１図に示した装ｆｋ用いて０００１００ｍ９／！
、色度２００°の排水を光触媒反応器に入れ、過酸化水
素を加え下方より空気を散気孔を介して供給し、ＣＯＤ
と色度の変化を調べた。

反応器大きさ；３！ 光触媒：二酸化チタン（ＴｉＯ２，アナターゼ型）、１
　１／１ 元　源：低圧水銀灯５２Ｎ 過酸化水素：５０ｍ９／召（１００％過酸化水素換算）
空気量：　５００　ｍｌ　／　ｍｉｎ 又、元と光触媒のみの場合（過酸化水素がない場合）及
び元と過酸化水素のみの場合（光触媒がない場合）につ
いても比較例として同様に行なり九。

結果 第３図、第４図にそれぞれＣＯＤの経時変化及び色度の
経時変化を示す。第５図、第４図から１０分後及び４０
分後の値を下表に示す。

〔発明の効果〕

１、　光、光触媒及び過酸化物を用いることにより、 ■　酸素活性種が効果的に生成し、水中汚染物の処理が
効果的に行なえる。

■　有機物は、酸化分解し一分解生成物はＧＯ□の工う
な気体状となるので、分解処理後の＃液の後処理が不戦
である。

■　処理液の温度、あるいは−等の管理が不安で、装置
の維持管理が容易である。

■　処理工程がｆｆｉ素化され、取扱いやすく経消的に
有利となり之。

従えば、従来のし尿処理に２ける０００除去及び脱色工
程は混合種、凝集槽、凝集法でん飄慣、オゾン反応器、
砂ろ過情、活性炭橿尋から成り複雑で、コスト高である
。

２　元と光触媒を用いることＶｃＬり、過酸化物は効率
良く、とドロ千ジラジカルのような強力なａｘＪＡ油性
ｍを生成するので、過酸化物の供給ｍは比較的少なくて
も効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法を説明する次を用い九場
合のＣＯＤ及び色度の経時変化を示す図である。 １．２０・・・被処理水入口、２，２１・・・処理水出
口、Ｓ、ＳＯ・・・光触媒、４・・・紫外線ランプ、５
．５０・・・過酸化水素供給管、６・・・空気供給管、
？・・・気泡、１０，１００・・・反応器、１１　、１
１０・・・スクリーン、１２，１２０・・・排気孔特許
出願人　　　株式会社　荏原総合研究所同　　　　　株
式会社荏原製作　所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水を過酸化物の存在下に光照射されている光触媒で
   処理することを特徴とする光触媒による水の処理方法。 ２、光触媒が半導体である特許請求の範囲第１項記載の
   水の処理方法。 ３、光触媒がＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓ
   ｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｂｂ、Ｃ、Ｃｄ、Ｓ
   、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｓｒ、Ｗ、Ｃ
   ｒ、Ｂａ、Ｐｂのいずれか、又はその化合物、又は合金
   、又は酸化物より選ばれた一種又は二種以上の複合体よ
   りなる特許請求の範囲第２項記載の水の処理方法。 ４、過酸化物が過酸化水素である特許請求の範囲第１項
   、第２項又は第３項記載の水の処理方法。 ５、光触媒への光の照射を水銀灯、水素放電管、キセノ
   ン放電管またはライマン放電管を用いて行なう特許請求
   の範囲第１項乃至第４項の何れか１つに記載の水の処理
   方法。 ６、水処理槽の下部より空気又は酸素の吹き込みを行な
   う特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか１つに記載
   の水の処理方法。