JPH01238867A - 光触媒による脱臭方法 - 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 本発明は家庭やオフィス等で発生する臭気、例えばトイ
レのし尿臭、ペットの臭い、たばこの臭い、調理具およ
び体臭などの脱臭方法及び脱臭装置に関するものである
。

従来の技術 家庭やオフィスで発生するたばこ臭、トイレ臭。

ペット臭、調理臭および体臭などの悪臭の成分には、ア
ンモニア、アミン類、インドール、スカトールなどの窒
素化合物、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル
、二硫化メチルなどの硫黄化合物、アルデヒド類、ケト
ン類、アルコール類。

脂肪酸および芳香族化合物などが含まれ、低沸点成分か
ら高沸点成分まで多種多様である。

これらの悪臭の脱臭方法としては、発生源に薬剤を注い
で化学反応させる方法、芳香剤でマスキングする方法、
或は活性炭やゼオライトで吸着する方法及び薬剤を添着
した吸着剤に悪臭を濃縮し反応させる方法がある。前者
の２方法は使える場所がトイレやペットのいる所などに
限定されるが、後者の２方法はどんな場所にも使われる
方法である。この後者の２方法を応用した脱臭装置の代
表的な例は第６図に示すようなものである。図において
、２１はケーシングで、内部に風上側から順次、塵埃を
捕集するプレフィルタ２３．活性炭層２４、送風機２７
が配設されている。ケーシング２１にはプレフィルタ２
３の風上側に吸込みグリル２２が、送風機２７の風下側
に吹出しグリル２０が設けられている。

上記構成の脱臭装置は、脱臭剤として活性炭を用いてい
るため、高沸点化合物は物理吸着で脱臭できるが、アン
モニア、メチルアミンなどの低沸点窒素化合物とホルマ
リン、アセトアルデヒド。

アクロレインなどの低沸点アルデヒド類等の低沸点化合
物に対する脱臭性能が悪いものであった。

そこでこの問題を解するために薬品を活性炭に添着し、
薬剤との反応により吸着させる脱臭剤が用いられるよう
になってきた。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記薬品添着炭においては、高沸点化合物は活
性炭自身の物理吸着であるため、加熱することによって
活性炭を再生することができる可能性はあるが、低沸点
窒素化合物および低沸点アルデヒド類は添着されている
薬品との反応で吸着されているので吸着剤としての薬品
の再生は難しいものであった。従って、この薬品添着炭
の寿命は数カ月から半年と短かいものとなり、頻繁に交
換しなければならないという不便性があった。また、活
性炭は物理吸着絆力が９和すると、今度は清浄な空気が
入ってきたときに悪臭を排気するという問題点があった
。

本発明は上記従来の問題点を解決し、メンテナンスを軽
減すると共に、臭いを再放出しない脱臭方法および脱臭
装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記の問題点を解決するため、酸化チタンと酸化タング
ステンの混合金属酸化物と被酸化性化合物および酸素を
含む気体の共存下で、前記混合金属酸化物に波長が３０
０　ｎｍ以上で最大波長が３７Ｑｎｍ以下の光を照射す
る光触媒による脱臭方法を提供する。また醒化チタンと
酸化タングステンの混合金属酸化物に、導電性無機物質
を担持することによって、さらに脱臭性能の良い脱臭方
法を提供するものである。

作　　用 本発明者らは、かねて光触媒作用によって悪臭を分解し
無臭化することを研究してきたが、酸化チタンと酸化タ
ングステンの混合金属酸化物は最大波長が３７０ｎｍ以
下（エネルギ３．３５　ｅＶ以上）の紫外線を照射する
と、酸素の共存下でアンモニア、アミン類の窒素化合物
、硫化水素、メルカプタン類の硫黄化合物、アルデヒド
類、ケトン類、アルコール類、脂肪酸および芳香族化合
物などの悪臭の原因物質を酸化物などに効率良く分解し
無臭化することを見い出した。特に１　ｐｐｍ以下の極
低濃度の被酸化性化合物をも効率良く酸化分解し無臭化
できる。

酸化チタンと酸化タングステンの混合金属酸化物の作用
原理については目下詳細に研究中であるが、酸化チタン
および酸化タングステンのｎ型半導体中の価電子帯の電
子が紫外線を吸収して伝導帯に励起され、そこで生じた
価電子帯の正孔は触媒の表面にある水酸基（ＯＨ基）と
反応し、伝導帯に励起された電子は酸素（０）と反応し
て、活性の高いＯＨラジカル、Ｏラジカル、ｏ２−が生
じ、これが被酸化性化合物を醸化分解するものと推測さ
れる。

また酸化チタンで生じた電子および正孔と、酸化タング
ステンで生じた電子および正孔が互いに作用し合って相
乗効果があるものと推測される。

さらにこの混合金属酸化物に白金、パラジウム。

ロジウム、酸化ルテニウム、銀などの導電性無機物質を
担持すると、酸化分解作用は一層強力なものとなる。中
でも白金の効果は著しい。

実施側 つぎに図面を参照しながら本発明の脱臭方法について説
明する。

第１図に本発明の光触媒の脱臭方法を応用した脱臭装置
の一実施例を示す。１はケーシングで、内部には風上側
より順番にプレフィルタ３２表面に光触媒層４を形成し
た反応部材６．光触媒層４に向い合うように設けられた
紫外線を出す電灯７゜紫外線を効率的に使用するように
電灯７の後面に設けた反射板８．さらに送風機６を有す
る。そして、ケーシング１にはプレフィルタ３の風上側
に吸込みグリル２を、送風機６の風下側に吹出しグリル
９を設けている。

反応部材６には光触媒層４の面積を広くし、臭気との接
触を良くするために、穴のあいたフィン６ｄが虱の流れ
に対して斜めに、あるいは直角に立てられている。光触
媒層４は酸化チタンと酸化タングステンの混合金属酸化
物より成っている。

光触媒層４け０．６＋ｍの厚さのアルミナ−シリカ質の
セラミックペーパーにチタニアゾルを含浸した後４００
℃〜Ｔｏｏ℃で熱処理し、その後メタタングステン酸ア
ンモニウムを含浸して再び熱処理するなどの方法で酸化
チタンと酸化タングステンの混合金属酸化物を担持して
作る。そしてこのセラミックペーパーを水ガラスなどの
接着剤でアルミニウムなどの基材に貼りつけて反応部材
５とする。酸化チタンは二酸化チタン（Ｔ　ｉ　０２　
）が望ましく前記方法で作った二酸化チタンの結晶構造
はアナターゼ型であるが、ルチル型でも良い。酸化タン
グステンは二酸化タングステン（ＷＯ３）が望ましいが
、このものが還元されたＷ４ｏ１１でも良い。

また、導電性無機物質としてたとえば白金を混合金属酸
化物に担持する場合は、混合金属酸化物をつけたセラミ
ックペーパーに塩化白金酸のエタノール溶液を含浸し４
００℃〜ｅｓｏ℃で熱処理し、白金微粒子として担持す
る。

電灯７としては波長が３００　ｎｍ以上で最大波長が３
７０　ｎｍ以下の光を照射しうるものが良い。

アナターゼ型二酸化チタンの電子を励起するエネルギー
は３．２ｅＶ　（３８７ｎｍ）、酸化タングステンの電
子を励起するエネルギーは２．８ｅＶ（４４０ｎｍ）で
あるが、電灯子の最大波長が３７０ｎｍを越える場合は
酸化チタンと酸化タングステンの混合金属酸化物の電子
は効率良く励起されず、脱臭作用は弱い。一方３００　
ｎｍ未満の紫外線は、高価で加工の難しい石英や一部の
硬質ガラスを除けば透過しないので、３００　ｎｍ未満
の光を出す電灯は高価である。また３　００　ｎｍ未満
の紫外線も酸化チタンと酸化タングステンの混合金属酸
化物の電子を励起するが、紫外線の持つエネルギーの２
〜３割は損失する。したがって、電灯の中で発生する３
　００　ｎｍ未満の紫外線も軟質のガラスに塗られた螢
光体で長波長に変換されて、３００ｎｍ以上の紫外線を
照射する電灯を用いる方が安価である。さらに、３００
　ｎｍ未満の光は殺菌作用が強い反面、眼、皮膚に対す
る傷害も大きいので危険である。

ここで用いることのできる電灯としては低圧水銀灯、高
圧水銀灯、超高圧水釧灯、キセノン灯などがある。たと
えば低圧水銀灯としては、プラックライトブルー螢光灯
（３００〜４２０　ｎｍ、　　最大波長３５２ｎｍ）、
　　ブラックライト螢光灯（３２０〜４４０　ｎｍ、最
大波長３６０ｎｍ）。

捕虫用螢光灯（３００〜４８０ｎｍ、最大波長３７０ｎ
ｍ）、複写用螢光灯（３００〜４９０圓。

最大波長３７０ｎｍ）、高圧水銀灯としてはブラックラ
イト高圧水銀ランプ（３６５〜３６６．３ｎｍ）がある
。これらの電灯は単独で使用しても良く、併用しても良
い。

上記構成において、電灯７を点灯し送風機６を運転する
と、被酸化性化合物すなわち悪臭を含んだ空気は吸込み
グリル２から吸込まれる。そして、プレフィルタ３でま
ず塵埃が捕集される。つづいて紫外線によって励起され
た光触媒層４によって被酸化性化合物、すなわち悪臭の
原因物質であるアンモニア、アミン類の９素化合物、硬
化水素。

メルカプタン類の硫黄化合物、アルデヒド類、ケトン類
、アルコール類、脂肪酸および芳香族化合物は二酸化炭
素、水、窒素酸化物、硫黄酸化物などに酸化分解される
。そして脱臭された空気は吹出しグリル９より吹出され
る。

以上の作用でえられた分解生成物け、通常ＰＰｂオーダ
の微少濃度であり、特に除去する必要はない。

次に具体的な実施例について示す。第１表に示す金属酸
化物を前記した方法で作り、光触媒層４とした。光触媒
層４の面積は約０　、４５ｍ”　、電灯７は並列した２
木の消費電力１６ワツト（紫外線出力２．１ワツト、波
長３００〜４９０ｎｍ、主波長３７０ｍｍ）の複写用螢
光灯、送風機６の風量は２−７分とした。また、２本の
螢光打開の距離は１２ｃｔｎ、螢光灯と光触媒層４との
距離は６１Ｍとした。

次にアルミニウム製の内容積１−の箱に前記の脱臭装置
を入れる。そしてこの箱の中に約１％のトリメチルアミ
ン、メチルメルカプタン、アセトアルデヒドの各々の単
一ガスを入れ、脱臭装置の送風機６のみを運転し、触媒
層４に前記ガスを吸着させ、吸着が飽和したところで所
定の初期濃度に合せる。そして脱臭装置の電灯７の電源
を投入し、１−の箱の中のガス濃度の経時変化を測定す
る。ガス濃度の測定はガスクロマトグラフィで行なった
結果を第１表および第２図〜第４図に電灯７として並列
した２本の消費電力１５ワツト（紫外線出力３．２ワツ
ト、波長２５３　、７ｎｍ　）の殺菌灯を使った場合、
光触媒層４に金属酸化物をつけず複写用普光灯だけを照
射した場合と比較して示す。

発明の効果 第１表および第２〜第４図に示す様に、酸化チタンと酸
化タングステンの混合金属酸化物あるいはこれに白金を
担持した触媒に波長が３００　ｎｍ以上で最大波長３７
０ｎｍの光を照射した場合、２５３．７ｎｍの殺菌線を
照射した場合と大差ない速度でトリメチルアミン、メチ
ルメルカプタン、アセトアルデヒドの悪臭物質を分解す
ることができる。さらに最大波長３５２　ｎｍのブラッ
クライトブルー螢光灯や最大波長３６０　ｎｍのブラッ
クライト螢光灯を照射しても上記複写用螢光灯の場合と
同様の効果を確認した。また本発明によれば上記物質に
限らず、他の悪臭ｉ質のアンモニア、硫化水素、ケトン
類、アルコール類、脂肪酸及び芳香族化合物も酸化して
無臭化できる。

以上の様に本発明の光触媒による脱臭方法によれば、臭
わなくなる極低濃度まで酸化分解作用が働らくので、臭
いの再放出がなく、かつ長寿命でメンテナンスを大幅に
軽減することができる。また３　００　ｎｍ以上の電灯
を用いるので安価で、人体に悪影響のない脱臭方法であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す脱臭装置の断面図、第
２図は本発明の実施例のトリメチルアミンの分解速度を
示すグラフ、第３図は本発明の実施例のメチルメルカプ
タンの分解速度を示すグラフ、第４図は本発明の実施例
のアセトアルデヒドの分解速度を示すグラフ、第６図は
従来の脱臭装置を示す断面図である。 ４・・・・・・光触媒層、６・・・・・・反応部材、６
・・・・・・送風機、７・・・・・・電灯。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４−
　　光触媒層 ７・・−ｔ　　訂 第１図 第　２　図 蒔　　聞　（分つ 第３図 ０　　　　　５　　　　　１０　　　　　　ｒ５　　　
　　２０時　　　間　　（分〕 第４図 蒔　聞（貸） 第５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化チタンと酸化タングステンの混合金属酸化物
   と被酸化性化合物および酸素を含む気体の共存下で、前
   記混合金属酸化物に波長が３００ｎｍ以上で最大波長が
   ３７０ｎｍ以下の光を照射する光触媒による脱臭方法。
2. （２）導電性無機物質を担持した酸化チタンと酸化タン
   グステンの混合金属酸化物を用いる請求項１記載の光触
   媒による脱臭方法。