JPH02284629A - 光触媒の再生方法及び光触媒による脱臭装置 - 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、家庭やオフィス内の、Ｔ臭（調理臭・食品臭
・たばこ臭・体臭・ペットおよびトイレの臭いなど）の
臭気対策のため用いる光触媒の再生方法及び光触媒によ
る脱臭装置に関するものである。

従来の技術 家庭やオフィス内で発生ずる悪臭く調理臭・食品臭・た
ばこ臭・ペットおよびトイレ臭など）の成分は、窒素化
合物（アンモニγ・／’ミン類・インドール・スカトー
ルなど）、硫黄化合物く硫化水素・メチルメルカプタン
・硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等）、ア
ルデヒド類（ホルムアルデヒド・アセトアルデヒドなど
）、ケトン類（アセトンなど）、アルコール類（メタノ
ール・エタノールなど）、脂肪酸および芳香族化合物な
ど、多種多様である。

従来、このような悪臭を脱臭する方法として１、悪臭物
質と薬剤とを化学反応さぜる方法、芳香剤で悪臭物質を
マスキングする方法、活性炭やゼオライトなどで悪臭物
質を吸着する方法および、これらの方法を組み合わせて
用いる方法があった。

しかし、薬剤及び芳香剤は共に悪臭物質と反応した後に
、再生することは不可能である。また、吸着剤の場合も
吸着容量が飽和すると脱臭性能は著しく低下する。従っ
て、どの場合においても、定期的に新しいものとの交換
が必要になってくる。

このような煩わしい操作の頻度を大幅に減少、あるいは
この操作そのものが必要でなくなる脱臭方法として、酸
化チタン等の半導体に紫外線を照射し、それによって励
起された半導体が有機物などを酸化分解する光触媒の利
用が試みられている。

発明が解決しようとする課題 光触媒を用いた脱臭方法では、一般的によく使用されて
いる活性炭で脱臭が困難な“ｒモトアルデヒド類および
その他の悪臭物質を効果的に脱臭でき、また、長期間そ
の性能の維持が可能になった。ところが、家庭およびオ
フィス内で発生する悪臭は、ガス成分と共に例えばたば
この煙りの中に含まれる高分子物質にニコチン、その他
°ｒルカロイド・フェノール類・炭化水素など）や塵埃
が混ざりあって存在する。これら高分子物質や塵埃は悪
臭を発生しないものが多いが、光触媒反応をおこす触媒
である半導体表面に付着し、これを覆ってしまうため、
触媒まで紫外線が達せず、触媒がエネルギーを受けにく
くなり、光触媒反応が低下し反応劣化を引き起こす。

本発明は、このような従来の脱臭装置の有していた課題
を解決するものであり、光触媒反応を起こす半導体表面
に付着した高沸点物質や塵埃を速やかに取り除き、再び
元の脱臭性能を取り戻す光触媒の再生方法を提供するこ
とを第一の目的とし、劣化の少ない光触媒による脱臭装
置を得ることを第二の目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記第一の目的を達成するための第一の手段は、大気中
に浮遊する高分子物質や塵埃に汚染された光触媒表面に
、清浄空気をあてながら５ｍＷ／Ｃ−以上の紫外線を照
射することにより、汚染物質を取り除き光触媒を再生す
るものである。また、第二の目的を達成するための第二
の手段は、半導体からなる光触媒層と、それに対向して
設けられた紫外線灯と、前記光触媒層に臭気を含む空気
を送り込む送風機からなり、光触媒層に照射される紫外
線強度が５ｍＷ／ｃｄ以上である光触媒による脱臭装置
とするものである。

作　　用 本発明者らは、光触媒反応による悪臭分解・無臭化を検
討中であるが、以前より悪臭と共存することの多い高沸
点物質（たばこの煙り中のニコチン、その他のアルカロ
イド・フェノール類・炭化水素など）や塵埃が、触媒表
面上に付着し、紫外線照射が妨げられることによる光触
媒反応の劣化に悩まされていた。

まず、第一の手段である光触媒の再生方法の作用につい
て述べる。高沸点物質などが付着した触媒表面に、５ｍ
Ｗ／ｃｉ以上の比較的強い紫外線を照射すると、有機物
は徐々に光り分解され除去される。また、一部触媒表面
に出ている半導体も励起され、高分子物質が酸化分解さ
れることを促進する。また、触媒表面に付着している塵
埃は、その結合部分が強い紫外線の照射により開裂分解
し、除去される。

次に！第二の手段の光触媒による脱臭装置の作用につい
て述べる。半導体からなる光触媒層に常に５＋＋Ｗ／ａ
ｎｔ以上の強い紫外線を照射していると、少しずつ入っ
てくる高分子物質も連続的に分解することができると共
に、紫外線のエネルギーにより高分子物質や塵埃は脱離
しやすくなるため、触媒表面に付着堆積し触媒を劣化さ
せることはない。万一たくさんの高分子物質や塵埃が、
−時的に入ってきたとしても、通常の高分子物質や塵埃
が少ない状態が続けば、前に述べた作用によって触媒は
復活する。

実施例 （実施例１） 第一の手段である光触媒の再生方法の実施例を、第１図
及び第２図に基づいて説明する。ここで用いる光触媒は
ｒナターゼ型酸化チタンより成っているが、これは例え
ば次のようにして作る。直径６８．３ｗｍ、厚さ０．５
ｍ＋＋＋の゛ｒルミナーシリカ質のセラミックベーパに
、チタニアゾルをデイツプして含浸した後、乾燥ｔ＊４
ｏｏ℃〜７００℃で熱処理して酸化チタンを担持し、光
触媒とする。ここでの、酸化チタンの拶持量は３００ｇ
／　ｒｌである。また紫外線灯としては、波長２５３．
７口ｍの殺菌灯を用いた。ここでまず、上記光触媒１の
初期性能を第１図に示す内容１３６７！の′アルミニウ
ム製ボックス３内で測定する。光触媒１はステンレス製
の台２に載せて入れ、紫外線灯４からｌ　ＯＯｙａ　離
れた位置に置いた。ここで、紫外線灯４としてＩＯＨの
殺菌灯ＧＬ−１０（波長２５３．７旧１紫外線出力１．
８Ｗ）を使い、光触媒１の表面では２５０ｎｍの紫外線
強度が約１．６０ｍＷ／ｃＪになるように調整した。以
上のような状態にセットした後、紫外線灯４を消灯し、
ボックスを閉めてアセトアルデヒドの飽和ガスをゴｊ１
栓からなるザンブリングＤ　６より注入し、ファン５ａ
・５ｂで攪拌して濃度を均一にし、初期濃度を約７０ｐ
ｐｍに調整する。次に、紫外線灯４を点灯して、各時間
においてボックス３内のガスをサンプリング口６より採
取し、アセトアルデヒド濃度の経時変化を分析し、分解
曲線を得る。このとき、７０ｐｐｍを示した時間から３
０分間に分解したアセトアルデヒドの量を光触媒１の初
期分解性能とした。なお、”ｒセト？ルデヒドの濃度分
析はガスクロマトグラフィのＦ　Ｉ　Ｄ検出器で行−）
た。次に上記光触媒１をボックス３と同じ形状の別のボ
ックスに入れ、開時にたばこくセブンスター）の葉０．
１８　ｇをヒータで加熱して燃やす。

ボックスを閉じたまま、ファン５ａ・５ｂで攪拌しつつ
、３０分放置し光触媒１の表面にたばこの煙を吸着させ
る。この触媒の分解性能を初期１ゴ能と同じ方法で測定
すると、初期性能の４０％〜５０％である。その後、上
のように加速的な付加で劣化させた触媒１に紫外線を照
射し再生した。第１図に示すように再び光触媒１をステ
ンレス台２に載せ、ボックス３の蓋を開けて触媒に清浄
空気を当てながら紫外線を照射する。この場合、触媒表
面の紫外線の照射強度と照射時間を変えて再生を行うよ
うにした。具体的には、照射強度の調節は紫外線灯４と
光触媒１との距離を変えることと、紫外線灯４の出力と
を変えて行い、紫外線強度の測定は２５０ｎｍの波長で
行うようにした。このようにして再生した光触媒のアセ
トアルデヒド分解性能を初期性能と比較した。この結果
、１００％再生できる紫外線強度上時間の関係を第２図
に示す。この図から明らかなように、紫外線強度が５１
１１Ｗ　／　Ｃｄ以上あれば１時間以内の比較的短い時
間で完全に再生できる。

（実施例２） 第二の手段である光触媒による脱臭装置の実施例を第３
図及び第４図に基づいて説明する。第：３図において、
７は円筒状の光触媒層、８は紫外線灯で、光触媒層７の
中心にあって、光触媒層７に紫外線を照射し、１口持し
である半導体を励起し活性化する。９は送風機であって
、フード１０によって光触媒層７の円筒の中に臭気の混
じった空気を送風する。１１は全体を固定する架台、１
２は吹き出し１」である。光触媒層７はアナターゼ型酸
化チタンより成っているが、これは円筒形に成型した厚
さ０．５ｍｍのアルミナ−シリカ質のセラミックベーパ
に、実施例１と同じ方法で酸化ブタンを担持する。そし
てこれを金属板に水ガラス等の接着剤ではりつけ、光触
媒１ｆ４７とする。本実施例における酸化チタンの担持
量は３００ｇ／Ｊ、光触媒層７の内径は３１．５ｍｍ、
長さ３００ｍｍで触媒の面債は凹７ｃＪである。一方、
紫外線灯８は１５Ｗの殺菌灯ＧＬ−１５（紫外線出力３
．２縁、ガラス管の径２５．５ｎｖ、長さ４３６ｍｍ　
）を使った。すなわち、紫外線灯８のガラス管壁と光触
媒層７の表面の距離は３ｍｍと極めて近く、初期におい
ては光触媒層７のどの場所でも８　ｍ　Ｗ　／　ｃイ以
上の紫外線強度（波長２５０ｎｍて測定）があり、ＧＬ
−１５の寿命時間とされる４０００時間後で約５　ｍ　
Ｗ　／　ｃｄになるようにした。送風機９によって送ら
れる風の量は、約０．２５ｉ　／分である。

次に、上記脱臭装置の耐久性についての測定データを説
明する。まず初期性能を測定する９−１−記脱臭装置を
どルミニウムで出来た１−のボックスに入れる。ボック
スを密閉して、注入［」よりアセトアルデヒドの飽和ガ
スを注射器にて注入し、濃度が約１０ｐｐｍになるよう
にする。初期濃度を分析した後、脱臭装置の送風機９と
紫外線灯８をＯＮする。そして、１０分間隔でボックス
の中のアセトアルデヒドの濃度を分析する。分析は、ガ
スクロマトグラフィで、ＦＩＤ検出器を使用した。

このようにして測定した初期の°ｒセトアルデヒド分解
曲線より、ｌｏｐｐｍを示した時間から３０分間に分解
したアセトアルデヒドの量を初期分解性能とした。次に
、同じようにして、トリメチルアミン、硫化水素の初期
分解性能を各々測定した。濃度分析は、ガスクロマトグ
ラフィで、トリメチルアミンはＦＩＤ検出器を、硫化水
素はＦＰＤ検出器を使用した。初期性能を測定した後、
上記脱臭装置を約８畳の広さの事務所で連続的に使用し
た。この事務所には、事務員が１０人おり、このうち２
人が喫煙者で合わせて１日平均約４０本喫煙する。この
脱臭装置の性能を、初期性能の測定と同じ方法で、約２
００時間毎に測定した。この性能の変化を初期性能と比
較して第４図に示す。Ａはトリメチルアミンの分解性能
の変化を、Ｂはアセトアルデヒドの分解性能の変化を、
Ｃは硫化水素の分解性能の変化を示す。この図から明ら
かなように、本実施例の脱臭装置は、初めの２００時間
までに紫外線灯８の紫外線出力の低下などの理由で１０
％〜１５％劣化するが、その後の変化は極めて少なく、
４０００時間使用後でも初期の８０％〜８５％の分解性
能を維持している。また、紫外線灯８を新しいものに交
換すれば、４０００時間以降も同じ性能を維持すると予
測できる。

発明の効果 第一の手段の光触媒の再生方法によれば、大気中に浮遊
する高沸点物質や塵埃に汚染された光触媒表面に、清浄
空気を送りながら５　ｍ　Ｗ　／　ｃｄ以上の紫外線を
照射することにより、高沸点物質や塵埃を分解し、触媒
を再生することができ、光触媒を半永久的に使うことが
できる。

また第二の手段の光触媒による脱臭装置によれば、家庭
またはオフィス内といった一般の住環境で、光触媒によ
る脱臭性能を劣化させることなく、長期にわたりその脱
臭性能を維持することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の手段の一実施例を示す触媒を再生する装
置、あるいは触媒の性能を測定する装置の断面図、第２
図は同装置を使用して１００％再生ができる紫外線強度
と時間の関係を示すグラフ、第３図は第二の手段の一実
施例を示す光触媒による脱臭装置の断面図、第４図は同
装置を使用して実使用耐久試験を行った場合の、分解性
能の変化を示すグラフである。 １・・・光触媒、７・・・光触媒層、４・８・・・紫外
線灯、９・・・送風機、 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第１図 ／−光触媒 ４−一索　クトＢ丈丁 憲２図 業　タｈ末腿、殊グＥ （尻Ｖｖ／／ｃｍり 第 図 光層様２目 ｑ−−一狐斌職 ″″′″′／／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）大気中に浮遊する高分子物質や塵埃に汚染された
   光触媒表面に、清浄空気をあてながら５ｍＷ／ｃｍ＾２
   以上の紫外線を照射することにより、汚染物質を取り除
   く光触媒の再生方法。
2. （２）半導体からなる光触媒層と、それに対向して設け
   られた紫外線灯と、前記光触媒層に臭気を含む空気を送
   り込む送風機からなり、光触媒層に照射される紫外線強
   度が５ｍＷ／ｃｍ＾２以上である光触媒による脱臭装置
   。