JPH04174679A - 光反応性有害物質除去剤及びこれを用いる有害物質除去方法 - Google Patents
光反応性有害物質除去剤及びこれを用いる有害物質除去方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
物質等の有害物質の除去剤並びにこれを用いる有害物質
の除去方法に関する。
や飲食店における廃棄物やtW理時に発生する悪臭や刺
激臭が問題となってきている。これらの臭気の主成分は
、硫化水素、アンモニア、メルカプタン、アミン、アル
デヒド及び脂肪酸類等である。
供給や通常の取穫時ではない時期における供給に対する
要求が高まり、これらの園芸作物を新鮮に保つために、
植物成長ホルモンであるエチレン等の成長促進物質の効
率的な除去法が望まれている。
用して除去する検討を進めてきた。この光反応を利用す
る方法は、有害物質の除去効率、エネルギーコスト及び
設備コスト、安全性等の点で優れているが、更に優れた
除去性能が求められている。
法においては、光反応性半導体を、各種材料からなる多
孔質状、ハニカム状、シート状等の基材に担持させてこ
れに紫外線あるいは可視光線を照射する方法が採用され
ることが多い。光反応性半導体を各種基材に担持する方
法としては、■光反応性半導体を揮発性有機溶媒等に懸
濁させ、基材に塗布又は含浸させたのち乾燥する、■基
材が金属やセラミックス等の場合に■の方法において塗
布・含浸させた後、更に500℃以上で焼成する、■基
材が紙や膨潤しやすい有機高分子フィルムやシート等か
らなる場合、光反応性半導体の水あるいは揮発性有機溶
媒の3!Fl濁液中に浸し、半導体を浸透させたのち乾
燥する、■各基材の製造過程で半導体をフィラーとして
混入させる、■基材に水溶性高分子、有機系接着剤、無
機系接着剤を用いて半導体を接着する等の方法が行われ
ている。しかしながら、これらの方法は、半導体の担持
量が沙なく、基材との接着力が小さいので半導体が剥離
しやすい(■)、焼成の過程で半導体の凝集が起こり比
表面積が減少し性能が落ちる(■)、担体が限られ、ま
た、半導体のほとんどが基材内部に取り込まれて基材表
面の半導体量が少なくなる(■、■)、基材製造・加工
の過程で他の原料との反応や加熱等により半導体が変質
し性能が落ちる(■)、半導体が接着剤と反応したり、
半導体表面を覆ったりしてしまい活性点が大きく減少す
る(■)等の欠点を有している。
除去方法が望まれている。
除去剤を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、基材に光反応性半導体を担持させた、効率よい有害
物質除去材を提供することにある。本発明の更に他の目
的は、これらの光反応性有害物質除去剤又は有害物質除
去材を用いる有害物質除去方法を提供することにある。
結果、金属アルコキシドを加水分解して得られる生成物
と光反応性半導体とを併用すれば、優れた有害物質除去
性能が得られることを見出し、この知見に基いて更に研
究を進めて本発明を完成するに至った。
存在下における金属アルコキシドの加水分解生成物及び
光反応性半導体を含有して成る光反応性有害物質除去剤
、光反応性半導体の存在下であって貴金属化合物の存在
下又は不存在下における金属アルコキシドの加水分解生
成物を含有して成る光反応性有害物質除去剤、これらの
光反応性有害物質除去剤を基材に担持させて成る有害物
質除去材並びに上記光反応性有害物質除去剤又は光反応
性有害物質除去材に、紫外線照射下において、有害物質
を接触させることを特徴とする有害物質の除去方法が提
供される。
を生じる半導体であり、0.5〜5eV、好ましくは1
〜3eVの禁止帯幅を持つものである。このような半導
体としては、例えば二酸化スズ、酸化亜鉛、二酸化タン
グステン、二酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化第二
鉄等の金属酸化物;例えば硫化亜鉛、・硫化カドミウム
、硫化鉛、セレン化亜鉛、セレン化カドミウム等の金属
カルコゲナイド;例えば珪素、ゲルマニウム等の第1V
族元素;例えばガリウム−リン、ガリウムーヒ素、イン
ジウム−リン等の■−■族化合物;例えばポリアセチレ
ン、ポリピロール、ポリチオフエン、ポリアニリン、ポ
リビニルカルバゾール等の有機半導体を挙げることがで
きるが、これらに限定されない。
ウ素、ナトリウム、ハロゲン等の不純物をドープしたも
のも同様に使用することができる。
チタン、酸化セリウムなどの金属酸化物及びその混晶物
が好ましい。
コールエステルであれば、組成によっては、特に制限さ
れない。一般に、金属アルコキシドは、元素周期律表に
記載されているほとんどの金属から調製できることが知
られているが、化学的に安定であり入手し易い点から、
短周期型周期律表のma、mb、lVa、IVb、Va
、vb及び■族元素のアルコキシド、なかでもアルミニ
ウム、珪素、チタン及びジルコニウムのアルコキシドの
ように室温で比較的安定なものが好適である。
水分解の容易さ、生成するアルコールの揮発性の観点か
ら、1〜4が好適である。アルコキシ基の炭素数が5以
上のものの場合は、加水分解により生成するアルコール
の揮発性が低くなり、加水分解生成物からの除去が困難
になる。
金属からなる金属アルコキシドを用いることもできる。
。
限されず、金属単体、酸化物、水酸化物又はハロゲン化
物等とアルコールとの反応によってIl製してもよいし
、金属アルコキシドのエステル交換により調製してもよ
い。
性半導体100重量部に対して、加水分解物換算で1〜
1000重量部の範囲が好ましい。
、他方、1重量部未満では光反応性半導体を基材に担持
させて使用する場合に基材から剥離しやすくなる。
、特に限定はなく、水、水とアルコールの混合液、又は
水とアルコールと他の有機溶剤との混合液(以下、これ
らを加水分解液という。)を用いて、これらを金属アル
コキシドに噴霧する方法、加水分解液中に金属アルコキ
シドを浸漬する方法を例示することができる。また、空
気中に長時間放置するだけでもよい。また、これらの方
法において、金属アルコキシドは、そのままでも又は溶
媒に溶解もしくは分散させた状態でも反応系に添加する
ことができるが、急激な反応を防止し、均一な粒度の微
細な加水分解生成物を得るためには、溶媒に溶解して使
用するのが好ましい。
分解を促進させるため、ll性あるいはアルカリ性に調
整してもよい。
キシドに対する溶解性の点からは、金属アルコキシドの
合成に使用したと同じアルコールが好ましい。また、乾
燥工程における除去のしやすさや取り扱いやすさからは
、沸点2oo℃以下のものが好ましく、沸点150℃以
下のものが、より好ましい。これらの有機溶剤の具体例
としては、メタノール、エタノール、イソプロパツール
、ブタノール、ペンタノール等のアルコール類;ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ヘキサ
ン、ヘプタン等の鎖状炭化水素類等を示すことができる
。
ル等を除去して有害物質除去剤の性能を向上させるため
に、通常は、これを300”Cより低い温度で、好まし
くは60〜250℃で乾燥する。もちろん、室温で乾燥
してもよいが長時間を要する。乾燥温度が300℃以上
では、有害物質除去性能が落ちるので好ましくない。こ
の原因の一つは、有害物質除去に何らかの寄与を果たし
ていると推定される金属アルコキシドの加水分解生成物
の比表面積が、300°C以上では急速に減ψするため
であると考えられる。
は特に限定されず、実質的に重量減少がなくなるときを
¥E燥の終点とすればよいが、通常、1〜10時間であ
る。また、乾燥は、空気中で行えばよく、特に不活性気
体雰囲気にする必要はない。更に、常圧乾燥でも減圧な
いし真空乾燥でもよい。乾燥のための加熱方法に特に限
定はないが、実用上、一定の温度を均一に、しかも安定
に得ら九る電気、スチーム、温(熱)水又は電磁波によ
る加熱が好ましい。
成物と光反応性半導体とを混合することにより、本発明
の有害物質除去剤を得ることができる。混合方法は、特
に限定されない。
を存在させて行なうことにより、これらが均一に混合し
た有害物質除去剤を効率よく得ることができる。
水分解生成物を光反応性半導体と混合することにより、
より優れた除去性能を有する有害物質除去剤を得ること
ができる。加水分解を光反応性半導体の存在下で行なえ
ば、三成分が均一に混合した有害物質除去剤を効率よく
得ることができる。
及び白金族元素(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、
オスミウム、イリジウム及び白金)から選ばれる貴金属
単体並びにこれらの貴金属を含有する化合物をいう。貴
金属を含有する化合物の例としては、酸化物、塩化物、
錯体等を示すことができるがこれらに限定されない。
の際に反応系中に存在させればよく、具体的には、加水
分解の際に使用する溶媒に溶解又は分散させても、金属
アルコキシド又はそれを含有する有機溶剤と混合してか
ら加水分解してもよく、加水分解と同時に系に添加して
もよい。これらの加水分解生成物に均一に分散させるた
めに、溶媒に溶解した状態で使用するのが好ましい。
が、光反応性半導体と金属アルコキシドの加水分解生成
物の10重量%以下が好ましい。
一に混合せず、却って有害物質除去性能が低下する。
より、本発明の有害物質除去材を得ることができる。
は特に制限されない。また、基材の表面形状も限定され
ず、平滑であっても多孔質であってもよいが、本発明の
光反応性半導体との接着性の面からは、多孔質の方が好
ましい。
活性炭、天然ゼオライト、人工ゼオライト、アルミ九
シリカゲル、アロフェン、粘土等の吸着剤として使用さ
れる材料;シリカ、シリカアルミナ、シリコンカーバイ
ド、チタニア、シルコニ乙 マグネジ乙 コープイライ
ト、ムライト等の触媒担体;ガラス、セラミック、金属
又は天然無機化合物等からなる繊維、織布、不織布、紙
状体:ガラス セラミック又は金属等からなるシート、
フィルム、箔等を挙げることができる。また、有機材料
の例としては、合成高分子材料(ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリスチレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリロニロリルー
ブタジェンースチレン共重合体、アクリロニトリル−ア
クリル酸メチル共重合体、エチレン−テトラフルオロエ
チレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等)か
らなる繊維、シート、フィルム、織布、不織布、紙;木
綿、リネン、大麻等の植物繊維;羊毛、モヘア、ビキュ
ナ等の獣毛や絹等の動物繊維等の天然高分子材料からな
る繊維、シート、織布、不織布等が挙げられるがこれら
に限定されない。
な形状に二次加工してできる担体を用いてもよい。
定されず、例えば、除去剤をそのままで又は適当な溶剤
の溶液もしくは懸濁液として、塗布。
り担持させた基材に加水分解液を噴霧するか又は上記基
材を加水分解液に浸漬したのち、光反応性半導体を担持
させてもよい。
等の手段により、金属アルコキシドの加水分解を行なう
反応系中に基材を存在させておくことにより、加水分解
生成物を均一に担持させた基材を得ることができ、これ
に光反応性半導体を任意の方法で担持させることにより
、有害物質除去剤を得ることもできる。
在させて行なえば、効率よく本発明の有害物質除去材を
得ることができる。
害物質除去材に、紫外線照射下において、各種有害物質
を接触させることによりこれを除去することができる。
去剤等という。)と有害物質との接触は、有害物質除去
剤等を投入した特定の反応器に被処理気体を導入してバ
ッチ方式または連続方式で実施してもよいし、この反応
器を循環装置等に接続して連続処理してもよい。また、
フィルター状に成形した有害物質除去剤等を通過させる
ことにより、有害物質をこれと接触させてもよい。
除去する場合には1粒状もしくは粉状の有害物質除去剤
等を充填した反応器を固定床もしくは流動床として使用
して、又はハニカム状、スポンジ状もしくはシート状の
有害物質除去剤等をフィルターとして使用して、有害物
質との接触効率を向上させるのが好ましい。固定床又は
流動床として使用するときの反応器は、その外壁の夕な
くとも一部を、粒状又は粉末状の有害物質除去剤等を通
過させないが有害物質又はこれを含有する流体を通過さ
せることのできる上記各種基材により形成する。また、
フィルターとして使用する場合には、光源からの紫外線
が効率よく当たるようなフィルター形状の基材に有害物
質除去剤等を担持して用いるか、シート状の有害物質除
去剤等を適宜、アコーディオン状、波形状、円筒状等の
構造にするのが好ましい。
nmの近紫外線が好ましいが、200nm以下の真空紫
外線が含まれていても差し支えない、これらの紫外線は
超高圧水鎖灯、キャノン灯、低圧水銀灯を単独あるいは
併用することによって発生させ得るが、放電管内に水銀
と希ガス以外のガリウム、タリウム等の第三成分を共存
させて目的に合致した波長分布特性を有するように改良
された光源を使用してもよい。もちろん、紫外線以外の
光線、例えば可視光線を含んでいてもよい。
質除去剤等に効率的に照射できれば、特に制限されない
。フィルター用に用いる場合は、フィルターの気体や液
体の流入口側、流出口側のいずれに設置してもよく、ま
た、フィルター内部に設置してもよいが、ランプ表面の
汚れを防ぐため流8口側に設置するのが好ましい。また
、流動床や固定床での照射に用いる場合は反応器の外部
から照射してもよいが、照射を効率よく行なうためには
反応器内部に設置するのが好ましい。
間の反応活性が低下しない有害物質除去剤等を得ること
ができ、これを用いれば、悪臭物質、刺激臭物質又は園
芸作物成長促進物質等の有害物質を大量に迅速かつ効率
よく除去することができる。
が高く、適用できる有害物質の範囲や担持てきる担体の
範囲も広いためシステム化も容易であり、産業的に極め
て有用である。
、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお
、実施例及び比較例中の部及び%は、特に断りのない限
り、重量基準である。
ソプロポキシドとを用いて、下記処方のA液及びB液を
作製した。
ロパツール 900部金属アルコキ
シド(固形分換算) 100部B液処方 イソプロパツール 900部エタノ
ール 200部水
100部ガラス製
セパラブルフラスコ中に入れたA液を攪拌しながら、こ
れにB液を添加した。生成した固体状生成物を取り出し
て、60℃で8時間、真空乾燥器により予備乾燥した後
、常圧、150℃で1時間乾燥して、有害物質除去剤を
得た。
除去剤を80ミリリツトルの紫外線透過性ガラス製三角
フラスコ内に投入し、フラスコ内部を311表に示す初
濃度のエチレンを含む空気で置換した後、シリコンゴム
栓で密閉し、フラスコから20cmの距離に設置した超
高圧水鎖灯(照度10mW7cm2、主波長365nm
)により紫外線照射を行なった。点灯後のフラスコ内の
エチレンの濃度の経時変化をガスクロマトグラフィーで
追跡した。この結果を第1表に示す。
を使用しないほかは、実施例1と同様の実験を行なフた
。結果を第1表に併せて示す。
名:バクテキラー)及び活性炭各0.5gを用いて、実
施例1と同じ評価を行なった。この結果を併せて第1表
に示す。
より、エチレンが効率よく除去されるのに対して、光反
応性半導体のみを使用する場合には、エチレン除去速度
が遅いことが分かる。また、比較例3の脱臭剤では、−
旦エチレン濃度が減少した後、増加するという現象も見
られた。
プロポキシドとを用いて、実施例1に示すと同様の処方
のA液及びB液を作製した。
浸し、瓶を30分間しんどう機で振動させて不織布にA
液を十分浸透させた後、不織布を取り出してホーロー製
ビーカーに入れたB液に30分間浸した。次に、不織布
を取り出して、60℃で8時間、真空乾燥器により予備
乾燥した後、更に常圧、150℃で1時間乾燥して、有
害物質除去材試料を得た。
ような長さの輻1cmの短冊状の試料片を作成した。
害物質除去試験を行なった。結果を第2表に示す。
なった。結果を第2表に併せて示す。
不織布を浸し、30分間しんとう機で振動させて不織布
に液を十分浸透させた後、不織布を取り出して、60℃
で8時間、真空乾燥器により予備乾燥した後、更に常圧
、150℃で1時間乾燥して、有害物質除去材試料を得
た。この試料を用いて実施例2と同様の実験を行なった
。結果を併せて第2表に示す。
ン系粘着剤(加電化社製) 10部n−ヘキサ
ン 100部り液処方 二酸化チタン 100部ポリビ
ニルアルコール (日本合成化学社製) 10部n−ヘキサン
100部[以下余白コ 第2表の結果から、本発明の光反応性有害物質除去材に
より、エチレンが効率よく除去されるのに対して、紫外
線を照射しないときは、エチレン除去速度が遅いことが
分かる。また、比較例4のように水溶性高分子等を使用
して光反応性半導体を担持したときは、除去性能が著し
く低下することが分かる。
す金属アルコキシドを用いるほかは実施例2と同様の実
験を行なった。これらの結果を第3表に示す。
ロポキシド日本曹達社製、 S’1(OEt)a :シリコンテトラエトキシド和
光純薬社製、 Al(OiPr)3ニアルミニウムトリイソプロポキシ
ド和光純薬社製、 第3表の結果から、金属アルコキシドの種類を変えても
、チタンテトライソプロポキシドの場合と同様のエチレ
ン除去性能が得られることが分かる。
二酸化チタンから調製した試料片を用いて、第4表に示
す空気中の有害物質について実施例2と同様の除去実験
を行なった。その結果を第4表に示す。
に対しても、エチレンに対すると同様、迅速な除去性能
を有することが分かる。
例2と同様の実験を行なった。これらの結果を第5表に
示す。但し、アルミナペレット及びガラスウールは短冊
状にすることができないので、各々二酸化チタン換算で
0.5gになるアルミナペレット及びガラスウールをそ
のまま試験用の三角フラスコ内に投入して評価した。
不織布以外の各種基材を使用しても良好なエチレン除去
性能が得られることが分かる。
水溶液を用い、光反応性半導体として二酸化チタンを、
金属アルコキシドとしてチタンテトライソプロポキシド
を用いて調製した試料片を用いて、実施例2と同様にエ
チレン除去実験を行なった。結果を第6表に示す。
去材を使用するとエチレン除去性能が向上することが分
かる。
化させるほかは、実施例5と同様にして試料を調製し、
実施例2と同様にしてエチレン除去実験を行なった。結
果を第7表に示す。
チタンテトライソプロポキシドを用い、光反応性半導体
1003!量部に対し、金属アルコキシドの使用量を固
形分換算で0.1,100又は5000重量部と変化さ
せたときのエチレンの濃度の経時変化を実施例2と同様
の方法で測定した。その結果を第8表に示した。但し、
金属アルコキシド0.111量部の場合は粉落ちが激し
いので殆ど粉体の状態で測定した。
夕ないとき又は過度に多いときは、エチレン除去性能が
劣ることが分かる。
タ−内に市販のキウィ30個を入れた。
料片を5.0g投入し低圧水銀灯(照度3mW/cm2
、主波長254nm)を不織布試料片を照射できるよう
に装着した300ミリリットル光化学反応用フラスコ及
びダイヤフラム型エアーポンプを、この順にチューブで
接続した。なお、デシケータ−以外は低温恒温器外部に
設置した。
に保った後、内部の空気をダイヤフラム型エアーポンプ
で循環させた(本発明例、実験A)。
照射を行なわないで同様の実験を行なった(比較例、実
験B)、実験開始時には、エチレン及びアセトアルデヒ
ドは、いずれも検出されなかった。60日後にデシケー
タ−中のエチレン及びアセトアルデヒドの濃度をガスク
ロマトグラフィーで測定したところ、実験Aではエチレ
ン及びアセトアルデヒドを検出することはできなかった
のに対して、実験Bでは9ppmのエチレン及び4pp
mのアセトアルデヒドが検出された。
ところ、実験Aでは精度が17であり実験前の糖度17
と差がなかったのに対して、実験Bは糖度が17から1
1に低下していた。更に、実験Bでは実験Aに比べて全
般的に皮が柔らかく、しぼんでしわが寄っており、その
内4個は一部果汁が外にしみだしていた。
果があることが分かる。
製円筒内に6Wの低圧水銀灯を設置し、円筒の両側を3
50メツシユの金網で覆った反応管を作製した。この反
応管に、半導体として二酸化チタンを、金属アルコキシ
ドとしてチタンテトライソプロポキシドを、基材として
粒径が100メツシユ程度のシリカゲルを使用して実施
例4と同様にして作製した有害物質除去材50gを投入
した後、反応管を垂直に固定し、更に反応管の下部に小
型シロッコファンを装着した。その後、ファンの入口部
分で約1100ppになるように濃度を調整したエチレ
ン、メチルメルカプタン、トリメチルアミン又はホルム
アルデヒドを、毎分150〜180リツトルの流量で、
最初は紫外線ランプを点灯せずに流通させ、流通後の濃
度をガスクロマトグラフィーで測定したところ、約10
時間後に10〜30ppmが検出された。これに対し、
紫外線ランプを点灯して同様の実験を行なったところ、
いずれの有害物質も検出されなかった。このことから本
発明の方法において、有害物質を流動床的に処理すると
除去効果が顕著に向上することが分かる。
施例2と同様にして調製した試料片0.5gを80ミリ
リツトルの紫外線透過性ガラス製三角フラスコ内に投入
し、約110000ppの工チレンを含む空気でフラス
コ内部を置換した後、実施例2と同様にして紫外線を2
時間照射した後の濃度を測定したところ、除去率は10
0%であった。この後、フラスコを開栓して余剰のエチ
レンを完全に除去する一再度密栓して、再び約1100
00ppのエチレンを含む空気で置換するという操作を
繰り返したが、100回繰り返し後□も除去率は100
%を維持しており、除去率の低下は見られなかった。
Claims (7)
- (1)金属アルコキシドの加水分解生成物及び光反応性
半導体を含有して成る光反応性有害物質除去剤。 - (2)金属アルコキシドの加水分解が光反応性半導体の
存在下においてなされたものである請求項(1)の光反
応性有害物質除去剤。 - (3)貴金属化合物の存在下における金属アルコキシド
の加水分解生成物及び光反応性半導体を含有して成る光
反応性有害物質除去剤。 - (4)金属アルコキシドの加水分解が貴金属化合物及び
光反応性半導体の存在下においてなされたものである請
求項(3)の光反応性有害物質除去剤。 - (5)請求項(1)〜(4)のいずれかの光反応性有害
物質除去剤を基材に担持させて成る有害物質除去材。 - (6)請求項(1)〜(4)のいずれかの光反応性有害
物質除去剤に、紫外線照射下において、 有害物質を接触させることを特徴とする有害物質の除去
方法。 - (7)請求項(5)の光反応性有害物質除去材に、紫外
線照射下において、有害物質を接触させることを特徴と
する有害物質の除去方法。
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